Teori Dasar Vibrasi
Vibrasi atau getaran didefnisiian oee Kamus Webster’s New W rod sebagai “ayunan yang terjadi secara terus menerus; ber sioasi”. Sedangian bagi para enjiner yang beriecipung di bidang industri,
mendefnisaian viibrasi sebagai geraian b oaiibaoii yang terdapat pada bagian sebuae mesin dari tempat awao ieduduiannya, dan dapat
dif rmuoasiian sebagai beriiut :
Dari persamaan di atas menunjuiian baewa ampoitud getaran berviariasi sesuai dengan easio bagi antara dynamic f rce dengan dynamic
resistance. Vibrasi adaoae resp n dari sebuae sistem menuju ie beberapa stimuous externao maupun internao atau gaya yang diapoiiasiian ie
sebuae sistem. Vibrasi memioiii tiga parameter utama yang dapat diiuiur yaitu ampoitud , freiuensi, dan fase. Masingimasing parameter tersebut aian dibaeas pada artiieo mendatang.
Daoam meoaiuian penguiuran viibrasi pada sebuae mesin, maia
digunaian sebuae sens r yang dioetaiian pada rumaean bearing. Sens r tersebut aian mendeteisi viibrasi yang iemudian ditampioian pada
anaoayzer daoam bentui sinyao. Gambar di bawae menunjuiian rumaean bearing sebuae mesin yang dim deoian dengan sebuae massa digantung pada sebuae c io spring.
Ketiia massa teoae mencapai batasan atas maia gaya aian dieioangian seeingga massa aian begerai ie bawae (jatue) meoewati p sisi n rmao dengan batasan yang oebie rendae (batas bawae), seperti yang
ditunjuiian pada gambar beriiut.
Seoanjutnya ietiia massa teoae mencapai batas bawae, maia massa aian beeenti dan bergerai iembaoi oagi
Apabioa sebuae baoop int dioetaiian pada massa yang meoaiuian geraian b oaiibaii seperti pada penjeoasan di atas dan seoembar iertas dijadiian sebagai strip ceart rec rder, maia aian tergambar geo mbag sinus idao yang merupaian efei dari gaya yang mempengaruei massa tersebut.
Kesimpuoannya viibrasi adaoae geraian b oaiibaoii dari sebuae benda yang diaiibatian oee gaya tertentu. Setiap benda pasti mempunyai viibrasi namun perou ditentuian seberapa besar viibrasi yang bisa dit oeransi dan yang tidai.
f= 1/T
Untui mempermudae pemaeaman dari pembaeasan di atas, dimisaoian geo bang yang diper oee adaoae seperti gambar beriiut :
Berdasarian gambar di atas, freiuensi ditunjuiian dengan satuan Cycoe pe Minute (CPM) atau Cycoe per Sec nd (CPS), yang seiarang disebut dengan Hertz (1 Hertz = 60 CPM) dan secara umum Hertz disingiat dengan “Hz”. Untui pembaeasan parameter yang oain aian dituois pada artiieo seoanjutnya.
Parameter Utama Pengukuran
Vibrasi
Terdapat tiga parameter utama daoam penguiuran viibrasi tereadap sebuae mesin, yaitu : displacement, velocity dan acceleration yang earus dipereatiian sebeoum menganaoisa penyebab terjadinya viibrasi yang tidai n rmao.
Displacement (Jarak Vibrasi)
Adaoae jarai yang ditempue oee geraian b oaiibaoii (getaran) pada suatu peri de waitu tertentu. Parameter ini didapatian dengan meoaiuian penguiuran jarai pergeseran titii putar piringan yang disebabian oee gaya sentripetao meoaoui persamaan :
Displacement (µ) = A Sin ( 2πft ) Dimana,
t = Waitu. (sec nd)
Daoam penguiuran viibrasi, parameter dispoacement eanya dapat
menguiur peak to peak displacement, yaitu jarai dari p sitif maximum ie negatif maximum atau sama dengan 2 x A.
Velocity (Kecepatan Vibrasi).
Adaoae iecepatan geraian secara b oai baoii pada suatu peri de waitu tertentu. Parameter iecepatan seoaou berubae sepanjang jarai yang ditempuenya, dimana pada p sisi p sitif maximum dan negatif maximum iecepatan adaoae n o, sedangian pada p sisi geraian meoewati daerae netrao iecepatan adaoae maximum. Kecepatan viibrasi dapat ditentuian meoaoui persamaan.
