ANALISA PENGARUH PARALLEL-MISALIGNMENT DAN TINGKAT GETARAN YANG TERJADI PADA PULLEY DEPERICARPER FAN
SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
OLEH LASTRI SITUMORANG 130421024
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulisa ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapt menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana. Adapun judul skripsi ini adalah "Analisa Pengaruh Parallel-Misalignment dan Tingkat Getaran yang Terjadi pada Pulley Depericarper Fan". Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terimakasih kepada 1. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing dan Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara yang telah meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan. 2. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin. 3. Rekan satu tim penulis, Agus Suparjo dan Wilsen Latunda Ginting yang selalu membantu penulis. 4. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya Teknik Mesin Ekstensi angkatan 2013 yang telah banyak memberikan support dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini 5. Ayah dan Ibu tercinta yang selalu mendukung dalam doa,dukungan moral, materil
dan
selalu
memberikan
semangat
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan skripsi ini. 6. Kakak-kakak dan adik penulis. Benny Situmorang, Sari Situmorang, Daniel Situmorang, Panni Situmorang serta adik tercinta Mindo Situmorang yang terus mendukung baik itu secara moril dan materi hingga skripsi ini selesai
i Universitas Sumatera Utara
Akhirnya penulis mengharapkan kritik dan saran dari rekan mahasiswa serta para pembaca dalam rangka pengembangan skripsi ini dan akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga Tuhan selalu menyertai kita.
Medan,
Februari 2016
Penulis,
Lastri Situmorang NIM : 130421024
ii Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Depericarper fan terdiri dari dua buah pulley, satu sebagai penggerak dan yang lain digerakkan. Konstruksi kedua pulley yang tidak sejajar mengakibatkan kedua pulley mengalami ketidaksumbuan sejajar. Dimana ketidaksumbuan sejajar pulley tersebut menghasilkan getaran yang dapat mempengaruhi performa mesin dan mengurangi kemampuan transmisi untuk memindahkan daya. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh parallel-misalignment terhadap getaran dan putaran yang terjadi pada depericarper fan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan Vibrometer laser ometron VQ-400-A-F dan bahan penelitian adalah backward inclined centrifugal fan dengan jenis 2 SWSI. Dari penelitian didapat perbedaan putaran untuk masing-masing parallel-misalignment, hal ini membuktikan bahwa parallel-misalignment berpengaruh terhadap putaran mesin. Amplitudo variasi parallel-misalignment terus meningkat pada 0mm, 5mm, 10mm, 15mm, dan 20mm. Dari standart ISO 10816-3 untuk velocity, untuk mengevaluasi tingkat keparahan pada depericarper fan, nilai velocity yang mempunyai range sebesar 2.2487mm/s masuk dalam zona B (satisfactory), sedangkan yang mempunyai range sebesar 2.8251mm/s – 3.4547 mm/s masuk dalam zona C (unsatisfactory). Kata kunci : Depericarper fan, Pulli, Getaran, Parallel-Misalignment, Vibrometer laser
iii Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Depericarper fan consists of two pulleys, one as a driver and the other as a driven. The construction of the two pulleys that is not aligned can cause two pulleys run into parallel-misalignment.The parallel-misalignment pulley causing of vibration that can influence machine performance and decrease of power transmission. The purpose of the research are to known of influence parallelmisalignment against vibrations and rotation that occurs on depericarper fan. The research is done by using laser vibrometer ometron VQ-400-A-F and object of the research is backward inclined centrifugal fan with the type 2 SWSI. From the research be obtained the different of rotation for each parallel-misalignment, it prove that parallel-misalignment influence the rotation of the machine. Variation amplitude of the parallel-misalignment continued to increase on 0 mm, 5 mm, 10 mm, 15 mm and 20 mm. From the ISO standard 10816-3 for velocity, to evaluate the severity of the depericarper fan, the value of velocity that have range 2.2487mm/s included in the satisfactory zone, while having a range of 2.825111 mm / s - 3.454704 mm / s included in zone C (unsatisfactory). Key word :
Depericarper fan, Pulley, Vibration, Parallel-misaligment, laser vibrometer
iv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................................i ABSTRAK .........................................................................................................iii ABSTRACT .......................................................................................................iv DAFTAR ISI ......................................................................................................V DAFTAR GAMBAR .........................................................................................Viii DAFTAR TABEL ..............................................................................................X DAFTAR NOTASI ............................................................................................Xi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................XII
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................1 1.1. Latar Belakang .................................................................................1 1.2. Batasan Masalah ..............................................................................3 1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................3 1.4. Manfaat Penelitian ...........................................................................4 1.5. Sistematika Penulisan ......................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................6 2.1. Parallel-Misalignment .....................................................................6 2.2. Pulley ...............................................................................................7 2.3. Klasifikasi fan .................................................................................9 2.4. Sistem Transmisi Centrifugal Fan ( V-Belt) ...................................13 2.5. Tipe dan Ukuran Sabuk-V ...............................................................14 2.6.
