experimentalgetaran pada model transmisi roda …
TRANSCRIPT
EXPERIMENTAL GETARAN PADA MODEL TRANSMISI
RODA GIGI DALAM JENIS LURUS
Noor Eddvn dan Deni Nuryanto2)
ABSTRACT
In a row of rise competition in the industry world motivate each industry to grow up the machinesefficiency that they have with apply the correct maintenance method, as predictive maintenance method. Thismethod are utilize a parameter signal vibrate that appearfor monitoring the machine condition. With inspectthe vibrate level with periodic, then something abnormal can he detection before a bigger or fatal damagehappen. The vibrate characteristic that revived by one of damage is have a unique characteristic, thisresearch is headfor know and study the characteristic. In this research used a internal gear transmissionsystem with a spur kindas a model, vibrate characteristic analysis is do with use a Dynamic Signal Analyzer(DSA). than it can be inspect thephenomenon which happen in the system and the out influence (load) to thephenomenon that happen
Kata kunci: Spectrum analyzer, domainfrequency, phenomenon.
PENDAHULUAN
Seiring pesatnya tingkat persaingandalam dunia industri mendorong tiapperusahaan untuk meningkatkan efisiensikinerja mesin-mesin produksi yang dimilikinya,dalam hal ini sistem atau penerapan metodepemeliharaan yang tepat menjadi aspek yangmemegang peranan penting dalamkelangsungan proses produksi denganmempertimbangkan masalah waktu dan biaya.
Metode Perawatan Ran to Breakdown
biasa diterapkan pada perusahaan yangmengoperasikan permesinan dengan harga yangrelatif murah dan memiliki beberapa mesincadangan. Sedangkan untuk perusahaan yangmenggunakan mesin-mesin kritis tanpa adamesin cadangannya, metode pencegahanberbasis waktu dapat digunakan. Seiringdengan kemajuan teknologi permesinan, keduajenis metode peravvatan diatas mulaiditinggalkan karena dirasa kurang efektif danekonomis. Hal ini disebabkan kedua metodc
perawatan ini tidak dapat menentukan jenis
kerusakan dan penyebab kerusakan serta kapanterjadinya kerusakan secara akurat, sehinggapengeluaran biaya perawatan mesin dalamjumlah yang besar berlangsung secara terusmenerus.
Dengan metode perawatan predictivediharapkan dapat menekan biaya perawatanpada perusahaan yang menggunakan mesin-mesin dengan harga mahal dan memegangperanan vital dalam proses produksi. Metode inimemanfaatkan parameter sinyal getaran yangtimbul untuk memantau kondisi mesin. Denganmengamati tingkat getaran secara berkala, makasesuatu yang tidak normal dapat dideteksisebelum kerusakan yang lebih besar atau fatalterjadi.
Penting untuk dikemukakan bahwakarakteristik getaran yang dibangkitkan olchsuatu kerusakan bersifat unik sehingga denganmenganalisis sinyal getarannya karakteristikatau jenis kerusakannya dapat ditentukan.sehingga diharapkan dapat memanfaatkan umursuatu mesin seoptimal mungkin dengan
Eksperimental getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.) 213
mengetahui secara pasti kapan komponen-komponen mesin akan diganti dan dapatmengurangi energi, biaya yang terbuang sia-siadalam mendiagnosa kerusakan yang terjadipada mesin.
Pemantauan getaran pada permesinan inisecara garis besar terdiri dari dua bagian. yaituMachine diagnostics dan Predictivemaintenance. Perbedaan dari kedua bagiantersebut adalah dalam jangka waktupelaksanaannya. Machine diagnostics adalahpengujian sinyal getaran mesin hanya pada saatmesin mengalami gangguan untuk mengetahuikondisi dan mendiagnosa kerusakannya.Sedangkan Predictive maintenance memantaugetaran selama mesin itu bekerja dan secaraberkala sinyal getaran dicatat sebagaikarakteristik mesin tersebut.
Ada pun jenis-jenis karakteristik getaranyang ditimbulkan oleh permesinan yaitu :kontak gigi "gear mesh", ketidak seimbanganpada poros yang berputar "unbalance". ketidaksejajaran poros "misalignment", kelonggaran"looseness", kerusakan pada bantalan, getaranpada belt, dan getaran pada motor listrik.10
Karaktristik elemen rotasi tersebut dapatdengan baik dihitung secara teoritis, namunsulit untuk didefinisikan kerusakan yang terjadi.Permasalahan inilah yang menjadikan dasardari penelitian ini yaitu pengenalan lebih dalammengenai karakteristik atau ciri karakteristikgetaran pada elemen rotasi dengan berbagaitingkat kecepatan dan pembebanan.
