Pengaruh Variasi Gaya Transmisi V-Belt Terhadap Poros Depericarper Fan Type – 2 SWSI

(1)

PENGARUH VARIASI GAYA TRANSMISI V-BELT

TERHADAP PRILAKU GETARAN POROS

DEPERICARPER FAN TYPE 2 SWSI

SKRIPSI

MEKANIKA KEKUATAN BAHAN

Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

HAKIKI HARISANDI

(040401024)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala

karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga

penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat

guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah

“Pengaruh Variasi Gaya Transmisi V-Belt Terhadap Poros Depericarper Fan Type – 2 SWSI”.

Selama penulisaan 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 Tulus Burhanuddin S,

ST.MT, selaku Ketua dan Sekretarsi Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak David C.Tobing selaku team research yang telah banyak memberi

(3)

4. 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.

5. Teman-teman mahasiswa Mesin USU khususnya untuk stambuk 2004.

Akhir kata semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan

dapat dilanjutkan oleh rekan-rekan mahasiswa lain.

Medan, 30 Juli 2010

(4)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ...ii

SPESIFIKASI TUGAS ... iii

KARTU BIMBINGAN ... iv

EVALUASI SEMINAR TUGAS SARJANA... v

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 ...L atar Belakang ... 1

1.2 ...T ujuan dan Manfaat Penelitian ... 4

1.2.1 Tujuan Penelitian ... 4

1.2.2 Manfaat Penelitian ... 4

1.3 ...P erumusan Masalah ... 5

1.4 ...M etodologi ... 6

1.5 ...S istematika Penulisan ... 7

1.6 ...S kema Diagram Alir Penelitian ... 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 9

(5)

2.2 Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt) ... 13

2.2.1. Tipe Dan Ukuran Nominal V-belt...14

2.2.2. Panjang V-belt ...15

2.2.3. Tegangan Statik dan Gaya Defleksi V-belt...16

2.4.4. Beban Statis pada Poros Akibat Tegangan V-belt...22

2.2.5. Tegangan Operasi dan Beban Dinamis V-belt ... 22

2.3 Bantalan Anti Gesek ... 24

2.4 Dasar-Dasar Vibrasi ... 26

2.4.1 Gerak Harmonik ... 27

2.4.2. Gerak Periodik ... 28

2.4.3 Getaran Bebas (Free Vibration) ... 32

BAB III .. METODE PENELITIAN ... 35

3.1 Tempat dan Waktu ... 35

3.2 Penentuan Kondisi Pengukuran ... 35

3.2.1 Bahan Poros pada Centrifugal Fan ... 36

3.2.2 Centrifugal Fan ... 38

3.2.3 Spesifikasi Vibrometer ... 38

(6)

BAB IV ANALISA TERORITIS DAN PENGELOLAAN DATA HASIL

PENGUKURAN ... 48

4.1 Pengolahan Data Pengukuran ... 48

4.1.1 Frekuensi Harmonic Poros ... 48

4.1.2 ... G etaran Resonansi ... 50

4.1.2.1 Getaran V-belt ... 50

4.1.2.2 ... Getaran Sangkar Bantalan/ FTF (Fundamental Train Frequency)52 4.1.2.3 ... Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan A ... 54

4.1.2.4 Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan B ... 60

4.1.3 ... G etaran Poros ... 66

4.1.3.1 Kondisi Getaran pada Bantalan A ... 68

4.1.3.2 Kondisi Getaran pada Bantalan B ... 84

(7)

4.2.1 ... T

egangan dinamis v-belt dan beban dinamis pada poros ... 102

4.2.2 Gaya Reaksi Bantalan Terhadap Gaya Pada Poros ... 106

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 112

5.1 KESIMPULAN ... 112

5.2 SARAN... 112

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

halaman Gambar 1.1 Diagram skematik proses pemisahan antara serabut dengan biji Sawit dengan depericarper fan ... 3

Gambar 1.2 Skema Instalasi Sistem, dan Pengukuran Sinyal Vibrasi ... 8

Gambar 2.1 Tiga jenis Blade axial fan ... 10

Gambar 2.2 Lima jenis Blade centrifugal fan ... 11

Gambar 2.3 Penampang V-Belt klasik ... 14

Gambar 2.4 Penampang V-Belt industry ... 14

Gambar 2.5 Pengukuran defleksi V-Belt ... 16

Gambar 2.6 Vektor tegangan static sabuk ... 17

(8)

Gambar 2.8 Vektor Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Poros V-Belt ... 23

Gambar 2.9 Bantalan Journal atau Sleeve ... 24

Gambar 2.10 Berbagai Tipe Elemen Gelinding pada Bantalan ... 25

Gambar 2.11 Struktur Bantalan Anti Gesek ... 25

Gambar 2.12 Balok Fondasi Persegi dengan Suatu Harga dari Enam derajat kebebasan ... 26

Gambar 2.13 Gerak Harmonik sebagai Proyeksi Suatu Titik yang Bergerak pada Lingkaran ... 28

Gambar 2.14 Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segiempat dan Gelombang Pembentuknya dalam domain waktu ... 29

Gambar 2.15 Sistem Massa Pegas dan Diagram Benda Bebas ... 32

Gambar 3.1 Skematik Bahan Uji Backward inclined Curve Centrifugal fan 2 SWSI ... 37

Gambar 3.2 Centrifugal Fan 2 SWSI ... 38

Gambar 3.3 Alat Pengukur Getaran X-Viber Analyzer ... 39

Gambar 3.4 Pengaturan dan Pengukuran jarak antar Poros ... 41

Gambar 3.5 Pemeriksaan misalignment pada Puli ... 42

Gambar 3.6 Pemasangan V-Belt Pada kedua Puli... 43

Gambar 3.7 Posisi Reflective tape ... 44

Gambar 3.8 Lokasi Penempatan Transducer pada Bantalan ... 45

Gambar 4.1 Arah Pengukuran Getaran ... 55

(9)

Gambar 4.3 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - II dan

komponen pembentuk nya ... 72

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - III dan komponen pembentuk nya ... 76

Gambar 4.5 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - IV dan komponen pembentuk nya ... 79

Gambar 4.6 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - V dan komponen pembentuk nya ... 82

Gambar 4.7 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - I dan komponen pembentuk nya ... 86

Gambar 4.8 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - II dan komponen pembentuk nya ... 89

Gambar 4.9 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - III dan komponen pembentuk nya ... 92

Gambar 4.10 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - IV dan komponen pembentuk nya ... 96

Gambar 4.11 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - V dan komponen pembentuk nya ... 99

Gambar 4.12 Vektor Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Poros V-Belt A-37 ... 102

Gambar 4.13 Gerak Harmonik Gaya Dinamis pada Poros Model Centrifugal Fan ... 106

Gambar 4.14 Gaya Reaksi Bantalan Terhadap Beban Puli dan Impeller ... 107

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat sabuk (W) dan factor modulus sabuk

( )……… ... .19

Tabel 4.1 Identifikasi Frekuensi Harmonic Poros ... 49

Tabel 4.2 Identifikasi Frekuensi Harmonic V - Belt ... 52

Tabel 4.3 Identifikasi Frekuensi Harmonic Rumah Bantalan (FTF) ... 54

Tabel 4.4 Getaran Superposisi pada Tiap Pengujian ... 101

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Tegangan Efektif Operasional ( ) ... 103

