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 machines efficiency that they have with apply the correct maintenance method, as predictive maintenance method. This
method are utilize a parameter signal vibrate that appearfor monitoring the machine condition. With inspect the vibrate level with periodic, then something abnormal can he detection before a bigger or fatal damage happen. The vibrate characteristic that revived by one of damage is have a unique characteristic, this research is head for know and study the characteristic. In this research used a internal gear transmission system with a spur kindas a model, vibrate characteristic analysis is do with use a Dynamic Signal Analyzer (DSA). than it can be inspect the phenomenon which happen in the system and the out influence (load) to the phenomenon that happen Kata kunci: Spectrum analyzer, domainfrequency, phenomenon.
PENDAHULUAN
Seiring pesatnya tingkat persaingan dalam dunia industri mendorong tiap perusahaan untuk meningkatkan efisiensi kinerja mesin-mesin produksi yang dimilikinya, dalam hal ini sistem atau penerapan metode
pemeliharaan yang tepat menjadi aspek yang memegang peranan penting dalam kelangsungan proses produksi dengan mempertimbangkan masalah waktu dan biaya. Metode
Perawatan
Ran to Breakdown
biasa diterapkan pada perusahaan yang mengoperasikan permesinan dengan harga yang relatif murah dan memiliki beberapa mesin cadangan. Sedangkan untuk perusahaan yang menggunakan mesin-mesin kritis tanpa ada mesin cadangannya, metode pencegahan berbasis waktu dapat digunakan. Seiring dengan kemajuan teknologi permesinan, kedua jenis metode peravvatan diatas mulai ditinggalkan karena dirasa kurang efektif dan ekonomis. Hal ini disebabkan kedua metodc
perawatan ini tidak dapat menentukan jenis
kerusakan dan penyebab kerusakan serta kapan terjadinya kerusakan secara akurat, sehingga pengeluaran biaya perawatan mesin dalam jumlah yang besar berlangsung secara terus menerus.
Dengan metode perawatan predictive diharapkan dapat menekan biaya perawatan pada perusahaan yang menggunakan mesinmesin dengan harga mahal dan memegang peranan vital dalam proses produksi. Metode ini memanfaatkan parameter sinyal getaran yang timbul untuk memantau kondisi mesin. Dengan mengamati tingkat getaran secara berkala, maka sesuatu yang tidak normal dapat dideteksi sebelum kerusakan yang lebih besar atau fatal terjadi.
Penting untuk dikemukakan bahwa karakteristik getaran yang dibangkitkan olch suatu kerusakan bersifat unik sehingga dengan menganalisis sinyal getarannya karakteristik atau jenis kerusakannya dapat ditentukan. sehingga diharapkan dapat memanfaatkan umur suatu mesin seoptimal mungkin dengan
Eksperimental getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.)
213
mengetahui secara pasti kapan komponenkomponen mesin akan diganti dan dapat mengurangi energi, biaya yang terbuang sia-sia dalam mendiagnosa kerusakan yang terjadi pada mesin. Pemantauan getaran pada permesinan ini secara garis besar terdiri dari dua bagian. yaitu Machine diagnostics dan Predictive maintenance. Perbedaan dari kedua bagian tersebut adalah dalam jangka waktu
pelaksanaannya. Machine diagnostics adalah pengujian sinyal getaran mesin hanya pada saat mesin mengalami gangguan untuk mengetahui kondisi dan mendiagnosa kerusakannya. Sedangkan Predictive maintenance memantau getaran selama mesin itu bekerja dan secara berkala sinyal getaran dicatat sebagai karakteristik mesin tersebut.
Ada pun jenis-jenis karakteristik getaran yang ditimbulkan oleh permesinan yaitu : kontak gigi "gear mesh", ketidak seimbangan pada poros yang berputar "unbalance ". ketidak sejajaran poros "misalignment", kelonggaran "looseness", kerusakan pada bantalan, getaran
pada belt, dan getaran pada motor listrik.10 Karaktristik elemen rotasi tersebut dapat dengan baik dihitung secara teoritis, namun sulit untuk didefinisikan kerusakan yang terjadi. Permasalahan inilah yang menjadikan dasar dari penelitian ini yaitu pengenalan lebih dalam mengenai karakteristik atau ciri karakteristik getaran pada elemen rotasi dengan berbagai tingkat kecepatan dan pembebanan.
