Pengaruh Variasi Gaya Transmisi V-Belt Terhadap Poros Depericarper Fan Type – 2 SWSI

PENGARUH VARIASI GAYA TRANSMISI V-BELT

TERHADAP PRILAKU GETARAN POROS

DEPERICARPER FAN TYPE 2 SWSI

SKRIPSI

MEKANIKA KEKUATAN BAHAN

Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

HAKIKI HARISANDI

(040401024)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah “Pengaruh Variasi Gaya Transmisi V-Belt Terhadap Poros Depericarper Fan Type – 2 SWSI”.

Selama penulisaan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada :

1. Kedua Orang tua saya yang telah memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas.

2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing yang telah sabar dan banyak memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan pelajaran berharga hingga Skripsi ini dapat terselesaikan.

3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin S, ST.MT, selaku Ketua dan Sekretarsi Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak David C.Tobing selaku team research yang telah banyak memberi bimbingan dan nasehat.

4. 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.

5. Teman-teman mahasiswa Mesin USU khususnya untuk stambuk 2004. Akhir kata semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan dapat dilanjutkan oleh rekan-rekan mahasiswa lain.

Medan, 30 Juli 2010

HAKIKI HARISANDI NIM.04 0401 024

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ...ii

SPESIFIKASI TUGAS ... iii

KARTU BIMBINGAN ... iv

EVALUASI SEMINAR TUGAS SARJANA... v

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 ...L atar Belakang ... 1

1.2 ...T ujuan dan Manfaat Penelitian ... 4

1.2.1 Tujuan Penelitian ... 4

1.2.2 Manfaat Penelitian ... 4

1.3 ...P erumusan Masalah ... 5

1.4 ...M etodologi ... 6

1.5 ...S istematika Penulisan ... 7

1.6 ...S kema Diagram Alir Penelitian ... 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 9

2.2 Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt) ... 13

2.2.1. Tipe Dan Ukuran Nominal V-belt...14

2.2.2. Panjang V-belt ...15

2.2.3. Tegangan Statik dan Gaya Defleksi V-belt...16

2.4.4. Beban Statis pada Poros Akibat Tegangan V-belt...22

2.2.5. Tegangan Operasi dan Beban Dinamis V-belt ... 22

2.3 Bantalan Anti Gesek ... 24

2.4 Dasar-Dasar Vibrasi ... 26

2.4.1 Gerak Harmonik ... 27

2.4.2. Gerak Periodik ... 28

2.4.3 Getaran Bebas (Free Vibration) ... 32

BAB III .. METODE PENELITIAN ... 35

3.1 Tempat dan Waktu ... 35

3.2 Penentuan Kondisi Pengukuran ... 35

3.2.1 Bahan Poros pada Centrifugal Fan ... 36

3.2.2 Centrifugal Fan ... 38

3.2.3 Spesifikasi Vibrometer ... 38

BAB IV ANALISA TERORITIS DAN PENGELOLAAN DATA HASIL

PENGUKURAN ... 48

4.1 Pengolahan Data Pengukuran ... 48

4.1.1 Frekuensi Harmonic Poros ... 48

4.1.2 ... G etaran Resonansi ... 50

4.1.2.1 Getaran V-belt ... 50

4.1.2.2 ... Getaran Sangkar Bantalan/ FTF (Fundamental Train Frequency)52 4.1.2.3 ... Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan A ... 54

4.1.2.4 Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan B ... 60

4.1.3 ... G etaran Poros ... 66

4.1.3.1 Kondisi Getaran pada Bantalan A ... 68

4.1.3.2 Kondisi Getaran pada Bantalan B ... 84

4.2.1 ... T

egangan dinamis v-belt dan beban dinamis pada poros ... 102

4.2.2 Gaya Reaksi Bantalan Terhadap Gaya Pada Poros ... 106

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 112

5.1 KESIMPULAN ... 112

5.2 SARAN... 112

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

halaman Gambar 1.1 Diagram skematik proses pemisahan antara serabut dengan biji Sawit dengan depericarper fan ... 3

Gambar 1.2 Skema Instalasi Sistem, dan Pengukuran Sinyal Vibrasi ... 8

Gambar 2.1 Tiga jenis Blade axial fan ... 10

Gambar 2.2 Lima jenis Blade centrifugal fan ... 11

Gambar 2.3 Penampang V-Belt klasik ... 14

Gambar 2.4 Penampang V-Belt industry ... 14

Gambar 2.5 Pengukuran defleksi V-Belt ... 16

Gambar 2.6 Vektor tegangan static sabuk ... 17

Gambar 2.8 Vektor Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Poros V-Belt ... 23

Gambar 2.9 Bantalan Journal atau Sleeve ... 24

Gambar 2.10 Berbagai Tipe Elemen Gelinding pada Bantalan ... 25

Gambar 2.11 Struktur Bantalan Anti Gesek ... 25

Gambar 2.12 Balok Fondasi Persegi dengan Suatu Harga dari Enam derajat kebebasan ... 26

Gambar 2.13 Gerak Harmonik sebagai Proyeksi Suatu Titik yang Bergerak pada Lingkaran ... 28

Gambar 2.14 Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segiempat dan Gelombang Pembentuknya dalam domain waktu ... 29

Gambar 2.15 Sistem Massa Pegas dan Diagram Benda Bebas ... 32

Gambar 3.1 Skematik Bahan Uji Backward inclined Curve Centrifugal fan 2 SWSI ... 37

Gambar 3.2 Centrifugal Fan 2 SWSI ... 38

Gambar 3.3 Alat Pengukur Getaran X-Viber Analyzer ... 39

Gambar 3.4 Pengaturan dan Pengukuran jarak antar Poros ... 41

Gambar 3.5 Pemeriksaan misalignment pada Puli ... 42

Gambar 3.6 Pemasangan V-Belt Pada kedua Puli... 43

Gambar 3.7 Posisi Reflective tape ... 44

Gambar 3.8 Lokasi Penempatan Transducer pada Bantalan ... 45

Gambar 4.1 Arah Pengukuran Getaran ... 55

Gambar 4.2 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - I dan komponen pembentuk nya ... 69

Gambar 4.3 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - II dan

komponen pembentuk nya ... 72

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - III dan komponen pembentuk nya ... 76

Gambar 4.5 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - IV dan komponen pembentuk nya ... 79

Gambar 4.6 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan A Test - V dan komponen pembentuk nya ... 82

Gambar 4.7 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - I dan komponen pembentuk nya ... 86

