RANCANG BANGUN KOMPONEN MEKANIK

ALAT PERCOBAAN GETARAN PAKSA

SKRIPSI

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Oleh:

FALAH ASYHARUL KIROM

201410120311196

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Rancang Bangun Komponen

Mekanik Alat Percobaan Getaran Paksa” guna untuk memenuhi salah satu

syarat menyelesaikan studi serta dalam rangka memperoleh gelar Sarjana

Pendidikan Strata Satu pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang.

Ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada Ayah dan Ibu tercinta,

Lukman Hakim dan Suhaimi, yang selalu mendo’akan, memberikan yang terbaik

untuk anaknya, yang selalu memberikan kasih sayang yang tiada hentinya serta

tidak mengharapkan balas jasa, selalu memberikan dukungan spiritual, moral

maupun materi yang mendukung penyelesaian kuliah dan penyusunan skripsi ini.

Semoga Allah S.W.T. selalu melimpahkan rahmat, kesehatan, karunia dan

keberkahan di dunia dan akhirat atas apa yang telah diberikan kepada penulis.

Penghargaan sebesar-besarnya dan terima kasih penulis sampaikan kepada

Bapak Budiono, S.Si., M.T. selaku Pembimbing I dan Bapak Ir. Trihono Sewoyo,

M.T. selaku Pembimbing II yang telah membantu penulisan skripsi ini serta

pembekalan mental yang bermanfaat, saya ucapkan “jazakumullahu khoiron

katsiron”. Serta ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. H. Fauzan, M.Pd. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah

Malang.

2. Bapak Drs. Ahmad Mubin, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Murjito, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Malang dan dosen wali saya.

4. Bapak Buamin selaku pemilik bengkel produksi yang telah membantu

dalam proses pembuatan alat.

5. Rekan-rekan mahasiswa khususnya program studi Teknik Mesin angkatan

2014 tanpa terkecuali, semoga rahmat ALLAH SWT selalu menyertai

kalian.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh

dari kata sempurna. Oleh karenanya, saya memohon saran dan kritik yang sifatnya

membangun demi kesempurnaan penulisan skripsi ini dan semoga bermanfaat bagi

kita semua.

Malang, 22 Oktober 2018

Falah Asyharul Kirom

DAFTAR ISI

COVER ............................................................................................................................... i

POSTER ............................................................................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. iii

LEMBAR KONSULTASI ............................................................................................... iv

LEMBAR KONSULTASI ................................................................................................ v

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ................................................................ vi

ABSTRAK ....................................................................................................................... vii

ABSTRACT .................................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... ix

DAFTAR ISI..................................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 3

1.3 Tujuan ................................................................................................................. 4

1.4 Batasan Masalah ................................................................................................. 5

1.5 Metode Penulisan ................................................................................................ 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................................... 6

2.1 Getaran mekanik ................................................................................................. 6

2.2 Elemen sistem getaran ........................................................................................ 6

2.3 Frekuensi Natural Sistem .................................................................................... 7

2.4 Klasifikasi Getaran .............................................................................................. 9

2.5 Getaran Paksa Harmonik .................................................................................. 10

2.6 Beam dari Kuningan ......................................................................................... 17

2.7 Defleksi Beban Terpusat ................................................................................... 20

2.8 Momen Lentur .................................................................................................. 21

2.9 Momen inersia .................................................................................................. 22

2.10 Tegangan Lendut .............................................................................................. 22

2.11 Modulus Elastis ................................................................................................. 23

2.12 Tegangan Ijin .................................................................................................... 24

BAB III METODE PERANCANGAN .......................................................................... 27

3.1 Metode Perancangan ......................................................................................... 27

3.2 Perancangan Desain .......................................................................................... 29

3.3 Daftar Persyaratan (Spesifikasi Produk) ........................................................... 30

3.4 Identifikasi Masalah .......................................................................................... 33

3.5 Struktur Fungsi .................................................................................................. 34