Alur V pada pulley .........................................................................15
2.7. Analisa Getaran ...............................................................................15 v Universitas Sumatera Utara
2.7.1 Karakteristik Getaran ..............................................................16 2.7.2 Parameter Pengukuran ............................................................17 2.7.3 Gerak harmonik ......................................................................19 2.7.4 Gerak Periodik ........................................................................20 2.7.5 Getaran Bebas (Free Vibration) .............................................22 2.8
Standarisasi Pengukuran Getaran ....................................................25
BAB III METODOLOGI ...................................................................................27 3.1
Tempat dan Waktu ..........................................................................27 3.1.1 Tempat Penelitian ..................................................................25 3.1.2 Waktu Penelitian ....................................................................27
3.2
Bahan dan Alat ................................................................................27 3.2.1 Bahan ......................................................................................27 3.2.2 Alat .........................................................................................29
3.3
Metode Penelitian ............................................................................34
3.4
Penggunaan Pulley ..........................................................................34
3.5
Set Up Peralatan ..............................................................................34
3.6
Variabel yang di amati ....................................................................35
3.7
Pengolahan Analisa Data ................................................................35
3.8
Flowchart Penelitian ........................................................................37
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN .....................................................38 4.1.Perhitungan Parallel-Misalignment Pulley .........................................38 4.2.Karakteristik Getaran pada Pulley ......................................................38 4.2.1 Hasil Pengukuran Variasi Parallel-Misalignment Pulley ...........39 4.2.2 Karakteristik Getaran pada variasi Parallel-Misalignment pulley 39
vi Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hubungan Parallel-Misalignment dengan Amplitudo ...........50
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................53 5.1. Kesimpulan ......................................................................................53 5.2. Saran ................................................................................................53
DAFTAR PUSTAKA
vii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.3 Twisted misalignment pulley ..........................................................7 Gambar 2.4 Pulley...............................................................................................8 Gambar 2.5 Fan aksial.........................................................................................9 Gambar 2.6 Fan propeller ...................................................................................9 Gambar 2.7 Fan tabung aksial.............................................................................10 Gambar 2.8 Vane- axial Fan ...............................................................................10 Gambar 2.9Fan Sentrifugal .................................................................................11 Gambar 2.10 Fan sentrifugal dengan blade radial ..............................................11 Gambar 2.11 Forward-curved fan .......................................................................12 Gambar 2.12 Backward inclined fan ...................................................................12 Gambar 2.13 Penampang sabuk –V klasik .........................................................14 Gambar 2.14 Ukuran dan Penampang Sabuk-V .................................................14 Gambar 2.15 Konsep Dasar Getaran ...................................................................16 Gambar 2.16 Sifat-Sifat Gelombang ...................................................................18 Gambar 2.17 Gerak Harmonik Sebagai Proyeksi Suatu Titik Yang bergerak ...20 Gambar 2.18 Gerak Periodik gelombang sinyal segiempat ................................18 Gambar 2.19 Sistem Massa Pegas dan diagram bebas .......................................23 Gambar 3.1 Skematik bahan Uji .........................................................................29 Gambar 3.2 Vibrometer Laser ometron ..............................................................29 Gambar 3.3 Belt Tension Gauge .........................................................................30 Gambar 3.4 Tacho Meter ....................................................................................31 Gambar 3.5 Labjack U3-LV ...............................................................................31 Gambar 3.6 Laptop..............................................................................................32 Gambar 3.7. Kunci Ring Pas ..............................................................................32
