PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam suatu proses produksi, mesin-mesin produksi sangat memegang
peranan. Kerusakan pada mesin-mesin tersebut bisa berakibat fatal pada proses
produksi. Dengan kemajuan teknologi, telah diketahui bahwa salah satu penyebab
kerusakan mesin-mesin itu antara lain karena adanya ketidakseimbangan pada
bagian-bagian mesin yang berputar.
Bagian-bagian yang berputar menimbulkan gaya kocak (shaking force)
sebagai akibat dari efek-efek gaya inertia. Karena gaya kocak harus dihindari
maka harus ada cara untuk menyeimbangkan secara keseluruhan atau sebagian
gaya-gaya inertia tersebut dengan menambahkan gaya-gaya inertia tambahan yang
membantu untuk melawan efek gaya-gaya inertia tersebut. Maka dari itu kami
mencoba mengamati fenomena tersebut.
1.2 Tujuan
Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah :
1. Untuk mengetahui ketidakseimbangan massa yang berputar pada suatu
poros.
2. Untuk mempelajari langkah-langkah yang ditempuh dan untuk
mengatasi ketidakseimbanganan tersebut yaitu dengan mendapatkan
kondisi seimbang statis maupun seimbang dinamis.
1.3 Rumusan Masalah
Dalam praktikum lab keahlian balanching machine, akan dipasang massa
unbalance pada piringan 2, 3,dan 4 dengan massa dan sudut kemiringan yang
sudah ditentukan. Kemudian akan dipasang massa pembalance pada piringan 1
dan 5.
Praktikum Balancing Machine 1
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
1.4 Batasan Masalah
Pada pembahasan praktikum Balancing Machine digunakan batasan sebagai
berikut:
a. Balance statis dan balance dinamis.
b. Membalance satu massa yang berputar pada bidang datar.
c. Membalance lebih dari satu massa yang berputar pada bidang datar.
d. Massa dan sudut kemiringan telah ditentukan.
Praktikum Balancing Machine 2
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
BAB II
DASAR TEORI
Akibat percepatan mekanisme akan timbul gaya inersia pada mekanisme
tersebut. Gaya inersia ini dapat menimbulkan goncangan pada mesin atau
konstruksi. Adanya goncangan ini sangat merugikan. Karena umur komponen
yang ada akan menjadi lebih pendek (mudah aus/rusak). Oleh karenanya perlu
dilakukan langkah-langkah untuk menyeimbangkan mekanisme yang ada. Hal ini
dilakukan dengan memberikan massa pada sistem yang akan melawan gaya
inersia yang menyebabkan goncangan tersebut di atas.
Cara di atas dapat dipergunakan untuk membuat seimbang massa yang
bergerak bolak-balik maupun yang berputar. Untuk sistem massa yang berputar,
terdapat tiga jenis permasalahan, yaitu:
Membuat seimbang sebuah massa yang berputar.
Membuat seimbang lebih dari sebuah massa yang berputar, dimana massa-
massa tersebut terletak pada sebuah bidang datar yang sama.
Membuat seimbang lebih dari sebuah massa yang berputar, dimana massa-
massa tersebut terletak pada beberapa bidang datar.
2.1 Membuat Seimbang Sebuah Massa yang Berputar
Suatu poros yang berputar dengan kecepatan sudut akan mengakibatkan
timbulnya gaya inersia, jika gaya-gaya dan momen yang timbul tidak seimbang,
akan menimbulkan goncangan pada sistem serta reaksi yang cukup besar pada
bantalan A dan B.
Untuk mengeliminasi timbulnya goncangan tersebut ditambahkan massa
penyeimbang m2 yang dipasang pada jarak R2 dari poros, dan pada posisi sudut
seperti pada gambar 2.1. Tujuan dari pemberian massa ini adalah untuk
menyeimbangkan sistem, baik keseimbangan secara statis maupun dinamis.
Praktikum Balancing Machine 3
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
sebelum dibalancing
Setelah dibalancing (kesetimbangan statis)
Setelah dibalancing (kesetimbangan dinamis)
Gambar 2.1. Membuat seimbang satu massa yang berputar
Praktikum Balancing Machine
W1
R1
A B
4
W1
W2
R2
R1
A B
W1
W2
R2
R1
A B
m2g
m1g
W2
R2
R1
Ө1Ө2
m2ω2R
m1ω2R
W2
R2
R1
Ө1Ө2
m2ω2RCos Ө
m1ω2RCos Ө
W2
R2
R1
m1ω2RSin Ө
m2ω2RSin Ө
Ө1Ө2
=
w1
R1
Ө1
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Keseimbangan Statis
Keseimbangan statis tercapai apabila total momen oleh gaya berat dari
sistem massa terhadap poros sama dengan nol.