3.6 Prinsip Kerja ..................................................................................................... 36

3.7 Alternatif Produk .............................................................................................. 37

3.8 Evaluasi Terhadap Kriteria Teknik ................................................................... 41

3.8.1 Pemilihan Motor Listrik ............................................................................ 41

3.8.2 Pemilihan Massa Unbalance ..................................................................... 46

3.8.3 Pemilihan Batang Tumpuan ...................................................................... 47

3.8.4 Pemilihan Jenis Tumpuan ......................................................................... 47

3.8.5 Pemilihan Lampu ...................................................................................... 50

3.8.6 Pemilihan Pengukur Amplitudo ................................................................ 51

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBUATAN .......................................................... 54

4.1 Data perhitungan ............................................................................................... 54

4.2 Perhitungan pada sistem getaran ....................................................................... 55

4.2.1 Frekuensi Natural Sistem (𝜔n) ................................................................. 56

4.2.2 Amplitudo Respons saat Resonansi (X) .................................................... 57

4.2.3 Beda fase saat Resonansi (ϕ) ..................................................................... 58

4.3 Kekuatan batang tumpuan ................................................................................. 58

4.3.1 Beban Maksimum (P) ............................................................................... 59

4.3.2 Tegangan Bending (sb) ............................................................................ 59

4.3.3 Momen bending (𝑀𝑏) ............................................................................... 60

4.3.4 Jarak tegangan yang ditinjau dari garis netral (y) ..................................... 60

4.3.5 Tegangan Ijin (si) ..................................................................................... 60

4.4 Pembuatan ......................................................................................................... 61

4.4.1 Pembuatan tumpuan .................................................................................. 62

4.4.2 Pemasangan motor pada Beam kuningan ................................................. 63

4.4.3 Pemasangan Massa Unbalance ................................................................. 64

4.4.4 Pemasangan alat ukur lendutan pada Beam .............................................. 64

4.4.5 Pemasangan Lampu DC ............................................................................ 65

4.4.6 Pemasangan Peredam Shock Absorber ..................................................... 65

4.4.7 Pemasangan Peredam Karet ...................................................................... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 67

5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 67

5.2 Saran ................................................................................................................. 68

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis Sistem Tumpuan .......................................................................... 19

Tabel 2.2 Tabel Tumpuan Rol-Engsel .................................................................. 21

Tabel 2.3 Tabel Modulus Elastis, Tegangan Tarik Maksimum dan Tegangan

Luluh ...................................................................................................... 24

Tabel 2.4 Angka Faktor Keamanan ...................................................................... 25

Tabel 3.1 Tabel Persyaratan Spesifikasi Desain ................................................... 30

Tabel 3.2 Kombinasi Sub-fungsi yang didasarkan pada Diagram Blok Sub fungsi

............................................................................................................... 38

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 HVT12 Universal Vibration Apparatus .............................................. 1

Gambar 1.2 Universal Vibration Apparatus ............................................................ 2

Gambar 1.3 Alat percobaan getaran lab. Universitas Muhammadiyah Malang ..... 3

Gambar 2.1 Elemen Sistem Getaran ....................................................................... 7

Gambar 2.2 Sistem Pegas-Massa ............................................................................ 8

Gambar 2.3 Model Klasifikasi Getaran .................................................................. 9

Gambar 2.4 Sistem Massa Pegas Peredam dengan Gaya Eksitasi f(t) ................... 11

Gambar 2.5 Diagram Benda Bebas ....................................................................... 12

Gambar 2.6 Hubungan Vektor Persamaan (2.7) .................................................... 13

Gambar 2.7 Fungsi Perbesaran sebagai Fungsi Rasio Frekuensi dengan Variasi

Nilai 𝜁 ................................................................................................. 14

Gambar 2.8 Beda Fase sebagai Fungsi Rasio Frekuensi dengan berbagai Nilai 𝜁

............................................................................................................. 14