Gambar 4.8 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - II dan komponen pembentuk nya ... 89

Gambar 4.9 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - III dan komponen pembentuk nya ... 92

Gambar 4.10 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - IV dan komponen pembentuk nya ... 96

Gambar 4.11 Bentuk Gelombang resonansi pada Bantalan B Test - V dan komponen pembentuk nya ... 99

Gambar 4.12 Vektor Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Poros V-Belt A-37 ... 102

Gambar 4.13 Gerak Harmonik Gaya Dinamis pada Poros Model Centrifugal Fan ... 106

Gambar 4.14 Gaya Reaksi Bantalan Terhadap Beban Puli dan Impeller ... 107

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat sabuk (W) dan factor modulus sabuk

( )……… ... .19

Tabel 4.1 Identifikasi Frekuensi Harmonic Poros ... 49

Tabel 4.2 Identifikasi Frekuensi Harmonic V - Belt ... 52

Tabel 4.3 Identifikasi Frekuensi Harmonic Rumah Bantalan (FTF) ... 54

Tabel 4.4 Getaran Superposisi pada Tiap Pengujian ... 101

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Tegangan Efektif Operasional ( ) ... 103

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Tegangan Operasi V - Belt... 104

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Beban Dinamis Poros ( ) ... 105

DAFTAR LAMPIRAN

Hal : LAMPIRAN I

Defleksi Poros Pompa Sentrifugal ... 113 LAMPIRAN II

Data Hasil Pengukuran Test – I pada Bantalan A ... 114 Data Hasil Pengukuran Test – I pada Bantalan B ... 115 LAMPIRAN III

Data Hasil Pengukuran Test – II pada Bantalan A ... 116 Data Hasil Pengukuran Test – II pada Bantalan B ... 117 LAMPIRAN IV

Data Hasil Pengukuran Test – III pada Bantalan A... 118 Data Hasil Pengukuran Test – III pada Bantalan B ... 119 LAMPIRAN V

Data Hasil Pengukuran Test – IV pada Bantalan A ... 120 Data Hasil Pengukuran Test – IV pada Bantalan B... 121 LAMPIRAN VI

Data Hasil Pengukuran Test – V pada Bantalan A ... 122 Data Hasil Pengukuran Test – V pada Bantalan B ... 123 LAMPIRAN V

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

C Jarak Antar Poros mm

D Diameter Puli Besar mm

d Diameter Puli Kecil mm

Panjang Pitch/Panjang Aksis Netral Sabuk mm

q Jarak Defleksi mm

Panjang Rentang mm

Tegangan Statik Sabuk kg

Daya Rencana Hp

W Berat Sabuk tiap Kaki Satuan Panjang kg

V Kecepatan Sabuk mm/s

Konstanta Gravitasi kg/s

Jumlah Sabuk yang Digunakan -

R Rasio Tegangan -

È Sudut Busuk Kontak -

Tegangan Efektif kg

Tight Side Tension/Tegangan Sabuk yang Ketat kg

Slack Side Tension/Tegangan Sabuk yang longgar kg

Gaya Dinamis V-Belt kg

A Amplitudo Getaran mm

x Simpangan Getaran mm

ω Kecepatan Sudut rad/s

f Frekuensi Hz

t Waktu

s

Kecepatan Getaran mm/s

Percepatan Getaran mm2/s

k Konstanta Kekakuan Pegas N/mm

Frekuensi rata-rata Hz

R Resultan Simpangan arah Aksial dan Radial mm

Resultan Kecepatan arah Aksial dan Radial mm/s

Resultan Percepatan arah Aksial dan Radial mm2/s

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mesin dan peralatan di Pabrik Kelapa Sawit (PKS) memiliki variasi yang cukup banyak sesuai fungsinya, dengan tujuan utama yaitu mengolah Tandan Buah Segar (TBS) menjadi minyak sawit dan inti sawit dengan tingkat performa pengolahan yang disyaratkan, antara lain:

1. Kapasitas olah dalam Ton TBS/Jam, misalnya: 30 Ton TBS/Jam, 45 Ton TBS/Jam dan lainnya.

2. Rendemen produksi, misalnya rendemen minyak sawit sebesar 23 % serta inti sawit sebesar 5%.

3. Mutu produksi, misalnya: Asam Lemak Bebas (ALB) minyak sawit maksimum 3,5 %, kadar air inti sawit maksimum 7% dan lainnya.

4. Harga pokok pengolahan (Rp/kg) yaitu perbandingan jumlah berat TBS yang diolah terhadap jumlah biaya yang dikeluarkan untuk mengolah TBS 5. Efisiensi proses pengolahan seperti: Efisiensi Pengutipan Minyak Sawit

(EPM) sebesar 90 – 93 % dan Efisiensi Pengutipan Inti Sawit (EPI) sebesar 91-93%

6. Jam stagnasi, misalnya: maksimum 5%, yang merupakan indikator tingkat kehandalan pabrik.

Untuk mencapai performa sesuai persyaratan, ada sejumlah faktor yang mempengaruhi seperti: faktor desain layout PKS, desain proses, pemilihan jenis 1

dan jumlah mesin/peralatan, kondisi operasional mesin, serta pemeliharaan mesin dan peralatan. Keseluruhan faktor ini pada perencanaan awal pembangunan PKS juga akan mempengaruhi besar biaya investasi untuk pembangunan suatu PKS.

Ditinjau dari tingkat kehandalan yang terkait dengan kegiatan pemeliharaan, kebanyakan PKS masih menerapkan konsep pemeliharaan yang tradisional, dimana tingkat kehandalan masih ditentukan oleh jumlah ketersediaan mesin yang terpasang, dengan kata lain jumlah ketersediaan mesin untuk operasi dan untuk cadangan. Hal ini disebabkan strategi pemeliharaan yang digunakan masih bersifat breakdown dan preventive/scheduled maintenance. Namun pada kenyataannya tidak semua dari mesin di PKS ini memiliki unit cadangan, salah satunya adalah depericarper fan. Apabila mesin ini mengalami kerusakan mendadak, maka kondisi ini dapat menyebabkan proses pengolahan terganggu, bahkan dapat menyebabkan proses pengolahan berhenti total. Apabila gangguan ini terjadi, maka tidak hanya akan mengakibatkan penurunan performa pabrik, juga berakibat terhadap kerugian operasional.