TINJAUAN PUSTAKA
Getaran adalah suatu gerak bolak-balikdari sebuah objek atau benda. Semua bendayang mempunyai massa dan elastisitas mampuuntuk bergetar. Pada umumnya getaran padaberbagai kasus tidak diinginkan, karena getaranmenimbulkan bunyi, merusak bagian mesin,memindahkan gaya yang tidak diinginkan danmenggerakkan benda didekatnya. Untuk itulah
214
getaran pada permesinan diupayakan untukdiminimalkan bahkan ditiadakan.
Terjadinya getaran bermula dari adanyaeksitasi gaya atau gangguan awal. Gaya eksitasitersebut dapat berupa gaya luar ataupun gayadalam. Getaran secara umum dapatdikclompokan menjadi dua yaitu :• Getaran bebas (Free vibration),dun• Getaran paksa (Forced vibration).
a. Getaran Bebas (Free Vibration)
Getaran bebas terjadi jika sistemberisolasi karena bekerjanya gaya yang adadalam sistem itu sendiri (inherent), dan jikatidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yangbergetar bebas akan bergetar pada satu ataulebih frekuensi pribadinya. Untuk menganalisisperilaku penyimpangan statik suatu sistem,sebuah struktur sistem kompleks dapatdisederhanakan menjadi suatu kumpulan massayang dihubungkan dengan alat elastik sepertipegas, seperti yang terlihat pada Gambar I.Massa dan kekakuan merupakan dua aspekdasar yang sangat penting dalam perhitunganfrekuensi pribadi sistem.
b. Getaran Paksa (Forced Vibration)Getaran paksa merupakan suatu respon
getaran dari suatu sistem mekanis terhadaprangsangan gaya yang bekerja padanya,biasanya merupakan hasil dari gaya periodik.atau dengan kata lain getaran paksa seringkalidihasilkan oleh gaya rangsang periodik.Frekuensi respon getaran ini sama denganfrekuensi dari gaya eksitasinya. Jika frekuensirangsangan sama dengan salah satu frekuensipribadi sistem, maka akan didapat keadaanresonansi dan eksitasi besar yang berbahayamungkin terjadi. Salah satu contoh kasus darigetaran paksa adalah pada respon motorterhadap unbalance. Unbalance disk (piringandengan ketidakseimbangan tertentu)mempersentasikan bagian rotor. Apabila rotormelakukan satu putaran, maka titik
MESIN. Volume 8 Nomor 3. Oktober 2006. 213 228
keseimbangan tersebut melakukan satu putaran.sehingga rotor bergetar pada frekuensi yangsama dengan frekuensi unbalance (Gambar 2).Dari penjelasan di atas dapat diambiIkesimpulan bahwa getaran paksa sama denganfrekuensi gaya eksitasinya.
Potisi tanpa i
peTegangen f iA
*A
*(£♦*)
-_lJ
Potisi ketetimbangan
statik
Gambar I. Sistem pegas-massa dan diagrambenda-bebas
unbalance disk
UJZL
Gambar 2. Rotor kit HI
Domain waktu dan domain frekuensi
Domain waktu dan domain frekuensi
adalah dua analisis perspektif untukmenentukan komponen dari getaran. Domainwaktu memandang getaran sebagai simpanganterhadap waktu, melalui domain waktu dapatdiamati perubahan simpangan suatu getaranterhadap waktu secara terinci. Pada domainwaktu, amplitudo berperan sebagai sumbuvertikal, dan waktu berperan sebagai sumbuhorisontal. Sedangkan pada domain frekuensi,sumbu vertikalnya adalah amplitudo dan sumbuhorizontalnya adalah frekuensi.
Seorang ilmuwan Perancis yang bernamaJean Baptise Fourier (1786-1830) telahmenemukan sebuah teori yang menyatakanbahwa semua sinyal harmonik yang kompleksdapat diuraikan menjadi beberapa gelombang
sinus yang sederhana, ini yang dinamakansebagai Transformasi Fourier. Pada Gambar 4adapat dilihat dua gelombang sinus sederhanayang bila digabungkan maka akan menjadi satugelombang sinus yang baru seperti yang teriihatpada gambar 4c di mana gabungan dari duagelombang ditampilkan dalam sudut pandangdomain frekuensi dan dalam sudut pandangdomain waktu. Data yang diperlihatkan padaGambar 4 adalah sama tetapi dengan sudutpandang yang berbeda.