………………………………………….…….. (1)
Keseimbangan Dinamis
Keseimbangan dinamis tercapai apabila total gaya inersia yang timbul
akibat putaran sama dengan nol.
………………………………………….….…. (2)
Ternyata persamaan (1) dan (2) adalah sama. Jadi untuk sebuah massa yang
berputar, keseimbangan statis dan dinamis tercapai bila memenuhi persamaan di
atas. Bila harga R2 ditentukan (tergantung pada ruang yang tersedia), maka m2
dapat dihitung.
2.2 Membuat Seimbang Lebih Dari Satu Massa yang Berputar pada Bidang
Datar yang Sama
Pada kasus ini dimisalkan ada tiga buah massa m1, m2, dan m3 terletak
pada bidang yang sama, dipasang pada poros pada jarak masing-masing R1, R2,
R3, serta posisi sudut 1, 2, 3 seperti pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Kondisi sistem lebih dari satu massa yang berputar pada
bidang datar yang sama sebelum dibalance
Praktikum Balancing Machine 5
m1
m3
R1
m2
R3
R2
1 3
A B
m1
m3
m2
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Agar sistem memenuhi keseimbangan statis maupun dinamis maka jumlah
momen oleh gaya berat massa-massa terhadap poros sama dengan nol dan juga
jumlah gaya inersia akibat putaran sama dengan nol. Massa penyeimbang me
dipasang pada poros dengan jarak Re dan posisi sudut e.
Berikut visualisasi penyeimbangan statis dan dinamis pada gambar 2.3..
Keseimbangan statis
Praktikum Balancing Machine 6
A B
m1
me
m2
m3 m2ω2R2
meω2Re
m3ω2R3
m1ω2R1
e
Re
R1
R3
R2
1 3
A B
m1
me
m2
m3
m1g
m3g
R1
e
meg
Re
m2g
R3
R2
1 3
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Keseimbangan dinamis
Gambar 2.3. Keseimbangan statis dan dinamis pada sistem lebih dari satu
massa yang berputar pada bidang datar yang sama setelah dibalance
2.2.1 Metode Analitis
Keseimbangan Statis
Keseimbangan statis tercapai bila jumlah momen oleh gaya berat massa-
massa tersebut terhadap poros sama dengan nol. Yang dinyatakan dengan
persamaan berikut ini.
atau
……………………………………..(3.1)
Apabila sistem di posisi 900 melawan jarum jam, maka keseimbangan statis
dipenuhi oleh persamaan :
……………………………………..(3.2)
Praktikum Balancing Machine 7
A B
m1
me
m2
m3
m1ω2R sin θ2
m1ω2R cos θ2
m3ω2R cos θ2
meω2R cos θ2
m3ω2R sin θ2 m2ω2R sin θ2
m2ω2R cos θ2
meω2R sin θ2
R1
e
Re
R3
R2
1 3
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Keseimbangan Dinamis
Keseimbangan dinamis tercapai bila jumlah gaya inersia akibat putaran
sama dengan nol. Dimana gaya inersia ini diuraikan pada arah horisontal dan
vertikal.
Untuk gaya inersia arah horisontal:
Untuk gaya inersia arah vertikal:
Dua persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi :
……….…...…………………..(4)
………………………………...(5)
Persamaan (4) dan (5) adalah syarat tercapainya keseimbangan dinamis.
Sedangkan dari persamaan yang terdahulu terlihat bahwa persamaan (3.1) dan
(3.2) sama dengan persamaan (4) dan (5). Hal ini berarti dengan menggunakan
persamaan (4) dan (5) saja sudah mencakup syarat terjadinya keseimbangan statis
dan dinamis.
Pada persamaan (4) dan (5) terdapat tiga variabel yang tidak diketahui yaitu m e,
Re, dan e. Tetapi kita dapat menentukan Re sesuai dengan kondisi sistem yang
ada atau ruang yang tersedia. Sehingga variabel yang belum diketahui pada
persamaan (4) dan (5) menjadi dua, sehingga persamaan dapat diselesaikan. Perlu
diketahui bahwa arah e tidak dapat ditentukan.
2.2.2 Metode Grafis
Di samping menggunakan cara analitis seperti uraian di atas, massa
penyeimbang me dapat juga ditentukan dengan memakai cara grafis sebagai
Praktikum Balancing Machine 8
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
berikut. Apabila jumlah gaya inersia yang timbul sama dengan nol, maka secara
vektorial dapat dituliskan :
atau
……………………………….……………… (6)
Agar diperoleh sistem yang seimbang maka vektor-vektor pada persamaan
(6) harus membentuk polygon vektor tertutup, seperti ditunjukkan oleh gambar
2.3. Seperti yang terlihat pada gambar 2.3, arah e tidak bisa kita tentukan. Kita
hanya bisa menentukan harga me atau Re saja.
