DAFTAR ISI DAFTAR ISI
DAFTAR
DAFTAR ISI ...ISI ... ... ii I.
I. PENDAHULUAN ...PENDAHULUAN ... ... 11 A.
A. Latar Belakang Latar Belakang ... ... 11 B.
B. Tujuan PrakTujuan Praktikum tikum ... 2... 2 II.
II. TINJAUAN TINJAUAN PUSTAKA .PUSTAKA ... ... 33 A.
A. Pengertian ...Pengertian ... .. 33 B.
B. Fungsi Fungsi Poros Poros ... 4... 4 C.
C. Jenis-jenis Jenis-jenis Poros ...Poros ... 4... 4 D.
D. Kopling ...Kopling ... ... 77 E.
E. Bearing Bearing ... ... 88 F. Hal-hal
F. Hal-hal yang Diperhatikan Dalam Merancyang Diperhatikan Dalam Merancang Poros ...ang Poros ... 8... 8 G.
G. Putaran Putaran Kritis Kritis dan dan Grafik Grafik ... 10... 10 H. Fenomena
H. Fenomena Analogi Poros Analogi Poros ... 11... 11 I. Efek
I. Efek Gesekan Terhadap Gesekan Terhadap Titik Kritis Titik Kritis ... 15... 15 J.
J. Turunan Rumus Turunan Rumus Putaran Kritis Putaran Kritis ... 18.... 18 K. Hal-hal
K. Hal-hal yang Mempengaruhi yang Mempengaruhi Putaran KritPutaran Kritis is ... 19.... 19 L. Cara
L. Cara Mengatasi Mengatasi Putaran Putaran Kritis ...Kritis ... 20... 20 M.
M. Aplikasi Aplikasi putaran putaran kritis kritis ... 20... 20 III.
III. METODOLOGI METODOLOGI PRAKTIKUM ...PRAKTIKUM ... 23... 23 A.
A. Alat Alat dan dan Bahan ...Bahan ... . 2323 B.
B. Prosedur Prosedur Praktikum Praktikum ... 25... 25 IV. HASIL
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN DAN PEMBAHASAN ... 26.... 26 A. A. Data ...Data ... ... 2626 B. B. Pembahasan Pembahasan ... ... 2626 V. V. PENUTUP ...PENUTUP ... ... 2828 A. A. Simpulan ...Simpulan ... ... 2828 B. B. Saran Saran ... ... 2828 DAFTAR
DAFTAR GAMBAR DAFTAR GAMBAR
Gambar
Gambar 2.1 2.1 Poros .Poros ... ... 44 Gambar
Gambar 2.2 2.2 Poros Poros lurus lurus ... ... 55 Gambar
Gambar 2.3 2.3 Poros Poros Engkol ...Engkol ... 6... 6 Gambar
Gambar 2.4 2.4 Kopling Kopling ... ... 77 Gambar 2.5
Gambar 2.5 Bearing Bearing ... ... 88 Gambar 2.6
Gambar 2.6 Grafik Grafik Putaran Putaran Kritis ...Kritis ... 10... 10 Gambar 2.7 Massa yang Bergetar
Gambar 2.7 Massa yang Bergetar di Bidang Horizontal di Bidang Horizontal ... ... 1111 Gambar 2.8 Mass
Gambar 2.8 Massa Bergetar a Bergetar di Bidang Vdi Bidang Vertikal ...ertikal ... 12... 12 Gambar
Gambar 2.9 2.9 Olakan Olakan Poros ...Poros ... 13... 13 Gambar 2.10 Perbandingan Efek Ges
Gambar 2.10 Perbandingan Efek Gesekan Terhadap Kecepatan ekan Terhadap Kecepatan Putar .Putar ... 16... 16 Gambar
Gambar 2.11 2.11 Nilai Nilai r/e r/e ... ... 1717 Gambar 2.12
Gambar 2.12 Putaran Putaran Kritis...Kritis... 18... 18 Gambar 2.13
Gambar 2.13 Poros Poros Gardan ...Gardan ... ... 2121 Gambar 2.14
Gambar 2.14 Poros Poros Sepeda Sepeda Motor ...Motor ... 21.... 21 Gambar 2.15
Gambar 2.15 Turbin Turbin ... ... 2121 Gambar 2.16
Gambar 2.16 Baling-Baling Baling-Baling Kapal ....Kapal ... ... 2222 Gambar 2.17
Gambar 2.17 Helikopter ...Helikopter ... ... 2222 Gambar
Gambar 3.1 3.1 Motor Motor Listrik ...Listrik ... 23... 23 Gambar
Gambar 3.2 3.2 Kunci ...Kunci ... ... 2323 Gambar