TINJAUAN PUSTAKA
Getaran adalah suatu gerak bolak-balik dari sebuah objek atau benda. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu untuk bergetar. Pada umumnya getaran pada berbagai kasus tidak diinginkan, karena getaran menimbulkan bunyi, merusak bagian mesin, memindahkan gaya yang tidak diinginkan dan menggerakkan benda didekatnya. Untuk itulah 214
getaran pada permesinan diupayakan untuk diminimalkan bahkan ditiadakan.
Terjadinya getaran bermula dari adanya eksitasi gaya atau gangguan awal. Gaya eksitasi tersebut dapat berupa gaya luar ataupun gaya dalam. Getaran secara umum dapat dikclompokan menjadi dua yaitu : •
Getaran bebas (Free vibration),dun
•
Getaran paksa (Forced vibration).
a.
Getaran Bebas (Free Vibration)
Getaran bebas terjadi jika sistem berisolasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau
lebih frekuensi pribadinya. Untuk menganalisis perilaku penyimpangan statik suatu sistem, sebuah struktur sistem kompleks dapat disederhanakan menjadi suatu kumpulan massa yang dihubungkan dengan alat elastik seperti pegas, seperti yang terlihat pada Gambar I.
Massa dan kekakuan merupakan dua aspek dasar yang sangat penting dalam perhitungan frekuensi pribadi sistem. b. Getaran Paksa (Forced Vibration) Getaran paksa merupakan suatu respon getaran dari suatu sistem mekanis terhadap rangsangan gaya yang bekerja padanya,
biasanya merupakan hasil dari gaya periodik. atau dengan kata lain getaran paksa seringkali dihasilkan oleh gaya rangsang periodik. Frekuensi respon getaran ini sama dengan frekuensi dari gaya eksitasinya. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi pribadi sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan eksitasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Salah satu contoh kasus dari getaran paksa adalah pada respon motor terhadap unbalance. Unbalance disk (piringan dengan ketidakseimbangan tertentu) mempersentasikan bagian rotor. Apabila rotor melakukan satu putaran, maka titik MESIN. Volume 8 Nomor 3. Oktober 2006. 213
228
keseimbangan tersebut melakukan satu putaran. sehingga rotor bergetar pada frekuensi yang sama dengan frekuensi unbalance (Gambar 2). Dari penjelasan di atas dapat diambiI kesimpulan bahwa getaran paksa sama dengan frekuensi gaya eksitasinya.
Potisi tanpa
i
peTegangen
f
*A
*(£♦*)
iA
Potisi ketetimbangan statik
sinus yang sederhana, ini yang dinamakan sebagai Transformasi Fourier. Pada Gambar 4a dapat dilihat dua gelombang sinus sederhana
yang bila digabungkan maka akan menjadi satu gelombang sinus yang baru seperti yang teriihat pada gambar 4c di mana gabungan dari dua gelombang ditampilkan dalam sudut pandang domain frekuensi dan dalam sudut pandang domain waktu. Data yang diperlihatkan pada Gambar 4 adalah sama tetapi dengan sudut pandang yang berbeda.
-_lJ TIME
DOMAIN
mf:)utNC*
DOMAIN
irtiruoi:
Gambar I. Sistem pegas-massa dan diagram
SINE
WAVR
r\T\/\r\J\
benda-bebas rneoucNCV
unbalance disk
SQUARE
ri_ru
WAVE
1
I
I
IIIUURHCV
T « * MSIBMT
UJZL
\nmcauBHO
Gambar 2. Rotor kit
HI
Gambar 3. Jenis-jenis gelombang Domain waktu dan domain frekuensi
Domain
waktu
dan
domain
frekuensi
adalah dua analisis perspektif untuk menentukan komponen dari getaran. Domain waktu memandang getaran sebagai simpangan terhadap waktu, melalui domain waktu dapat diamati perubahan simpangan suatu getaran terhadap waktu secara terinci. Pada domain waktu, amplitudo berperan sebagai sumbu vertikal, dan waktu berperan sebagai sumbu horisontal. Sedangkan pada domain frekuensi, sumbu vertikalnya adalah amplitudo dan sumbu horizontalnya adalah frekuensi. Seorang ilmuwan Perancis yang bernama Jean Baptise Fourier (1786-1830) telah menemukan sebuah teori yang menyatakan bahwa semua sinyal harmonik yang kompleks
Transformasi Fourier
Transformasi
dari
domain
waktu
ke
domain frekuensi dan kebalikannya didasarkan atas Transformasi Fourier. Pada DSA (Dynamic Signal Analyzer) terdapat fasilitas FFT (Fast Fourier Transformation) yang dapat merubah/ mentransformasikan
bentuk
domain
waktu
menjadi domain frekuensi secara cepat yang ditampilkan pada spektrum getaran berdasarkan
deret Fourier dan integral Fourier'1'. Apabila koefisien deret Fourier digambarkan terhadap frekuensi, hasilnya merupakan garis diskrit yang disebut spektrum Fourier. Apabila yang digambarkan adalah nilai mutlak terhadap frekuensi, maka gambar tersebut disebut sebagai spektrum frekuensi.
