2.6.5. Getaran Torsi
Getaran torsi banyak terjadi pada sistem-sistem pemesinan, seperti pada poros engkol motor bakar. Dengan mempertimbangkan momen inersia massa
sebuah roda atau piringan J
o
, yang dihubungkan pada sebuah batang vertikal dengan diameter d, panjang L, dan modulus geser G. Ujung bagian atas batang
dalam keadaan terikat. Sistem ini akan mengalami getaran torsi terhadap sumbu simetrinya gambar 2.12. Konstanta pegas torsional batang diperoleh dari
hubungan antara momen torsi dan sudut puntir, sebagai berikut :
L G
I k
p T
x L
Jo
Gambar 2.11 Getaran torsi.
Dimana k
T
adalah kekakuan puntir torsional stiffness didapat dari penurunan rumus sebagai berikut :
P P
P
I G
T I
G T
maka I
dA ana
dA G
dA G
T
2 2
2
: dim
Universitas Sumatera Utara
L T
I G
T I
G L
T T
T k
k T
I G
L T
L
P P
T T
P
L I
G k
P T
[5] .......................................................................... 2.40
dimana I
p
adalah momen inersia polar bagian melintang batang dalam m
4
. Persamaan gerak untuk gerak rotasi
dengan menggunakan Hukum Newton untuk gerak rotasi terhadap pusat massa menjadi : [3]
T o
k T
J
atau ........................... 2.41
T o
k J
Frekuensi pribadi adalah[9]
2 1
4 2
1 2
1
32
L J
G d
L J
G I
J k
o o
p o
T n
....................... 2.42
Momen inersia massa piringan yang berputar Jo adalah Jo =
2 2
2
8 1
8 1
2 1
Wd g
md mr
.................................. 2.43 Dengan
m : massa piringan kg r : jari-jari priringan m
W : berat piringan N
2.7. Getaran Pada Mesin
Getaran pada mesin disebabkan gaya pemindahan yang dihasilkan dari berbagai gaya yang tidak seimbang yang bekerja dalam mesin. Kalau semua gaya
dalam sebuah mesin mempunyai besar dan arah yang tetap, mesin dapat diseimbangkan dengan mudah. Tetapi gaya didalam sebuah mesin berubah besar
dan arahnya, sehingga sulit untuk menyeimbangkannya. Masalah penyeimbangan gaya yang berubah-ubah ini juga dipersulit oleh gaya bolak-balik dari bagian
Universitas Sumatera Utara
tertentu. Oleh karenanya, getaran mesin dapat terjadi karena gaya putar yang tidak seimbang, gaya bolak-balik yang tidak seimbang, dan perubahan dalam
tekanan gas, gaya kelembaman dan momen puntir. Kalau gaya yang berubah-ubah dalam mesin ini terjadinya pada kecepatan yang sama dengan getaran frekuensi
pribadi dari struktur mesin atau salah satu bagiannya, maka hasil keadaan resonansi dapat memperbesar amplitudo getran sampai sedemikian besar sehingga
akan terjadi kerusakan yang gawat. Biasanya, frekwensi pribadi dari struktur mesin dan bagian mesin jauh lebih tinggi daripada frekuensi dari gaya yang tidak
seimbang dalam mesin yang mungkin terjadi dalam keadaan operasi normal.Adapun bagian-bagian mesin yang cenderung untuk menghasilkan getaran
serentak, atau “pick-up vibration”, adalah batang torak, roda gigi, crank shaft, pegas katup, poros engkol dan penyangga mesin.
Getaran mesin sebagai suatu keseluruhan, yang hanya di perhitungkan kalau struktur yang mendukung mesin adalah fleksibel, hal tersebut dapat oleh
jenis perpindahan yang menyebabkan nya yaitu: 1. Kocokan shacking – disebabkan oleh gaya vertical atau horizontal yang
berayun-ayun yang cenderung untuk menggerakan mesin naik turun atau kearah samping.