Gambar 3.3 3.3 Stop Stop Kontak Kontak ... . 2424 Gambar
Gambar 3.4 3.4 Poros .Poros ... ... 2424 Gambar
Gambar 3.5 3.5 Whirling Whirling Of Of Shaft Shaft ... 24... 24 Gambar 3.6 Control
Gambar 3.6 Control and Instrument and Instrument Unit ...Unit ... 25... 25 Gambar 3.7
DAFTAR TABEL DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
A. Latar Belakang
Dalam bidang konstruksi sifat material yang dapat terdefleksi merupakan suatu hal yang perlu diperhatikan, karena bila saja hal tersebut terjadi maka struktur yang dibangun baik itu struktur statis maupun dinamis akan roboh atau mengalami kegagalan yang salah satunya disebabkan oleh getaran. Maka diperlukan rancangan yang sangat teliti untuk memperkecil terjadinya defleksi. Karena jika hal tersebut tentu saja akan membahayakan jika itu merupakan alat yang berfungsi untuk mengangkut orang atau ditempati banyak orang, oleh karena itu perlu perencanaan yang sangat matang untuk membangun suatu struktur tertentu.
Begitu juga dengan perancangan poros rotor, rotor adalah elemen yang berputar, pada rotor terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitan-lilitan kawatnya dialiri oleh arus searah. Pada suatu sistem poros rotor yang berputar, poros akan terefleksi akibat berat rotor maupun berat poros it u sendiri sehingga membentuk lengkungan. Jika dalam pemasangan rotor tidak terpasang pada bidangnya secara simetris maka rotor akan bergetar yang akan mempengaruhi
sistem dan akan menimbulkan efek giroskopik.
Defleksi yang paling besar terjadi pada putaran operasi itulah yang disebut dengan putaran kritis, yang dapat membuat struktur poros tersebut gagal sehingga dalam operasi dihindari kecepatan putar yang demikian. Oleh karena itu perlu pengetahuan yang dalam mengenai putaran kritis ini.
Sesuai dengan hal di atas maka praktikum kali ini akan mencoba menggunakan metode Rayleigh-Ritz untuk menentukan putaran kritis poros-poros secara analitik dengan asumsi massa poros dan efek giroskopik diabaikan untuk menyederhanakan metode ini.
B. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum percobaan putaran kritis poros adalah sebagai berikut.
1. Mengetahui fenomena dan pengaruh putaran kritis pada elemen poros. 2. Menentukan kecepatan putaran kritis poros-rotor dengan cara pengukuran. 3. Membandingkan kecepatan putaran poros-rotor hasil perhitungan teoritis
A. Pengertian
Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi ( gear ). Poros dapat menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban putiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lainnya
(Shigley, 1983).
Menurut Sularso, 1987 poros adalah salah satu bagian terpenting dari mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Sebuah poros adalah bagian mesin yang berputar yang digunakan untuk memindahkan gaya dari suatu tempat ke tempat lain. Tenaga yang dipindahkan pada suatu poros oleh gaya tangesial dan menghasilkan momen putar yang
dipasang untuk memindahkan beberapa mesin yang terhubung oleh poros.