TIME DOMAIN
irtiruoi:
r\T\/\r\J\
ri_ru
\n-
mf:)utNC* DOMAIN
SINE WAVR
rneoucNCV
SQUARE WAVE
1 I IIIIUURHCV
T« * MSIBMT
mcauBHO
Gambar 3. Jenis-jenis gelombang
Transformasi Fourier
Transformasi dari domain waktu ke
domain frekuensi dan kebalikannya didasarkanatas Transformasi Fourier. Pada DSA (DynamicSignal Analyzer) terdapat fasilitas FFT (FastFourier Transformation) yang dapat merubah/mentransformasikan bentuk domain waktu
menjadi domain frekuensi secara cepat yangditampilkan pada spektrum getaran berdasarkanderet Fourier dan integral Fourier'1'.
Apabila koefisien deret Fourierdigambarkan terhadap frekuensi, hasilnyamerupakan garis diskrit yang disebut spektrumFourier. Apabila yang digambarkan adalah nilaimutlak terhadap frekuensi, maka gambartersebut disebut sebagai spektrum frekuensi.
Eksperimental getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.) 215
Amplitude30
rA rf
A
Amoiitudo
1
"\ 1V
.
Gambar 4. Domain waktu dan domain frekuensi
Karakteristik getaran pada elemen-elemenrotasi
Setiap elemen pada mesin rotasi akanmembangkitkan sinyal getaran dengankarakteristik tertentu. Karakteristik dari elemen
rotasi dapat dikenali secara teoritis. Sifat utamadari elemen rotasi, yaitu frekuensi dari elemenrotasi akan meningkat dengan meningkatnyakecepatan rotasi. Frekuensi yang tidak berubahdengan berubahnya kecepatan putar dikenaldengan frekuensi pasif, misalnya: frekuensijala-jala, dan frekuensi pribadi.1. Poros
Terjadinya masalah pada poros dapatdiidentifikasikan dengan jelas pada spektrumgetaran. Masalah yang sering timbul padakomponen ini adalah unbalance danmisalignment.a. Unbalance (ketidakseimbangan)
Unbalance adalah suatu kondisi dari rotor
yang dikarakteristikan oleh getaransinosidal pada frekuensi lx rpm. Untuk
216
membedakan ciri unbalance dengan cirigetaran yang disebabkan oleh kerusakanlain dapat dilakukan dengan analisis fasa.Analisis fasa tersebut memainkan perananpenting dalam mendeteksi danmenganalisis unbalance.Sebagai contoh, sebuah rotor berputar 1500rpm maka, frekuensi unbalance timbulpada;
\500(rpm) ^ TT1x rpm ^--- = 25( Hz).
60(.v)
Frekuensi Unbalance akan muncul pada25 Hz jika rotor berputar 1500 rpm.
b. Misalignment (ketidaksejajaran)Misalignment merupakan suatu keadaandimana sumbu poros tidak berhimpitdangan koordinat sumbu yang seharusnya.Pergeseran ini dapat disebabkan olehkesalahan pemasangan poros pada dudukanbatalan, sumbu kopling yang tidak sejajar,atau poros yang bengkok (defleksi).Misalignment pada poros menghasilkansinyal dengan frekuensi 2x, 3x rpm danharmonik yang banyak indikator lain yaituamplitudo yang besar, juga merupakanhasil dari misalignment. Untukmembedakan ciri misalignment dengan ciriunbalance dapat dilakukan denganmengamati spektrum fasa sebesar 180°.
2. Frekuensi roda gigi (gearmesh)
Frekuensi yang menunjukkan kontakgigipada spektrum getaran ini diidefinisikansebagai hasil perkalian antara jumlah gigi rodagigi dengan kecepatan putarnya. Sebagaicontoh sebuah pasangan roda gigi denganperbandingan 1 : 4 berfungsi meneruskan dayadari motor dengan kecepatan putaran 1200 rpmmenuju ke generator. Jumlah roda gigi inputsebanyak 16 buah, seperti yang tampak padaGambar 5.
MESIN. I olume 8 Nomor 3. Oktober 2006. 213 228
4 tOOlll W.H
1 IWi i| 111 Motoi
Gambar 5. Transmisi roda gigi dalam jenisIurns
Frekuensi kontak gigi dapat dihitungdengan menggunakan persamaan' :
fa =zxa)
Dimana :
faz
CO
frekuensi roda gigi (Hz).
jumlah gigi (buah).kecepatan putar (rad/s).