Gambar 2.4. Mendapatkan vektor meRe
2.3. Membuat Seimbang Lebih Dari Sebuah Massa yang Berputar, Terletak
pada Beberapa Bidang Sejajar
Keadaan yang umum dari massa-massa yang diletakkan sepanjang poros
yang berputar dengan kecepatan konstan terlihat pada contoh gambar 2.5. Jarak
massa-massa m1, m2, m3 terhadap poros adalah R1, R2, dan R3, terhadap bidang
pembalan A adalah a1, a2, dan a3 sedang posisi sudutnya 1,2, 3. Untuk kondisi di
Praktikum Balancing Machine 9
Meω2Re
m3ω2R3
m2ω2R2
m1ω2R1
Re
R1
e
R3R2
1 3
1
3
e
m1.R1
m2R2
m3R3
meRe
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
atas, maka akibat putaran poros akan timbul gaya inersia pada masing-masing
massa yang berputar.
Gambar 2.5. Keadaan yang umum dari massa-massa yang diletakkan pada
beberapa bidang sejajar
Ketidakseimbangan pada sistem ini disebabkan karena:
Jumlah momen (kopel) yang timbul tidak sama dengan nol.
Jumlah gaya inersia yang timbul tidak sama dengan nol.
Untuk mengatasi ketidakseimbangan karena kopel yang timbul, maka pada
sistem harus ditambahkan suatu kopel, sehingga jumlahnya sama dengan nol.
Kopel tambahan tersebut di atas diperoleh sebagai berikut:
Pada sistem kita tambahkan dua buah massa penyeimbang yang tidak
terletak pada satu bidang datar. Ini akan menimbulkan kopel yang akan melawan
kopel yang terjadi karena putaran massa-massa m1, m2, m3 sehingga jumlah
kopelnya sama dengan nol. Penempatan massa penyeimbang tergantung fasilitas
ruangan yang tersedia. Berikut ini akan diuraikan bagaimana massa penyeimbang
mA dan mB dapat membuat sistem menjadi seimbang. Mula-mula kita akan
memperhatikan pengaruh massa m1 terhadap bidang A dan bidang B. Perhatikan
gambar 2.6.
Praktikum Balancing Machine 10
m1
m2
m3 R1
R2
R3
a3
a1
Bidang BBidang A
a2
m3
m2
m1
aB
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Gambar 2.6. Pengaruh massa m1 terhadap bidang A
Massa m1 menimbulkan gaya inersia m1R12. Bila pada bidang A
ditambahkan dua buah gaya yang sama besar berlawanan arah m1R12, maka
sistem tidak berubah. Sekarang kita dapat melihat bahwa akibat gaya inersia dari
massa m1 dapat diganti dengan gaya sebesar m1R12 yang bekerja pada bidang A
dan kopel sebesar m1R12a1 yang bekerja pada poros.
Kopel m1R12a1 tersebut diatas dapat diganti dengan dua buah gaya yang
sama, sejajar, dan berlawanan arah sebesar F, masing-masing bekerja pada bidang
A dan B. Kita dapat melihat visualisasinya pada gambar 2.7
Praktikum Balancing Machine 11
m12R1
m12R1
m12R1
Bidang A Bidang B
a1
b
Bidang A Bidang B
m12R1.a1/b
m12R1
b
m12R1.a1/b
m12R1
Bidang A Bidang B
a1
b
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Gambar 2.7. Pengaruh massa m1 terhadap bidang A dan bidang B
Gaya F dalam hal ini harus memenuhi persamaan:
F . b = m1R1 2 a1
F = m1R12 a1 / b
Akhirnya kita dapat melihat bahwa pengaruh gaya inersia massa m1 pada bidang
A dan B adalah gaya sebesar m12R1.a1/b pada bidang B dan m12R1.(1 - a1/b)
pada bidang A.
Gambar 2.8. Efek massa m1 pada bidang A dan B
Dengan cara yang sama dapat ditentukan efek m2 dan m3 terhadap bidang A dan B
seperti pada gambar 2.9 berikut :
Gambar 2.9. Efek massa-massa sistem pada bidang A dan B
Praktikum Balancing Machine 12
Bidang A Bidang Bm1
2R1.a1/bm1
2R1.(1-a1/b)
b
Efek m1
Efek m1
Efek m2
Efek m1Efek m3
Efek m2
Bidang A Bidang B
b
Efek m1
Efek mA dibidang A
yang seimbang dengan efek m1, m2, dan
m3.
Efek m3 Efek mB dibidang B
yang seimbang dengan efek
m1, m2, dan m3.
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Agar gaya-gaya yang bekerja di bidang A seimbang, maka pada bidang A
tersebut harus ditambahkan sebuah gaya yang resultannya bila dijumlahkan
dengan efek m1, m2, dan m3 sama dengan nol. Gaya yang harus ditambahkan
tersebut diperoleh dari gaya inersia yang timbul pada massa penyeimbang mA
yang ditambahkan pada poros di bidang A. Hal yang sama dilakukan pada bidang
B. Jadi sekarang total gaya pada bidang A sama dengan nol, dan total gaya pada
bidang B juga sama dengan nol.