dapat diuraikan menjadi beberapa gelombang Eksperimental getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.)
215
membedakan ciri unbalance dengan ciri getaran yang disebabkan oleh kerusakan
lain dapat dilakukan dengan analisis fasa. Analisis fasa tersebut memainkan peranan penting dalam mendeteksi menganalisis unbalance.
dan
Sebagai contoh, sebuah rotor berputar 1500 rpm maka, frekuensi pada;
1x rpm
unbalance timbul
\500(rpm)
^
TT
^--- = 25( Hz).
60(.v)
Frekuensi Unbalance akan muncul pada 25 Hz jika rotor berputar 1500 rpm. Amplitude 30
b. Misalignment (ketidaksejajaran) Misalignment merupakan suatu keadaan
Amo iitudo
rA "\ V
r
f
A 1
dimana sumbu poros tidak berhimpit dangan koordinat sumbu yang seharusnya.
1 .
Pergeseran ini dapat disebabkan oleh kesalahan pemasangan poros pada dudukan batalan, sumbu kopling yang tidak sejajar, atau poros yang bengkok (defleksi). Misalignment pada poros menghasilkan sinyal dengan frekuensi 2x, 3x rpm dan harmonik yang banyak indikator lain yaitu amplitudo yang besar, juga merupakan hasil dari misalignment. Untuk membedakan ciri misalignment dengan ciri unbalance dapat dilakukan dengan
Gambar 4. Domain waktu dan domain frekuensi
Karakteristik getaran pada elemen-elemen rotasi
Setiap elemen pada mesin rotasi akan membangkitkan sinyal getaran dengan karakteristik tertentu. Karakteristik dari elemen
rotasi dapat dikenali secara teoritis. Sifat utama dari elemen rotasi, yaitu frekuensi dari elemen
rotasi akan meningkat dengan meningkatnya kecepatan rotasi. Frekuensi yang tidak berubah dengan berubahnya kecepatan putar dikenal dengan frekuensi pasif, misalnya: frekuensi jala-jala, dan frekuensi pribadi. 1.
Poros
Terjadinya masalah pada poros dapat diidentifikasikan dengan jelas pada spektrum getaran. Masalah yang sering timbul pada komponen ini adalah unbalance dan misalignment. a. Unbalance (ketidakseimbangan) Unbalance adalah suatu kondisi dari rotor
yang dikarakteristikan oleh getaran sinosidal pada frekuensi lx rpm. Untuk 216
mengamati spektrum fasa sebesar 180°.
2.
Frekuensi roda gigi (gearmesh)
Frekuensi yang menunjukkan kontak gigi pada spektrum getaran ini diidefinisikan sebagai hasil perkalian antara jumlah gigi roda gigi dengan kecepatan putarnya. Sebagai contoh sebuah pasangan roda gigi dengan perbandingan 1 : 4 berfungsi meneruskan daya dari motor dengan kecepatan putaran 1200 rpm menuju ke generator. Jumlah roda gigi input sebanyak 16 buah, seperti yang tampak pada Gambar 5.
MESIN. I olume 8 Nomor 3. Oktober 2006. 213 228
3. Blades, Vanes dan Impeller
4 tOOlll W.H
Pompa, turbin, kompressor, blower adalah sebagian dari mesin-mesin rotasi yang memiliki sudu. Frekuensi eksitasi yang dibangkitkan oleh sudu dihitung menggunakan rumus berikut
:
1 IWi i| 111 Motoi
Frekuensi sudu =
Gambar 5. Transmisi roda gigi dalam jenis
(Putaran poros)x{ jumlah sudu)
Iurns
60
(2)
Frekuensi kontak gigi
dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan' :
fa =zxa)
4.
