UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia berupa kesehatan sehingga saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Penyusunan skripsi ini merupakan suatu persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik (ST) di Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Skripsi ini adalah “Studi Eksperimental Sinyal Vibrasi Torsional Pada Transmisi Roda Gigi Lurus Dengan Variasi Putaran”. Selama penulisan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Kedua Orang tua saya yang telah memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas.
2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing yang telah sabar dan banyak memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan pelajaran berharga hingga Skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Richard dan bapak sukendi selaku team research yang telah banyak memberi bimbingan dan nasehat.
5. Saudara Toto Wibowo, Irwan Rosyadi, Yogi aldiansyah, Nazwir Fahmi, Afrizal Nurfi, Jeffry Machmuriza, Budi Harry Cipta dan teman-teman mahasiswa Mesin USU khususnya untuk stambuk 2010, kemudian penulis juga menucapkan kepada abangda Fadly Kurniawan selaku coordinator laboratorium NVC yang telah banyak memberikan support dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini.
manusia yang tak luput dari kesalahan penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh kalangan yang membacanya.
Medan, Desember 2014 Penulis,
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ...i
DAFTAR ISI ...iii
DAFTAR TABEL ...vi
DAFTAR GAMBAR ...ix
DAFTAR NOTASI ...xii
BAB I PEN DAHULUAN ...1
1.1. Latar Belakang ...1 1.2. Tujuan Penelitian ...4 1.3. Perumusan Masalah ...5 1.4. Manfaat Penelitian ...5 1.5. Batasan Masalah...5 1.6. Sistematika Penulisan ...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...7
2.1. Analisa Getaran ...7
2.1.1. Karakteristik Getaran ...8
2.1.2. Gerak Harmonik ...10
2.1.3. Gerak Periodik ...11
2.1.4. Getaran Bebas (Free Vibration) ...13
2.1.5. Getaran Paksa (Force Vibration) ...17
2.1.5.1 Force Vibration Tanpa Redaman ...17
2.1.5.2. Force Vibration Dengan Redaman ...18
2.2. Getaran Torsional ...19
2.3. Teori Dasar Roda Gigi Lurus ...20
2.3.1 Perbandingan Putaran ...21
2.3.2. Model Dinamis Roda Gigi Lurus ...24
2.4. Parameter Pengukuran ...26
2.5. Standart Pengukuran Getartan ...27
2.6. Pengolahan Data Vibrasi ...29
2.6.1. Time Domain...29
BAB III METODE PENELITIAN ...30
3.1. Tempat Penelitian...30
3.2. Bahan Dan Alat ...30
3.2.1. Bahan ...30
3.2.2. Alat Yang Digunakan ...32
3.3. Metode Penelitian...36
3.4. Set Up Peralatan ...37
3.5. Pengolahan Analisa Data ...38
3.6. Variabel Yang Diamati ...39
3.7. Pelaksanaan Penelitian ...39
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ...41
4.1.Perhitungan Getaran Roda Gigi Lurus ...41 4.2.Karakteristik Getaran Pada Roda Gigi LurusDengan
Variasi Putaran...41
4.2.1.Karakteristik Getaran Pada Roda Gigi Normal...41
4.2.2.Karakteristik Getaran Pada Roda Gigi Aus ...46
4.2.3.Karakteristik Getaran Pada Roda Gigi Patah ...51
4.2.4.Karakteristik Getaran Pada Roda Gigi Sompel...56
4.3.Simpangan Terbesar (Amplitudo) ...61
4.3.1.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 400rpm ...61
4.3.2.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 500rpm ...62
4.3.3.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 600rpm ...63