Depericarper fan merupakan fan jenis backward inclined curve centrifugal fan type 2 SWSI, yang mana mesin ini berfungsi sebagai penyedia udara yang akan digunakan untuk memisahkan serabut dan biji sawit yang berasal dari ampas press yang telah dicacah sebelumnya di cake breaker conveyor (CBC), seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1.1. Serabut yang telah dipisahkan merupakan bahan bakar utama untuk pembangkitan listrik dan pembangkitan uap di PKS, selain cangkang yang berasal dari pengolahan biji. Melihat fungsinya

yang cukup vital maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian terhadap aspek pemeliharaan depericarper fan.

Gambar 1.1. Diagram skematik proses pemisahan antara serabut dengan biji sawit dengan depericarper fan.

1.2. Tujuan Dan Manfaat Penelitian

Penulisan karya akhir ini dilaksanakan untuk beberapa tujuan dan manfaat yang ingin dicapai setelah terlaksana dan dilalui tahapan-tahapan yang ada dengan baik.

1.2.1 Tujuan Penelitian

1. Diperolehnya data getaran poros untuk Depericarper Fan Type 2SWSI standart dari masing-masing gaya transmisi V-belt.

2. Diperolehnya data getaran resonansi poros berdasarkan frekuensi harmonik poros.

3. Mengidentifikasi getaran yang terjadi pada poros dari getaran resonansi berdasarkan frekuensi harmonik poros.

4. Diperolehnya verifikasi data antara hasil pengukuran dan analisa teoritis getaran mekanis.

1.2.2. Manfaat Penelitian

Adapun beberapa manfaat yang ingin dicapai dari penelititan ini, antara lain :

1. Sehubungan dengan predictive maintenance, sinyal getaran dapat dimanfaatkan sebagai parameter untuk mengidentifikasi adanya kerusakan mesin, khususnya centrifugal fan yang digerakkan dengan transmisi v-belt di Pabrik Kelapa Sawit.

2. Menyediakan informasi mengenai perkembangan mesin dan dianalisa untuk mendapatkan interpretasi masalah kondisi mesin.

1.3 Perumusan Masalah

Penelitian ini dilakukan untuk mencari karakteristik vibrasi pada poros prototype Depericarper Fan type 2 SWSI dengan variasi transmisi V-Belt sebagai transmisi motor dan poros fan. Transmisi V-belt diukur dengan cara divariasikannya jarak antara poros yang berada di motor dengan poros yang di Fan , Kemudian dibagian tengah V-belt dilakukan pengukuran tegangan V-Belt dengan menggunakan V-Belt Tensiometer sebagai alat bantu.Tensiometer ditekan sampai dicapai defleksi 5 mm sehingga terbaca oleh Tensiometer nilai beban yang diberikan, dan selanjutnya dapat diketahui gaya yang ditransmisikan oleh V-Belt.

Kondisi pengukuran dilakukan ketika Depericarper Fan tanpa beban (konstan), sedangkan pengukuran dilakukan dengan menggunakan Vibrometer X-Viber Analyzer pada dua buah Bantalan yang menumpu poros Fan. X-X-Viber Analyzer diatur menganalisa sinyal vibrasi sampai dengan frekuensi 150 Hz, dan selanjutnya dilakukan pengukuran untuk mencari karakteriktik vibrasi pada poros Depericarper Fan. Data vibrasi yang dihasilkan oleh X-Viber Analyzer berupa overall vibrasi dan 5 Frekuensi dan Amplitudo dominan dari respon getaran yang dihasilkan dari pengukuran.

1.4. Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam meneliti getaran poros Depericarper Fan 2 SWSI adalah sebagai berikut :

1. Penentuan ukuran dan jumlah V-Belt yang sesuai dengan daya yang dirancanakan.

2. Penentuan titik pengukuran untuk memperoleh sinyal vibrasi poros, dalam hali ini diambil titik pengukuran pada kedua bantalan yang menumpu poros di Fan.

3. Penentuan arah-arah (direction) pengukuran respon sinyal vibrasi yang akan dilakukan terhadap bantalan, yakni arah aksial, vertical, dan horizontal.

4. Melakukan setting Vibrometer sebagai instrument pengukuran sebelum melakukan pengukuran terhadap respon sinyal getaran pada bantalan poros Fan.

5. Penentuan kodisi pengukuran terhadap gaya tramisi akibat transmisi V-belt, dalam hal ini transmisi V-belt diukur dengan menggunakan Tensiometer.

6. Pengambilan data hasil pengukuran pada table yang sudah ditentukan formatnya.

7. Pengolahan data hasil pengukuran dalam bentuk grafis dengan software pengolahan data untuk selanjutnya menginterpretasikan makna grafik yang ditampilkan.

8. Melakukan analisa secara teoritis getaran pada poros Depericarper Fan yang selanjutnya akan diverifikasi dengan data hasil pengukuran.

1.5. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini ditulis dalam enam bab, dimana untuk setiap babnya dibagi dalam beberapa sub-bab. Pendahuluan berada dalam bab I yang menjelaskan latar belakang, tujuan yang ingin dicapai, perumusan masalah, metodologi dan sistematika penulisan, dan rancangan penelitian dalam tugas akhir ini. Pada bab II dijabarkan tinjauan pustaka yang praktis dan aplikatif tentang vibrasi pada poros Fan, vibrasi pada Depericarper Fan dan teknik-teknik pengukuran vibrasi dengan analisis data time domain. Bab III berisikan tentang perancangan pengukuran vibrasi. Bab ini membahas penentuan kondisi-kondisi yang perlu diperhatikan dalam pengukuran sinyal vibrasi pada bantalan poros Fan, alat dan spesifikasi yang digunakan, dan metode yang dilakukan dalam pengukuran sinyal vibrasi. Pada bab IV berisikan pengidentifikasian vibrasi pada poros terhadap Vibrasi Resonansi, dan verifikasi data pengukuran dengan hasil perhitungan. Bab V Kesimpulan dan saran terhadap interpretasi yang dilakukan terhadap kondisi vibrasi yang merupakan bab penutup dalam karya akhir ini

1.6. Skema Diagram Alir Penelitian

Diagram alir (tahapan/langkah-langkah) dalam melakukan penelitian dari awal hingga akhir, dapat dilihat melalui gambar 1.2 berikut ini :

Gambar 1.2 Skema Instalasi Sistem, dan Pengukuran Sinyal Vibrasi

Setting Transmisi V-Belt - Setting Jarak antar Poros - Pengukuran tegangan V-Belt.