(1)
z
CO
Kasus pada motor listrik menyangkut masalah yang terjadi pada rotor motor listrik tersebut. Faktor yang mempengaruhi putaran
rotor pada motor listrik induksi adalah frekuensi slip yang merupakan perbedaan
Dimana :
fa
Motor listrik
frekuensi roda gigi (Hz). jumlah gigi (buah). kecepatan putar (rad/s).
Frekuensi kontak roda gigi input (Z Jumlah gigi 16 buah):
/„„,= 16x
1200^
= 3201 Iz
antara putaran motor listrik dengan putaran sinklon medan elektromagnetik pada gulungan statornya. Slip yang membesar dengan naiknya beban sehingga pengukuran pada kasus ini sebaiknya dilakukan pada beban penuh.
Slip dihitung sebagai berikut' ':
'-'-(%)
(3)
60 dimana
Frekuensi kontak roda gigi output (Z — Jumlah gigi 64 buah) :
./;„„= 64 x
300
Frekuensi putaran motor
Fr
rpmMotor
= 320//z
=2x(F)/p) [Hz]
60
Perhitungan frekuensi kontak gigi tersebut menunjukkan bahwa frekuensi kontak
gigi yang dihasilkan melalui peninjauan terhadap tiap roda gigi yang berpasangan adalah sama, seperti pada Gambar 6.
[Hz]
60 Fs : Frekuensi sinklonus medan
5.
Fl
:
P
:
Frekuensi jala-jala listrik Jumlah pasang-kutub
Belt
Dalam sistem transmisi daya atau putaran antara 2 elemen rotasi yang jaraknya
Eksperimental getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.)
217
berjauhan sering digunakan sistem transmisi belt. Keuntungan lainnya adalah bila terjadi overload maka akan terjadi slip yang merupakan pengaman terhadap elemen rotasi lainnya. Kekurangan dari sistem transmisi ini adalah perbandingan transmisi putaran yang
1. Dynamic Signal Analyzer (DSA), dibuat oleh
Hewlett-Packard
model
HP
3566A/3567A. Digunakan untuk mengolah data hasil pencuplikan accelerometer. 2.
Seperangkat Komputer, digunakan untuk menampilkan data setelah diolah oleh DSA. Model Uji ( sistem roda gigi dalam "internal gear").
tidak konstan karena faktor slip tersebut. Frekuensi eksitasi belt ditentukan dengan
3.
menggunakan minus berikut
4. Sensor getaran (titik B; radial), jenis yang dipakai untuk pengukuran spektrum getaran
:
pu = n.(putaran pully)x(diameter luar pully ybs.) {panjang belt)
adalah ICP accelerometer model 353b32.
5. Sensor getaran (titik A; aksial), jenis yang dipakai untuk pengukuran spektrum getaran adalah ICP accelerometer model 353b32
(4)
TATA KERJA
Peralatan Dalam Pengujian a.
Set-up Peralatan
Set-up pengujian dalam hal ini yaitu model uji sistem transmisi roda gigi dalam jenis lurus.
(lihat lampiran). 6. BNC cable adalah kabel penghubung antara DSA dengan Accelerometer. 7. Digital Hand Tachometer jenis ONO SOKKI HT-441, digunakan untuk mengetahui speed atau kecepatan dari poros penggerak. 8. Motor listrik tiga fasa (0,75 kW), digunakan untuk memutar sistem poros yang kemudian putaran tersebut diteruskan ke pully. 9. Inverter Fuji Electric jenis FVRO 75E95-7 yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan putaran poros.
Gambar 6. Set-Up peralatan pengujian.
b. Set-up Penempatan Transducer Dalam pengambilan data spektrum getaran digunakan dua titik peletakan sensor getaran yaitu titik A dan titik B guna membandingkan fenomena getaran yang terjadi. Titik A, merupakan peletakan sensor yang berguna untuk menganalisis getaran model uji dalam arah aksial yaitu getaran yang sejajar dengan sumbu poros. Titik B, merupakan peletakan sensor yang berguna untuk menganalisis getaran model uji dalam arah radial yaitu getaran yang tegak lurus dengan sumbu poros.