viii Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8. Kunci L...........................................................................................33 Gambar 3.9. Meteran...........................................................................................33 Gambar 3.10. Mistar Baja ...................................................................................33 Gambar 3.11 Sinyal Amplitudo ..........................................................................36 Gambar 3.12. Flowchart Penelitian ....................................................................37 Gambar 4.1. Arah Pengukuran ............................................................................38 Gambar 4.2. Parallel-Misalignment vs Putaran .................................................39 Gambar 4.3. Parallel-Misalignment vs Velocity Arah Horizontal ......................40 Gambar 4.4. Parallel-Misalignment vs Velocity Arah Aksial.............................40 Gambar 4.5.Parallel-Misalignment vs Velocity Arah Vertikal ...........................41 Gambar 4.6. Grafik Rekapitulasi Velocity..........................................................46 Gambar 4.7. Displacement vs Parallel-Misalignment Arah Horizontal .............43 Gambar 4.8. Displacement vs Parallel-Misalignment Arah Aksial ....................47 Gambar 4.9. Displacement vs Parallel-Misalignment Arah Vertikal .................47 Gambar 4.10.Grafik Rekapitulasi displacement .................................................48 Gambar 4.11. Acceleration vs Parallel-Misalignment Arah Horizontal.............49 Gambar 4.12. Acceleration vs Parallel-Misalignment Arah Aksial ...................50 Gambar 4.13. Acceleration vs Parallel-Misalignment Arah Vertikal .................50 Gambar 4.14. Grafik Rekapitulasi Acceleration .................................................51 Gambar 4.15. Grafik Hubungan Parallel-Misalignment dengan Amplitudo ......52
ix Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Diamater minimum pulley ..................................................................14 Tabel 2.2 Karakteristik dan Satuan Getaran .......................................................15 Tabel 2.3 Parameter Pengukuran ........................................................................16 Tabel 2.4 Pedoman bagi kelayakan permesinan ISO 10186-1:1995(E) .............21
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol
Satuan
A
Amplitudo
(m)
c
Redaman / damping
(N/(m/s))
F
Gaya
(N)
f
Frekuensi
(Hz)
k
Kekakuan / stiffness
(N/m)
m
Massa
(kg)
t
Waktu
(s)
Perioda
(s)
Kecepatan sudut
(rad/s)
Berat
(N)
Frekuensi natural
(rad/s)
Perpindahan / displacement
(m)
Kecepatan / velocity
(m/s)
Percepatan / acceleration
(m/s2)
w
xi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel Hasil Pengukuran velocity dan putaran Lampiran 2 Gambar Amplitudo vs Time Arah Sumbu x Lampiran 3 Gambar Amplitudo vs Time Arah Sumbu y Lampiran 4 Gambar Amplitudo vs Time arah sumbu z Lampiran 5 Gambar pengukuran besar Parallel-misalignment Lampiran 6 Gambar pengujian vibrasi arah Aksial Lampiran 7 Gambar pengujian vibrasi arah horizontal Lampiran 8 Gambar pengujian arah Vertikal Lampiran 9 Gambar pengukuran rpm dengan menggunakan Tacho Meter Lampiran 10 Dimensi Skala Depericarper Fan Lampiran 11 Diagram skematik proses pemisahan antara serabut dengan biji sawit dengan depericarper fan Lampiran 12 Tabel Hasil pengukuran variasi Parallel-misalignment pulley terhadap putaran Lampiran 13 Tabel Hasil pengukuran variasi Parallel-misalignment pada velocity arah horizontal Lampiran 14 Tabel Hasil pengukuran variasi Parallel-misalignment pada velocity arah aksial Lampiran 15 Tabel Hasil pengukuran variasi Parallel-misalignment pada velocity arah vertikal Lampiran 16 Tabel Rekapitulasi Velocity Lampiran 17 Tabel Hasil analisa horizontal Displacement Lampiran 18 Tabel Hasil analisa aksial Displacement Lampiran 19 Tabel Hasil analisa vertikal Displacement
xii Universitas Sumatera Utara
Lampiran 20 Tabel Rekapitulasi Displacement Lampiran 21 Tabel Hasil analisa horizontal Acceleration Lampiran 22 Tabel Hasil analisa aksial Acceleration Lampiran 23 Tabel Hasil analisa vertikal Acceleration Lampiran 24 Tabel Rekapitulasi Acceleration Lampiran25
Tabel
Hubungan
Parallel-misalignment
dengan
Amplitudo
xiii Universitas Sumatera Utara