(1)
Frekuensi kontak roda gigi input (ZJumlah gigi 16 buah):
/„„,= 16x1200^
60= 3201Iz
Frekuensi kontak roda gigi output (Z —Jumlah gigi 64 buah) :
./;„„= 64 x300
60= 320//z
Perhitungan frekuensi kontak gigitersebut menunjukkan bahwa frekuensi kontakgigi yang dihasilkan melalui peninjauanterhadap tiap roda gigi yang berpasanganadalah sama, seperti pada Gambar 6.
3. Blades, Vanes dan Impeller
Pompa, turbin, kompressor, bloweradalah sebagian dari mesin-mesin rotasi yangmemiliki sudu. Frekuensi eksitasi yangdibangkitkan oleh sudu dihitung menggunakanrumus berikut :
Frekuensi sudu =
(Putaranporos)x{ jumlah sudu)
60
(2)
4. Motor listrik
Kasus pada motor listrik menyangkutmasalah yang terjadi pada rotor motor listriktersebut. Faktor yang mempengaruhi putaranrotor pada motor listrik induksi adalahfrekuensi slip yang merupakan perbedaanantara putaran motor listrik dengan putaransinklon medan elektromagnetik pada gulunganstatornya. Slip yang membesar dengan naiknyabeban sehingga pengukuran pada kasus inisebaiknya dilakukan pada beban penuh.Slip dihitung sebagai berikut' ':
'-'-(%)dimana
Fr Frekuensi putaran motorrpmMotor
60[Hz]
Fs : Frekuensi sinklonus medan
Fl :
P :
5. Belt
=2x(F)/p) [Hz]Frekuensi jala-jala listrikJumlah pasang-kutub
(3)
Dalam sistem transmisi daya atauputaran antara 2 elemen rotasi yang jaraknya
Eksperimental getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.) 217
berjauhan sering digunakan sistem transmisibelt. Keuntungan lainnya adalah bila terjadioverload maka akan terjadi slip yangmerupakan pengaman terhadap elemen rotasilainnya. Kekurangan dari sistem transmisi iniadalah perbandingan transmisi putaran yangtidak konstan karena faktor slip tersebut.Frekuensi eksitasi belt ditentukan denganmenggunakan minus berikut :
pu = n.(putaran pully)x(diameter luar pully ybs.){panjang belt)
(4)
TATA KERJA
Peralatan Dalam Pengujian
a. Set-up PeralatanSet-up pengujian dalam hal ini yaitu
model uji sistem transmisi roda gigi dalam jenislurus.
Gambar 6. Set-Up peralatan pengujian.
Perangkat yang diginakan dalampengambilan data spektrum getaran terdiri dari:
218
1. Dynamic Signal Analyzer (DSA), dibuatoleh Hewlett-Packard model HP
3566A/3567A. Digunakan untuk mengolahdata hasil pencuplikan accelerometer.
2. Seperangkat Komputer, digunakan untukmenampilkan data setelah diolah oleh DSA.
3. Model Uji ( sistem roda gigi dalam"internal gear").
4. Sensor getaran (titik B; radial), jenis yangdipakai untuk pengukuran spektrum getaranadalah ICP accelerometer model 353b32.
5. Sensor getaran (titik A; aksial), jenis yangdipakai untuk pengukuran spektrum getaranadalah ICP accelerometer model 353b32
(lihat lampiran).6. BNC cable adalah kabel penghubung antara
DSA dengan Accelerometer.7. Digital Hand Tachometer jenis ONO
SOKKI HT-441, digunakan untukmengetahui speed atau kecepatan dari porospenggerak.
8. Motor listrik tiga fasa (0,75 kW),digunakan untuk memutar sistem porosyang kemudian putaran tersebut diteruskanke pully.
9. Inverter Fuji Electric jenis FVRO 75E95-7yang berfungsi sebagai pengatur kecepatanputaran poros.
b. Set-up Penempatan TransducerDalam pengambilan data spektrum
getaran digunakan dua titik peletakan sensorgetaran yaitu titik A dan titik B gunamembandingkan fenomena getaran yang terjadi.Titik A, merupakan peletakan sensor yang
berguna untuk menganalisis getaranmodel uji dalam arah aksial yaitu getaranyang sejajar dengan sumbu poros.
Titik B, merupakan peletakan sensor yangberguna untuk menganalisis getaranmodel uji dalam arah radial yaitu getaranyang tegak lurus dengan sumbu poros.