Perangkat yang diginakan dalam pengambilan data spektrum getaran terdiri dari:
218
MESIN. Volume 8 Nomor 3, Oktober 2006, 213-228
Jumlah gigi gear, Z2 = 64 buah. Kecepatan putaran, co=
rpm
60
Perhitungan Frekuensi Teoritis
Berikut merupakan contoh perhitungan dan hasil gambar spektrum pengujian pada putaran 400 dan 800rpm.
>
Perhitungan frekuensi teoritis yang tampil pada spektrum sistem getaran dengan putaran 400rpm adalah sebagai berikut: o
Gambar 7. Penempatan posisi Transducer. c. Set-up DSA D Setting parameter DSA a Pasang kabel BNC
Frekuensi gearmesh teoritis,
frur =—*16 = 106,67//z. JCM, 6Q o
yang menghubungkan Transducer dengan
Frekuensi sidebands pertama secara teoritis,
fSHn =106,67-
DSA
( 400^1
= \00Hz
, 60 Frekuensi
sidebands
HASIL DAN PEMBAHASAN
teoritis,
Setelah proses set-up perangkat pengujian selesai dilaksanakan maka proses
fSHT2 =106,67 +
selanjutnya adalah proses pengambilan data pengujian. Pada pengujian ini diambil data sinyal getaran pada beragam kecepatan putaran
agar didapat data lengkap tentang kondisi model uji. Pengujian ini menggunakan lima kecepatan putaran yang berbeda, kecepatan putaran yang digunakan dimulai dari 400, 600,
("400
i, 60
kedua
secara
= 113,34/fe
Perbandingan antara spektrum sistem getaran yang meneruskan putaran dengan pembebanan dan tanpa beban dan juga penggunaan jenis pelumas yang berbeda
dapat dilihat pada Gambar 8 sampai Gambar 12.
800, 1000, dan 1200 dari kecepatan putaran
poros input
menggunakan
dan
pada
pelitian
pembebanan
pada
ini juga
transmisi
model uji agar mengetahui perubahan terhadap fenomena yang terjadi.
> Perhitungan frekuensi teoritis yang tampil pada spektrum sistem getaran dengan putaran 800rpm adalah sebagai berikut: o
frur = — Jam 6Q Xl6 = 213,13//z.
Analisis Frekuensi Gearmesh
Sinyal kontak gigi yang diamati adalah sinyal pada satu kali kecepatan putaran atau lx
gear mesh.
Data yang
Frekuensi gearmesh teoritis,
telah
o
Frekuensi sidebands pertama secara teoritis,
diketahui
sebelumnya :
•
Jumlah gigi pinion, Z\
[oqq\ — =200/fe
=16 buah.
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (NoorE. dan Deni N.)
219
Power Spectrum
Chan 1
Avg=15
30u
0
Functn Lin
X:106Hz
Hz
SMarkerH RCLD
450
Y:2.93063uq
Gambar 8. Grafik domain frekuensi 400rpm di titik A kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90. Power Spectrum
Chan 1
Avg=15
12u
80 X:106Hz
Functn Lin Hz Y:2.93063uq
<MarkerH RCLD
Gambar 9. Grafik hasil zooming pada frekuensi 400rpm di titik A kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90.
200u
0
Power Spectrum
0 X:104Hz
Chan 1
Functn Lin
Avg=15
Hz
SMarkerH RCLD
450
Y:20.3214ug
Gambar 10. Grafik domain frekuensi 400rpm di titik B kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90.
220
MESIN. Volume 8 Nomor 3. Oktober 2006. 213 228
o
Frekuensi
sidebands
kedua
secara
teoritis,
Untuk perhitungan frekuensi selanjutnya lihat Tabel 1.
teoritis
/;„,, =2I3,I3 +|-|Q-] =226.66Hz Power Spectrum 350u 43.75U
!
Chan 1
Avq=15
i
[ /div 1
! !
r ]
Mag
I
!
I
I
[
Peak [ g
[ 1
0
-
—It.
~:j.
Functn Lin
0
j
£±_ ^a^o^r^1^^
-^
Hz
—rw*S
SHarkerB RCLD
450
Y:17.4789ug
X:107Hz
Gambar 11. Grafik domain frekuensi 400rpm di titik A kondisi tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90.