Untuk memindahkan tenaga dari poros ke lainnya, berbagai komponen seperti puli, roda gigi, dan lain-lain dipasang pada poros. Komponen yang dipasang di poros. Selain tenaga putar, ada beban lain yang harus diterima poros yaitu beban dukung. Contoh sebuah poros dukung yang berputar, yaitu poros roda kereta api, As gardan, dan lain-lain. Tujuan perancangan poros ini, yaitu menentukan ukuran diameter poros untuk bahan yang sudah ditentukan sesuai kebutuhan (Permata, 2017).
Gambar 2.1 Poros
(http://www.scribd.com/user/111294956/fandrio-permata)
B. Fungsi Poros
Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakram tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros
dukung yang berputar. Contohnya sebuah poros dukung yang berputar, yaitu poros roda keran berputar gerobak.
C. Jenis-jenis Poros
Jenis poros dilihat dari fungsinya adalah sebagai berikut.
1. Poros dukung, misalnya gandar, poros motor, poros gerobak.
2. Poros transmisi, misalnya poros motor listrik, poros gigi transmisi pada gear box.
3. Gabungan dukung dan transmisi, misalnya poros mobil.
Berdasarkan pembebanannya poros dapat dibedakan menjadi: 1. Poros Transmisi (transmission shafts)
Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk dan sproket rantai. Poros ini memindahkan tenaga antara sumber dan mesin
yang menyerap tenaga. Poros lurus, poros counter , poros overhead dan semua poros pabrikan adalah poros transmisi. Karena poros ini membawa bagian mesin seperti puli,roda gigi, dan lainnya, maka akan menyebabkan bengkokan yang menyebabkan putus. Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft , daya dapat ditransmisikan
melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dan lain-lainnya. 2. Gandar
Gandar merupakan poros yang tidak mendapatkan beban puntir, fungsinya hanya sebagai penahan beban, biasanya tidak berputar. Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur. Contohnya seperti yang dipasang pada roda-roda kereta barang, atau pada as truk bagian depan.
3. Spindle
Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, di mana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
Berdasarkan bentuknya poros terbagi menjadi beberapa macam yaitu: 1. Poros lurus
Gambar2.2 Poros lurus
2. Poros Engkol
Poros engkol merupakan bagian dari mesin yang dipakai untuk merubah gerakan naik turun dari torak menjadi gerakan berputar. Poros engkol yang kecil sampai yang sedang biasanya dibuat dari satu bahan yang ditempa kemudian dibubut, sedangkan yang besar-besar dibuat dari beberapa bagian yang disambung-sambung dengan cara pengingsutan (Redho,
2009).
Gambar 2.3 Poros Engkol
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana) Didalam praktek dikenal 2 macam poros engkol yaitu :
a. Poros Engkol Tunggal
Poros ini terdiri dari sebuah poros engkol dan sebuah pen engkol. Kedua-duanya diikat menjadi satu dan dihubungkan oleh pipi engkol yang pemasangannya menggunakan cara pengingsutan. Pipi engkol biasanya dibuat daripada baja tuang, sedangkan penengkolnya dari pada baja St.50 atau St.60. Jarak antara sumbu penengkol dengan sumbu poros engkol adalah setengah langkah torak.
b. Poros Engkol Ganda
Poros engkol ini mempunyai 2 buah pipi engkol terdiri dari satu bahan sedang pemasangan poros engkolnya adalah dengan sambungan ingsutan. Poros-poros engkol ini bahan dibuat dari besi tuang khusus. Disamping harga pembuatannya lebih ringan, besi tuang itu mempunyai sifat dapat menahan getaran-getaran.
D. Kopling
Kopling berfungsi sebagai sambungan 2 (dua) buah poros atau sebagai sambungan poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau kadang-kadang harus ikut berputar dengan poros tersebut. Berikut gambar kopling dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.4 Kopling
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana) Macam
–
macam prinsip kopling1. Jika harus dibuat suatu sambungan mati : kopling kaku.