MESIN. Volume 8 Nomor 3, Oktober 2006, 213-228
Gambar 7. Penempatan posisi Transducer.
c. Set-up DSAD Setting parameter DSAa Pasang kabel BNC yang
menghubungkan Transducer denganDSA
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah proses set-up perangkatpengujian selesai dilaksanakan maka prosesselanjutnya adalah proses pengambilan datapengujian. Pada pengujian ini diambil datasinyal getaran pada beragam kecepatan putaranagar didapat data lengkap tentang kondisimodel uji. Pengujian ini menggunakan limakecepatan putaran yang berbeda, kecepatanputaran yang digunakan dimulai dari 400, 600,800, 1000, dan 1200 dari kecepatan putaranporos input dan pada pelitian ini jugamenggunakan pembebanan pada transmisimodel uji agar mengetahui perubahan terhadapfenomena yang terjadi.
Analisis Frekuensi Gearmesh
Sinyal kontak gigi yang diamati adalahsinyal pada satu kali kecepatan putaran atau lxgear mesh. Data yang telah diketahuisebelumnya :• Jumlah gigi pinion, Z\ =16 buah.
Jumlah gigi gear, Z2 = 64 buah.rpm
Kecepatan putaran, co=60
Perhitungan Frekuensi TeoritisBerikut merupakan contoh perhitungan
dan hasil gambar spektrum pengujian padaputaran 400 dan 800rpm.> Perhitungan frekuensi teoritis yang tampil
pada spektrum sistem getaran denganputaran 400rpm adalah sebagai berikut:o Frekuensi gearmesh teoritis,
frur =—*16 = 106,67//z.JCM, 6Q
o Frekuensi sidebands pertama secarateoritis,
( 400^1fSHn =106,67-
Frekuensi
teoritis,
, 60
sidebands
= \00Hz
kedua secara
("400fSHT2 =106,67 + = 113,34/fe
i, 60
Perbandingan antara spektrum sistemgetaran yang meneruskan putaran denganpembebanan dan tanpa beban dan jugapenggunaan jenis pelumas yang berbedadapat dilihat pada Gambar 8 sampaiGambar 12.
> Perhitungan frekuensi teoritis yang tampilpada spektrum sistem getaran denganputaran 800rpm adalah sebagai berikut:o Frekuensi gearmesh teoritis,
frur = — Xl6 = 213,13//z.Jam 6Q
o Frekuensi sidebands pertama secarateoritis,
[oqq\— =200/fe
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (NoorE. dan Deni N.) 219
220
30uPower Spectrum Chan 1 Avg=15
0 Functn Lin Hz SMarkerH RCLDX:106Hz Y:2.93063uq
450
Gambar 8. Grafik domain frekuensi 400rpm di titik A kondisi terbeban denganmenggunakan pelumas SAE90.
12uPower Spectrum Chan 1
80
X:106Hz
Functn Lin Hz
Y:2.93063uq
Avg=15
<MarkerH RCLD
Gambar 9. Grafik hasil zooming pada frekuensi 400rpm di titik A kondisi terbebandengan menggunakan pelumas SAE90.
200u
0
Power Spectrum Chan 1 Avg=15
0 Functn Lin Hz SMarkerH RCLDX:104Hz Y:20.3214ug
450
Gambar 10. Grafik domain frekuensi 400rpm di titik B kondisi terbeban denganmenggunakan pelumas SAE90.
MESIN. Volume 8 Nomor 3. Oktober 2006. 213 228
o Frekuensi sidebands kedua secara
teoritis,
/;„,, =2I3,I3 +|-|Q-] =226.66HzUntuk perhitungan frekuensi teoritisselanjutnya lihat Tabel 1.
Power Spectrum Chan 1 Avq=15350u
43.75U
/div
Mag
Peak
g
0
! i[ ! r1 ! ][ I 
222
30uPower Spectrum Chan 1 Avg=15
'Gearmesh
^^^^^MZLJJiLJA—MftJJ^JLJ0 Functn Lin Hz SHarkerB RCLDX:214Hz Y:1.58858ua
—*L
450
Gambar 13. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik A kondisi terbeban denganmenggunakan pelumas SAE90.
200uPower Spectrum Chan 1 Avg=15
0 Functn Lin Hz SMarkerB RCLDX:211Hz Y:122.404ug
450
Gambar 14. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik B kondisi terbeban denganmenggunakan pelumas SAE90.