Power Spectrum
Chan 1
Avg=15
130u
16.25U
/div Mag Peak
Gearmesh
0 X: 107Hz
Functn
Lin
Hz
Y:12.8202ug
SMarkerE RCLD
450
Gambar 12. Grafik domain frekuensi 400rpm di titik B kondisi tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90. Tabel 1. Data perhitungan frekuensi secara teoritis. Sidehands\ (Hz)
Gearmesh
Sidebandsi
(rpm)
(Hz)
(Hz)
400
100
600
150
106,67 160,00
113,34 170,00
800
200
1000
250
213,33 266,67
1200
300
320,00
226,66 283,34 340,00
Putaran
Eksperimentai getaran pada model transmisi.... (Noor E. dan DeniN.)
22 i
Power Spectrum
Chan 1
Avg=15
30u
'Gearmesh
^^^^^MZLJJiLJA—MftJJ^JLJ 0
Functn Lin
X:214Hz
Hz
SHarkerB RCLD
—*L 450
Y:1.58858ua
Gambar 13. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik A kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90. Power Spectrum
Chan 1
Avg=15
200u
0
Functn Lin
X:211Hz
Hz
SMarkerB RCLD
450
Y:122.404ug
Gambar 14. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik B kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90. 160u
Power Spectrum
180 X:211Hz
Chan 1
Functn Lin
Avg=15
Hz
BHarkerB RCLD
240
Y:122.404ua
Gambar 15. Grafik hasil zooming pada frekuensi 800rpm dititik B kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90.
222
MESIN Volume 8 Nomor3. Oktoher 2006. 213 - 228
Power Spectrum
350u
Chan 1
Avg=15
43.75U
/div
0
Functn Lin
X:213Hz
Hz
BHarkerB RCLD
450
Y:147.171ug
Gambar 16. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik A kondisi tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90.
200u
Power Spectrum
160
Chan 1
Functn Lin
X:213Hz
Avg=15
Hz
BHarkerB RCLD
260
Y:147.171ug
Gambar 17. Grafik hasil zooming pada frekuensi 800rpm dititik A kondisi tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90. 130u 16.25U
Power Spectrum =
I
1
1
i
r
i
!
Chan 1 I
i
:
i
Avg=15
/
• Zooming
j
|
/div Mag
t~t
Peak g
r 7tt±*zkjfc^ i 0
X:214Hz
Functn Lin
Hz
BHarkerB RCLD
450
Y:42.354ug
Gambar 18. Grafik domain frekuensi 800rpm dititik B kondisi tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90.
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan DeniN.)
223
80u
Power Spectrum
Chan 1
Avg=15
lOu
/div Mag Peak
oOTlIaI 0
180 X:214Hz
Functn Lin
Hz
BHarkerB RCLD
260
Y:42.354ug
Gambar 19. Grafik hasil zooming pada frekuensi 800rpm dititik B kondisi tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90.
Hasil pengujian pada kecepatan 800rpm menunjukan perbedaan nilai amplitudo yang semakin besar antara sinyal kontak gigi yang dihasilkan oleh sistem terbeban dengan sistem tanpa beban dan sinyal kontak gigi yang dihasilkan oleh penggunaan jenis pelumas
•
Berbeda dengan sinyal titik B, nilai amplitudo naik hingga 3,07 kali lipat bila dibandingkan pada kondisi terbeban dengan tanpa
beban.
Dikarenakan
semakin
besarnya getaran yang terjadi dalam arah radial pada saat diberi pembebanan.
SAE90.
D Nilai amplitudo frekuensi gear mesh pada sinyal kontak gigi kondisi tanpa beban yang diambil pada titik A adalah 92,67 kali lebih besar dari pada sinyal kontak gigi yang diambil pada kondisi terbeban.
D Nilai amplitudo frekuensi gear mesh pada sinyal kontak gigi kondisi terbeban yang diambil pada titik B adalah 2,89 kali lebih besar dari pada sinyal kontak gigi yang diambil pada kondisi tanpa beban. Untuk membandingkan nilai amplitudo yang terjadi lihat Tabel 2. Dari Tabel 2 menunjukan banyaknya fenomena yang terjadi diantaranya: • Naiknya nilai amplitudo sebanding dengan naiknya tingkat kecepatan poros.