- Penghitungan gaya Transmisi V- Belt

Lokasi Pengukuran - Bantalan Poros di Fan - Point A dan B

Arah Pengukuran - Vertikal

- Horizontal - Aksial

Prosedur Pengukuran - Setting Vibrometer

Data Vibrasi - Velocity (Overall) - Frekuensi dan Ampitudo Dominan

Karakteristik Vibrasi - Pengolahan Data Grafis

Dengan Software Pengolaha Data

- Pengidentifikasian data Vibrasi pada Poros - Rekomendasi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dipericarper fan merupakan salah satu mesin yang berada dalam Pabrik Kelapa Sawit yang berfungsi sebagai penyedia udara yang akan digunakan untuk memisahkan serabut dan biji sawit yang berasal dari ampas press yang telah dicacah sebelumnya di cake breaker conveyor (CBC), Serabut yang telah dipisahkan merupakan bahan bakar utama untuk pembangkitan listrik dan pembangkitan uap di PKS, selain cangkang yang berasal dari pengolahan biji.

Dimana Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang termasuk Depericarper fan yang berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Poros biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, pulley, roda gila (flywheel), engkol, sproket, v-belt dan elemen pemindah daya lainnya. Sehingga getaran yang terjadi pada poros juga perlu diperhatikan, sehingga tidak merusak elemen mesin lain yang lebih sensitif.

Poros biasanya mengalami getaran resonansi dengan elemen mesin lain, di karena kan memiliki frekuensi pribadi yang sama. Untuk itu perlu dilakukan pemisahan getaran resonansi terhadap getaran poros dimana dalam hal ini dapat dilakukan dengan persamaan deret fourier.

2.1 Klasifikasi Fan

Fan dapat diklasifikasikan dalam dua klasifikasi yaitu:

Axial Fan, beroperasi seperti propeler, yang menghasilkan aliran udara disepanjang porosnya yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Tiga jenis blade axial fan

Axial fan berdasarkan bentuk blade-nya dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu

a) Tube-axial fan lebih efisien dari pada propeller fan dengan ciri housing fan yang berbentuk silinder dipasang tepat pada radius ujung blade, dan diaplikasikan untuk sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan industri, dengan tekanan rendah dan jumlah volume udara yang dialirkan besar.

b) Vane axial fan merupakan fan axial dengan efisiensi tinggi dengan ciri housing fan yang berbentuk silinder dipasang tepat pada radius blade, dan

(a) (b)

(c) (d) (e)

diaplikasikan untuk sistem sistem pemanas, ventilasi, dan air conditioning yang memerlukan aliran lurus dan efisiensi tinggi.

c) Propeller fan merupakan desain dasar fan aksial yang diaplikasikan untuk tekanan rendah dan volume udara yang dialirkan sangat besar volume. Fan jenis ini biasa diaplikasikan untuk sistem ventilasi yang menembus tembok.

2) Centrifugal fan menghasilkan aliran udara dengan mempercepat arus udara

secara radial dan mengubah energi kinetik menjadi tekanan. Centrifugal fan dapat menghasilkan tekanan tinggi dengan efisiensi tinggi, dan dapat dibuat dalam berbagai tingkat kondisi operasional. Berbagai jenis centrifugal fan dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Lima jenis blade centrifugal fan

a) Forward curve fan, memiliki kecepatan putar yang sangat rendah untuk mengalirkan sejumlah udara serta bentuk lengkungan blade menghadap arah putaran, sehingga kurang efisien dibandingkan tipe air foil dan backward inclined. Fan jenis ini biasanya diaplikasikan untuk sistem pemanas bertekanan rendah, ventilasi, dan air conditioning

b) Radial blade fan, secara umum yang paling efisien diantara centrifugal fan yang memiliki bentuk blade mengarah titik poros. Fan jenis ini digunakan untuk pemindahan bahan dan industri yang membutuhkan fan dengan tekanan di atas menengah.

c) Radial tip fan, lebih efisien dibandingkan fan tipe radial blade yang di desain tahan terhadap keausan dan aliran udara yang erosif.

d) Backward-inclined fan memiliki blade yang lurus dengan ketebalan

tunggal. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan industri dimana blade akan mengalami lingkungan yang korosif dan lingkungan yang erosif.

Air foil fan adalah tipe centrifugal fan yang dikembangkan untuk memperoleh efisiensi tinggi. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan udara bersih industri dimana penghematan energi sangatlah penting.

2.2. Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt)

Sesuai dengan tipe centrifugal fan yaitu 2 SWSI dengan posisi motor Z, maka untuk mentransmisikan putaran dan daya digunakan sabuk. Transmisi sabuk dapat dibagi atas 3 (tiga) kelompok, yaitu:

1. Sabuk rata (flat belt) dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 10 meter dengan perbandingan putaran antara 1:1 sampai dengan 6:1.

2. Sabuk dengan penampang trapesium (v-belt) dipasang pada puli dengan alur dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 5 meter dengan perbandingan putaran antara 1:1 sampai dengan 7:1.

3. Sabuk dengan gigi (timing belt) yang digerakkan dengan sproket pada jarak pusat sampai 2 meter, dan meneruskan putaran secara tepat dengan perbandingan antara 1:1 sampai 6:1.

Dari 3 kelompok ini yang paling umum dijumpai di industri adalah v-belt, karena penanganannya mudah serta harga murah. Kecepatan sabuk pada umumnya direncanakan antara 10 – 20 m/s, serta dapat mentransmisikan daya hingga 500 kW.

V-belt terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Penampang v-belt klasik

2.2.1. Tipe Dan Ukuran Nominal V-belt

Tiap dimensi v-belt telah distandarisasi oleh pabrikan dan pada umumnya dapat dibagi dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua), yaitu: heavy-duty (industri) dan light-duty (fractional-horsepower). V-belt untuk industri berdasarkan penampangnya (Gambar 2.32) terdiri dari 2 tipe dasar, yaitu: penampang konvensional/klasik (A, B, C, D, dan E) dan penampang sempit/narrow (3V, 5V, dan 8V).

Gambar 2.4. Penampang v-belt industri: (a) Penampang konvensional, dan

(b) Penampang sempit

(a) (b)

Terpal

2.2.2. Panjang V-belt

Untuk menyatakan panjang dari v-belt ada tiga nomenklatur yang umum digunakan sesuai cara pengukurannya, yaitu: panjang bagian luar (OC: outside circumference), panjang efektif (Le: effective length), dan panjang pitch (Lp: pitch length).