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Tegangan Operasi V - Belt... 104

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Beban Dinamis Poros ( ) ... 105

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

Hal :

LAMPIRAN I

Defleksi Poros Pompa Sentrifugal ... 113

LAMPIRAN II

Data Hasil Pengukuran Test – I pada Bantalan A ... 114

Data Hasil Pengukuran Test – I pada Bantalan B ... 115

LAMPIRAN III

Data Hasil Pengukuran Test – II pada Bantalan A ... 116

Data Hasil Pengukuran Test – II pada Bantalan B ... 117

LAMPIRAN IV

Data Hasil Pengukuran Test – III pada Bantalan A... 118

Data Hasil Pengukuran Test – III pada Bantalan B ... 119

LAMPIRAN V

Data Hasil Pengukuran Test – IV pada Bantalan A ... 120

Data Hasil Pengukuran Test – IV pada Bantalan B... 121

LAMPIRAN VI

Data Hasil Pengukuran Test – V pada Bantalan A ... 122

Data Hasil Pengukuran Test – V pada Bantalan B ... 123

LAMPIRAN V

(12)

DAFTAR SIMBOL

Panjang Pitch/Panjang Aksis Netral Sabuk mm

W Berat Sabuk tiap Kaki Satuan Panjang kg

V Kecepatan Sabuk mm/s

Konstanta Gravitasi kg/s

Jumlah Sabuk yang Digunakan -

Tight Side Tension/Tegangan Sabuk yang Ketat kg

(13)

f Frekuensi Hz

t Waktu

s

Kecepatan Getaran mm/s

Percepatan Getaran mm2/s

k Konstanta Kekakuan Pegas N/mm

Frekuensi rata-rata Hz

R Resultan Simpangan arah Aksial dan Radial mm

Resultan Kecepatan arah Aksial dan Radial mm/s

Resultan Percepatan arah Aksial dan Radial mm2/s

(14)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mesin dan peralatan di Pabrik Kelapa Sawit (PKS) memiliki variasi yang

cukup banyak sesuai fungsinya, dengan tujuan utama yaitu mengolah Tandan

Buah Segar (TBS) menjadi minyak sawit dan inti sawit dengan tingkat performa

pengolahan yang disyaratkan, antara lain:

1. Kapasitas olah dalam Ton TBS/Jam, misalnya: 30 Ton TBS/Jam, 45 Ton

TBS/Jam dan lainnya.

2. Rendemen produksi, misalnya rendemen minyak sawit sebesar 23 % serta

inti sawit sebesar 5%.

3. Mutu produksi, misalnya: Asam Lemak Bebas (ALB) minyak sawit

maksimum 3,5 %, kadar air inti sawit maksimum 7% dan lainnya.

4. Harga pokok pengolahan (Rp/kg) yaitu perbandingan jumlah berat TBS

yang diolah terhadap jumlah biaya yang dikeluarkan untuk mengolah TBS

5. Efisiensi proses pengolahan seperti: Efisiensi Pengutipan Minyak Sawit

(EPM) sebesar 90 – 93 % dan Efisiensi Pengutipan Inti Sawit (EPI)

sebesar 91-93%

6. Jam stagnasi, misalnya: maksimum 5%, yang merupakan indikator tingkat

kehandalan pabrik.

Untuk mencapai performa sesuai persyaratan, ada sejumlah faktor yang

(15)

dan jumlah mesin/peralatan, kondisi operasional mesin, serta pemeliharaan mesin

dan peralatan. Keseluruhan faktor ini pada perencanaan awal pembangunan PKS

juga akan mempengaruhi besar biaya investasi untuk pembangunan suatu PKS.

Ditinjau dari tingkat kehandalan yang terkait dengan kegiatan

pemeliharaan, kebanyakan PKS masih menerapkan konsep pemeliharaan yang

tradisional, dimana tingkat kehandalan masih ditentukan oleh jumlah ketersediaan

mesin yang terpasang, dengan kata lain jumlah ketersediaan mesin untuk operasi

dan untuk cadangan. Hal ini disebabkan strategi pemeliharaan yang digunakan

masih bersifat breakdown dan preventive/scheduled maintenance. Namun pada

kenyataannya tidak semua dari mesin di PKS ini memiliki unit cadangan, salah

satunya adalah depericarper fan. Apabila mesin ini mengalami kerusakan

mendadak, maka kondisi ini dapat menyebabkan proses pengolahan terganggu,

bahkan dapat menyebabkan proses pengolahan berhenti total. Apabila gangguan

ini terjadi, maka tidak hanya akan mengakibatkan penurunan performa pabrik,

juga berakibat terhadap kerugian operasional.

Depericarper fan merupakan fan jenis backward inclined curve

centrifugal fan type 2 SWSI, yang mana mesin ini berfungsi sebagai penyedia

udara yang akan digunakan untuk memisahkan serabut dan biji sawit yang berasal

dari ampas press yang telah dicacah sebelumnya di cake breaker conveyor (CBC),

seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1.1. Serabut yang telah dipisahkan

merupakan bahan bakar utama untuk pembangkitan listrik dan pembangkitan uap

(16)

yang cukup vital maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian terhadap aspek

pemeliharaan depericarper fan.

Gambar 1.1. Diagram skematik proses pemisahan antara serabut dengan biji sawit

(17)

1.2. Tujuan Dan Manfaat Penelitian

Penulisan karya akhir ini dilaksanakan untuk beberapa tujuan dan manfaat

yang ingin dicapai setelah terlaksana dan dilalui tahapan-tahapan yang ada dengan

baik.

1.2.1 Tujuan Penelitian

1. Diperolehnya data getaran poros untuk Depericarper Fan Type 2SWSI

standart dari masing-masing gaya transmisi V-belt.

2. Diperolehnya data getaran resonansi poros berdasarkan frekuensi

harmonik poros.

3. Mengidentifikasi getaran yang terjadi pada poros dari getaran resonansi

berdasarkan frekuensi harmonik poros.

4. Diperolehnya verifikasi data antara hasil pengukuran dan analisa teoritis

getaran mekanis.

1.2.2. Manfaat Penelitian

Adapun beberapa manfaat yang ingin dicapai dari penelititan ini, antara

lain :

1. Sehubungan dengan predictive maintenance, sinyal getaran dapat

dimanfaatkan sebagai parameter untuk mengidentifikasi adanya kerusakan

mesin, khususnya centrifugal fan yang digerakkan dengan transmisi v-belt

(18)

2. Menyediakan informasi mengenai perkembangan mesin dan dianalisa

untuk mendapatkan interpretasi masalah kondisi mesin.