2. Jika kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu terhadap poros yang lain dalam arah memanjang sebagai akibat perubahan temperatur, dalam arah radial akibat ketidak telitian ketika memasang dan sebagainya : kopling fleksibel.
3. Jika dapat mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan lewat pengubahan kerja menjadi kalor : kopling elastik
4. Apabila sambungan dapat dibuat bekerja kalau sedang berhenti, tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak.
5. Apabila sambungan sembarang waktu selama sedang bergerak harus dapat dihubungkan dan dilepaskan.
Syarat
–
syarat kopling1. Kopling harus ringan dan ringkas. 2. Pemasangan yang mudah dan cepat.
4. Tidak ada atau sedikit mungkin bagian yang menonjol (menjorok). 5. Dapat mencegah pembebanan lebih.
6. Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros jika sekiranya terjadi pemuaian karena panas dan lain-lain.
E.Bearing
Bearing merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi mengurangi gesekan antara dua atau lebih part yang saling berkontak. Berdasarkan geraknya, bearing dapat dibagi menjadi dua yakni bantalan luncur ( sliding contact bearing ) dan bantalan gelinding (rolling contact bearing ). Untuk kondisi kerja, bantalan luncur biasanya digunakan pada sistem yang memiliki beban yang relatif besar dan bantalan gelinding digunakan pada sistem dengan beban yang relatif kecil. Pada bantalan gelinding terjadi gesekan antara elemen yang bergelinding/berputar dengan elemen yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol maupun rol bulat. Pembagian jenis bantalan ini berdasarkan elemen gelindingnya
Gambar 2.5 Bearing
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana) F. Hal-hal yang Diperhatikan Dalam Merancang Poros
1. Kekuatan Poros
Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment ), beban lentur (bending moment ) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur. Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan bila menggunakan
poros bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban-beban tersebut.
2. Kekakuan Poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise). Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.
3. Putaran Kritis
Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dan lain-lainnya. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya.
4. Korosi
Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas utama.
5. Material Poros
Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel ) dengan proses pengerasan kulit (case hardening ) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa
diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom molibden, dan lain-lainnya. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai.
G. Putaran Kritis dan Grafik
Apabila pada suatu poros yang didukung diantara dua bantalan dipasang disk maka poros tersebut akan mengalami defleksi statis. Defleksi tersebut disebabkan oleh berat disk (jika massa poros diabaikan). Defleksi akan bertambah besar akibat gaya sentrifugal pada saat poros berputar.
Putaran kritis poros adalah putaran yang mengakibatkan terjadinya defleksi maksimum pada poros. Hal ini mengakibatkan poros berputar sambil bergetar dengan amplitudo yang besar. Gejala ini disebut whirling shaft . Terjadinya whirling shaft pada permesinan dapat mengakibatkan:
1. Timbulnya getaran yang berlebihan, getaran ini kemudian diinduksikan kekomponen mesin lainnya dan sekelilingnya.
2. Kerusakan mekanik. Hal ini disebabkan oleh tegangan bending yang besar pada poros, gesekan antara poros dan rumah, dan beban yang diterima
bearing menjadi berlebih.
3. Pada akhirnya, semua hal diatas akan memperpendek umur (komponen) mesin.
Gambar 2.6 Grafik Putaran Kritis
H. Fenomena Analogi Poros
Adapun beberapa bentuk fenomena analogi yang terjadi pada poros yaitu : 1. Massa Bergetar di Suatu Bidang Horizontal
Pada gambar 2.7 memperlihatkan suatu massa dengan berat W pound yang diam atas suatu permukaan licin tanpa gesekan dan diikatkan ke rangka stasioner melalui sebuah pegas. Dalam analisa, massa pegas akan diabaikan. Massa dipindahkan sejauh x dari posisi keseimbangannya, dan kemudian dilepaskan. Ingin ditentukan tipe dari gerakan maka dapat menggukan persamaan-persamaan Newton dan dengan persamaan energi.