Gambar 2.9 Pemodelan Sistem S-DOF yang di Eksitasi oleh Massa Unbalance

yang Berputar ..................................................................................... 15

Gambar 2.10 Diagram Benda Bebas Sistem Massa Unbalance yang Berputar ... 16

Gambar 2.11 Sistem Tumpuan Roll Engsel .......................................................... 18

Gambar 3.1 Diagram Alir Keseluruhan Metode Perancangan Menurut Pahl dan

Beitz ................................................................................................. 28

Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan bagian Daftar Persyaratan hingga

Konsep Produk ................................................................................. 29

Gambar 3.3 Diagram Blok Fungsi Keseluruhan Desain ..................................... 35

Gambar 3.4 Aliran Energi pada Diagram Blok Sub Fungsi................................. 36

Gambar 3.5 Desain Alat menurut Susunan Konsep yang dipilih ....................... 40

Gambar 3.6 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik ............................................ 41

Gambar 3.7 Karakteristik Motor DC Shunt ......................................................... 42

Gambar 3.8 Karakteristik Motor Seri DC ........................................................... 43

Gambar 3.9 Motor Sinkron AC ........................................................................... 45

Gambar 3.10 Susunan Motor Induksi AC ............................................................. 46

Gambar 3.11 Tumpuan Engsel .............................................................................. 49

Gambar 3.12 Tumpuan Jepit ................................................................................. 49

Gambar 3.13 Tumpuan Rol ................................................................................... 50

Gambar 3.14 Lampu Strobo DC ........................................................................... 51

Gambar 3.15 Lampu Pijar AC .............................................................................. 51

Gambar 3.16 Penggaris ......................................................................................... 52

Gambar 3.17 Mikrometer Sekrup ......................................................................... 53

Gambar 4.1 Grafik Fungsi Perbesaran versus Rasio Frekuensi .......................... 56

Gambar 4.2 Tumpuan Rol ................................................................................... 62

Gambar 4.3 Tumpuan Engsel .............................................................................. 63

Gambar 4.4 Pemasangan Motor pada Beam ....................................................... 63

Gambar 4.5 Pemasangan Alat Ukur pada Sistem ............................................... 64

Gambar 4.6 Pemasangan Peredam Karet ............................................................ 66

DAFTAR LAMPIRAN

1. Daftar Riwayat Hidup

2. Desain (Gambar Teknik)

3. Naskah Publikasi

4. Makalah Presentasi

DAFTAR PUSTAKA

Alfilianto, D. (2014). Motor DC (Series, Shunt, Compound).

https://dedyalfilianto.wordpress.com/2014/06/08/motor-dc-series-shunt-

compound/: diakses pada 18 September 2018.

Anonim. (2012). Definisi Dan Karakteristik Motor Listrik Induksi.

http://elektronika-dasar.web.id/definisi-dan-karakteristik-motor-listrik-

induksi/: diakses pada 18 September 2018.

Anonim. (2012). Jenis-jenis Motor Listrik. http://elektronika-dasar.web.id/jenis-

jenis-motor-listrik/: diakses pada 18 September 2018.

Anonim. (2013). Pengertian dan Macam Tumpuan.

http://belajarilmubangunan.blogspot.com/2013/12/pengertian-dan-macam-

tumpuan.html: diakses pada 12 September 2018.

Anonim. (2016). Cara Membaca Mikrometer Sekrup Beserta Gambarnya.

https://bagiinfo.com/cara-membaca-mikrometer-sekrup/ : diakses pada 12

September 2018.

Anonim. (2016). Jenis bohlam lampu pijar, CFL, LED ruangan rumah paling

awet, irit, hemat energi dan perbandingannya.

http://kokohrumahku.blogspot.com/2016/11/jenis-bohlam-lampu-pijar-cfl-

led.html: diakses pada 12 September 2018.

Anonim. (2018). Modulus Elastisitas.

https://id.wikipedia.org/wiki/Modulus_elastisitas: diakses pada 12

September 2018.