2.3.1 Metode Analitis
Misalnya mA dan mB adalah massa penyeimbang yang harus ditambahkan
pada bidang A dan B yang berada pada jarak RA dan RB dari poros dan posisi
sudutnya A dan B.
Gambar 2.10. Visualisasi penyeimbangan dengan adanya massa mA dan mB
Praktikum Balancing Machine 13
m2aB a3
a1
Bidang BBidang A
a2
m3m1
mA mB
mBω2R sin θB
m3.g
m1.g
m2ω2R sin θ2
mA.g
m3ω2R sin θ3
m2ω2R
m3ω2R
m1ω2R
m1ω2R cos θ1
m1ω2R sin θ1
m3ω2R cos θ3
m2ω2R cos θ2
m2ω2R sin θ2
mAω2R
mAω2R cos θA
mAω2R sin θA
mBω2R
mBω2R cos θB
mBω2R sin θB
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Keseimbangan Statis :
Keseimbangan statis terjadi bila jumlah momen oleh gaya berat terhadap
poros sama dengan nol.
.........................................(7)
Apabila sistem di putar 900 melawan jarum jam, maka keseimbangan statis
dipenuhi oleh persamaan :
..........................................(8)
Keseimbangan dinamis :
Keseimbangan dinamis dipenuhi apabila jumlah gaya inersia yang timbul
sama dengan nol, dan jumlah momen oleh gaya-gaya inersia yang timbul sama
dengan nol.
Untuk gaya inersia ke arah horizontal :
.........................................(9)
Untuk gaya inersia ke arah vertikal :
..........................................(10)
Keseimbangan momen terhadap bidang A oleh gaya inersia ke arah horisontal :
MA = 0
Harga aA = 0 maka :
Praktikum Balancing Machine 14
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
...............................................(11)
Keseimbangan momen terhadap bidang A oleh gaya-gaya inersia ke arah vertikal :
MA = 0
Harga aA = 0 maka :
................................................(12)
Jadi keseimbangan dinamis terpenuhi dengan persamaan (9), (10), (11), dan (12).
Ternyata persyaratan keseimbangan statis yaitu persamaan (7) dan (8)
sama dengan persamaan (9) dan (10), yang sebagian dari persyaratan
keseimbangan dinamis. Jadi persamaan (9), (10), (11), dan (12) merupakan
persyaratan keseimbangan statis maupun keseimbangan dinamis. Dari empat
persamaan tersebut terdapat 6 variabel, yaitu mA, RA, A dan mB, RB, B. Dengan
menentukan 2 variabel, sebuah pada A dan sebuah pada B, maka variabel yang
lain bisa didapatkan. Karena terbatasnya tempat dimana himpunan beban massa
berputar, maka biasanya ditentukan R yang maksimal, hingga bisa didapatkan mA,
mB, A dan B. Metode analitis dapat kita plotkan sebagai berikut :
m R a m.R.Cos m.R.Sin m.R.a.Cos m.R.a.Sin
m1 R1 a1 1 ….... ….... ….... …....
m2 …… ….. ….. ….. ….. ….. …..
….. …… …… …… …… ….. ….. …..
mA RA aA A ? ? 0 0
mB RB aB B ? ? ? ?
= 0 = 0 = 0 = 0
2.3.2 Metode Grafis
Praktikum Balancing Machine 15
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Metode secara grafis yang dipakai adalah metode dengan persamaan-persamaan
yang sama dengan metode analitis, tetapi dinyatakan dengan persamaan vektor.
Keseimbangan gaya-gaya inersia :
∑mi.Ri =0………….................................................................(14)
Keseimbangan momen gaya inersia terhadap bidang A :
∑mi.Ri.ai = 0……………………………………………………(15)
Keseimbangan momen gaya inersia terhadap bidang B :
∑mi.Ri.bi = 0.........………………………………………………(16)
Dimana : mi = berat beban pada rotor bidang koreksi ke i.
Ri = jari-jari dimana beban terletak pada bidang ke i
ai = jarak bidang ke i terhadap bidang koreksi A
bi = jarak bidang ke i terhadap bidang koreksi B
Metode secara grafis ini dapat ditabelkan sebagai berikut :
Analisa keseimbangan bisa dilakukan terhadap bidang A saja atau bidang
B saja yaitu menggunakan persamaan (15) atau persamaan (16).