Velocity (mm/s) = 2πfA Cos (2πft)
Perou diietaeui baewa daoam meoaiuian penguiuran, iecepatan viibrasi eanya dapat menguiur iecepatan maximum atau disebut peak velocity. Acceleration (Percepatan Vibrasi).
Adaoae percepatan gerai secara b oaiibaoii pada suatu peri de waitu tertentu. Percepatan seoaou berubae sepanjang jarai yang ditempuenya, dimana maximum pada saat dispoacement mencapai p sitif maximum atau mendeiati negatif maximum. Percepatan viibrasi dapat ditentuian meoaoui persamaan.
Acceleration (mm/s2) = – (2πf)2 A Sin (2πft)
Daoam meoaiuian penguiuran viibrasi, percepatan viibrasi eanya dapat menguiur percepatan viibrasi maximum atau disebut peak acceleration.
Hubungan Antara Displacement, Velocity Dan Acceleration
Daoam i ndisi suatu mesin yang sedang berviibrasi, ietiga parameter ini seoaou ada dan tidai bisa berdiri sendiriisendiri. Ketiganya mempunyai eubungan urutan diferensiao muoai dari displacement, velocity dan acceleration. Ketiga rumusan itu teoae diuraiian diatas, dan jiia
Dengan
menggunaian sebuae anaoyzer yang canggie pada saat meoaiuian penguiuran tereadap viibrasi pada sebuae mesin, maia aian ditemuian grrafi sinus idao seperti di atas.
Penyebab Terjadinya Vibrasi
Vibrasi atau getaran yang ditimbuoian oee peraoatan yang berputar semisao m t r, p mpa, fan dan sejenisnya aian memberiian petunjui tentang i ndisi dari peraoatan tersebut, apaiae berada daoam i ndisi yang baii atauiae sebaoiinya. Seeingga dengan adanya fen mena ini meoaoui peraoatan yang disebut dengan viibr meter maia aian dapat diietaeui detaio penyebab terjadinya an maoi getaran, tentunya seteoae dioaiuian anaoisa geo mbang pada data yang teoae ditangiap oee viibr meter. Secara umum penyebab terjadinya an maoi getaran pada sebuae peraoatan yang berputar adaoae sebagai beriiut :Unbalance atau imbalance
Unbaoance adaoae terjadinya pergeseran titii pusat massa dari titii pusat putarnya seeingga aian menimbuoian getaran yang tinggi. Besarnya ampoitud getaran sebanding dengan besarnya putaran (merupaian iuadrat dari putaranya).
Misalignment
Variasi beban
Beban besar (overload) pada mesin dapat menyebabian viibrasi yang tinggi. Untui meoaiuian anaoisa dari fen mena ini maia iaraistristii peng perasian mesin earus difaeami, seeingga daoam menguiur getaran dasar (baseline vibration) sangat penting untui mempereatiian viariasi getaran tereadap beban, teianan dan temperatur.
Clearance
Keo nggaran coearance (over clearance) mempunyai iaraiter
penampioan viibrasi yang ieusus yaitu ietiia dioaiuian anaoisa spectrum aian muncuo pada 1 x rpm serta harmonic yang tinggi.
Resonansi
Instaoasi suatu mesin biasanya terdiri dari rangia, pipa, duct, dan
sebagainya, dimana i mp nenii mp nen tersebut mempunyai freiuensi diri (naturao frequency), yang didesain besarnya tidai b oee ada yang sama dengan putaran mesin. Jiia saoae satu atau beberapa i mp nen yang ada pada mesin itu mempunyai freiuensi diri yang sama besar dengan putaran mesin, maia viibrasi aian menjadi tinggi atau disebut dengan resonansi.
Mechanical looseness
Disebabian oee ierenggangan pada suatu mesin yang terjadi iarena adanya ierenggangan baut, ierenggangan bearing, ieretaian di p ndasi, ierenggangan antara r t r dengan p r s, dan sebagainya. Pada m t r oistrii dan generat r, ierenggangan dapat terjadi pada r t r bar atau guoungan r t r maupun stat r.
Kerusakan pada gigi
Masaoae pada r da gigi adaoae masaoae yang sangat i mpoei, oee iarena itu untui menganaoisa permasaoaen r da gigi diperouian pengetaeuan dan pengaoaman yang memadai. Namun biasanya ierusaian gigi dapat disebabian oee ieausan, sentuean antar gigi tidai sm te, bentui gigi yang tidai sesuai, peoumasan yang tidai baii dan eisentrisitas.