Gambar 2.7 Massa yang Bergetar di Bidang Horizontal
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana) 2. Massa Bergetar di Suatu Bidang Vertikal
Pada gambar 2.8 memperlihatkan massa yang digantung dengan sebuah pegas vertikal. Bobot menyebabkan pegas melendut sejauh x st . Bayangkan
massa ditarik kebawah pada suatu jarak xo dari posisi keimbangannya dan
kemudian dilepaskan dan ingin diketahui geraknya sebagai efek gravitasi. Massa yang bergetar secara vertikal mempunyai frekuensi yang sama seperti massa yang bergetar secara horizontal dengan osilasi yang terjadi di sekitar posisi keseimbangannya.
Gambar 2.8 Massa Bergetar di Bidang Vertikal
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana) 3. Olakan Poros
Poros-poros selalu menunjukkan lendutan yang sangat besar pada suatu kecepatan dari operasi, meskipun poros dapat beputar secara mulus pada kecepatan-kecepatan yang lebih rendah atau lebih tinggi. Gambar 2.9 menunjukkan sebuah poros dengan panjang L cm ditumpu oleh bantalan pada ujung-ujungnya, sebuah piringan yang dipandang sebagai sebuah massa terpusat dan beratnya Wnewton, aksi giroskop dari massa akan diabaikan, dan selanjutnya akan diasumsikan poros bergerak melalui sebuah kopling yang bekerja tanpa menahan lendutan poros. Poros dipandang vertikal sehingga gravitasi dapat diabaikan, meskipun hasil-hasil yang didapatkan akan sama apakah poros vertikal atau horizontal.
Gambar 2.9 Olakan Poros
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
Apabila titik berat dari massa ada di sunbu puntir, maka tidak akan ada ketakseimbangan macam apapun yang dapat menyebabkan poros berputar di suatu sumbu lain diluar sumbu poros. Namun dalam prakteknya, kondisi semacam itu tidak dapat dicapai, dan titik berat piringan ada di suatu jarak e yang boleh dikatakan kecil, dari pusat geometrik piringan. Dengan titik berat yang di luar sumbu putar atau sumbu bantalan, terdapat suatu gaya inersia yang mengakibatkan poros melendut, dimana lendutan pusat poros dinyatakan dengan r , seperti pada gambar di atas.
Pusat geometri dari piringan, O adalah sama dengan pusat poros pada piringan. Ketika poros berputar, titik tinggi T akan berputar terhadap sumbu bantalan S . Gaya inersia piringan diseimbangkan oleh apa yang dapat
disebut dengan gaya pegas dari poros ketika poros berputar. Gaya inersia, untuk sebuah massa yang berputar terhadap satu pusat tetap, adalah:
2 e r g W . ...(2.1)Gaya pegas dari poros dapat dinyatakan dengan kr , dimana k adalah laju pegas poros, yakni gaya yang diperlukan per cm lendutan poros pada piringan. Dengan menyamakan jumlah gaya-gaya pada gambar dengan nol,
dengan termasuk gaya inersia, maka didapatkan:
r e
2kr 0g W
...(2.2) Dengan menata kembali suku-sukunya :
2 2 g W k g W e r ...(2.3) Kecepatan berbahaya dari operasi suatu poros tertentu dinyatakan dengan kecepatan putaran kritis atau kecepatan olakan, yakni kecepatan dimana perbandingan r/e adalah tak hingga. Operasi pada suatu kecepatan yang mendekati kecepatan kritis juga tak dikehendaki karena besarnya perpindahan pusat piringan dari sumbu putar. Kecepatan kritis dapat
diperoleh untuk kondisi dimana persamaan diatas sama dengan nol :