160uPower Spectrum Chan 1 Avg=15
180 Functn Lin Hz BHarkerB RCLDX:211Hz Y:122.404ua
240
Gambar 15. Grafik hasil zooming pada frekuensi 800rpm dititik B kondisi terbebandengan menggunakan pelumas SAE90.
MESIN Volume 8 Nomor3. Oktoher 2006. 213 - 228
350u
43.75U
/div
Power Spectrum Chan 1 Avg=15
0 Functn Lin Hz BHarkerB RCLDX:213Hz Y:147.171ug
450
Gambar 16. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik A kondisi tanpa bebandengan menggunakan pelumas SAE90.
200uPower Spectrum Chan 1 Avg=15
160 Functn Lin Hz BHarkerB RCLDX:213Hz Y:147.171ug
260
Gambar 17. Grafik hasil zoomingpada frekuensi 800rpm dititik A kondisi tanpabeban dengan menggunakan pelumas SAE90.
Power Spectrum Chan 1 Avg=15130u
16.25U
/div
Mag
Peak
g
= I I :
1 1 i i i / • Zooming j |
r i ! t~t
r 7tt±*zkjfc^i0 Functn Lin Hz BHarkerB RCLDX:214Hz Y:42.354ug
450
Gambar 18. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik B kondisi tanpa bebandengan menggunakan pelumas SAE90.
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.) 223
80u
lOu
/div
Mag
Peak
Power Spectrum Chan 1
oOTlIaI
Avg=15
0180 Functn Lin Hz BHarkerB RCLDX:214Hz Y:42.354ug
260
Gambar 19. Grafik hasil zooming pada frekuensi 800rpm dititik B kondisi tanpa bebandengan menggunakan pelumas SAE90.
Hasil pengujian pada kecepatan 800rpmmenunjukan perbedaan nilai amplitudo yangsemakin besar antara sinyal kontak gigi yangdihasilkan oleh sistem terbeban dengan sistemtanpa beban dan sinyal kontak gigi yangdihasilkan oleh penggunaan jenis pelumasSAE90.
D Nilai amplitudo frekuensi gear mesh padasinyal kontak gigi kondisi tanpa beban yangdiambil pada titik A adalah 92,67 kali lebihbesar dari pada sinyal kontak gigi yangdiambil pada kondisi terbeban.
D Nilai amplitudo frekuensi gear mesh padasinyal kontak gigi kondisi terbeban yangdiambil pada titik B adalah 2,89 kali lebihbesar dari pada sinyal kontak gigi yangdiambil pada kondisi tanpa beban.
Untuk membandingkan nilai amplitudoyang terjadi lihat Tabel 2. Dari Tabel 2menunjukan banyaknya fenomena yang terjadidiantaranya:• Naiknya nilai amplitudo sebanding dengan
naiknya tingkat kecepatan poros.• Nilai amplitudo frekuensi gear mesh pada
sinyal kontak gigi kondisi terbeban yangdiambil pada titik A mengalami penurunandibandingkan dengan kondisi tanpa beban.Dikarenakan semakin berkurangnya getarandalam arah aksial.
224
• Berbeda dengan sinyal titik B, nilaiamplitudo naik hingga 3,07 kali lipat biladibandingkan pada kondisi terbeban dengantanpa beban. Dikarenakan semakinbesarnya getaran yang terjadi dalam arahradial pada saat diberi pembebanan.
Perhitungan Persentase PenyimpanganFrekuensi
Penyimpangan yang terjadi padafrekuensi pengukuran realistis terhadapfrekuensi teoritis sering ditemui dalammenganalisis suatu getaran, hal ini dapatdisebabkan oleh banyak faktor, salah satunyaadalah sinyal dari luar sistem getaran yangbercampur dengan sinyal yang akandiidentifikasi, dan juga pengaruh daripembacaan kecepatan putaran yang kurangtepat akan mempengaruhi letak frekuensi yangditimbulkan. Berikut merupakan contohperhitungan nilai penyimpangan hasil pengujianterhadap nilai teoritis pada putaran 400 dan800rpm.> Sistem getaran dengan putaran 400rpm.