Dengan menggambarkan keseimbangan vektor dari vektor momen
terhadap bidang A akan didapatkan vektor momen mBRBaB. Sebaliknya kalau
digambarkan keseimbangan vektor dari vektor momen B akan didapatkan vektor
momen mARAbA. Karena aB dan aA adalah tertentu maka vektor mB, RB dan mA, RA
Praktikum Balancing Machine
M R a
m1 R1 1 a1 m1R1 m1R1a1
…….. ….. ….. ….. ….. …..
….. ….. ….. ….. ….. …..
? RA ? 0 ? 0
? RB ? aB ? ?
16
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
bisa didapatkan. Selanjutnya jika RA, dan RB ditentukan maka bisa didapatkan mA
dan mB.
BAB III
PERALATAN DAN CARA KERJA
Praktikum Balancing Machine 17
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
3.1 Peralatan
Adapun peralatan yang dipakai mempunyai bagian dan perlengkapan sebagai
berikut:
1. Rangka penunjang ayunan.
2. Motor dengan putaran variable sebagai penggerak poros (rotor berupa piringan
dipasang pada poros).
3. Tranducer yang digunakan untuk mengamati amplitudo dari osilasi ayunan
dihubungkan dengan kotak kontrol.
4. Lima buah rotor, dimana rotor 1 dan rotor 5 mempunyai slot untuk meletakkan
dan mengikat beban imbangan yang disebut sebagai rotor koreksi. Rotor–rotor
2,3,4 mempunyai lubang – lubang untuk mengikat beban yang akan dibalans
dengan jari-jari yang sudah tertentu. Pada kelima rotor tersebut dilengkapi
dengan bus penunjuk posisi sudut.
5. Stroboscope dengan frekuensinya yang dapat diatur dikondisikan konstan pada
percobaan ini sedangkan frekuensi putaran rotor koreksi diubah-ubah sehingga
didapat angka tertentu yang seolah-olah diam.
6. Kotak kontrol tempat power supply motor penggerak, oscillator untuk
stroboscope dan pembacaan amplitudo dari oscillasi ayunan rangka ayun
7. Satu set beban massa (8, 11, 16, 22, dan 23) gram, tiga kunci L, satu steel rule,
satu pointer dengan dasar magnit dan flat belt.
3.2 Pemasangan Peralatan
Cara pemasangan peralatan untuk melakukan percobaan adalah:
1. Rangka mesin diletakkan diatas meja yang kokoh dan benar-benar mendatar,
diatur dengan kaki pengatur.
2. Himpunan rotor–poros diletakkan diatas bantalan ayun dengan flat belt
penggerak dilingkarkan pada poros, pully perantara dan pully penggerak. Belt
dikencangkan dengan pengatur pada pegangan motor.
Praktikum Balancing Machine 18
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
3. Rangka ayunan dipasang pada rangka penunjang dengan pegas silang dan
diikat dengan kawat (kabel) pada kedua ujung lainnya, sehingga rangka
ayunan dan himpunan rotor–poros bebas beroscilasi pada bidang horizontal
disekitar sumbu pegas silang dan gerakan dikembalikan oleh gaya elastis dari
pegas silang.
4. Antara ujung poros–rotor dengan tumpuannya pada rangka ayunan diberikan
jarak ± 0,5 mm, agar poros bebas berputar terhadap tumpuan tersebut.
5. Lengan transducer diatur sedemikian rupa sehingga dalam keadaan diam,
lengan ayun berada ditengah-tengah.
6. Transducer dihubungkan dengan kotak kontrol dan kotak pada bed-plate
voltage dan hubungan elektrik diperiksa agar bebas kotoran.
3.3 Prosedur Praktikum
Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan praktikum adalah:
1. Rotor-rotor dipasang pada poros dengan jarak sesuai perintah praktikum,
beban massa dipasang pada rotor 2, 3, 4 dengan berat dan posisi sesuai
perintah praktikum pula.
2. Himpunan rotor poros dipasang pada rangka ayunan dengan rotor koreksi 1
tepat di atas sumbu pegas silang dan sesuai dengan petunjuk pemasangan,
dengan tidak melupakan rencana pemasangan flat belt penggerak dipasang di
antara rotor 2 dan 3 atau antara rotor 3 dan 4. Flat belt dihubungkan dengan
pulley motor penggerak melalui dua pulley perantara.
3. Stroboscope diswitch pada internal dan diatur frekwensinya misalnya 12 Hz.
Stroboscope diarahkan pada bidang rotor 5 dimana terdapat simpangan
terbesar dari getaran horizontal.
4. Himpunan rotor poros diputar oleh motor penggerak dengan putaran yang
variabel. Putaran motor diatur sedemikian rupa hingga frekuensi putaran
motor sama dengan frekuensi stroboscope. Hal ini terjadi kalau terlihat rotor
seolah-olah diam.