5 . 0 2 ) / ( 0 or kg W g W k ...(2.4) Konstanta k dapat dinyatakan dalam bermacam cara, misalnya seperti konstanta yang diperoleh dari persamaan lendutan sebuah poros dengan tumpuan sederhana dibawah aksi suatu beban P :
2 2 2
6 LEI L a b
Pab
Perbandingan P/r mendefinisikan laju pegas k menjadi : ) ( 6 2 2 2 a b L ab PLEI r P k ...(2.6) Khusus untuk poros yang sedang dibahas ini, kecepatan kritis dapat dinyatakan dengan : det / . ) ( 6 2 2 2 W rad g b a L ab PLEI ...(2.7) Sebuah metode alternatif adalah dengan menulis laju pegas k dalam suku-suku suatu beban spesifik dan lendutan spesifik, beban yang sama dengan berat piringan, yaitu P=W. lendutan resultan akan berupa lendutan statik
dari poros horizontal, di bawah aksi beban piringan, lendutan statik tersebut dinamakan x st . Jadi, st x W r P k ...(2.8) Atau det / ) / ( ) / ( 2 1 2 1 rad x g W g x W W kg st st
...(2.9)I. Efek Gesekan Terhadap Titik Kritis
Meskipun persamaan teoritik yang diturunkan sebelumnya menunjukkan suatu putaran dengan jari-jari yang besarnya tak hingga pada kecepata n kritis, namun kondisi semacam ini secara praktek tidak mungkin. Menurut hasil-hasil yang diperoleh dari persmaan teoritik, poros yang berputar pada putaran kritis tentu saja akan patah atau terdistorsi. Tetapi, kita tahu bahwa poros-poros yang
berjalan pada kecepatan kritis tidak perlu patah, dan mungkin berjalan dengan sangat kasar tetapi tanpa distorsi permanen.
Gambar 2.10 Perbandingan Efek Gesekan Terhadap Kecepatan Putar (http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
Dari analisa didapatkan hubungan perbandingan maksimum dari r/e tidak tak hingga apabila gesekan diperhitungkan. Tetapi terdapat satu daerah pada suatu kecepatan yang tidak jauhdari kecepatan yang dihitung dengan tanpa gesekan. Juga, harga r/e pada kecepatan-kecepatan yang agak jauh dari kecepatan olakan tidak terlalu banyak berbeda dengan atau tanpa gesekan. Dalam praktek, biasanya gesekan diabaikan dan kecepatan olakan dihitung dengan tanpa
gesekan, dengan kesalahan yang sangat kecil. Kecepatan olakan atau kecepatan kritis terjadi ketika sebuah poros mempunyai jari-jari lendutan yang secara teori besarnya tak hingga, dengan mengabaikan gesekan.
Gambar 2.11 Nilai r/e
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
Poros dapat terdefleksi dintaranya disebabkan oleh massa dari poros tersebut. Untuk menentukan seberapa besar defleksi yang diakibatkannya, dapat ditentukan dari penurunan rumus di bawah ini :
3 2 2 2 3 2 2 2 1 1 1 y y dx dy dx y d p
...(2.10) 2 2 1 dx y d p . EI M dx y d 2 2 2 2 . . dx y d I E M ...(2.11)Dimana :
y : Lendutan di suatu titik sepanjang sumbu balok E : Elastisitas
M : Momen lentur I : Momen Inersia
Sedangkan defleksi yang terjadi pada poros akibat massa rotor yaitu :
2 2 2
. . . 6 . . b a L L I E b a P y ...(2.12) J. Turunan Rumus Putaran Kritisa b
Gambar 2.12 Putaran Kritis
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
=
=0
=
6 (
−
−
)
= 6
(
−
−
).
= 2 60
= 602 ( 6
(
−
−
)−
=
.√
...(2.13) K. Hal-hal yang Mempengaruhi Putaran KritisAdapun hal
–
hal yang mempengaruhi putaran kritis diantaranya adalah. 1. Kecepatan putaran porosJika kecepatan putaran poros memiliki frekuensi putaran sama dengan frekuensi pribadi dari putaran poros tersebut, maka akan terjadi putaran kritis pada poros yang berputar tersebut yang akan menyebabkan terdefleksinya poros tersebut.