1.3 Perumusan Masalah

Penelitian ini dilakukan untuk mencari karakteristik vibrasi pada poros

prototype Depericarper Fan type 2 SWSI dengan variasi transmisi V-Belt sebagai

transmisi motor dan poros fan. Transmisi V-belt diukur dengan cara

divariasikannya jarak antara poros yang berada di motor dengan poros yang di

Fan , Kemudian dibagian tengah V-belt dilakukan pengukuran tegangan V-Belt

dengan menggunakan V-Belt Tensiometer sebagai alat bantu.Tensiometer ditekan

sampai dicapai defleksi 5 mm sehingga terbaca oleh Tensiometer nilai beban yang

diberikan, dan selanjutnya dapat diketahui gaya yang ditransmisikan oleh V-Belt.

Kondisi pengukuran dilakukan ketika Depericarper Fan tanpa beban

(konstan), sedangkan pengukuran dilakukan dengan menggunakan Vibrometer

X-Viber Analyzer pada dua buah Bantalan yang menumpu poros Fan. X-X-Viber

Analyzer diatur menganalisa sinyal vibrasi sampai dengan frekuensi 150 Hz, dan

selanjutnya dilakukan pengukuran untuk mencari karakteriktik vibrasi pada poros

Depericarper Fan. Data vibrasi yang dihasilkan oleh X-Viber Analyzer berupa

overall vibrasi dan 5 Frekuensi dan Amplitudo dominan dari respon getaran yang

(19)

1.4. Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam meneliti getaran poros Depericarper

Fan 2 SWSI adalah sebagai berikut :

1. Penentuan ukuran dan jumlah V-Belt yang sesuai dengan daya yang

dirancanakan.

2. Penentuan titik pengukuran untuk memperoleh sinyal vibrasi poros, dalam

hali ini diambil titik pengukuran pada kedua bantalan yang menumpu

poros di Fan.

3. Penentuan arah-arah (direction) pengukuran respon sinyal vibrasi yang

akan dilakukan terhadap bantalan, yakni arah aksial, vertical, dan

horizontal.

4. Melakukan setting Vibrometer sebagai instrument pengukuran sebelum

melakukan pengukuran terhadap respon sinyal getaran pada bantalan poros

Fan.

5. Penentuan kodisi pengukuran terhadap gaya tramisi akibat transmisi

V-belt, dalam hal ini transmisi V-belt diukur dengan menggunakan

Tensiometer.

6. Pengambilan data hasil pengukuran pada table yang sudah ditentukan

formatnya.

7. Pengolahan data hasil pengukuran dalam bentuk grafis dengan software

pengolahan data untuk selanjutnya menginterpretasikan makna grafik yang

(20)

8. Melakukan analisa secara teoritis getaran pada poros Depericarper Fan

yang selanjutnya akan diverifikasi dengan data hasil pengukuran.

1.5. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini ditulis dalam enam bab, dimana untuk setiap babnya dibagi

dalam beberapa sub-bab. Pendahuluan berada dalam bab I yang menjelaskan latar

belakang, tujuan yang ingin dicapai, perumusan masalah, metodologi dan

sistematika penulisan, dan rancangan penelitian dalam tugas akhir ini. Pada bab II

dijabarkan tinjauan pustaka yang praktis dan aplikatif tentang vibrasi pada poros

Fan, vibrasi pada Depericarper Fan dan teknik-teknik pengukuran vibrasi dengan

analisis data time domain. Bab III berisikan tentang perancangan pengukuran

vibrasi. Bab ini membahas penentuan kondisi-kondisi yang perlu diperhatikan

dalam pengukuran sinyal vibrasi pada bantalan poros Fan, alat dan spesifikasi

yang digunakan, dan metode yang dilakukan dalam pengukuran sinyal vibrasi.

Pada bab IV berisikan pengidentifikasian vibrasi pada poros terhadap Vibrasi

Resonansi, dan verifikasi data pengukuran dengan hasil perhitungan. Bab V

Kesimpulan dan saran terhadap interpretasi yang dilakukan terhadap kondisi

(21)

1.6. Skema Diagram Alir Penelitian

Diagram alir (tahapan/langkah-langkah) dalam melakukan penelitian dari

awal hingga akhir, dapat dilihat melalui gambar 1.2 berikut ini :

Gambar 1.2 Skema Instalasi Sistem, dan Pengukuran Sinyal Vibrasi

Setting Transmisi V-Belt

- Setting Jarak antar Poros - Pengukuran tegangan V-Belt.

- Penghitungan gaya Transmisi V- Belt

Lokasi Pengukuran

- Bantalan Poros di Fan - Point A dan B

- Setting Vibrometer

Data Vibrasi

- Velocity (Overall) - Frekuensi dan Ampitudo Dominan

Karakteristik Vibrasi

- Pengolahan Data Grafis Dengan Software Pengolaha Data

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dipericarper fan merupakan salah satu mesin yang berada dalam Pabrik

Kelapa Sawit yang berfungsi sebagai penyedia udara yang akan digunakan untuk

memisahkan serabut dan biji sawit yang berasal dari ampas press yang telah

dicacah sebelumnya di cake breaker conveyor (CBC), Serabut yang telah

dipisahkan merupakan bahan bakar utama untuk pembangkitan listrik dan

pembangkitan uap di PKS, selain cangkang yang berasal dari pengolahan biji.

Dimana Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin

yang termasuk Depericarper fan yang berfungsi untuk meneruskan daya dan

putaran. Poros biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen

seperti roda gigi, pulley, roda gila (flywheel), engkol, sproket, v-belt dan elemen

pemindah daya lainnya. Sehingga getaran yang terjadi pada poros juga perlu

diperhatikan, sehingga tidak merusak elemen mesin lain yang lebih sensitif.

Poros biasanya mengalami getaran resonansi dengan elemen mesin lain, di

karena kan memiliki frekuensi pribadi yang sama. Untuk itu perlu dilakukan

pemisahan getaran resonansi terhadap getaran poros dimana dalam hal ini dapat

(23)

2.1 Klasifikasi Fan

Fan dapat diklasifikasikan dalam dua klasifikasi yaitu:

Axial Fan, beroperasi seperti propeler, yang menghasilkan aliran udara

disepanjang porosnya yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Tiga jenis blade axial fan

Axial fan berdasarkan bentuk blade-nya dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu

a) Tube-axial fan lebih efisien dari pada propeller fan dengan ciri housing

fan yang berbentuk silinder dipasang tepat pada radius ujung blade, dan

diaplikasikan untuk sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan

industri, dengan tekanan rendah dan jumlah volume udara yang dialirkan

besar.

b) Vane axial fan merupakan fan axial dengan efisiensi tinggi dengan ciri

(24)

(a) (b)

(c) (d) (e)

diaplikasikan untuk sistem sistem pemanas, ventilasi, dan air conditioning

yang memerlukan aliran lurus dan efisiensi tinggi.

c) Propeller fan merupakan desain dasar fan aksial yang diaplikasikan untuk

tekanan rendah dan volume udara yang dialirkan sangat besar volume. Fan

jenis ini biasa diaplikasikan untuk sistem ventilasi yang menembus

tembok.

