Engine banyak ditemui dalam aktifitas kehidupan manusia, secara kumulatif sebagai penghasil daya yang berguna untuk menggerakan kendaraan, peralatan industri, penggerak generator pembangkit energi listrik, sebagai penggerak propeler kapal dan lain-lain. Journal bearing pada gudgeon-pin batang penghubung menerima beban dari torak yaitu beban akibat pembakaran dan beban lainya seperti gaya inersia gaya berat dari komponen engine yang berdinamika. Gaya-gaya ini diteruskan ke poros engkol melalui connecting rod dan melalui main bearing gaya-gaya ini di berikan ke rumah bantalan (engine body). Bearing utama dan journal bearing pada komponen engine bekerja dengan beban yang tinggi. Beban impulsif akibat kompresi dan pembakaran menyebabkan adanya beban kontak yang akan terjadi ketika engine beroperasi.
Batang penghubung menjadi faktor yang sangat dominan dalam penelitian ini karena
berfungsi sebagai alat untuk memindahkan daya indikatur Ni yang dihasilkan dalam
cambustion chamber ke poros engkol. Daya ini akan berubah menjadi daya efektif Ne
setelah memperhitungkan kerugian mekanis ηm. Teknik yang digunakan untuk mendeteksi
kondisi keausan bantalan termasuk pengukuran ketebalan lapisan film, pengukuran kesesumbuan poros, analisis signal getaran, dan lain-lain sudah dilakukan. Irani et. al. (1997) telah mengembangkan sistem untuk memonitor ketebalan lapisan film pelumas. Apabila dibandingkan dengan teknik lainnya, analisis sinyal getaran adalah pengujian tidak merusak (non destructive test) dan lebih nyaman.
Getaran dalam mesin disebabkan oleh gaya yang dihasilkan dari berbagai gaya tidak seimbang yang bekerja dalam mesin. Gaya inersia dari pipi engkol (crank web) yang berbentuk cakram tidak diperhitungkan dengan asumsi bahwa crank web berada dalam posisi seimbang.
Oleh karena pentingnya peranan yang dapat diberikan oleh engine maka perawatan untuk menjaga kondisi dan efisiensinya serta performance engine merupakan hal yang penting. Namun demikian kerusakan pada komponen yang bergerak dari mesin seperti keausan pada bearing utama crankshaft maupun journal bearing pada gudgeon-pin sudah dapat dipastikan akan terjadi karena srukturnya yang kompleks dan lingkungan kerja mesin yang eksesif. Kapal-kapal dalam pelayaran menggunakan motor bakar torak (type Diesel maupun bensin) dengan prinsip kerja 4-stroke dan 2-stroke sebagai tenaga penggerak kapal.
Para pengusaha kapal di Indonesia baik swasta maupun pemerintah pada umumnya tidak memperhatikan perawatan dari kapal tersebut khususnya pada engine sebagai tenaga penggerak kapal. Pada umumnya kapal-kapal tersebut dibiarkan sampai engine mengalami kondisi shutdown (tidak berfungsi lagi) baru diadakan reparasi.
Agar supaya kapal dapat beroperasi dalam waktu yang panjang maka permesinan dari kapal tersebut harus dirawat seraca berkala dengan metode yang tepat guna. Metode yang terbaik tetapi perlu dikembangkan adalah metode pemantauan sinyal getaran secara berkala, yang mana metode ini dapat dilakukan setiap saat jika diperlukan, karena pada saat pengambilan data sinyal getaran engine tidak perlu dimatikan. Sinyal getaran ini di analisis dan di diagnosis untuk dapat memprediksi kapan akan terjadi shutdown pada main engine. Ciri pada pemantauan sinyal getaran adalah peletakan sensor berupa accelerometer dan laser vibrometer pada bantalan utama dan dinding silinder. Dalam banyak kasus respons getaran yang terpantau dipengaruhi oleh karakteristik dinamik bantalan dan silinder termasuk ketidaklinearan kekakuan bantalan dan silinder engine.
Indonesia adalah Negara kepulauan dengan luas laut lebih besar dari pada luas daratan, yang memungkinkan adanya alat transportasi laut yang memadai. Transportasi laut berupa kapal laut dengan berbagai DWT yang dapat membawa muatan berupa barang dan manusia dari suatu pulau ke pulau lainnya secara lokal dan domestik dalam wilayah Republik Indonesia maupun Internasional.
Perawatan predictive berbasis pemantauan sinyal getaran secara berkala adalah berupa pengumpulan data sinyal getaran sudah dikenal secara luas oleh masyarakat industri darat tetapi belum diterapkan pada kalangan perkapalan di Indomesia. Perawatan prediktif (PdM) jika dibandingkan dengan dua metode perawatan lainnya yaitu perawatan preventif dan run to break down menjanjikan penghematan biaya perawatan yang besar. Beberapa negara di dunia telah menerapkan PdM pada kalangan industri darat dan hasilnya sangat menguntungkan bagi industri tersebut. Beberapa penelitian di bidang PdM yang dilakukan oleh perusahaan di Amerika dan membandingkannya dengan dua metode yang lain maka PdM dapat menekan biaya reparasi yang sangat besar.