Panjang bagian luar (OC) biasanya diukur secara sederhana dengan pita ukur yang diletakkan dibagian luar v-belt. Cara ini merupakan metode yang baik untuk memperoleh panjang nominal, namun sulit untuk mendapatkan nilai yang akurat dan konsisten oleh karena v-belt diukur pada saat tidak diberi tegangan (tension), sehingga tidak dapat menyatakan panjang sabuk saat dioperasikan.

Panjang efektif (Le) diukur langsung saat terpasang yang ditentukan berdasarkan penjumlahan dari dua kali jarak poros ditambah dengan panjang keliling bagian luar dari sebuah puli, ukuran ini yang biasa digunakan dilapangan.

Panjang pitch (Lp) merupakan panjang dari aksis netral dari sabuk, yaitu panjang dari kabel (tension cord line). Oleh karena kabel berada di dalam sabuk, sehingga sulit untuk diukur namun dapat dihitung dengan rumus,

(

) (

)

C d D d D C Lp 4 2 2 2 − + + +

= π (2.1)

dimana: C = jarak antar poros D = diameter puli besar d = diameter puli kecil

2.2.3. Tegangan Statik dan Gaya Defleksi V-belt.

V-belt dapat mentransmisikan daya dengan baik pada rentang tegangan yang cukup lebar. Teknisi yang berpengalaman dapat mengembangkan ”perasaannya” untuk melakukan penyetelan terhadap tegangan v-belt pada rentang ini. Namun untuk mengoptimalkan umur dan performa sabuk serta menghindari tegangan pada poros dan bantalan yang tidak diinginkan, perlu dihitung dan diukur tegangan yang diberikan berdasarkan beban yang akan bekerja. Standar untuk menghitung ini mengacu kepada standar yang dikeluarkan oleh Mechanical Power Transmission Association (MPTA). Standar ini dapat digunakan untuk penggerak dengan v-belt jenis classic, yang menghubungkan dua puli seperti rencana penelitian. Cara ini dikenal juga dengan metode defleksi gaya (force deflection). Metode ini menerjemahkan tegangan statik menjadi gaya defleksi yang diberikan pada sabuk dan menghasilkan defleksi dengan norma defleksi q, sebesar 1/64” tiap 1 inci panjang span (Ls) atau 1,6 mm tiap 100 mm span, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Defleksi sabuk diukur ditengah span dalam arah tegak lurus span (Ls). Jarak defleksi q, dalam satuan inci yang disyaratkan dihitung dengan rumus:

64 s

L

q= (2.2)

dimana panjang span (Ls) dapat dihitung dengan rumus:

2 2

2   

  − −

= C D d

Ls (2.3)

dimana : Ls = panjang rentangan (inci)

C = Jarak antar poros (inci)

D,d = Diameter puli (inci)

Besarnya tegangan pada v-belt idealnya adalah tegangan terendah dimana sabuk tidak akan slip pada kondisi beban tertinggi, lihat Gambar 2.6. Hal ini akan menghasilkan umur sabuk yang paling baik dan beban pada poros yang rendah.

Metode praktis untuk menghitung dan mengukur tegangan statik (static tension) sabuk berdasarkan beban/daya rencana dihitung dengan rumus:

                  +         − = c b d st g V W V N P K K T 1 60 9 . 0 10 5 . 2 15 2 3 θ

θ _(2.4)

dimana T =Tegangan statik sabuk (lb), _st

K_θ = Faktor koreksi busur kontak

Pd = Daya rencana (hp)

W = Berat sabuk tiap kaki satuan panjang (lb),

V = Kecepatan sabuk (fpm)

gc = kontanta gravitasi : 32.2 ft/sec2

Tabel 2.1. Berat sabuk (W) dan faktor modulus sabuk(Ky)

Penampang Sabuk

Berat Sabuk W (lb/ft) Faktor Modulus sabuk

3L 4L 5L A AX B BX C CX D, DX 3V, 3VX 5V 0.04 0.06 0.09 0.07 0.06 0.13 0.11 0.23 0.21 0.42 0.05 0.14 5 6 9 6 7 9 10 16 18 30 4 12

5VX 8V, 8VX 0.12 0.37 13 22

(Sumber: Mechanical Power Transmission Ascociation)

Faktor koreksi busur K_θ, dapat dihitung dengan rumus:

      − = R R

K_θ 1.25 1 (2.5.)

dimana R adalah rasio tegangan yang dihitung dengan rumus:

(0.008941)( )θ

e

R= (2.6)

dan θ = sudut busur kontak dari diameter puli terkecil dalam satuan derajat:

      − = − C d D 2 cos 2 1 θ (2.7)

Daya rencana dihitung dengan rumus:

P

yang mana P adalah daya motor terpasang dalam horse power (hp). Sedangkan kecepatan sabuk dapat dapat dihitung dengan rumus:

12

Dn

V =π (2.9)

Rentang gaya minimum dan maksimum yang direkomendasikan untuk menentukan tegangan statis v-belt untuk mesin yang dipasang v-belt berjumlah satu dapat dihitung dengan rumus:

• Gaya minimum yang direkomendasikan

16 min y y s st K L L T P     + = (2.10.)

• Gaya maksimum yang direkomendasikan

16 5 . 1 max y y s st K L L T P     + = (2.11)

Sesuai rekomendasi MPTA, untuk keperluan analisa tegangan statis v-belt berjumlah satu, akibat gaya defleksi Pa, dengan defleksi berjarak q, dapat dihitung dengan rumus: y p s a st K L L P T     −

=16 (2.12.)

Ky = Faktor Modulus sabuk (lihat Tabel 2.13)

Ls = Panjang span (inci)

Lp = Panjang pitch sabuk (inci)

2.4.4. Beban Statis pada Poros Akibat Tegangan V-belt

Beban statis pada poros Fs, didefinisikan sebagai resultan dari tarikan akibat tegangan statis sabuk Ts disepanjang garis sumbu penggerak (drive center line) pada saat diam, lihat Gambar 2.7. Besar beban statis poros Fst, adalah sama untuk puli penggerak dan yang digerakkan, yang dihitung dengan rumus:

  

 _

     =

2 sin 2 _{b st} θ

st N T

F (2.13)

Gambar 2.7. Vektor tegangan sabuk dan beban statis poros

2.2.5. Tegangan Operasi dan Beban Dinamis V-belt

Tegangan v-belt pada saat mesin beroperasi menimbulkan dua tegangan yaitu tight –side tension TT, dan slack-side tension TS, yang dihasilkan oleh adanya torsi Q dan tegangan statis Tst, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8. Vektor tegangan operasi dan beban dinamis poros v-belt