I. Persentase penyimpangan frekuensipada sistem getaran terbeban denganmenggunakan pelumas SAE90.• Titik A
MESIN. Volume 8 Nomor 3, Oktober 2006. 213 - 228
A/> = • l's,r • l,X!l
f 106-106.67
106.67
Titik B
./(/A//' ~.'C,MIAP =
r 104-106.67106,67
a-100%
xl 00% = 0.63%
xl00%
a-100% = 2.5%
> Sistem getaran dengan putaran 800rpm.1. Persentase penyimpangan frekuensi
pada sistem getaran terbeban denganmenggunakan pelumas SAE90.• Titik A
APJ i,Ml' JiiMT
J<;mi
214-213.33
213,33
Titik B
.'(,MI' ~ .'(i\IT
•'t,Ml
2[ 1-21333213,33
AP =
x100%
A'100% = 0,31%
.vlOO%
.y100% = 1.1%
2. Persentase penyimpangan frekuensipada sistem getaran tanpa bebandengan menggunakan pelumas SAE90.• Titik A
AP JdMi' Jj;yn
~./;a"7213-2U33]"20.33 J
a-100%
xl 00% = 0.15%
Titik B
J1,Mf ~ .'(,MIAP =
.'CMI
214-213.33
213.33.vl 00% = 0.31%
Keterangan :AP : Penyimpangan frekuensi gearmesh.Jaur '• Frekuensi gearmesh hasil
pengukuran./('•.// : Frekuensi gearmesh teoritis.
Tabel 2. Perbandingan frekuensi danamplitudo terhadap pembebanan dengan
menggunakan pelumas SAE90.
Putaran
SAE90 TanpaBeban
SAE90 DenganBeban
Frek
(Hz)
AmpI
<"g)
Frek
(Hz)
AmpI
(Wi>
Titik A
40()rpm 107 17.4789 106 2.9306
60()rpm 160 28.9548 165 1.2607
800rpm 213 147.171 214 1.5885
lOOOrpm 267 339.065 267 0.7880
I200rpm 320 134.022 320 1.7492
Titik B
•lOOrpm 107 12.8202 10! 20.3214
6()()rpm 160 37.734 160 58.4663
80()rpm 214 42.354 211 122.404
lOOOrpm 267 61.3814 265 188.743
120()rpm 320 45.1531 318 96.5115
Analisis Frekuensi Belt
Data yang telah diketahui sebelumnya :• Diameter luar/;?///)' = 76mm• Panjang belt = 980mm
> Perhitungan Frekuensi belt secara teoritis.I. Kecepatan 400rpm
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.) 225
Fh =^OOrpmJb =g74A/T980
2. kecepatan 600rpm^600^76 =
980
3. kecepatan 800rpm
F/p =^.800^^76 =^980
4. kecepatan lOOOrpm
Fh =7rA0()0rPmJ6 =943 5//-980
5. kecepatan 1200rpm
Fb =*-UWrpm.76 0980
Untuk dapat melihat lebih jelas terhadapperubahan-perubahan frekuensi dan amplitudogearmesh yang dipengaruhi oleh perubahankecepatan dan pembebanan, maka disusuntampilan seluruh pengujian dengan berbagaikecepatan atau yang biasa disebut sebagai PelaSpektrum. Dari semua hasil pengujiankemudian dibuat urutan berdasarkan kecepatanyang disebut sebagai peta spektrum (Gambar20, 21. 22, 23) guna melakukan prosesidentifikasi terhadap fenomena yang terjadipada model uji.
226
Tabel 3. Data hasil perhitungan persentase penyimpangan terhadap frekuensi-frekuensi dalam kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90.
Putaran TeoritisDSA %DSA dengan Teoritis
Titik A Titik B Titik A Titik B
400rpm 106,67Hz 106Hz 104 Hz 0.63% 2.5%
600rpm 160Hz 165 Hz 160 Hz 3.12% 0%
800rpm 213.33Hz 214 Hz 211 Hz 0.31% 1,1%
lOOOrpm 266,67Hz 267 Hz 265 Hz 0.12% 0.63%
I200rpm 320Hz 320 Hz 318 Hz 0% 0,63%
Tabel 4. Data hasil perhitungan persentase penyimpangan terhadap frekuensi-frekuensi dalam kondisi tanpa beban dengn menggunakan pelumas SAE90.
Putaran TeoritisDSA %DSA dengan Teoritis
Titik A Titik B Titik A Titik B
400rpm 106,67Hz 107 Hz 107 Hz 0,31% 0,31%
600rpm 160Hz 160 Hz 160 Hz 0% 0%
800rpm 213.33Hz 213 Hz 214 Hz 0,15% 0,31%
lOOOrpm 266.67Hz 267 Hz 267 Hz 0,12% 0,12%
I200rpm 320Hz 320 Hz 320 Hz 0% 0%
MESIN. Volume 8 Nomor 3. Oklober 2006. 213 228
' iUttrptn
. w~ iOOfhpm
Gambar 20. Peta Spektrum di titik A dengankondisi tanpa beban.