Anonim. (2018). Young's Modulus - Tensile and Yield Strength for common

Materials. https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-

d_417.html: diakses pada 12 September 2018.

Anonim. (2018). II.TEORI DASAR: A. Pengertian Defleksi dan Hal-Hal yang

Mempengaruhi.

http://repository.unhas.ac.id/bitstream/handle/123456789/446/BAB%20%

20II.pdf: diakses pada 12 September 2018.

Ardiansyah, D. (2017). Pegas.

https://www.scribd.com/document/335810467/Pegas: diakses pada 12

September 2018.

Civorezan. (2012). Normal Stress, Bending Stress, dan Shear Stress.

https://civorezan.wordpress.com/2012/11/30/normal-stress-bending-stress-

dan-shear-stress/: diakses pada 1 September 2018.

Dani, R. (2013). Motor ac sinkron.

https://www.slideshare.net/rahmatdani180/motor-ac-sinkron-17092518:

diakses pada 18 September 2018.

Daryanto. (1994). Mekanika Bangunan. Jakarta: Bumi Aksara.

Dewanto, J. (1996). Kajian Teoritik Sistem Peredam Getaran Satu Derajat

Kebebasan. 1(2), 156-157.

Frederik, S. (2018). Batang Beam.

https://www.scribd.com/document/368596087/Bab-3-Batang-Beam:

diakses pada 12 September 2018.

Hasan, A. (2015). Gaya geser (Shearing Forces) dan Momen pembengkok

(Bending Moments). http://adib-hasan.com/index.php/materi-fisika-

pelayaran-nautika-teknika/fisika-nautika/29-7-gaya-geser-shearing-forces-

dan-momen-pembengkok-bending-moments: diakses pada 1 September

2018.

Huda, M. (2015). Pengenalan Struktur Tumpuan Bangunan. http://rahasiadonk-

huda.blogspot.com/2015/10/pengenalan-struktur-bangunan.html: diakses

pada 12 September 2018.

Khurmi, R.S dan Gupta, J.K (2005). Machine Design. New Delhi: Eurasia

Publishing House.

Lita E. (2016). Gambar Bangunan.

http://bilqisgbangunan.blogspot.com/2016/03/mekanika-teknik-1.html:

diakses pada 12 September 2018.

Nurhardianto, D. (2015). Getaran Struktur: Dasar-dasar Getaran. Yogyakarta:

K-Media

Nurida, F. (2018). Getaran Mekanis. diakses pada

https://www.pdfdrive.com/getaran-mekanis-e60325049.html. 1

September 2018.

Prasad, A.M. (2008). SDOF SYSTEM. https://www.sli Frederik

deshare.net/tejaandeiitm/sdof: diakses pada 1 September 2018.

P.A. Hilton ltd. (2011). HVT12 Universal Vibration Apparatus. http://www.p-a-

hilton.co.uk/products/HVT12g-Free-and-Forced-Vibrations-: diakses

pada 1 September 2018.

Riadi, Muhammad Sugeng. (2009). Perancangan, Pembuatan dan Pengujian

Generator Fluksi Aksial Putaran Rendah dengan Magnet Permanen

untuk Turbin Angin Daya 1000 Watt. Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

Sewoyo, T. (2004). Getaran Mekanik: Tidak diterbitkan.

Singhla Scientific Industries. (2018). Universal vibration apparatus.

http://www.polylabindia.com/universal-vibration-apparatus-

1787513.html: diakses pada 1 September 2018.

Simatupang, W.F.P. (2013). Elastisitas.

https://www.scribd.com/doc/119158286/Elastisitas-Adalah-Kemampuan-

Suatu-Benda-Untuk-Kembali-Ke-Bentuk-Awalnya-Segera-Setelah-

Gaya-Luar-Yang-Diberikan-Kepada-Benda-Itu-Dihilangkan: diakses

pada 12 September 2018.

Yun C, Ku. (1986) Deflection of beams for all span and cross sections. New

York: Mc Graw Hill Book Company.