Torsi merupakan fungsi dari daya nyata yang ditransmisikan Pr dan kecepatan v-belt. Untuk menentukan daya nyata dapat digunakan pengukuran sehingga perhitungan lebih akurat, namun apabila tidak tersedia, dapat menggunakan daya motor. Sehingga tegangan efektif Te (lb) untuk tiap sabuk dapat dihitung dengan rumus:

( )

b S T e VN d Q T T

T = − =2 =33000 Pr (2.14)

Tight side tension TT (lb) dapat dihitung dengan rumus:

2 1 60 9 . 0 9 . 0 2 e c st T T g V W T T +                   − = (2.15)

maka slack side tension TS dapat dihitung dengan rumus:

e T

S T T

Sama seperti beban statis poros, maka beban dinamis poros Fdy juga merupakan resultan dari tegangan yang terdapat pada sabuk . Besar beban dinamis poros akibat tarikan sabuk merupakan penjumlahan vektor dari TT dan TS.

Sehingga besar beban dinamis poros dapat dihitung dengan rumus:

(

2 cosθ

)

2 2

S T S

T b

dy N T T TT

F = + − (2.17)

2.3. Bantalan Anti Gesek

Bagian yang berputar dari suatu mesin ditahan oleh suatu jenis bearing (bantalan). Bantalan ini dapat diklasifikasikan atas dua group: journal atau sleeve bearing dan antifriction bearing (bantalan anti gesek).

Journal atau sleeve bearing menawarkan paling sedikit dan paling ekonomis peralatan penahan bagian bergerak, lihat Gambar 2.9. Tidak ada bagian yang bergerak dan normalnya sepotong metal menutupi (enclosing) sebuah poros. Istilah “journal” artinya bagian penahan (supporting) pada poros.

Bantalan jenis bola (ball) atau peluru, rol (roller) dan jarum (needle), pada Gambar 2.10, diklasifikasikan sebagai bantalan anti gesek (antifriction bearing) dimana gesekan telah berkurang pada nilai minimum. Bantalan jenis ini dapat dibagi atas dua group : radial bearing dan thrust bearing.

Gambar 2.10. Berbagai tipe elemen gelinding pada bantalan

Kecuali untuk desain khusus, bantalan peluru/bola dan rol terdiri atas dua buah cincin (ring), satu set elemen gelinding (rolling element) dan rumah bantalan (cage) yang dapat dilihat pada Gambar 2.11.

2.4. Dasar-Dasar Vibrasi

Bilamana diberikan tiga buah gaya dalam arah x, y, dan z seperti diilustrasikan pada gambar 2.6, balok tersebut akan cenderung berputar translasi terhadap tiga buah sumbu, yaitu balok yang memiliki enam derajat kebebasan. Sistem itu bisa saja berupa gerak tertentu yang terkekang, dalam hal ini terdapat paling tidak enam derajat kebebasan. Sebagai contoh, bila balok dapat berpindah hanya secara vertikal, terdapat satu derajat kebebasan. Balok persegi dalam gambar 2.6 dipilih agar lebih menarik. Pada kenyataannya, bentuknya bisa terdapat dalam berbagai bentuk, tetapi bentuk persegi akan menjadikan formula model matematikanya menjadi lebih mudah dibandingkan bentuk yang lain.

Gambar 2.12 Balok Fondasi Persegi dengan Suatu Harga Maksimum dari Enam

2.4.1 Gerak Harmonik

Gerak osilasi dapat berulang secara teratur. Jika gerak itu berulang dalam selang waktu yang sama, maka geraknya disebut gerak periodik. Waktu pengulangan τ disebut dengan periode osilasi dan kebalikannya, f = 1/τ disebut frekuensi. Jika gerak dinyatakan dalam fungsi waktu x(t), maka setiap gerak periodik harus memenuhi hubungan (t) = x(1 + τ). Secara umum, gerak harmonik dinyatakan dengan persamaan:

τ π t

A

x= sin2 (2.18)

dimana A adalah amplitudo osilasi yang diukur dari posisi setimbang massa, dan τ adalah periode dimana gerak diulang pada t =τ.

Gerak harmonik sering dinyatakan sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak melingkar dengan kecepatan tetap pada suatu garis lurus, seperti terlihat pada gambar 2.7. Dengan kecepatan sudut garis OP sebesar ω, perpindahan simpangan x dapat dituliskan sebagai:

t A

x = sinω (2.19)

Besaran ω biasanya diukur dalam radian per detik dan disebut frekuensi lingkaran. Oleh karena gerak berulang dalam 2π radian, maka didapat hubungan:

f

t π

π

dengan τ dan f adalah periode dan frekuensi gerak harmonik bertuturt-turut dan biasanya diukur dalam detik dan siklus perdetik.Kecepatan dan percepatan gerak harmonik dapat diperoleh secara mudah dengan diferensiasi simpangan gerak harmonik.Dengan menggunakan notasi titik untuk turunannya, maka didapat:

(2.11)

(2.12)

Gambar 2.13 Gerak Harmonik sebagai Proyeksi Suatu Titik yang Bergerak Pada Lingkaran

2.4.2. Gerak Periodik

Getaran mesin pada umumnya memiliki beberapa frekuensi yang muncul bersama-sama. Gerak periodik dapat dihasilkan oleh getaran bebas sistem dengan banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi

x

A sin ωt

2π

ωt O

P A

sumbangannya. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang kompleks yang diulang secara periodik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Gerak harmonik pada Gambar 2.14, dapat dinyatakan dalam deretan sinus dan cosinus yang dihubungkan secara harmonik. Jika x(t)adalah fungsi periodik dengan periode τ , maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier sebagai:

t a

t a

t a

a t

x( ) 2 0 1cosω1 2cosω2 ... ncosωn

1 + + +

=

+b₁sinω₁t+b₂sinω₂t...+b_nsinω_nt (2.13)

dengan

τπ ω1 = 2

1

2ω

ω =n

Gambar 2.14. Gerak periodik gelombang sinyal segiempat dan gelombang

pembentuknya dalam domain waktu

t x(t)

Pada gelombang segiempat berlaku x(t)= ±X pada t =0, dan t =τ, dan seterusnya. Deret ini menunjukkan nilai rata-rata dari fungsi yang diskontinu.