2) Centrifugal fan menghasilkan aliran udara dengan mempercepat arus udara

secara radial dan mengubah energi kinetik menjadi tekanan. Centrifugal fan

dapat menghasilkan tekanan tinggi dengan efisiensi tinggi, dan dapat dibuat

dalam berbagai tingkat kondisi operasional. Berbagai jenis centrifugal fan

dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Lima jenis blade centrifugal fan

(25)

a) Forward curve fan, memiliki kecepatan putar yang sangat rendah untuk

mengalirkan sejumlah udara serta bentuk lengkungan blade menghadap

arah putaran, sehingga kurang efisien dibandingkan tipe air foil dan

backward inclined. Fan jenis ini biasanya diaplikasikan untuk sistem

pemanas bertekanan rendah, ventilasi, dan air conditioning

b) Radial blade fan, secara umum yang paling efisien diantara centrifugal fan

yang memiliki bentuk blade mengarah titik poros. Fan jenis ini digunakan

untuk pemindahan bahan dan industri yang membutuhkan fan dengan

tekanan di atas menengah.

c) Radial tip fan, lebih efisien dibandingkan fan tipe radial blade yang di

desain tahan terhadap keausan dan aliran udara yang erosif.

d) Backward-inclined fan memiliki blade yang lurus dengan ketebalan

tunggal. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air

conditioning dan industri dimana blade akan mengalami lingkungan yang

korosif dan lingkungan yang erosif.

Air foil fan adalah tipe centrifugal fan yang dikembangkan untuk

memperoleh efisiensi tinggi. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi,

air conditioning dan udara bersih industri dimana penghematan energi sangatlah

(26)

2.2. Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt)

Sesuai dengan tipe centrifugal fan yaitu 2 SWSI dengan posisi motor Z,

maka untuk mentransmisikan putaran dan daya digunakan sabuk. Transmisi sabuk

dapat dibagi atas 3 (tiga) kelompok, yaitu:

1. Sabuk rata (flat belt) dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen

antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 10 meter dengan

perbandingan putaran antara 1:1 sampai dengan 6:1.

2. Sabuk dengan penampang trapesium (v-belt) dipasang pada puli dengan

alur dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat

mencapai 5 meter dengan perbandingan putaran antara 1:1 sampai dengan

7:1.

3. Sabuk dengan gigi (timing belt) yang digerakkan dengan sproket pada

jarak pusat sampai 2 meter, dan meneruskan putaran secara tepat dengan

perbandingan antara 1:1 sampai 6:1.

Dari 3 kelompok ini yang paling umum dijumpai di industri adalah v-belt,

karena penanganannya mudah serta harga murah. Kecepatan sabuk pada

umumnya direncanakan antara 10 – 20 m/s, serta dapat mentransmisikan daya

hingga 500 kW.

V-belt terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan

tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa

(27)

Gambar 2.3. Penampang v-belt klasik

2.2.1. Tipe Dan Ukuran Nominal V-belt

Tiap dimensi v-belt telah distandarisasi oleh pabrikan dan pada umumnya

dapat dibagi dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua), yaitu: heavy-duty (industri)

dan light-duty (fractional-horsepower). V-belt untuk industri berdasarkan

penampangnya (Gambar 2.32) terdiri dari 2 tipe dasar, yaitu: penampang

konvensional/klasik (A, B, C, D, dan E) dan penampang sempit/narrow (3V, 5V,

dan 8V).

Gambar 2.4. Penampang v-belt industri: (a) Penampang konvensional, dan

(b) Penampang sempit

(a) (b)

Terpal

(28)

2.2.2. Panjang V-belt

Untuk menyatakan panjang dari v-belt ada tiga nomenklatur yang umum

digunakan sesuai cara pengukurannya, yaitu: panjang bagian luar (OC: outside

circumference), panjang efektif (Le: effective length), dan panjang pitch (Lp: pitch

length).

Panjang bagian luar (OC) biasanya diukur secara sederhana dengan pita

ukur yang diletakkan dibagian luar v-belt. Cara ini merupakan metode yang baik

untuk memperoleh panjang nominal, namun sulit untuk mendapatkan nilai yang

akurat dan konsisten oleh karena v-belt diukur pada saat tidak diberi tegangan

(tension), sehingga tidak dapat menyatakan panjang sabuk saat dioperasikan.

Panjang efektif (Le) diukur langsung saat terpasang yang ditentukan berdasarkan

penjumlahan dari dua kali jarak poros ditambah dengan panjang keliling bagian

luar dari sebuah puli, ukuran ini yang biasa digunakan dilapangan.

Panjang pitch (Lp) merupakan panjang dari aksis netral dari sabuk, yaitu panjang

dari kabel (tension cord line). Oleh karena kabel berada di dalam sabuk, sehingga

sulit untuk diukur namun dapat dihitung dengan rumus,

(29)

2.2.3. Tegangan Statik dan Gaya Defleksi V-belt.

V-belt dapat mentransmisikan daya dengan baik pada rentang tegangan

yang cukup lebar. Teknisi yang berpengalaman dapat mengembangkan

”perasaannya” untuk melakukan penyetelan terhadap tegangan v-belt pada rentang

ini. Namun untuk mengoptimalkan umur dan performa sabuk serta menghindari

tegangan pada poros dan bantalan yang tidak diinginkan, perlu dihitung dan

diukur tegangan yang diberikan berdasarkan beban yang akan bekerja. Standar

untuk menghitung ini mengacu kepada standar yang dikeluarkan oleh Mechanical

Power Transmission Association (MPTA). Standar ini dapat digunakan untuk

penggerak dengan v-belt jenis classic, yang menghubungkan dua puli seperti

rencana penelitian. Cara ini dikenal juga dengan metode defleksi gaya (force

deflection). Metode ini menerjemahkan tegangan statik menjadi gaya defleksi

yang diberikan pada sabuk dan menghasilkan defleksi dengan norma defleksi q,

sebesar 1/64” tiap 1 inci panjang span (Ls) atau 1,6 mm tiap 100 mm span, hal ini

dapat dilihat pada Gambar 2.5.

(30)

Defleksi sabuk diukur ditengah span dalam arah tegak lurus span (Ls).

Jarak defleksi q, dalam satuan inci yang disyaratkan dihitung dengan rumus:

64 s

L

q= (2.2)

dimana panjang span (Ls) dapat dihitung dengan rumus:

2

Besarnya tegangan pada v-belt idealnya adalah tegangan terendah dimana

sabuk tidak akan slip pada kondisi beban tertinggi, lihat Gambar 2.6. Hal ini akan

menghasilkan umur sabuk yang paling baik dan beban pada poros yang rendah.