Data tentang perawatan menunjukan bahwa penerapan PdM di suatu plant menekan biaya perawatan dan meningkatkan ketersediaan unit mesin untuk menunjang proses produksi. Hal ini disebabkan karena penerapan PdM memungkinkan perolehan informasi berikut:
(1). Hasil diagnosis dan analisis memberikan informasi tentang sumber kerusakan yang terjadi pada unit mesin.
(2). Hasil analisis kecendrungan (trending) membantu meramalkan (prediksi) kapan suatu unit mesin akan mengalami shutdown.
(3). Pemantauan kondisi mesin secara periodik dan berkelanjutan membantu mencegah terjadinya shutdown dini serta sebaliknya memperpanjang jam operasi yang tercantum dalam manual bila hasil pemantauan menunjukkan tidak adanya keganjilan pada data ukur.
Dengan demikian dalam upaya menekan biaya reparasi dan pengadaan mesin induk pada kapal laut, maka PdM ini dapat diterapkan pada perusahan pelayaran di Indonesia umumnya. Teknologi PdM yang berbasis pada pemantauan sinyal getaran akurat tetapi mempunyai kendala dalam memastikan komponen mana yang mengalami kerusakan yang mengakibatkan amplitudo getaran menjadi besar. Jika PdM diterapkan pada motor bakar torak maka diperlukan keahlian dan keilmuan yang tinggi karena motor torak memiliki komponen yang cukup banyak dan memiliki olah gerak beragam. Banyaknya komponen mengakibatkan banyaknya gaya imbalance yang besar dan akan mengicu terjadinya getaran dengan amplitudo yang besar.
Penelitian awal yang telah dilakukan oleh peneliti adalah mengukur sinyal getaran pada motor bakar torak tanpa pembakaran (motor bakar torak diputar oleh motor listrik) yang dilaksanakan di laboratorium Dinamika PPAU-IR ITB. Hasil yang diperoleh dari pengukuran adalah sinyal getaran dalam domain waktu mempunyai ciri tertentu. Untuk menganalisis sinyal getaran pada komponen dinamika motor bakar torak akan digunakan metode numerik (numerical methods).
Implementasi selanjutnya adalah melahirkan teknologi predictive maintenance (PdM) berbasis pemantauan berkala sinyal getaran pada main engine kapal. Perawatan seperti ini adalah perawatan mesin dengan menggunakan analisis ilmu getaran dan ilmu mesin seperti mekanika teknik serta internal combustion engine. Perawatan seperti ini tidak merugikan pemilik kapal, yang mana pada saat pengambilan data getaran secara berkala engine tidak perlu dimatikan, pengambilan data getaran dilakukan pada saat kapal dalam kondisi pelayaran. Langkah selanjutnya diadakan analisis hasil eksperimental, diadakan pemodelan matematika, simulasi getaran teoritik dan validasi getaran hasil eksperimental dan teoritik, kemudian pengambilan keputusan bahwa komponen mana yang
mengalami kerusakan atau keausan. Pemantauan berkala seperti ini dapat memprediksi umur pakai engine atau bilamana diadakan perawatan pada pergantian komponen dinamika engine.
Penelitian tahun I yang telah dilakukan di laboratorium Dinamika PPAU-IR Institut Teknologi Bandung telah berhasil dengan baik di mana seluruh data yang diperlukan telah diperoleh. Data base tersebut telah di analisis dan hasilnya telah dipublikasikan pada berbagai media publikasi pada berbagai Universitas dan Institut dalam Negeri. Dengan percapaian target dalam melakukan penelitian dan tujuan yang ditargetkan maka dapat diangkat beberapa kesimpulan sebagai berikut;
1. Analisis gaya-gaya impuls pada komponen dinamik dari motor bakar torak yang meyebabkan terjadinya sinyal getaran pada engine diperoleh dengan sempurna dan digunakan sebagai eksitasi getaran engine.
2. Dapat Membuktikan adanya ciri getaran akibat kelonggaran pada gudgeon-pin kecil dan gudgeon-pin besar batang-penghubung yang muncul pada main bearing crank shaft.
3. Terbukti bahwa ada korelasi antara amplitudo getaran dengan besaran kelonggaran serta gaya impuls.
4. Dapat mengsimulasikan besarnya gaya eksitasi inersia dan gaya combustion engine dengan bantuan shoftware MATLAB.
5. Dapat memvalidasikan sinyal getaran yang diperoleh dari kaji teoritik dengan sinyal getaran hasil eksperimen.
6. Dapat mengsimulasikan ciri getaran hasil eksperimental pada berbagai kondisi kelonggaran komponen bearing.
7. Dapat mengungkapkan berbagai frekuensi dari komponen bantalan yang statik dan dinamik, dan kerusakan lain dari badan engine dengan bantuan pemograman shoftware MATLAB .
Penelitian yang kami lakukan di laboratorium Dinamika PPAU-IR Institut Teknologi Bandung (ITB) pada bulan Agustus 2009 telah dipublikasikan hasilnya pada beberapa fasilitas publikasi seperti : Disertasi yang sampai dengan saat ini memasuki progres ke III , Tesis S2 yang telah disetujui dalam progres, target paten pada software pada penelitian berikutnya, jurnal Nasional terakreditasi Teknik Mesin Institut teknologi Sepuluh Nopember-Surabaya, International Conference QIR 2009 Universitas Indonesia, Seminar vii
Nasional Teori dan Aplikasi (senta) Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember - Surabaya, Seminar Pascasarjana Institut Teknologi sepuluh Nopember – Surabaya 2009.