5. Pada saat rotor seolah-olah tampak diam segera catat angka yang kelihatan
tetap pada rotor dimana terdapat arah simpangan terbesar dari getaran
Praktikum Balancing Machine 19
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
horizontal. Bersamaan dengan itu segera dicatat amplitudo yang ditunjukkan
oleh amplitudo meter sesuai dengan skala yang dipakai.
6. Stroboscope diswitch pada eksternal dan kontaktor diatur hingga menyentuh
lengan transducer, dimana terdapat keseimbangan terbesar dari getaran
horizontal.
7. Dari angka yang kelihatan tetap seperti pada prosedur 5 dapat diamati dimana
posisi massa pembalans sesuai dengan posisi yang ditunjukkan oleh bus
penunjuk posisi sudut, misalnya angka 1 setelah motor dimatikan. Ketiga
skrup pengikat dibuka, dikendorkan, rotor 5 diputar sedemikian hingga slot
tepat pada posisi ketidak seimbangan tadi, kemudian sekrup dikencangkan
lagi.
8. Dengan pertolongan curve kalibrasi akan didapat perkalian massa jari-jari
(m1R1) untuk amplitudo yang ditunjukkan oleh angka amplitudometer.
9. Karena keterbatasan jari – jari yaitu terbatas pada slot yang ada, maka dipilih
R dan masa m yang tersedia hingga m1R1 sama dengan atau mendekati m1R1
yang didapat dari prosedur 8. Masa m1 dan jari–jari R1 yang dipilih, dipasang
pada slot yang telah diatur posisinya pada prosedur 7, tetapi pada posisi
kebalikan yang ditunjukkan R 1 pada prosedur 7.
10. Diulangi seperti prosedur 4,5,6 hingga didapat R2 dan m2 R2 dengan cara
seperti pada prosedur 7 dan 8.
11. Diagam mR dapat dibuat dengan skala tertentu (seperti gambar 3.1). Dari
diagram mR ini didapat beberapa mR dan posisi yang harus diberikan agar
sistem dalam keseimbangan, baik statis maupun dinamis.
12. Bandingkan hasil tersebut dengan teori, baik dengan metode analitis maupun
grafis.
13. Posisi rotor dibalik, rotor koreksi 5 diletakkan tepat diatas sumbu pegas silang
dan rotor koreksi 1 sebagai rotor koreksi yang diamati seperti yang dilakukan
pada rotor 5.
14. Ambil kesimpulan.
Praktikum Balancing Machine 20
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
BAB IV
ANALISA DAN PERHITUNGAN
4.1 Data Percobaan
Penyeimbang Pada Rotor Koreksi 1
Data-data teknis :
Praktikum Balancing Machine 21
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
W2 = m2 = 16 gram 2 = 90o R2 = 67.5 mm
W3 = m3 = 16 gram 3 = 30o R3 = 45 mm
W4 = m4 = 16 gram 4 = 90o R4 = 67.5 mm
Rotor Koreksi 1
no Angka Amplitudo Frequency1 4 1.2 122 2 1.2 123 4 0.8 124 4 1.2 125 6 1.2 12
Angka seolah tampak paling lama : 4 ;
Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 1.12
Dari grafik didapatkan gram mm : 1600 & WI : 31
Rotor Koreksi 1 (setelah dibalancing)
no Angka Amplitudo Frequency1 5 0.8 122 4 0.6 123 5 0.6 124 5 0.6 125 4 0.6 12
Angka seolah tampak paling lama : 5 ;
Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 0.64
Dari grafik didapatkan gram mm : 600
Penyeimbang Pada Rotor Koreksi 5
Data-data teknis :
W2 = m2 = 16 gram 2 = 90o R2= 67.5 mm
W3 = m3 = 16 gram 3 = 30o R3 = 45 mm
W4 = m4 = 16 gram 4 = 90o R4 = 67.5 mm
Praktikum Balancing Machine 22
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Rotor Koreksi 5
no Angka Amplitudo Frequency1 7 1.2 122 3 1.1 123 2 1.2 124 7 1.0 125 7 1.2 12
Angka seolah tampak paling lama : 7 ;
Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 1.14
Dari grafik didapatkan gram mm : 1650 & WI : 31
Rotor Koreksi 5 (setelah dibalancing)
no Angka Amplitudo Frequency1 1 0.8 122 8 0.6 123 4 0.6 124 4 0.8 125 4 0.8 12
Angka seolah tampak paling lama : 1 ;
Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 0.72
Dari grafik didapatkan gram mm : 760
4.2 Analisa Data
4.2.1 Metode Percobaan
Dari data percobaan diatas dapat dibuat grafik sebagai berikut:
Praktikum Balancing Machine 23