2. Penggunaan kopling
Pemilihan kopling yang digunakan untuk mentransmisikan putaran dari motor ke poros akan mempengaruhi terjadinya putaran kritis pada poros tersebut. Karena jika terjadi kesalahan dalam pemilihan kopling yang akan digunakan maka resiko untuk terjadinya putaran kritis pada poros tersebut akan semakin besar.
3. Panjang poros yang digunakan
Panjang poros yang digunakan pada suatu mekanisme akan mempengaruhi terjadinya putaran kritis pada poros tersebut, yang mana jika poros semakin panjang maka posisi bantalan untuk menopang poros tersebut akan memiliki
jarak yang besar sehingga poros akan lebih mudah mengalami lendutan pada saat berputar dan menyebabkan terjadinya putaran kritis.
4. Massa rotor
Massa rotor akan mempengaruhi putaran kritis yang terjadi karena rotor merupakan beban dari poros yang berputar, semakin besar beban poros maka semakn besar pula defleksi yang terjadi pada poros dan sebaliknya semakin kecil beban pada rotor maka semakin kecil defleksi yang terjadi pada poros, karna defleksi lah yang menyebabkan terjadinya putaran keritis.
L. Cara Mengatasi Putaran Kritis
Adapun cara mengatasi putaran kritis adalah :
1. Menambah atau mengurangi kecepatan motor agar frekuensi putaran poros tidak sama dengan frekuensi pribadi putaran poros.
2. Penambahan kopling pada poros yang berputar. 3. Memperpendek poros yang digunakan.
M. Aplikasi putaran kritis 1. Poros Gardan
Poros gardan dibuat sedemikian rupa agar dapat memindahkan tenaga putar dari transmisi ke diferensial (gardan) dengan lembut tanpa dipengaruhi perubahan-perubahan sudut (naik-turun) diferencial akibat ketidakrataan permukaan jalan dan besarnya beban. Bagian poros gardan yang menyerap perubahan-perubahan sudut tersebut.
Gambar 2.13 Poros Gardan
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
2. Poros Sepeda Motor
Gambar 2.14 Poros Sepeda Motor
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
3. Poros Turbin
Gambar 2.15 Turbin
4. Poros Baling-baling Kapal
Gambar 2.16 Baling-Baling Kapal
(http://www.scribd.com/user/21430629/muhammad-redho-permana)
5. Poros Baling-baling Helikopter
Gambar 2.17 Helikopter
A. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut:
1. Motor Listrik
Gambar 3.1 Motor Listrik 2. Kunci
3.Stop Kontak
Gambar 3.3 Stop Kontak
4. Poros
Gambar 3.4 Poros
5. Whirling Of Shaft
6.Control and Istrument Unit
Gambar 3.6 Control and Instrument Unit 7. Stroboscope
Gambar 3.7 Stroboscope B. Prosedur Praktikum
Adapun prosedur yang digunakan pada praktikum putaran kritis poros kali ini adalah sebagai berikut:
1. Mempersiapkan semua alat dan bahan pengujian. 2. Memasang poros sesuai dengan diameter poros 6mm. 3. Menghidupkan motor listrik.
4. Menambah kecepatan putaran poros sampai terlihat bayangan atau terdefleksi.
5. Mencatat semua data pada tabel data percobaan. 6. Mengganti poros 6 mm dengan poros 7 mm. 7. Mengulangi kembali langkah 1 sampai 5.
A. Data
Adapun hasil data yang diperoleh dari praktikum putaran poros kritis kali ini adalah sebagai berikut.