Jalaiaij
i^J^V^V"1.
J^^Vw,l.'COrpm
•iMAwiA^^.lOOOiptn
A*-*A-^,-w- A-_^**-,SOOijkii
W~*O0rpin
0 ' functn im HzBHdrtet® «CU>
Gambar 21. Peta Spektrum di titik B dengankondisi tanpa beban.
Jxla-jda
Functn Lin Hz
;V;
-ifc-*- ..A.A JL^iXi,. .M.. _.i....~*A^..J|U^Jd. .._M. A. _x^ j.
"A* * 400rpm•ISO
1'OOtpr
Iftithptn
SODtpni
A600rpiTi
Gambar22. Peta Spektrum di titik A dengankondisi terbeban.
Jda-jala
Wb*wA,I200ipm
•AA/'̂ Mjv-*.,-.-A/\A's\..._.lOOOrpm
SOOipm
GOOrpm
functn Lin Hz O-larkenB RCLD 450
Gambar 23. Peta Spektrum di titik B dengankondisi terbeban.
KESIMPULAN
Analisis getaran menggunakan DSA(Dynamic Signal Analyzer) menghasilkan datayang cukup representatif untuk dianalisis lebihlanjut dan hanya memiliki penyimpangankurangdari 3,12%.
Hasil dari penelitian ini dapat ditarikbeberapa kesimpulan terhadap fenomenagetaran yang terjadi.1. Adanya kondisi gear mesh yang sangat
dominan pada frekuensi kontak gigi.2. Pada sistem terbeban nilai amplitudo gear
mesh arah getaran radial mengalamipeningkatan.
3. Pada sistem terbeban nilai amplitudo gearmesh arah getaran aksial mengalamipenurunan.
4. Pada sistem roda gigi terdapat adanyafrekuensi eksitasi belt namun sinyal yangdihasilkan kurang dominan tehadapfrekuensi kontak gigi.
5. Adanya loosenes yang ditandai dengansinyal dominan pada 5x rpm dalam kondisisistem terbeban pada arah getaran aksial.
6. Peletakan dan posisi pemasanganaccelorometer serta penyambungan kabelBNC sangat berpengaruh terhadap hasilpengukuran spektrum getaran (frekuensidan amplitudo).
7. Frekuensi jala-jala listrik pada 50 Hz dapatdihilangkan apabila kabel groundingterpasang dengan baik.
SARAN
Hal-hal yang dapat dipertimbangkanuntuk diterapkan pada pengujian selanjutnyaantara lain :
1. Menggunakan motor listrik dengankecepatan yang tinggi.
2. Banyaknya penempatan accelorometerguna membandingkan nilai amplitudo yangdihasilkan.
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan Deni N.) 227
5.
Kabel BNC diletakkan sejauh mungkin darisumber listrik untuk menghindarimunculnya frekuensi jala-jala pada 50 Hz.Menggunakan pembebanan kejut (impact)pada penelitian.Menggunakan pembebanan berupa//vu//t^/pada penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
I Goldman. Slave. Vibration SpectrumAnalysis. Apractical Approach. New York :Industrial Press Inc. 1991.
2. Harahap, Gandhi. Perencanaan TeknikMesin. Edisi Keempat. Jilid 2. Erlangga.
3. Khurmi. RS. dan J.K. Gupta. A Taxt Bookof Mechine Design. New Delhi: EurasiaPublishing House (PVT) Ltd.. 1982.
4. Kiirsus Singkat Getaran Permesinan.Diktat kuliah. Bandung : LaboratoriumDinamika llmu Rekayasa 1TB.. 1999.
228
5. Merritt, Henry E. Gear Engineering.Allaabad : Division of A. H. Wheeler & Co.
Ltd.
6. Seto, William. Mechanical Vibration.Schaum Outline Series, 1964.
7. Suga. Kiyokatsu. dan Sularso.. DasarPerencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta : PT. Pradya Paramita.1991.
8. Thomson. William. Teori Getaran denganPenerapan. Erlangga. 1996.
9. Timoshenko. Vibration Problem in
Engineering. New York : Pricenton NewJersey, 1928.
10. Wowk, Victor. Machinery Vibration :Measurement and Analysis. New York :McGraw Hill, Inc.. 1991.*
MESIN. I olume 8 Sonwr 3. Oktober 2006. 213 228