Untuk menentukan nilai koefisien a dan _n b , kedua ruas persamaan (2.13) _n dengan cos tω dan sin tω , kemudian setiap suku diintegrasi untuk lama perioda τ. Dengan mengingat hubungan berikut,

   = ≠ =

∫

jika m n

n m jika tdt t _n m , 2 , 0 cos cos 0 τ ω ω τ    = ≠ =

∫

jika m n

n m jika tdt t _n m , 2 , 0 sin sin 0 τ ω ω τ (2.14)    = ≠ =

∫

jika m n

n m jika tdt t _n m , 0 , 0 cos sin 0 τ ω ω

Dari persamaan (2.14), maka untuk m = n, diperoleh hasil

∫

= τ ω

τ 0 cos ) ( 2 1 tdt t x

a_{n n} (2.15)

∫

= τ ω

τ 0 cos ) ( 2 1 tdt t x

bn n (2.16)

Persamaan deret Fourier berdasarkan nilai gelombang empat persegi:

X t

x( )= untuk 0 < t < τ/2

X t

x( )=− untuk τ/2 < t < τ

Maka koefisien a dan _n b dapat dihitung, sebagai berikut: _n

0 cos cos 2 1 2 2 0 =         −

=

∫

∫

τ

τ τ

ω ω

τ X dt X dt

a_{n n n}

karena, cos cos 0

2 2

0

= =

∫

∫

_ττ

τ

ω

ω_ndt _ndt

dan         −

=

∫

∫

τ

τ τ ω ω τ 2 2 0 sin sin 2 1 dt X dt X

b_{n n n}

[

τ

]

τ

τ ω

ω

τ 2

0

2 (cos )

) (cos ) 2 ( 1 n n X X n + =

[

(1 cos ) (1 cos )

]

) 2

( 2 2

τ τ

τ n n n

X

− + −

=

akan menghasilkan nilai b =0 untuk n bilangan genap, dan _n b =_n 4X τ₂untuk n bilangan ganjil. Sehingga deret Fourier yang merepresentasikan gelombang empat persegi menjadi:

      _{+ + + +} = .... 7 7 sin 5 5 sin 3 3 sin sin 8 )

(t X t t t t

x

2.4.3 Getaran Bebas (Free Vibration)

Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan apabila tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih frekuensi naturalnya yang merupakan sifat dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekakuannya.

Perhatikan gerak dari sebuah elemen yang ditempatkan pada sebuah pegas seperti diillustrasikan dalam gambar 2.15 yang menunjukkan sebuah jarak kecil x dari posisi kesetimbangannya. Persamaan diferensial menjabarkan perpindahan elemen setelah dilepaskan yang diperoleh dengan penjumlahan gaya dalam arah vertikal. Aljabar penjumlahan ΣF dengan gaya ke atas (+) adalah:

Gambar 2.15 Sistem Massa Pegas dan diagram benda bebas

Posisi keseimbangan statik

Posisi tanpa

peregangan Δ

kΔ

m m

w

x

k (Δ + x) w .. . x x k m m .. x k(Δ+x)

.

x

..

Hukum Newton kedua adalah dasar pertama untuk meneliti gerak system seperti ditunjukkan pada gambar 2.15 dimana gaya statik Ä dan gaya pegas k Ä adalah sama dengan grvitasi w yang bekerja pada massa m:

Gerak statik: k Ä = w = m.g (2.18)

k Ä - w = 0

Gerak dinamik: mx+k(∆+x)-w =0 (2.19)

dimana menghasilkan persamaan diferensial untuk gerak, karena k Ä = W dan menggunakan x = a yang merupakan turunan kedua dari x terhadap waktu.

(literatur 12, hal : 16)

=

+kx 0

x

m (2.20)

Persamaan ini merupakan persamaan diferensial linier dimana solusinya dapat ditemukan sebagai berikut.

misal: x= Asinωt (2.21)

(2.22) substitusi persamaan (2.20) dan (2.21) ke persamaan (2.22) sehingga:

(2.23)

sehingga dari persamaan untuk frekuensi natural adalah,

m k

n = 2

ω atau

m k

n = ω

dituliskan kembali persamaan (2.20) sebagai berikut:

0

2 =

+ x

x ωn

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Dan Waktu

Penelitian ini berlangsung selama ± 3 bulan yaitu pada bulan juni sampai dengan agustus 2009. Tempat pelaksanaan penelitian yaitu di laboratorium noise and vibration teknik mesin sekolah pascasarjana universitas sumatera utara medan.

3.2 Penentuan Kondisi Pengukuran

Pengukuran sinyal vibrasi dilakukan pada dua buah bantalan yang menumpu sebuah poros, dan terhubung dengan motor listrik melalui V – Belt. Kondisi pengukuran sinyal vibrasi dilakukan pada kedua bantalan dengan ketentuan terlebih dahulu mengatur jarak antar sumbu pada poros motor dan poros fan, sehingga didapat tegangan pada V-belt yang diukur dengan menggunakan V-Belt Tensiometer, dan kemudian tegangan pada V-Belt tersebut divariasikan agar sinyal vibrasi yang ditimbulkan oleh tegangan V-Belt tersebut dapat diketahui.

3.2.1 Bahan Poros Pada Centrifugal Fan

Penelitian ini dilakukan pada prototype Depericarfer Fan,yaitu pada poros ditumpu oleh dua buah bantalan yang terhubung dengan motor listrik melalui V – Belt serta puli pada gambar 3.1 dengan data sebagai berikut :

• Daya motor : 1 HP

• Voltage :380 volt

• Phase : 3

• Frekuensi : 50 Hz

• Diameter puli : 100 mm di elektro motor 100 mm di fan/ blade

• Diameter poros : 25 mm

• Jenis Bantalan : bantalan bola (UKF 206 J/ FYH)

Material yang digunakan pada poros adalah DURINOX F12N sesuai data terlampir, dengan data sebagai berikut :

• Tensile Strenght : 455 Mpa

• Modulus Elastisitas : 220 GPa

Gambar 3.1. Skematik bahan uji backward inclined curve centrifugal fan 2 SWSI ; (1) Fan casing, (2) Fan impeller, (3) bantalan, (4) poros fan (5) Puli Fan, (6) V-belt, (7) Puli Motor, dan (8) Motor penggerak.