(31)

Metode praktis untuk menghitung dan mengukur tegangan statik (static

tension) sabuk berdasarkan beban/daya rencana dihitung dengan rumus:



W = Berat sabuk tiap kaki satuan panjang (lb),

V = Kecepatan sabuk (fpm)

gc = kontanta gravitasi : 32.2 ft/sec2

(32)

Tabel 2.1. Berat sabuk (W) dan faktor modulus sabuk(Ky)

Penampang Sabuk

Berat Sabuk W (lb/ft) Faktor Modulus sabuk

(33)

5VX

(Sumber: Mechanical Power Transmission Ascociation)

Faktor koreksi busur K_θ, dapat dihitung dengan rumus:



dimana R adalah rasio tegangan yang dihitung dengan rumus:

(0.008941)( )θ e

R= (2.6)

dan θ = sudut busur kontak dari diameter puli terkecil dalam satuan derajat:



Daya rencana dihitung dengan rumus:

P

(34)

yang mana P adalah daya motor terpasang dalam horse power (hp). Sedangkan

kecepatan sabuk dapat dapat dihitung dengan rumus:

12

Dn

V =π (2.9)

Rentang gaya minimum dan maksimum yang direkomendasikan untuk

menentukan tegangan statis v-belt untuk mesin yang dipasang v-belt berjumlah

satu dapat dihitung dengan rumus:

• Gaya minimum yang direkomendasikan

16

• Gaya maksimum yang direkomendasikan

16

Sesuai rekomendasi MPTA, untuk keperluan analisa tegangan statis v-belt

berjumlah satu, akibat gaya defleksi Pa, dengan defleksi berjarak q, dapat dihitung

(35)

Ky = Faktor Modulus sabuk (lihat Tabel 2.13)

Ls = Panjang span (inci)

Lp = Panjang pitch sabuk (inci)

2.4.4. Beban Statis pada Poros Akibat Tegangan V-belt

Beban statis pada poros Fs, didefinisikan sebagai resultan dari tarikan

akibat tegangan statis sabuk Ts disepanjang garis sumbu penggerak (drive center

line) pada saat diam, lihat Gambar 2.7. Besar beban statis poros Fst, adalah sama

untuk puli penggerak dan yang digerakkan, yang dihitung dengan rumus:



Gambar 2.7. Vektor tegangan sabuk dan beban statis poros

2.2.5. Tegangan Operasi dan Beban Dinamis V-belt

Tegangan v-belt pada saat mesin beroperasi menimbulkan dua tegangan

yaitu tight –side tension TT, dan slack-side tension TS, yang dihasilkan oleh

(36)

Gambar 2.8. Vektor tegangan operasi dan beban dinamis poros v-belt

Torsi merupakan fungsi dari daya nyata yang ditransmisikan Pr dan

kecepatan v-belt. Untuk menentukan daya nyata dapat digunakan pengukuran

sehingga perhitungan lebih akurat, namun apabila tidak tersedia, dapat

menggunakan daya motor. Sehingga tegangan efektif Te (lb) untuk tiap sabuk

dapat dihitung dengan rumus:

( )

Tight side tension TT (lb) dapat dihitung dengan rumus:

2

maka slack side tension TS dapat dihitung dengan rumus:

e T S T T

(37)

Sama seperti beban statis poros, maka beban dinamis poros Fdy juga

merupakan resultan dari tegangan yang terdapat pada sabuk . Besar beban

dinamis poros akibat tarikan sabuk merupakan penjumlahan vektor dari TT dan TS.

Sehingga besar beban dinamis poros dapat dihitung dengan rumus:

(

2 cosθ

)

2.3. Bantalan Anti Gesek

Bagian yang berputar dari suatu mesin ditahan oleh suatu jenis bearing

(bantalan). Bantalan ini dapat diklasifikasikan atas dua group: journal atau sleeve

bearing dan antifriction bearing (bantalan anti gesek).

Journal atau sleeve bearing menawarkan paling sedikit dan paling

ekonomis peralatan penahan bagian bergerak, lihat Gambar 2.9. Tidak ada bagian

yang bergerak dan normalnya sepotong metal menutupi (enclosing) sebuah poros.

Istilah “journal” artinya bagian penahan (supporting) pada poros.

(38)

Bantalan jenis bola (ball) atau peluru, rol (roller) dan jarum (needle), pada

Gambar 2.10, diklasifikasikan sebagai bantalan anti gesek (antifriction bearing)

dimana gesekan telah berkurang pada nilai minimum. Bantalan jenis ini dapat

dibagi atas dua group : radial bearing dan thrust bearing.

Gambar 2.10. Berbagai tipe elemen gelinding pada bantalan

Kecuali untuk desain khusus, bantalan peluru/bola dan rol terdiri atas dua

buah cincin (ring), satu set elemen gelinding (rolling element) dan rumah

bantalan (cage) yang dapat dilihat pada Gambar 2.11.

(39)

2.4. Dasar-Dasar Vibrasi

Bilamana diberikan tiga buah gaya dalam arah x, y, dan z seperti

diilustrasikan pada gambar 2.6, balok tersebut akan cenderung berputar translasi

terhadap tiga buah sumbu, yaitu balok yang memiliki enam derajat kebebasan.

Sistem itu bisa saja berupa gerak tertentu yang terkekang, dalam hal ini terdapat

paling tidak enam derajat kebebasan. Sebagai contoh, bila balok dapat berpindah

hanya secara vertikal, terdapat satu derajat kebebasan. Balok persegi dalam

gambar 2.6 dipilih agar lebih menarik. Pada kenyataannya, bentuknya bisa

terdapat dalam berbagai bentuk, tetapi bentuk persegi akan menjadikan formula

model matematikanya menjadi lebih mudah dibandingkan bentuk yang lain.

Gambar 2.12 Balok Fondasi Persegi dengan Suatu Harga Maksimum dari Enam

(40)

2.4.1 Gerak Harmonik

Gerak osilasi dapat berulang secara teratur. Jika gerak itu berulang dalam

selang waktu yang sama, maka geraknya disebut gerak periodik. Waktu

pengulangan τ disebut dengan periode osilasi dan kebalikannya, f = 1/τ disebut

frekuensi. Jika gerak dinyatakan dalam fungsi waktu x(t), maka setiap gerak

periodik harus memenuhi hubungan (t) = x(1 + τ). Secara umum, gerak harmonik

dinyatakan dengan persamaan:

τ π t

A

x= sin2 (2.18)

dimana A adalah amplitudo osilasi yang diukur dari posisi setimbang massa, dan τ

adalah periode dimana gerak diulang pada t =τ.

Gerak harmonik sering dinyatakan sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak

melingkar dengan kecepatan tetap pada suatu garis lurus, seperti terlihat pada

gambar 2.7. Dengan kecepatan sudut garis OP sebesar ω, perpindahan simpangan

x dapat dituliskan sebagai:

t A

x = sinω (2.19)

Besaran ω biasanya diukur dalam radian per detik dan disebut frekuensi

lingkaran. Oleh karena gerak berulang dalam 2π radian, maka didapat hubungan:

f

t π

π

(41)

dengan τ dan f adalah periode dan frekuensi gerak harmonik bertuturt-turut dan

biasanya diukur dalam detik dan siklus perdetik.Kecepatan dan percepatan gerak

harmonik dapat diperoleh secara mudah dengan diferensiasi simpangan gerak

harmonik.Dengan menggunakan notasi titik untuk turunannya, maka didapat:

(2.11)

(2.12)

Gambar 2.13 Gerak Harmonik sebagai Proyeksi Suatu Titik yang Bergerak Pada

Lingkaran

2.4.2. Gerak Periodik

Getaran mesin pada umumnya memiliki beberapa frekuensi yang muncul

bersama-sama. Gerak periodik dapat dihasilkan oleh getaran bebas sistem dengan

banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi x

A sin ωt

2π

ωt O

P A

(42)

sumbangannya. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang kompleks

yang diulang secara periodik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Gerak harmonik pada Gambar 2.14, dapat dinyatakan dalam deretan sinus

dan cosinus yang dihubungkan secara harmonik. Jika x(t)adalah fungsi periodik

dengan periode τ , maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier sebagai:

t

Gambar 2.14. Gerak periodik gelombang sinyal segiempat dan gelombang

pembentuknya dalam domain waktu

t x(t)

(43)

Pada gelombang segiempat berlaku x(t)= ±X pada t =0, dan t =τ, dan

seterusnya. Deret ini menunjukkan nilai rata-rata dari fungsi yang diskontinu.

