ANALISA VARIASI TEGANGAN SABUK
DENGAN KARAKTERISTIK VIBRASI
DEPERICARPER FAN
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
OLEH
AGUS SUPARJO
130421018
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i KATA PENGHANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala berkat dan
rahmat-Nya yang telah memberikan pengetahuan, kekuatan, dan kesempatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini diselesaikan dengan
baik.
Skripsi ini berjudul “Analisa variasi Tegangan Sabuk Dengan Karakteristik Vibrasi Depericarper Fan”. Tujuannya adalah untuk menyelesaikan sebahagian persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan
Sarjana Teknik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Dalam proses pembuatan Skripsi ini, penulis telah mendapat bimbingan
dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi maupun dari segi
administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Bapak Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, Selaku Dosen Pembimbing dan Ketua
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang
telah meluangkan waktu dan tenaganya dalam memberikan saran serta
petunjuk dalam menyelesaikan skripsi ini;
2. 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;
3. Teristimewa untuk kedua orang tua tercinta yang terus memberi semangat dan
memberikan dukungan materi, dan doa sehingga skripsi ini bisa dapat
diselesaikan;
4. Adik penulis Duwi Ramadhani dan spesial buat Nova Sagita yang selalu ada
dalam membantu penulis;
5. Rekan-rekan satu kelompok penulis, Lastri Situmorang dan Wilsen Latunda
Ginting yang telah bahu membahu dalam menyelesaikan skripsi ini;
6. Rekan-rekan mahasiswa ekstensi 2013 yang turut memberikan dorongan dan
masukan, sehingga skripsi dapat diselesaikan;
ii
7. Seluruh Team Laboratorium Noise/Vibration Control and Knowledge Based
in Engineering, Program Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik Mesin,
Universitas Sumatera Utara Medan yang turut membantu dalam penyelesaian
skripsi.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih terdapat kekurangan dan
kesalahan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengaharapkan saran dan kritik yang
bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Skripsi ini dan juga
sebagai masukan bagi penulis.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua orang yang membacanya
dan yang akan membahas hal yang sama.
Medan, Maret 2016
Hormat penulis,
Agus Suparjo
NIM: 130421018
iii ABSTRAK
Didalam dunia industri Pabrik Kelapa Sawit memiliki beberapa stasiun yang satu sama lainnya saling berkaitan dan saling ketergantungan. Bila pada proses pada bagian awal terjadi hambatan maka proses selanjutnya akan mengalami hambatan. Didalam stasiun inti terdapat Depericarper Fan, yang berfungsi untuk memisahkan serabut dan biji yang berasal dari Cake Breaker Conveyor (CBC). Apabila mesin ini mengalami kerusakan, dapat mempengaruhi terhadap jam kerja pabrik dan akan mengakibatkan tidak tercapainya kapasitas olah pabrik, dan kehilangan produksi menjadi meningkat. Salah satu kerusakan yang sering terjadi pada Depericarper Fan yaitu sabuk yang berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Sehingga getaran dan tekanan yang terjadi pada belt harus diperhatikan agar belt dapat bekerja secara optimal dengan umur pemakaian yang telah ditentukan. Penelitian ini menggunakan alat Vibrometer Laser Ometreon VQ-400-A-F dan Belt Tension Gauge untuk mendapatkan gelombang getaran pada variasi tegangan sabuk-V tipe A-37. Dari penelitian ini didapati hasil gaya tegangan statik terbesar 3997.96 N dan gaya tegangan operasi terbesar 4442.12 N. Karakteristik getaran yang dihasilkan mengalami perubahan gelombang yang dipengaruhi dengan adanya variasi tegangan sabuk-V. Dengan variasi tegangan sabuk-V dapat diperoleh sinyal getaran (simpangan, kecepatan, dan percepatan) sebagai pendeteksi kerusakan dini. Pada gaya defleksi 180N, 200N, 230N, dan 250N memiliki gelombang getaran yang masuk zona C atau orange atau diatas 2.8-7 mm/sec, sedangkan gaya defleksi 150N memiliki gelombang getaran yang masuk zona B atau kuning atau diatas 1.12-2.7 mm/sec.