•
Nilai amplitudo frekuensi gear mesh pada sinyal kontak gigi kondisi terbeban yang diambil pada titik A mengalami penurunan dibandingkan dengan kondisi tanpa beban. Dikarenakan semakin berkurangnya getaran
Perhitungan Persentase Penyimpangan Frekuensi
Penyimpangan yang terjadi pada frekuensi pengukuran realistis terhadap frekuensi teoritis sering ditemui dalam menganalisis suatu getaran, hal ini dapat disebabkan oleh banyak faktor, salah satunya adalah sinyal dari luar sistem getaran yang bercampur dengan sinyal yang akan diidentifikasi, dan juga pengaruh dari pembacaan kecepatan putaran yang kurang tepat akan mempengaruhi letak frekuensi yang ditimbulkan. Berikut merupakan contoh perhitungan nilai penyimpangan hasil pengujian terhadap nilai teoritis pada putaran 400 dan 800rpm.
> Sistem getaran dengan putaran 400rpm. I. Persentase penyimpangan frekuensi pada sistem getaran terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90. •
Titik A
dalam arah aksial.
224
MESIN. Volume 8 Nomor 3, Oktober 2006. 213 - 228
Titik B
A/> = • l's,r
• l,X!l
a-100% AP =
J1,Mf ~ .'(,MI .'CMI
f 106-106.67 xl 00% = 0.63%
214-213.33
106.67
.vl 00% = 0.31%
213.33 Titik B
AP =
./(/A//' ~.'C,MI
xl00%
r 104-106.67
a-100% = 2.5%
106,67
>
Keterangan : AP : Penyimpangan frekuensi gearmesh. Jaur '• Frekuensi gearmesh hasil pengukuran. /('•.// : Frekuensi gearmesh teoritis.
Tabel 2. Perbandingan frekuensi dan amplitudo terhadap pembebanan dengan menggunakan pelumas SAE90.
Sistem getaran dengan putaran 800rpm. 1. Persentase penyimpangan frekuensi pada sistem getaran terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90. •
SAE90 Tanpa
Titik A
Putaran
J i,Ml'
AP
JiiMT
x100%
J<;mi
40()rpm
A'100% = 0,31%
213,33 Titik B .'(,MI' ~ .'(i\IT
Beban
Frek
AmpI
Frek
AmpI
(Hz)
<"g)
(Hz)
(Wi>
Titik A
214-213.33
AP =
SAE90 Dengan
Beban
.vlOO%
107
17.4789
106
2.9306
60()rpm
160
800rpm
213
28.9548
165
1.2607
147.171
214
lOOOrpm
1.5885
267
339.065
267
0.7880
I200rpm
320
134.022
320
1.7492
•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
Titik B
•'t,Ml
2[ 1-21333
.y100% = 1.1%
213,33
2.
Persentase penyimpangan frekuensi pada sistem getaran tanpa beban dengan menggunakan pelumas SAE90. •
AP
Titik A
JdMi'
Jj;yn
a-100%
~./;a"7 213-2U33]
xl 00% = 0.15%
"20.33 J
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/T
Untuk dapat melihat lebih jelas terhadap perubahan-perubahan frekuensi dan amplitudo gearmesh yang dipengaruhi oleh perubahan kecepatan dan pembebanan, maka disusun tampilan seluruh pengujian dengan berbagai kecepatan atau yang biasa disebut sebagai Pela Spektrum. Dari semua hasil pengujian kemudian dibuat urutan berdasarkan kecepatan yang disebut sebagai peta spektrum (Gambar 20, 21. 22, 23) guna melakukan proses identifikasi terhadap fenomena yang terjadi
980
2. kecepatan 600rpm
^600^76 = 980
3.
kecepatan 800rpm
F/p = ^.800^^76 =^ 980
4.
kecepatan lOOOrpm
Fh = 7rA0()0rPmJ6 =943 5//-
pada model uji.
980
5. kecepatan 1200rpm
Fb =*-UWrpm.76
0
980
Tabel 3. Data hasil perhitungan persentase penyimpangan terhadap frekuensifrekuensi dalam kondisi terbeban dengan menggunakan pelumas SAE90. %DSA dengan Teoritis
DSA
Putaran
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 frekuensifrekuensi dalam kondisi tanpa beban dengn menggunakan pelumas SAE90. %DSA dengan Teoritis
DSA Putaran
Teoritis Titik A
226
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
KESIMPULAN
Analisis getaran menggunakan DSA (Dynamic Signal Analyzer) menghasilkan data ' iUttrptn . w~ iOOfhpm
yang cukup representatif untuk dianalisis lebih
lanjut dan hanya memiliki penyimpangan kurangdari 3,12%.