2. Goyangan rokcing – disebabkan oleh gaya horizontal berayun-ayun yang bekerja diatas titik berat mesin yang cenderungutuk mengoyang mesin di
sekitar garis yang melalui titik beratnya. 3. Jungkitan pitching – disebabkan oleh pasangan gaya kopel vertical
yang cenderung untuk menaik-turunkan ujung mesin.
Universitas Sumatera Utara
4. Simpangan yawing- disebabjan oleh kopel horizontal yang cenderung untuk menyimpangkan mesin menyilang atau mengerakan mesin ke kiri-
kanan. 5. Getaran puntiran – disebabkan oleh reaksi momen puntir berayun-ayun
yang cenderung memilih poros engkol selama berputar. Dari defenisi di atas akan dapat dilihat bahwah kecocokan disebabkan
olehgaya bolak-balik yang tidak seimbang dan komponen vertical atau horizontal dari gaya sentrifugal yang tidak seimbang, sedangkan jungkitan disebabkan oleh
kopel tidak seimbang yang dihasilkan oleh semua gaya tersebut. Goyangan atau getaran utama disebabkan oleh variasi dalam komponen horizontal dari reaksi
torak atau atau dorongan samping S seperti terlihat pada gambar disebabkan oleh perubahan dalam tekanan gas, gaya kelembaban, da reaksi beban. Simpang
terjadi disebakan oleh kopel tidak seimbang yang dihasilkan oleh komponen horizontal dari gaya sentrifugal dalam mesin vertical dan komponen horizontal
dari gaya bolak-balik dalam mesin. Sehingga mesin yang menghasilkan momen poros yang besar memberikan
momen reaksi yang sama besar pada penyangga mesin, landasan mesin misalnya pada sasis atau badan kendaraan bermotor,atau pada lantai untuk mesin stasioner.
Jika penyangga mesin terlalu kaku atau lunak, maka reaksi terhadap momen putar akan terjadi langsung pada landasan. Bagaimana pun juga landasan mesin akan
bergetar.
Universitas Sumatera Utara
Go yan
gan Ke
coc ok
an Sim
pan gan
Jungkitan
K ec
o coka
n
Pu nti
ran
Gambar 2.12 Arah perpindahan yang menyebabkan getaran
2.8. Pengolahan Data Vibrasi 2.8.1. Data Domain Waktu Time Domain
Pengolahan data time domain melibatkan data hasil pengukuran objek pemantauan sinyal getaran, tekanan fluida kerja, temperatur fluida kerja maupun
aliran fluida kerja. Pada praktik pengukuran tekanan dengan menggunakan sensor tekanan, tipe piezoelectric memungkinkan mengukur sifat tekanan yang dinamik,
sehingga dapat diamati perubahan tekanan dalam ruang bakar suatu mesin Diesel atau perubahan tekanan fluida kerja yang mengalir dalam pipa. Dalam kasus
pengukuran temperatur dengan thermometer yang konvensional karena karakteristik alat ukurnya, maka tidak dapat dilakukan pengukuran temperatur
secara dinamik. Demikian pula halnya dengan pengukuran aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek pemantauan berupa sinyal
dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki karakteristik dinamik tertentu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Karakteristik sinyal statik dan dinamik Hasil pengukuran objek pemantauan dalam domain waktu dapat berupa sinyal:
a. Sinyal statik, yaitu sinyal yang karakteristiknya misal: amplitudo, arah kerjanya tidak berubah terhadap waktu.
b. Sinyal dinamik, yaitu sinyal yang karakteristiknya berubah terhadap waktu, sehingga tidak konstan.
Sinyal dinamik yang sering ditemui dalam praktik berasal dari sinyal getaran, baik yang diukur menggunakan accelerometer, vibrometer, maupun sensor simpangan
getaran. Untuk keperluan pengolahan sinyal getaran dalam time domain, perlu diperhatikan karakteristik sinyal getaran yang dideteksi oleh masing-masing
sensor acceleration, velocity, dan simpangan getaran displacement.
2.8.2. Data Domain Frekuensi Frequency Domain
Kategori