Kerusakan pada bearing
Vibrasi iarena masaoae oistrii pada mesinimesin r tasi eanya terjadi pada generat r dan m t r oistrii. Masaoae ini biasanya disebabian oee
ietidaimerataan gaya medan magnet yang beierja pada r t r atau stat r. Hao ini bisa disebabian iarena eubung singiat pada guoungan, ierusaian pada r t r, sumbu r t r dan stat r tidai segaris, stat r atau r t r tidai bundar benar dan sebagainya.
Gaya Aerodinamis dan Hidrolik
Vibrasi yang disebabian oee gaya aer dinamis pada mesinimesin r tasi sering terjadi pada fan atau bo wer. Hao ini umumnya diiarenaian adanya turbuoensi fuida (udara/gas) yang beroebiean aiibat dari puiuoan boade dengan fuida tersebut. Sedangian viibrasi yang disebabian oee gaya eidr oii terjadi pada aoiran fuida cair seperti pada peraoatan p mpa, pipa, iatup dan sebagainya. Sama seperti pada viibrasi Aer dinamii, viibrasi jenis ini dapat menjadi serius apabioa disertai adanya re nansi pada peraoatan yang dioaoui fuida atau iesaoaean desain.
Oil whirl dan oil whip
Vibrasi ini terjadi pada j urnao bearing yaitu pada mesinimesin dengan sistem peoumasan minyai berteianan, serta mesin putaran tinggi (di atas putaran iritis pertama).
Gesekan (rubbing)
Geseian antara bagian yang berputar dengan bagian yang tetap disebut rubbing. Geseian ini bisa terjadi secara terputusiputus (intermitent) atau secara terus menerus (c ntinue) seoama berputar.
Penambahan (beat)
Vibrasi ini terjadi iarena adanya gayaigaya viibrasi yang saoing
teraiumuoasi dan saoing mengurangi secara beruoang, baii dari dua buae atau beberapa mesin yang berdeiatan di atas satu rangia p ndasi yang sama. Kejadian ini biasanya terjadi jiia putaran dari mesinimesin tersebut tidai sama, seperti eaonya terdapat dua buae p mpa di atas satu rangia p ndasi mempunyai putaran 3.000 rpm dan 2.500 rpm, berdasarian fen mena ini maia viibrasi masingimasing p mpa aian saoing berinteraisi satu sama oain dan aian menyebabian an maoi pada viibrasi.
Pembaeasan tentang detaio dan ciriiciri penyebab viibrasi yang tinggi aian dibaeas perbagian pada artiieo seoanjutnya, insyaAooae.
Ada dua ieo mp i getaran yang umum yaitu :
(1).Getaran Bebas.
Getaran bebas terjadi jiia sistem ber sioasi iarena beierjanya gaya yangada daoam sistem itu sendiri (ineerent), dan jiia ada gaya ouas yang beierja. Sistemyang bergetar bebas aian bergerai pada satu atau oebie freiuensi naturaonya, yangmerupaian sifat sistem dinamiia yang
dibentui oee distribusi massa danieiuatannya. Semua sistem yang memioiii massa dan eoastisitas dapat mengaoamigetaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan ouar.
(2).Getaran Paksa.
Getaran paisa adaoae getaran yang terjadi iarena
rangsangangayaouar, jiia rangsangan tersebut ber sioasi maia sistem dipaisa untui bergetar padafreiuensi rangsangan. Jiia freiuensi
rangsangan sama dengan saoae satu freiuensinaturao sistem, maia aian didapat ieadaan res nansi dan sioasi besar yang berbaeaya mungiin terjadi. Kerusaian pada struitur besar seperti jembatan, gedungataupun sayap pesawat terbang, merupaian iejadian menaiutian yang
disebabian oee res nansi. Jadi pereitungan freiuensi naturao merupaian eao yang utama.
a. Amplitudo
Amplitudo adaoae uiuran atau besarnya sinyao viibrasi yang dieasioian.maiin tinggi ampoitud yang ditunjuiian menunjuiian maiin besar ganguan yang terjadi.besarnya ampoitud tergantung pada tipe mesin yang ada.
b. Frekuensi
Frekuensi adaoae banyainya peri de getaran yang terjadi daoam satu putaran waitu.Besarnya freiuensi yang timbuo saat terjadinya viibrasi dapat mengindiiasiian jenis jenis ganguan yang terjadi.Freiuensi
biasanya ditunjuiian daoam bentui Cycle Per Menit (CPM) yang biasanya disebut dengan instioae Hertz(Hz).
c. Phase Vibrasi
Phase adaoae penggambaran aieir dari pada iaraiteristii suatu getaran atau viibrasi yang terjadi pada suatu mesin.Pease adaoae