Untuk menentukan nilai koefisien a dan _n b , kedua ruas persamaan (2.13) _n dengan cos tω dan sin tω , kemudian setiap suku diintegrasi untuk lama perioda τ.

Dengan mengingat hubungan berikut,



Dari persamaan (2.14), maka untuk m = n, diperoleh hasil

∫

Persamaan deret Fourier berdasarkan nilai gelombang empat persegi:

X t

x( )= untuk 0 < t < τ/2

(44)

X t

x( )=− untuk τ/2 < t < τ

Maka koefisien a dan _n b dapat dihitung, sebagai berikut: _n

0 bilangan ganjil. Sehingga deret Fourier yang merepresentasikan gelombang empat

persegi menjadi:

(45)

2.4.3 Getaran Bebas (Free Vibration)

Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan apabila tidak ada gaya luar yang bekerja.

Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih frekuensi

naturalnya yang merupakan sifat dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa

dan kekakuannya.

Perhatikan gerak dari sebuah elemen yang ditempatkan pada sebuah pegas seperti

diillustrasikan dalam gambar 2.15 yang menunjukkan sebuah jarak kecil x dari

posisi kesetimbangannya. Persamaan diferensial menjabarkan perpindahan

elemen setelah dilepaskan yang diperoleh dengan penjumlahan gaya dalam arah

vertikal. Aljabar penjumlahan ΣF dengan gaya ke atas (+) adalah:

Gambar 2.15 Sistem Massa Pegas dan diagram benda bebas

(46)

Hukum Newton kedua adalah dasar pertama untuk meneliti gerak system

seperti ditunjukkan pada gambar 2.15 dimana gaya statik Ä dan gaya pegas k Ä

adalah sama dengan grvitasi w yang bekerja pada massa m:

Gerak statik: k Ä = w = m.g (2.18)

k Ä - w = 0

Gerak dinamik: mx+k(∆+x)-w =0 (2.19)

dimana menghasilkan persamaan diferensial untuk gerak, karena k Ä = W dan

menggunakan x = a yang merupakan turunan kedua dari x terhadap waktu.

(literatur 12, hal : 16)

=

+kx 0

x

m (2.20)

Persamaan ini merupakan persamaan diferensial linier dimana solusinya dapat

ditemukan sebagai berikut.

misal: x= Asinωt (2.21)

(2.22)

substitusi persamaan (2.20) dan (2.21) ke persamaan (2.22) sehingga:

(2.23)

(47)

sehingga dari persamaan untuk frekuensi natural adalah,

m k

n =

2

ω atau

m k n =

ω

dituliskan kembali persamaan (2.20) sebagai berikut:

0

2 =

+ x

x ωn

(48)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Dan Waktu

Penelitian ini berlangsung selama ± 3 bulan yaitu pada bulan juni sampai

dengan agustus 2009. Tempat pelaksanaan penelitian yaitu di laboratorium noise

and vibration teknik mesin sekolah pascasarjana universitas sumatera utara

medan.

3.2 Penentuan Kondisi Pengukuran

Pengukuran sinyal vibrasi dilakukan pada dua buah bantalan yang

menumpu sebuah poros, dan terhubung dengan motor listrik melalui V – Belt.

Kondisi pengukuran sinyal vibrasi dilakukan pada kedua bantalan dengan

ketentuan terlebih dahulu mengatur jarak antar sumbu pada poros motor dan

poros fan, sehingga didapat tegangan pada V-belt yang diukur dengan

menggunakan V-Belt Tensiometer, dan kemudian tegangan pada V-Belt tersebut

divariasikan agar sinyal vibrasi yang ditimbulkan oleh tegangan V-Belt tersebut

(49)

3.2.1 Bahan Poros Pada Centrifugal Fan

Penelitian ini dilakukan pada prototype Depericarfer Fan,yaitu pada poros

ditumpu oleh dua buah bantalan yang terhubung dengan motor listrik melalui V –

Belt serta puli pada gambar 3.1 dengan data sebagai berikut :

• Daya motor : 1 HP

• Voltage :380 volt

• Phase : 3

• Frekuensi : 50 Hz

• Diameter puli : 100 mm di elektro motor

100 mm di fan/ blade

• Diameter poros : 25 mm

• Jenis Bantalan : bantalan bola (UKF 206 J/ FYH)

(50)

Material yang digunakan pada poros adalah DURINOX F12N sesuai data

terlampir, dengan data sebagai berikut :

• Tensile Strenght : 455 Mpa

• Modulus Elastisitas : 220 GPa

(51)

3.2.2 Centrifugal Fan

Jenis Fan yang digunakan adalah centrifugal fan dengan jenis “2SWSI”

terlampir, yaitu memiliki sebuah fan/ blade yang terhubung oleh elektro motor

melalui V – Belt, dan bantalan ditumpu oleh rumah centrifugal fan, yang terlihat

pada gambar 3.2 berikut :

Gambar 3.2 Centrifugal Fan 2SWSI

3.2.3 Spesifikasi Vibrometer

Dalam pengukuran terhadap tingkat vibrasi pada penelitian ini digunakan

instrument pengukur sinyal vibrasi, yaitu X-Viber Analyser seperti pada gambar

3.3 ,dan digunakan juga untuk pengukuran putaran pada kedua poros centrifugal

(52)

Spesifikasi alat pengukur getaran:

a. Nama : X-Viber Analyser

b. Nomor seri instrumen : 367

c. Frequency range : 1 – 10.000 Hz

d. Speed Range : 30 – 120.000 rpm

e. Temperature Range : (-) 33 oC – 220 oC

f. Memory : 999 measurement pts

g. Power supply : 4 x NiMH batteries

Buku manual dan setup CD

Adaptor

Kabel dan magnetic transducer

Refective tape Tas dilengkapi

busa

X-Viber

Hand held transducer

(53)

h. Ukuran : 180 x 80 x 40 mm

i. Berat : 400 gram

j. Accelerometer : ACC199-28

k. Nomor seri Accelerometer : 1313

l. Input sensitivity : 100mV/g

m. Kabel accelerometer : 1 meter

3.2.4 Metode

Sebelum dilakukan pengukuran terhadap getaran bantalan, maka terlebih

dahulu dilakukan set-up terhadap jarak antar kedua poros, dengan langkah sebagai

berikut:

A. Set- up jarak antar poros atau span :

1. Persiapkan alat pengukur antara lain:

a. Mistar pengukur 60 cm,

b. 2 buah besi pemberat (5 gram) yang dihubungkan dengan benang

nylon

2. Pastikan v-belt belum terpasang pada puli dan keempat buah baut pengikat

(54)

3. Pasang benang nilon sehingga menghubungkan kedua puli seperti yang

terlihat pada Gambar 3.4., kemudian arahkan mistar kearah benang yang

telah diberi pemberat.