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Gambar 4.1 Grafik m5R5 dan dari praktikum
M1R1 =1600 cm, = 202.5o
M2R2 = 600 cm,
M resultan = 1478 cm
resultan = 225o
Gambar 4.2 Grafik m1R1 dan dari praktikum
M1R1 = 1650 cm,
M2R2 = 760 cm, 270o
Mresultan = 2370 cm
285o
4.2.2. Metode Analitis
Data-data teknis sebelum dilakukan pengamatan :
W2 = m2 = 16 gram 2 = 90o R2= 67.5 mm
Praktikum Balancing Machine 24
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
W3 = m3 = 16 gram 3 = 30o R3 = 45 mm
W4 = m4 = 16 gram 4 = 90o R4 = 67.5 mm
Data-data diatas dapat ditabulasikan seperti berikut ini :
Table 4.1 Data analisis sebelum perhitungan
rotorm
(gr)R
(mm)a
(mm) Θ m.R.cos θ m.R.sin θ m.R.a.cos θ m.R.a.sin θ
1 m1 R1 0 θ1 m1.R1.cosθ1 m1.R1.sinθ1 0 0
2 16 67,5 100 90 0 1080 0 1080003 16 45 200 30 623.5 360 124707.65 720004 16 67,5 300 90 0 1080 0 3240005 m5 R5 400 θ5 m.R. cosθ5 m.R. sinθ5 400m5.R5.cosθ5 400m5.R5.sinθ5
Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0
Keseimbangan momen terhadap rotor 1 dari komponen horizontal gaya-gaya
inersia:
m.R.a.Cos = 0
0+0+124707,65+0+400M5R5Cos5 = 0400m5R5Cos Ѳ5 = -124707,65
m5.R5.a5 Cos 5 = -311,769 gram mm (1)
Keseimbangan momen terhadap rotor 1 dari komponen vertikal gaya-gaya inersia
m.R.a.Sin = 0
0+108000+72000+324000+400m5R5Sin5 = 0
400M5R5Sin 5= -504000
m5.R5. a5 Sin 5 = -1260 gram mm (2)
Bila persamaan (2) dibagi dengan persamaan (1) :
m5.R5.Sin 5 / m5.R5.Cos 5 = tg 5 = -1260 /-311,769 = 4,04176,102 (tan (1) kuadran III)
Sin 5 bernilai negatif
Cos 5 bernilai negatif 5 terletak pada kuadran III
tg 5 bernilai positif
maka 5 = 180o + 76,102 o = 256,1020
Persamaan (1) dan (2) dikuadratkan dan dijumlahkan sehingga :
Praktikum Balancing Machine 25
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
(m5.R5)2(Cos2 5 + Sin2 5) = (-311,769)2+(-1260)2
(m5.R5)2 = 9719,90+1587600
m5R5 = 1297,9
maka : m5R5 =1297,9 gram mm
Keseimbangan komponen horizontal gaya-gaya inersia :
m.R.Cos = 0
m1.R1.Cos 1+ 623,5 +0+M5R5Cos Ѳ5 = 0M1R1 Cos 1 + 623,5 + (-311,768) = 0
m1.R1.Cos 1 = -311,731 gram mm ...................................................(3)
Keseimbangan komponen vertikal gaya-gaya inersia :
m.R.Sin 5 = 0
m1.R1.Sin 1 + 1080 + 360 + m5.R5.Sin 5 = 0
m1.R1.Sin 1 + 623.5 + ( -311.768 ) = 0
m1.R1.Sin 1 = -12260 gram mm ............................................................... (4)
Bila persamaan (4) dibagi dengan persamaan (3) :
m1.R1.Sin 1/ m1.R1.Cos 1 = tg 1 = -1260 / -311.731 = 4,041
Sin 1 bernilai negatif
Cos 1 bernilai negatif 1 terletak pada kuadran III
tg 1 bernilai positif
maka 1 =180º + 76.103º = 256.10º
Persamaan (3) dan (4) dikuadratkan dan dijumlahkan sehingga :
(m1.R1)2(Cos2 1 + Sin2 1) = (-311.731)
2 + (-1260)
2
m1R12 = 1684776,21
m1R1 = 1297,98
maka : m1.R1 = 1297.98 gram mm
Tabel 4.2 Data analitis setelah perhitungan
rotorm
(gr)R
(mm)a
(mm) θ m.R.cos θ m.R.sin θ m.R.a.cos θ m.R.a.sin θ
1 m1 R1 0 θ1 -311.81 -1259.97 0 0
Praktikum Balancing Machine 26
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
2 16 67,5 100 90 0 1080 0 1080003 16 45 200 30 623.5 360 124707 720004 16 67,5 300 90 0 1080 0 3240005 m5 R5 400 θ5 -311.74 -1327.17 1259.90 -503961.52
Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0
4.2.3. Metode Grafis
Data ditabulasikan seperti dibawah ini :
Rotor m(gr) R(mm) a(mm)mR (gr mm ) mRa ( gr mm2) b (mm ) mRb ( gr mm2)
1 m1 R1 0 m1.R1 0 400 400m1.R1
2 16 67.5 100 1080 108000 300 324000
3 16 45 200 720 144000 200 144000
4 16 67.5 300 1080 324000 100 108000
5 m5 R5 400 m5.R5 400m5.R5 0 0
Untuk rotor ke-1 sebagai pusat momen maka akan didapatkan gambar seperti
berikut ini :
Praktikum Balancing Machine 27
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Gambar 4.3 Grafik MRa
DARI GAMBAR 4.3 DIDAPAT :