Hasil dari penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan terhadap fenomena Gambar 20. Peta Spektrum di titik A dengan kondisi tanpa beban. Jalaiaij
J^^Vw,
l.'COrpm
•iMAwiA^^.lOOOiptn A*-*A-^,-w- A-_^**-,
i^J^V^V"1. 0
'
functn im
SOOijkii
HzBHdrtet® «CU>
Gambar 21. Peta Spektrum di titik B dengan kondisi tanpa beban. Jxla-jda
;V;
1'OOtpr
Iftithptn
~*A^..J|U^Jd. .._M. A.
_x^ j.
SODtpni
Functn Lin
Hz
*
4. Pada sistem roda gigi terdapat adanya frekuensi eksitasi belt namun sinyal yang dihasilkan kurang dominan tehadap frekuensi kontak gigi. 5. Adanya loosenes yang ditandai dengan sinyal dominan pada 5x rpm dalam kondisi sistem terbeban pada arah getaran aksial. 6. Peletakan dan posisi pemasangan accelorometer serta penyambungan kabel BNC sangat berpengaruh terhadap hasil pengukuran spektrum getaran (frekuensi dan amplitudo).
A600rpiTi "A*
1. Adanya kondisi gear mesh yang sangat dominan pada frekuensi kontak gigi. 2. Pada sistem terbeban nilai amplitudo gear mesh arah getaran radial mengalami peningkatan. 3. Pada sistem terbeban nilai amplitudo gear mesh arah getaran aksial mengalami penurunan.
W~*O0rpin
-ifc-*- ..A.A JL^iXi,..M.. _.i....
getaran yang terjadi.
400rpm
•ISO
Gambar 22. Peta Spektrum di titik A dengan
7. Frekuensi jala-jala listrik pada 50 Hz dapat dihilangkan apabila kabel grounding terpasang dengan baik.
kondisi terbeban.
SARAN
Jda-jala
Wb*wA,
I200ipm
lOOOrpm
•AA/'^Mjv-*.,-.-A/\A's\..._.
SOOipm
GOOrpm
functn Lin
Hz
O-larkenB RCLD
450
Gambar 23. Peta Spektrum di titik B dengan kondisi terbeban.
Hal-hal yang dapat dipertimbangkan untuk diterapkan pada pengujian selanjutnya antara lain :
1. Menggunakan motor listrik dengan kecepatan yang tinggi. 2. Banyaknya penempatan accelorometer guna membandingkan nilai amplitudo yang dihasilkan.
Eksperimentai getaran pada model transmisi .... (Noor E. dan Deni N.)
227
5.
Kabel BNC diletakkan sejauh mungkin dari sumber listrik untuk menghindari munculnya frekuensi jala-jala pada 50 Hz. Menggunakan pembebanan kejut (impact) pada penelitian. Menggunakan pembebanan berupa//vu//t^/ pada penelitian.
5. Merritt,
Henry
Ltd.
6.
Seto, William. Mechanical Schaum Outline Series, 1964.
7. Suga.
Kiyokatsu.
Perencanaan
Mesin. Goldman.
Slave.
Vibration
Spectrum
Analysis. Apractical Approach. New York : Industrial Press Inc. 1991.
2. Harahap, Gandhi. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi Keempat. Jilid 2. Erlangga. 3.
dan
dan
Vibration.
Sularso..
Pemilihan
Dasar Elemen
Jakarta : PT. Pradya Paramita.
1991.
DAFTAR PUSTAKA
I
E. Gear Engineering.
Allaabad : Division of A. H. Wheeler & Co.
Khurmi. RS. dan J.K. Gupta. A Taxt Book of Mechine Design. New Delhi: Eurasia Publishing House (PVT) Ltd.. 1982.
8. Thomson. William. Teori Getaran dengan Penerapan. Erlangga. 1996. 9.
Timoshenko.
Vibration
Problem
in
Engineering. New York : Pricenton New Jersey, 1928. 10. Wowk, Victor. Machinery Vibration : Measurement and Analysis. New York :
McGraw Hill, Inc.. 1991.*
4. Kiirsus Singkat Getaran Permesinan. Diktat kuliah. Bandung : Laboratorium Dinamika llmu Rekayasa 1TB.. 1999.
228
MESIN. I olume 8 Sonwr 3. Oktober 2006. 213
228