Tabel 4.1 Data hasil percobaan
Poros RPM Hz Nc Teo Error
6 mm 1750 29,12 1317,8 32,8%
7 mm 1996 33,25 1605,39 24,33%
B. Pembahasan
Dalam praktikum putaran poros kritis ini pertama-tama hal yang perlu dilakukan untuk memulai praktikum adalah memasang poros pada shaft dan menutupnya dengan whirling kemudian poros tersebut diputar dengan kecepatan yang perlahan bertambah sampai pada titik kritis poros atau dengan kata lain sampai poros terdefleksi sehingga terlihat bayangan pada poros. Setelah terlihat bayangan pada poros yang berputar penambahan kecepatan putar poros kemudian dihentikan setelah itu dapat dicatat kcepatan yang dibutuhkan sampai poros terdefleksi dan juga frekuensi poros yang terdefleksi.
Dalam praktikum putaran kritis poros kali ini ada dua poros yang digunakan, yang pertama adalah poros dengan diameter 6 mm dan yang kedua adalah
7 mm. pada percobaan yang pertama yaitu dengan menggunakan poros 6mm diperoleh data seperti pada tabel yaitu kecepatan 1750 rpm dan frekuensinya adalah 29,12 sehingga poros dapat terdefleksi. Dari data tersebut dapat juga dicari kecepatan secara teoritik untuk dapat membandigkan dan memperoleh error dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dimana pada poros 6 mm kecepatan teoritiknya adalah 1317,8 sehingga nilai error yang didapat adalah 32,8%.
Sedangkan pada percobaan yang kedua, menggunakan poros berukuran 7 mm. pada poros ini frekuensi yang diperoleh adalah 33,25 hz dan memerlukan
kecepatan sebesar 1996 rpm untuk mencapai nilai titik kritis pada poros tersebut. Dari data yang diperoleh maka dapat dihitung nilai Nc dan error dalam pengambilan data tersebut. Serta Nc yang dihasilkan adalah sebesar 1605,39 dan error sebesar 24,33%.
Dari hasil data dan perhitungan di atas maka dapat diketahui bahwa semakin besar diameter poros maka semakin besar juga kemampuan dalam menahan defleksi akibat putaran pada poros tersebut. Namun nilai error yang diperoleh belum tentu berbanding lurus dengan ukuran diameter poros karena nilai error
dapat dipengaruhi dari faktor manusia (human error).
Beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya putaran poros kritis pada praktikum putaran poros kritis ini seperti kecepatan putaran poros ini dapat terjadi jika kecepatan putaran poros memiliki frekuensi sama dengan frekuensi pribadi dari putaran poros tersebut, penggunaan kopling dalam pemilihan kopling yang tidak sesuai juga dapat menyebabkan kesalahan dan beresiko besar terjadinya putaran kritis, kemudian massa rotor, dan selanjutnya panjang poros yang digunakan juga berpengaruh besar terhadap putaran poros dikarenakan semakin panjang maka posisi poros bantalan untuk menopang poros tersebut akan memiliki jarak yang besar sehingga poros akan lebih
mudah mengalami lendutan pada saat berputar dan menyebabkan terjadinya putaran kritis
A. Simpulan
Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:
1. Semakin besar poros maka semakin besar pula kemampuan menahan kecepatan putaran agar tidak terdefleksi.
2. Perbandingan nilai yang error yang didapatkan pada poros 6 mm sebesar 32,8%, sedangkan pada poros 7 mm nilai error yang didapat lebih besar yaitu sebesar 24,33%.
3. Nilai error yang diperoleh dari praktikum ini belum tentu berbanding lurus dengan ukuran diameter poros karena nilai error dapat dipengaruhi dari faktor manusia (human error).
B. Saran
Adapun saran yang dapat diberikan pada praktikum putaran kritis poros kali ini adalah sebagai berikut.
1. Sebaiknya jadwal pelaksanaan praktikum disesuaikan agar hasilnya baik dan tidak berdekatan dengan akhir semester agar lebih fokus.
2. Sebaiknya laboratorium selalu bersih agar lebih nyaman saat melaksanakan praktikum.