4.3.4.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 700rpm ...64
4.3.5.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 800rpm ...65
4.3.6.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 900rpm ...66
4.3.7.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 1000rpm ...67
4.3.8.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 1100rpm ...68
4.3.9.Simpangan Maksimum (Amplitudo) 1200rpm ...69
4.4.Gaya-Gaya Pada Roda Gigi Lurus ...70
4.5.Getaran Torsional ...72
4.5.1.Getaran Torsional Roda Gigi Normal 400rpm ...72
4.5.2.GetaranTorsional Roda Gigi Aus 400rpm ...79
4.5.3.Getaran Torsional Roda Gigi Sompel 400rpm ...86
4.5.4.Getaran Torsional Roda Gigi Patah 400rpm ...93
4.6.Hubungan Putaran Dengan Amplitudo Roda Gigi ...100
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...102
5.1. Kesimpulan ...102
5.2. Saran ...102
DAFTAR PUSTAKA ...103 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2. 1. Satuan Yang Digunakan Tiap Karakteristik ... 10
Tabel 2. 2. Panduan Pemilihan Parameter Pengukuran ... 26
Tabel 2.4. Pedoman Bagi Kelayakan Permesinan ISO 2732 ... 27
Tabel 3.1. Bahan Yang Digunakan Penelitian ... 30
Tabel 4. 1.Hasil Pengukuran Velocity Roda Gigi Normal Pada Putaran 400 Rpm ... 42
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Acceleration Roda Gigi Normal Pada Putaran 400Rpm ... 44
Table4.3. Hasil Perhitungan Displecement Roda Gigi Normal Pada Putaran 400Rpm ... 45
Table 4.4. Hasil Pengukuran Velocity Roda Gigi Aus Pada Putaran 400Rpm ... 47
Table 4.5. Hasil Perhitungan Acceleration Roda Gigi Aus Pada Putaran 400Rpm ... 49
Table 4.6. Hasil Perhitungan Displacement Roda Gigi Aus Pada Putaran 400Rpm ... 50
Table 4.7. Hasil Pengukuran Velocity Roda Gigi Patah Pada Putaran 400 Rpm ... 52
Table 4.8. Hasil Perhitungan Acceleration Roda Gigi Patah Pada Putaran 400 Rpm ... 54
Table 4.9. Hasil Perhitungan Displacement Roda Gigi Pada Putaran 400 Rpm ... 55
Table 4.10. Hasil Pengukuran Velocity Roda Gigi Sompel Pada
Putaran 400 Rpm ... 57
Table 4.11 Hasil Perhitungan Acceleration Roda Gigi Sompel Pada Putaran 400 Rpm ... 59
Table 4.12. Hasil Perhitungan Displacement Roda Gigi Sompel Pada Putaran 400 Rpm ... 60
Tabel 4.13. Amplitudo Maksimum Roda Gigi ... 62
Tabel 4.14. Amplitudo Maksimum 500rpm ... 63
Tabel 4.15. Amplitudo Maksimum 600rpm ... 64
Tabel 4.16. Amplitudo Maksimum 700rpm ... 65
Tabel 4.17. Amplitudo Maksimum 800rpm ... 66
Tabel 4.18. Amplitudo Maksimum 900rpm ... 66
Tabel 4.19. Amplitudo Maksimum 1000rpm ... 67
Tabel 4.20. Amplitudo Maksimum 1100rpm ... 68
Tabel 4.21. Amplitudo Maksimum1200rpm ... 69
Tabel 4.22. Hasil Perhitungan Angular Displacement Roda Gigi Normal 400rpm ... 73
Tabel 4.23. Hasil Perhitungan Angular Velocity Roda Gigi Normal 400rpm ... 74
Tabel 4.24 Hasil Perhitungan Angular Acceleration Roda Gigi Normal 400rpm ... 75
Tabel 4.25. Hasil Perhitungan Torsional Vibration Roda Gigi Normal 400rpm ... 77
Tabel 4.28. Hasil Perhitungan Angular Acceleration Roda Gigi Aus 400rpm ... 82
Tabel 4.29. Hasil Perhitungan Torsional Vibration Roda Gigi Aus 400rpm ... 83
Tabel 4.30. Hasil Perhitungan Angular Displacement Roda Gigi Sompel 400rpm ... 87
Tabel 4.31. Hasil Perhitungan Angular Velocity Roda Gigi Sompel 400rpm ... 88
Tabel 4.32. Hasil Perhitungan Angular Acceleration Roda Gigi Sompel 400rpm ... 89
Tabel 4.33. Hasil Perhitungan Torsional Vibration Roda Gigi Sompel 400rpm ... 90
...