Gambar 3.4. Pengaturan dan pengukuran jarak antar poros

4. Lakukan pembacaan pada mistar setelah benang tidak bergerak dan hitung

jarak antara kedua benang atau C Jarak kedua benang untuk tiap kondisi

tegangan v-belt yaitu:

a. Tes-I : 325 mm

b. Tes-II : 320 mm

c. Tes-III : 315 mm

d. Test-IV: 310 mm

(55)

Apabila jarak kedua benang tidak sesuai, maka posisikan motor listrik

sehingga jarak benang sesuai dengan yang disyaratkan.

5. Setelah jarak antar poros sudah sesuai, maka lakukan pemeriksaan

terhadap misalignment puli dengan menempatkan mistar menyentuh kedua

sisi puli, seperti Gambar 3.5. Apabila terdapat celah yang menandakan

adanya misalignment, maka sesuaikan kembali posisi motor listrik

Gambar 3.5. Pemeriksaan misalignmet pada puli

6. Setelah dipastikan jarak poros dan puli sudah sejajar, maka ketatkan baut

pengikat motor listrik dan kemudian pasang v-belt A-37 seperti pada

(56)

Gambar 3.6. Pemasangan v-belt pada kedua puli

7. Setelah v-belt terpasang, pastikan v-belt telah menempati seluruh bagian

dari puli dengan mengoperasikan model skala selama 1 jam.

8. Pengukuran getaran bantalan model skala centrifugal fan

Dalam pengukuran getaran bantalan model skala centrifugal fan dengan

X-Viber Analyzer ada tiga jenis pengukuran yang akan diukur secara route

pada saat mesin dioperasikan, antara lain: (a) pengukuran putaran poros,

(b) pengukuran getaran bantalan dan (c) pengukuran arus listrik.

B. Pengukuran putaran poros

Pengukuran putaran poros dilakukan untuk poros motor listrik dan poros

model skala centrifugal fan, dilaksanakan dengan langkah sebagai berikut:

(57)

2. Lekatkan refletive tape pada poros motor listrik dan poros model skala

fan, seperti yang terlihat pada Gambar 3.7.

(a) (b)

Gambar 3.7. Posisi reflective tape pada: (a) poros motor listrik dan

(b) poros model skala centrifugal fan

3. Untuk mengukur putaran poros maka:

a. Operasikan model skala sampai mencapai putaran normal.

b. Aktifkan alat ukur getaran X-Viber kemudian pilih menu Route,

dan cari pilihan poros motor atau poros fan dan sinar laser akan

menyala.

c. Tempatkan sensor X-Viber pada posisi tegak lurus terhadap

(58)

d. Setelah nilai putaran poros ditampilkan pada layar X-Viber

Analyzer maka lakukan penyimpanan data. dan lanjutkan untuk

poros berikutnya.

C. Pengukuran getaran bantalan model skala centrifugal fan.

Pengukuran getaran bantalan dilakukan untuk kedua bantalan pada poros

model skala centrifugal fan, yang dilaksanakan dengan langkah sebagai berikut:

1. Tentukan lokasi penempatan transducer seperti tampak pada Gambar

3.8.

Gambar 3.8. Lokasi penempatan transducer pada bantalan

2. Identifikasi lokasi dan arah pengukuran dengan notasi:

a. Bantalan A:

i. Arah radial (vertikal) : VA

ii. Arah radial (horisontal) : HA

A A

H H

V

(59)

iii. Arah aksial : AA

b. Bantalan B:

i. Arah radial (vertikal) : VB

ii. Arah radial (horisontal) : HB

iii. Arah aksial : AB

3. Untuk mengukur getaran bantalan maka:

a. Operasikan model skala sampai mencapai putaran normal.

b. Aktifkan alat ukur getaran X-Viber Analyzer kemudian pilih

menu Route, dan cari pilihan titik dan arah getaran bantalan yang

akan diukur.

c. Tempatkan transducer pada lokasi yang telah ditentukan.

d. Setelah nilai getaran bantalan ditampilkan pada layar X-Viber

Analyzer, maka tunggu sesaat sampai indikator batang pada layar

kosong, kemudian tekan tombol ditengah untuk menyimpan data

getaran.

(60)

D. Pengumpulan data

Pelaksanaan pengukuran dilakukan minimal 5 (lima) kali pengukuran

untuk tiap tegangan v-belt yang berbeda. Hal ini bertujuan mendapatkan data yang

representatif dan menjamin validitas data yang diperoleh.

E. Analisa data

Pengolahan data getaran fan akan dilakukan dalam 2 tahap. Tahap pertama

dilakukan oleh alat instrumen, sedangkan tahap kedua adalah untuk kebutuhan

pelaporan yang nantinya digunakan sebagai bahan analisa terhadap getaran.

Pada tahap pertama pengolahan data dilakukan secara otomatis oleh alat

X-Viber Analyzer. Setelah selesai dilakukan pengukuran, maka data di transfer ke

komputer untuk diolah lanjut dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

Hasil pengolahan data berupa laporan akan dianalisa setelah seluruh data

(61)

BAB IV

ANALISA TEORITIS DAN PENGOLAHAN DATA HASIL PENGUKURAN

4.1 PENGOLAHAN DATA HASIL PENGUKURAN

Pengolahan data hasil pengukuran meliputi pengolahan data getaran pada

Bantalan yang disebabkan pengaruh dari gaya transmisi yang diterima oleh poros

akibat dari variasi jarak antar poros pada penyetelan V-Belt yang menimbulkan

gaya transmisi atau tegangan dinamis pada poros tersebut.

4.1.1 Frekuensi Harmonic Poros

Frekuensi harmonic poros dapat digunakan untuk mengidentifikasi

besarnya getaran yang dialami oleh poros akibat beban dinamis yang diterima

akibat pengaruh V-Belt. Dimana untuk menentukan nilai dari frekuensi harmonic

poros dapat dihitung dengan rumus :

(4.1)

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan

(62)



Maka frekuensi Harmonik pada selang 3 – 158 Hz untuk Tes-I, dapat

dihitung:

Dengan cara yang sama maka frekuensi harmonik masing-masing dapat

dihitung dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel. 4.1.

(63)

Berdasarkan table diatas maka dapat diketahui kecepatan getaran yang

dialami oleh Bantalan akibat gaya dinamis yang dialami oleh poros, yaitu dengan

melakukan Cross Check terhadap frekuensi hasil pengukuran dengan frekuensi

harmonic poros.

4.1.2 Getaran Resonansi

Getaran Resonansi merupakan getaran yang terjadi akibat dari beberapa

getaran yang bersumber dari beberapa elemen mesin karena memiliki frekuensi

yang sama. Untuk itu perlu dilakukan pengecekan terhadap frekuensi elemen

mesin yang mempunyai potensi mengalami getaran resonansi dengan getaran

poros.