Kata kunci : Depericarper Fan, Sabuk-V, Vibrometer Laser Ometreon Getaran, Tegangan.
iv ABSTRACT
In the industrial world Palm Oil Mill have some stations the one each other related to each other and interdependence. If the first process happened detention then the next process will experienced detention. In the station kernel there is Depericarper fan, functioning to separate the fibers and nuts derived from Cake Breaker Conveyor (CBC). If the machine is experiencing sudden damage, can affected the factory hours and will result in the achievement of capacity throughput, and losses of production to be increased. One of damage that often occurs in Depericarper Fan is a belt which function to forward power and spin. So that vibration and pressure that occurs in the belt must be attentioned that the belt can work optimally with lifetime has been determined. This research use tools Vibrometer Laser Ometreon VQ-400-A-F and Belt Tension Gauge to get wave vibration in variation tension V-belts type A-37. From this research the result static tension force most 3997.96 N and operation tension force most 4442.12 N. The resulting characteristics vibration have experienced changes wave that is influenced by variation tension V-belts. With variation tension V-belts can get signal vibration (displacement, velocity, acceleration) as detection of early failure. In force deflection 180N, 200N, 230N, and 250N have wave vibration that enter the zone C or orange or above 2.8-7 mm/sec, while force deflection 150N have wave vibration that enter the zone B or yellow or above 1.12-2.7 mm/sec.
Keywords: Depericarper Fan, V-Belts, Vibrometer Laser OmetreonVibration, Tension.
v
2.2.3 Tegangan Statik dan Gaya Defleksi Sabuk-V ... 10
2.2.4 Beban Statik pada Poros Akibat Tegangan Sabuk-V ... 14
2.2.5 Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Sabuk-V ... 14
vi
2.3.5 Getaran Bebas (Free Vibration) ... 20
2.3.6 Standarisasi Pengukuran Getaran ... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 25
3.1 Tempat dan Waktu ... 25
3.2 Bahan dan Alat ... 25
3.2.1 Bahan... 25
3.2.2 Alat ... 26
3.3 Metode Penelitian ... 31
3.4 Pemilihan Penetapan Tegangan ... 31
3.5 Set Up Peralatan ... 31
3.6 Variabel Yang Diamati ... 32
3.7 Pengolahan Analisa Data ... 32
3.8 Pelaksanaan Penelitian ... 34
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1 Gaya Yang Bekerja Akibat Tegangan (Tension) Sabuk-V ... 35
4.1.1 Tegangan Statik Sabuk-V ... 35
4.1.2 Tegangan Operasi Sabuk-V ... 37
4.2 Karakteristik Getaran Pada Sabuk ... 39
4.2.1 Data Hasil Pengukuran Variasi Tegangan Pada Sabuk-V 40
4.2.2 Karakteristik Getaran Pada Variasi Tegangan ... 41
4.2.3 Hubungan TeganganDengan Amplitudo ... 56
vii
Gambar 2.6. Penampang sabuk-V klasik ... 8
Gambar 2.7.Penampang sabuk-V industri... 9
Gambar 2.8. Pengukuran defleksi sabuk-V ... 10
Gambar 2.9. Vektor tegangan statik sabuk ... 11
Gambar 2.10. Vektor tegangan sabuk dan beban statik poros ... 14
Gambar 2.11. Vektor tegangan operasi dan beban dinamis poros sabuk-V ... 14
Gambar 2.12. Gerak harmonik sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak pada lingkaran ... 18
Gambar 2.13. Gerak periodik gelombang sinyal segiempat dan gelombang pembentuknya dalam domain waktu ... 19
Gambar 2.14.Sistem Massa Pegas dan diagram benda bebas ... 21