400.m5.R5 = 519000 gr mm
m5.R5 = 1297.5 gr mm ; 5 = 180 + 76 = 256o
Untuk rotor ke-5 sebagai pusat momen maka akan didapatkan gambar seperti
berikut ini :
Gambar 4.4 Grafik mR
DARI GAMBAR 4.4 DIDAPAT :
m1.R1 = 1298.12 mm.gr
1 = 256o
4.3 Pembahasan
Perbandingan hasil analisa teoritis, grafis dan percobaan :
No. Metode M1r1 M5r5 Ø5 Ø1
1. Percobaan 2370 1478 245o 2850
2. Analitis 1297.98 1297.9 256.10o 256.100
Praktikum Balancing Machine 28
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
3. Grafis 1297.5 1298.12 256o 2560
Pembahasan :
1. M.Rdan yang diperoleh dari hasil percobaan ternyata berbeda bila
dibandingkan dari hasil perhitungan secara analitis maupun grafis yang
dianggap valid, hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pengamatan pada angka yang seolah-olah diam kurang akurat
Sulit mengkondisikan putaran motor untuk mendapatkan keadaan
unbalance pada rotor
2. Nilai M.Rdan pada grafis maupun analitis tidak terjadi perbedaan yang
signifikan, perbedaan ini disebabkan kurang presisinya penggambaran dan
pengukuran grafis.
Nilai acuan untuk mendapatkan harga M.Rdan baik rotor 1 maupun rotor 5
adalah nilai dari analitis karena metode ini didasarkan pada perhitungan
matematis dari teori yang ada
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
1. Berdasarkan percobaan, dapat diketahui ketidak setimbangan pada rotor yang
berputar yang ditandai dengan adanya simpangan / displacement yang
ditunjukkan oleh simpangan amplitudo pada oscilloscope.
2. Berdasarkan percobaan, dapat dipelajari langkah-langkah untuk
menyeimbangkan rotor yang tidak seimbang dengan cara menambahkan
massa penyeimbang
5.2. Saran
Praktikum Balancing Machine 29
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
1. Ada baiknya meja dan peralatan praktikum diletakkan di tengah atau
tempat yang lebih terjangkau sehingga dapat dilihat dan dijangkau para
praktikan
2. Peralatan praktikum hendaknya dikalibrasi ulang untuk kepresisian hasil
3. Peralatan praktikum hendaknya ditempatkan pada ruangan yang
berpendingin untuk kenyamanan para praktikan maupun peralatan itu
sendiri
Lampiran :
Praktikum Balancing Machine 30
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Gambar 3.1.Mencari arah pembalance dngan pengesetan stroboscope pada
kondisi internal
Gambar 3.2.Gambar rangkaian rotor
Gambar 3.3.Gambar Cussons Balancing Machine
Praktikum Balancing Machine 31
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
Gambar 3.3.Gambar Osciloscope
Gambar 3.3.Gambar Strobo Scope
ABSTRAK
Dalam suatu proses produksi, mesin-mesin produksi sangat memegang
peranan penting, kerusakan pada mesin-mesin tersebut bisa berakibat fatal pada
proses produksi. Dengan kemajuan teknologi telah diketahui bahwa salah satu
penyebab kerusakan mesin-mesin itu antara lain ketidakseimbangan dan gaya
kocak (shaking force) pada mesin atau bagian yang berputar akibat gaya inertia,
cara untuk menyeimbangkan keseluruhan gaya-gaya inertia tersebut dengan
menambahkan gaya inertia lain untuk melawan efek gaya inertia tersebut.
Metode dari praktikum ini terdiri dari tiga tahapan, tahapan persiapan
peralatan meliputi alat-alat apa saja yang perlu dipersiapkan pada saat
praktikum. Kemudian tahap pemasangan meliputi pemasangan peralatan untuk
Praktikum Balancing Machine 32
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN
melakukan percobaan. Selanjutnya prosedur praktikum serta pengambilan data
dan kesimpulannya.
Dari peraktikum ini diharapkan dapat mengambil kesimpulan dan
mengetahui tujuan bagaimana ketidakseimbangan massa yang berputar pada
suatu poros dan mempelajari langkah-langkah yang ditempuh untuk mengatasi
ketidakseimbagan tersebut yaitu dengan mendapatkan kondisi seimbang statis
maupun seimbang dinamis.
Praktikum Balancing Machine 33