Tabel 4.34. Hasil Angular Displacement Roda Gigi Patah 400rpm ... 93
Tabel 4.35. Hasil Perhitungan Angular Velocity Roda Gigi Patah 400rpm ... 95
Tabel 4.36. Hasil Perhitungan Angular Acceleration Roda Gigi Patah 400rpm .. 96
Tabel 4.37. Hasil Perhitungan Torsional Vibration Roda Gigi Patah 400rpm ... 97
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Sistem Getaran Sederhana ... 9
Gambar 2.2. Hubungan Antara Perpindahan, Kecepatan Dan Percepatan Getaran ... 9
Gambar 2.3. Skematik Phase Getaran ... 9
Gambar 2.4. Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segi Empat Dan Gelombang Pembentuknya Dalam Domain Waktu ... 12
Gambar 2.5. Pegas Linier ... 13
Gambar 2.6. Redaman ... 14
Gambar 2.7. Benda Tegar ... 14
Gambar 2.8. Sistem 1 Dof Tanpa Redaman ... 15
Gambar 2.9. Sistem Pegas Massa Dan Diagram Benda Bebas ... 16
Gambar 2.10. Sistem Teraksitasiakibat Gaya Tanpa Redaman ... 17
Gambar 2. 11 Sistem Teraksitasi Akibat Gaya Dengan Redaman... 18
Gambar 2. 12 Ekuivalen Getaran Linear Dan Torsional... 20
Gambar 2. 13 Roda Gigi Lurus ... 21
Gambar 2. 14 Bagian-Bagian Dari Roda Gigi Lurus ... 24
Gambar 2. 15 Model Dinamis ... 25
Gambar 2. 16 Karakteristik Sinyal Statik Dan Dinamik ... 29
Gambar 3.1 Konstruksi alat uji ... 31
Gambar 3.2 Roda gigi normal ... 31
Gambar 3.3 Roda gigi aus ... 31
Gambar 3.4 Roda gigi sompel ... 32
Gambar 3.5 Roda gigi patah... 32
Gambar 3.6 Vibrometer Laser Ometron Vq-400-A-F ... 32
Gambar 3.10 Kabel USB... 33
Gambar 3.11 Power Supplay... 34
Gambar 3.12 Tripod ... 34
Gambar 3.13 Voltmeter ... 35
Gambar 3.14 Vernier Calliper ... 35
Gambar 3.15 Kunci Pas... 35
Gambar 3.16 Kunci L ... 36
Gambar 3.17 Meteran... 36
Gambar 3.18 Rangkaian Analisa Pengukuran Data Getaran ... 37
Gambar 3.19 Pengukuran Time Domain ... 38
Gambar 3.20 Diagram Alir Proses Pelaksanaan ... 40
Gambar 4.1 Velocity Roda Gigi Normal Pada Putaran 400 Rpm ... 42
Gambar 4.2 Acceleration Roda Gigi Normal Pada Putaran 400 Rpm ... 45
Gambar 4.3 Displecement Roda Gigi Normal Pada Putaran 400 Rpm ... 46
Gambar 4.4 Velocity Roda Gigi Aus Pada Putaran 400 Rpm ... 47
Gambar 4.5 Acceleration Roda Gigi Aus Pada Putaran 400 Rpm ... 50
Gambar 4.6 Displecement Roda Gigi Aus Pada Putaran 400 Rpm ... 51
Gambar 4.7 Velocity Roda Gigi Patah Pada Putaran 400 Rpm ... 52
Gambar 4.8 Acceleration Roda Gigi Patah Pada Putaran 400 Rpm ... 55
Gambar 4.9 Displecement Roda Gigi Patah Pada Putaran 400 Rpm ... 56
Gambar 4.10 Velocity Roda Gigi Sompel Pada Putaran 400 Rpm ... 57
Gambar 4.11 Acceleration Roda Gigi Sompel Pada Putaran 400 Rpm ... 60
Gambar 4.12 Displecement Roda Gigi Sompel Pada Putaran 400 Rpm... 61
Gambar 4.13 Grafik Amplitudo Maksimum 400rpm ... 62
Gambar 4.14 Grafik Amplitudo Maksiamum 500rpm ... 63
Gambar 4.15 Grafik Amplitude Maksimum 600rpm ... 64
Gambar 4.16 Grafik Amplitudo Maksimum 700rpm ... 65
Gambar 4.18 Grafik Amplitudo Maksimum 900rpm ... 67
Gambar 4.19 Grafik Amplitudo Maksimum 1000rpm ... 68
Gambar 4.20 Grafik Amplitudo Maksimum 1100rpm ... 69
Gambar 4.21 Grafik Amplitudo Maksimum 1200rpm ... 70
Gambar 4.22 Angular Displacement Roda Gigi Normal 400rpm... 74
Gambar 4.23 Angular Velocity Roda Gigi Normal 400rpm ... 75
Gambar 4.24 Angular Acceleration Roda Gigi Normal 400rpm ... 76
Gambar 4.25 Torsional Vibration Roda Gigi Normal 400rpm ... 77
Gambar 4.26 Angular Displacement Roda Gigi Aus 400rpm ... 80
Gambar 4.27 Angular Velocity Roda Gigi Aus 400rpm ... 82
Gambar 4.28 Angular Acceleration Roda Gigi Aus 400rpm ... 83
Gambar 4.29 Torsional Vibration Roda Gigi Aus 400rpm... 84
Gambar 4.31 Angular Displacement Roda Gigi Sompel 400rpm... 87
Gambar 4.32 Angular Velocity Roda Gigi Sompel 400rpm ... 89
Gambar 4.33 Angular Acceleration Roda Gigi Sompel 400rpm ... 90
Gambar 4.34 Torsional Vibration Roda Gigi Sompel 400rpm ... 91
Gambar 4.35 Angular Displacement Roda Gigi Patah 400rpm ... 94
Gambar 4.36 Angular Velocity Roda Gigi Patah 400rpm ... 95
Gambar 4.37 Angular Acceleration Roda Gigi Patah 400rpm ... 96
Gambar 4.38 Torsional Vibration Roda Gigi Patah400rpm ... 98
Gambar 4.39 Grafik Hubungan Putaran Dengan Amplitudo Roda Gigi Normal ... 100