Gambar 3.1. Skematik bahan uji centrifugal fan SWSI... 26
Gambar 3.2. Vibrometer laser ometron VQ-400-A-F ... 26
Gambar 3.3. Belt tension gauge... 27
Gambar 3.4. Multimeter datalogger. ... 28
Gambar 3.5. Labjack U3-LV ... 28
Gambar 3.11. Sinyal amplitudo. ... 33
Gambar 3.12. Diagram alir proses pelaksanaan. ... 34
Gambar 4.1. Arah pengukuran ... 35
viii
Gambar 4.2. Pengaturan jarak span (Ls) serta pengukuran q dan Pa. ... 36
Gambar 4.3. Vektor Tegangan operasi sabuk-V A-37 ... 38
Gambar 4.4. Grafik jarak defleksivstegangan ... 40
Gambar 4.5. Grafik velocity vs teganganpada arah aksial ... 41
Gambar 4.6. Grafik velocity vs teganganpada arah horizontal ... 42
Gambar 4.7. Grafik velocity vs teganganpada arah vertikal ... 43
Gambar 4.8. Grafik rekapitulaasi velocity vs tegangan ... 44
Gambar 4.9. Grafik Displacement vs tegangan pada arah aksial ... 48
Gambar 4.10. Grafik Displacement vs tegangan arah horizontal ... 49
Gambar 4.11. Grafik Displacement vs tegangan pada arah vertikal ... 50
Gambar 4.12. Grafik rekapitulasi Displacement vs tegangan ... 51
Gambar 4.13. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah aksial ... 52
Gambar 4.14. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah horizontal ... 53
Gambar 4.15. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah vertikal ... 54
Gambar 4.16. Grafik rekapitulasai Acceleration vs tegangan ... 55
Gambar 4.17. Grafik hubungan tegangan dengan amplitudo... 56
ix DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakteristik Axial Fan ... 4
Tabel 2.2 Berat sabuk (W) dan faktor modulus sabuk (Ky) ... 12
Tabel 2.3 Karakteristik dan satuan getaran ... 16
Tabel 2.4 Parameter pengukuran ... 17
Tabel 2.5 Kriteria zona evaluasi kelayakan permesinan ... 23
Tabel 4.1. Data hasil penelitian pada tiap kondisi set-up... 36
Tabel 4.2. Data hasil perhitungan tegangan statik sabuk (Tst) ... 37
Tabel 4.3. Data hasil perhitungan Tegangan efektif opersaional (Te) ... 38
Tabel 4.4. Data hasil perhitungan tegangan operasi sabuk-V ... 39
x
Lp mm Panjang Pitch/Panjang Aksis Netral Sabuk
Ls mm Panjang Rentang
Nb - Jumlah Sabuk yang Digunakan
q mm Jarak Defleksi
t s Waktu
Te kg Tegangan Efektif
Ts kg Slack Side Tension/Tegangan Sabuk yang Longgar
Tt kg Tight Side Tension/Tegangan Sabuk yang Ketat
Tst kg Tegangan Statik Sabuk
V rpm Kecepatan Sabuk
W kg Berat Sabuk
� rad/s Kecepatan Sudut
mm Perpindahan/Displacement
mm/s Kecepatan/Velocity
mm/s2 Percerpatan/Acceleration
xi DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Mentah
Lampiran 2. Data Pengukuran Tegangan Sabuk
Lampiran 3. Data Pergitungan Displacement
Lampiran 4. Data Perhitungan Velocity
Lampiran 5. Data Perhitungan Acceleration
Lampiran 6. Data Perhitungan Amplitudo
Lampiran 7. Amplitudo Velocity Aksial
Lampiran 8. Amplitudo Velocity Horizontal
Lampiran 9. Amplitudo Velocity Vertikal
Lampiran 10. Tegangan 150 N
Lampiran 11. Tegangan 180 N
Lampiran 12. Tegangan 200 N
Lampiran 13. Tegangan 230 N
Lampiran 14. Tegangan 250 N
Lampiran 15. Pengukuran Jarak Defleksi
Lampiran 16. Titik Arah Pengukuran Aksial
Lampiran 17. Titik Arah Pengukuran Horizontal
Lampiran 18. Titik Arah Pengukuran Vertikal
Lampiran 19. Proses Pengukuran Tegangan
Lampiran 20. Dimensi Skala Depericarper Fan
Lampiran 21. Set Up Peralatan