4.1.2.1 Getaran V-belt

Getaran V-belt dapat diketahui berdasarkan frekuensinya, dengan

menggunakan persamaan berikut, :

(4.2)

Dalam menentukan frekuensi V-belt dibutuhkan data pendukung, antara

lain :

a. Frekuensi poros : 1499 rpm (sesuai frekuensi harmonik)

b. Diameter puli poros (Dp), yaitu : 4 inchi

(64)

Frekuensi sabuk-V serta harmoniknya pada selang frekuensi 3 – 158 Hz,

dapat dihitung :

n = 1,

Dengan cara yang sama maka frekuensi v-belt serta harmoniknya

(65)

Tabel 4.2 Identifikasi frekuensi harmonik v-belt

4.1.2.2 Getaran Rumah Bantalan/ FTF (Fundamental Train Frequency)

Getaran Rumah pada Bantalan dapat diketahui berdasarkan frekuensi

Rumah bantalan, yang dapat dihitung dengan rumus:



Maka frekuensi FTF berikut harmoniknya pada selang frekuensi 3 -158

(66)

n = 1, 

Dengan cara yang sama maka frekuensi Rumah bantalan serta

harmoniknya pada tiap kondisi dapat dihitung dan hasilnya dapat dilihat pada

Tabel. 4.3

Berdasarkan frekuensi harmonik masing-masing elemen, terdapat elemen

yang mengalami resonansi terdahap getaran Poros, yaitu : V- Belt dan Rumah

(67)

Tabel 4.3 Identifikasi frekuensi harmonik Rumah bantalan (FTF)

4.1.2.3 Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan A

Dari setiap Test dilakukan pengukuran dalam 3 arah pengukuran, yaitu :

Vertikal, Horisontal dan Aksial. Arah pengukuran getaran dapat dilihat dari

gambar 4.1. Pada setiap arah pengukuran X – Viber Analyser akan menunjukkan

5 frekuensi yang memiliki 5 kecepatan dominan. Berdasarkan data tersebut dapat

(68)

Gambar 4.1 Arah pengukuran getaran

Dalam pengambilan data getaran, dilakukan sebanyak 5 kali pengukuran

terhadap setiap arah pengukuran, sehingga rata-rata kecepatan dari tiap arah

pengukuran dapat di cari, dengan persamaan :

(4.4)

• Test - I

- Arah Vertikal :

Atau dalam satuan mm/s

Horizontal,x

Aksial,z

(69)

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan

dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan

rumus :

• Test - II

(70)

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari

kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - III

(71)

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

rumus :

(72)

- Arah Vertikal :

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran yang terjadi dapat dihitung dengan

mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan,

yaitu dengan rumus :

(73)

• Test - V

- Arah Vertikal :

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

(74)

4.1.2.4 Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan B

Dari setiap Test dilakukan pengukuran dalam 3 arah pengukuran, yaitu :

Vertikal, Horisontal dan Aksial. Arah pengukuran getaran dapat dilihat dari

gambar 4.1. Pada setiap arah pengukuran X – Viber Analyser akan menunjukkan

5 frekuensi yang memiliki 5 kecepatan dominan. Berdasarkan data tersebut dapat

dilakukan Cross Check terhadap frekuensi harmonic Resonansi.

• Test - I

- Arah Vertikal

(75)

- Arah Aksial :

rumus :

• Test - II

- Arah Vertikal

(76)

- Arah Aksial :

rumus :

• Test - III

- Arah Vertikal

(77)

- Arah Aksial :

• Test - IV

- Arah Vertikal

(78)

- Arah Aksial :

• Test - V

(79)

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

rumus :

4.1.3 Getaran Poros

Berdasarkan data Getaran Resonansi, dapat dilakukan identifikasi antara

getaran pada elemen mesin yang mengalami resonansi berdasarkan frekuensi

harmonic yang getaran yang dialami oleh elemen mesin masing-masing dengan

(80)

(4.5)

Dimana An dapat dicari dengan persamaan berikut,

(4.6)

Karena, sin nπ = 0

Maka , an = 0 (untuk setiap nilai n)

Sedangkan untuk nilai Bn dapat di cari dengan persamaan berikut,

(81)

Dimana : cos nπ = (-1)n ;

Untuk fungsi genap (n = genap ), maka ;

Untuk fungsi ganjil (n = ganjil), maka ;

(4.8)

(82)

• Test – I

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada

Test-I terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata.



Dimana untuk mencari kecepatan sudut putaran dapat dicari dengan

menggunakan persamaan ,

(4.9)

= 156,8953 rad/s

Dimana n adalah jumlah putaran poros permenit yang diukur dengan

menggunakan X-Viber

Sehingga dengan mensubtitusikan nilai yang didapat dari persamaan 4.8

(83)

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan

Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic

masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.2 dibawah ini.

Gambar . 4.2 bentuk gelombang resonansi dan komponen pembentuknya.

Dari gambar 4.2 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat

dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada

harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic

ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 9,4025 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

(84)

Kecepatan = Aω cos ωt (4.11)

Percepatan, (4.12)

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka

kondisi getaran pada bantalan A Test – I pada saat maksimum dapat dicari dengan

menggunakan persamaan 4.10, 4.11 dan 4.12

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan

(85)

Gambar 4.3 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test I pada

Bantalan A

• Test - II

pada Test-II terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan

menggunakana persamaan.

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – II

(86)

= 156,14173 rad/s

Dengan mensubtitusikan persamaan 4.8 dan 4.9, maka harga Bn, dapat

dicari.

(87)

Perpindahan, x = A sin ùt

Kecepatan = Aω cos ωt

Percepatan,

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi

getaran pada bantalan A Test – II pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

(88)

Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut

Gambar 4.5 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test II pada

Bantalan A

• Test - III

pada Test-III terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan

menggunakana persamaan.

(89)

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – III

dapat ditentukan,

= 155,8696 rad/s

Sehingga berdasarkan persamaan harga Bn, dapat dicari.

(90)

Kecepatan = Aω cosωt

Percepatan,

getaran pada bantalan A Test – III pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

(91)

Perpindahan,

Percepatan,

Gambar 4.7 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test III pada

Bantalan A

(92)

pada Test-IV terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan

menggunakan persamaan.

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test –

IV dapat ditentukan,

= 155,95333 rad/s

dicari.

(93)

Percepatan,

getaran pada bantalan A Test – IV pada saat maksimum dapat dicari,

(94)

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

Gambar 4.9 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test IV pada

(95)

• Test – V

pada Test-V terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – V

dapat ditentukan,

= 156,20453 rad/s

(96)

(97)

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka

kondisi getaran pada bantalan A Test – V pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

(98)

Gambar 4.11 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test V pada

Bantalan A

4.1.3.2 Kondisi Getaran pada Bantalan B

• Test – I

pada Test- I terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – I

dapat ditentukan,

= 156,88486 rad/s

(99)

(100)

Percepatan,

getaran pada bantalan B Test – I pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

(101)

Gambar 4.13 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test I pada

Bantalan B

• Test – II

pada Test- II terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – II

(102)

= 156,14173 rad/s

dicari.