3.2.2 Centrifugal Fan

Jenis Fan yang digunakan adalah centrifugal fan dengan jenis “2SWSI” terlampir, yaitu memiliki sebuah fan/ blade yang terhubung oleh elektro motor melalui V – Belt, dan bantalan ditumpu oleh rumah centrifugal fan, yang terlihat pada gambar 3.2 berikut :

Gambar 3.2 Centrifugal Fan 2SWSI

3.2.3 Spesifikasi Vibrometer

Dalam pengukuran terhadap tingkat vibrasi pada penelitian ini digunakan instrument pengukur sinyal vibrasi, yaitu X-Viber Analyser seperti pada gambar 3.3 ,dan digunakan juga untuk pengukuran putaran pada kedua poros centrifugal fan (poros pada electromotor dan poros pada fan/ blade).

Spesifikasi alat pengukur getaran:

a. Nama : X-Viber Analyser

b. Nomor seri instrumen : 367

c. Frequency range : 1 – 10.000 Hz

d. Speed Range : 30 – 120.000 rpm

e. Temperature Range : (-) 33 oC – 220 oC

f. Memory : 999 measurement pts

g. Power supply : 4 x NiMH batteries

Buku manual dan setup CD

Adaptor

Kabel dan magnetic transducer

Refective tape Tas dilengkapi

busa

X-Viber

Hand held transducer

h. Ukuran : 180 x 80 x 40 mm

i. Berat : 400 gram

j. Accelerometer : ACC199-28

k. Nomor seri Accelerometer : 1313

l. Input sensitivity : 100mV/g

m. Kabel accelerometer : 1 meter

3.2.4 Metode

Sebelum dilakukan pengukuran terhadap getaran bantalan, maka terlebih dahulu dilakukan set-up terhadap jarak antar kedua poros, dengan langkah sebagai berikut:

A. Set- up jarak antar poros atau span :

1. Persiapkan alat pengukur antara lain:

a. Mistar pengukur 60 cm,

b. 2 buah besi pemberat (5 gram) yang dihubungkan dengan benang nylon

2. Pastikan v-belt belum terpasang pada puli dan keempat buah baut pengikat motor listrik dalam keadaan longgar.

3. Pasang benang nilon sehingga menghubungkan kedua puli seperti yang terlihat pada Gambar 3.4., kemudian arahkan mistar kearah benang yang telah diberi pemberat.

Gambar 3.4. Pengaturan dan pengukuran jarak antar poros

4. Lakukan pembacaan pada mistar setelah benang tidak bergerak dan hitung jarak antara kedua benang atau C Jarak kedua benang untuk tiap kondisi tegangan v-belt yaitu:

a. Tes-I : 325 mm

b. Tes-II : 320 mm

c. Tes-III : 315 mm

d. Test-IV: 310 mm

Apabila jarak kedua benang tidak sesuai, maka posisikan motor listrik sehingga jarak benang sesuai dengan yang disyaratkan.

5. Setelah jarak antar poros sudah sesuai, maka lakukan pemeriksaan terhadap misalignment puli dengan menempatkan mistar menyentuh kedua sisi puli, seperti Gambar 3.5. Apabila terdapat celah yang menandakan adanya misalignment, maka sesuaikan kembali posisi motor listrik

Gambar 3.5. Pemeriksaan misalignmet pada puli

6. Setelah dipastikan jarak poros dan puli sudah sejajar, maka ketatkan baut pengikat motor listrik dan kemudian pasang v-belt A-37 seperti pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Pemasangan v-belt pada kedua puli

7. Setelah v-belt terpasang, pastikan v-belt telah menempati seluruh bagian dari puli dengan mengoperasikan model skala selama 1 jam.

8. Pengukuran getaran bantalan model skala centrifugal fan

Dalam pengukuran getaran bantalan model skala centrifugal fan dengan X-Viber Analyzer ada tiga jenis pengukuran yang akan diukur secara route pada saat mesin dioperasikan, antara lain: (a) pengukuran putaran poros, (b) pengukuran getaran bantalan dan (c) pengukuran arus listrik.

B. Pengukuran putaran poros

Pengukuran putaran poros dilakukan untuk poros motor listrik dan poros model skala centrifugal fan, dilaksanakan dengan langkah sebagai berikut:

2. Lekatkan refletive tape pada poros motor listrik dan poros model skala fan, seperti yang terlihat pada Gambar 3.7.

(a) (b)

Gambar 3.7. Posisi reflective tape pada: (a) poros motor listrik dan (b) poros model skala centrifugal fan

3. Untuk mengukur putaran poros maka:

a. Operasikan model skala sampai mencapai putaran normal.

b. Aktifkan alat ukur getaran X-Viber kemudian pilih menu Route, dan cari pilihan poros motor atau poros fan dan sinar laser akan menyala.

c. Tempatkan sensor X-Viber pada posisi tegak lurus terhadap reflective tape pada poros motor pada jarak ± 200 mm.

d. Setelah nilai putaran poros ditampilkan pada layar X-Viber Analyzer maka lakukan penyimpanan data. dan lanjutkan untuk poros berikutnya.

C. Pengukuran getaran bantalan model skala centrifugal fan.

Pengukuran getaran bantalan dilakukan untuk kedua bantalan pada poros model skala centrifugal fan, yang dilaksanakan dengan langkah sebagai berikut:

1. Tentukan lokasi penempatan transducer seperti tampak pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Lokasi penempatan transducer pada bantalan

2. Identifikasi lokasi dan arah pengukuran dengan notasi:

a. Bantalan A:

i. Arah radial (vertikal) : VA

ii. Arah radial (horisontal) : HA

A A

H H V

iii. Arah aksial : AA

b. Bantalan B:

i. Arah radial (vertikal) : VB

ii. Arah radial (horisontal) : HB

iii. Arah aksial : AB

3. Untuk mengukur getaran bantalan maka:

a. Operasikan model skala sampai mencapai putaran normal.

b. Aktifkan alat ukur getaran X-Viber Analyzer kemudian pilih menu Route, dan cari pilihan titik dan arah getaran bantalan yang akan diukur.

c. Tempatkan transducer pada lokasi yang telah ditentukan.

d. Setelah nilai getaran bantalan ditampilkan pada layar X-Viber Analyzer, maka tunggu sesaat sampai indikator batang pada layar kosong, kemudian tekan tombol ditengah untuk menyimpan data getaran.

D. Pengumpulan data

Pelaksanaan pengukuran dilakukan minimal 5 (lima) kali pengukuran untuk tiap tegangan v-belt yang berbeda. Hal ini bertujuan mendapatkan data yang representatif dan menjamin validitas data yang diperoleh.

E. Analisa data

Pengolahan data getaran fan akan dilakukan dalam 2 tahap. Tahap pertama dilakukan oleh alat instrumen, sedangkan tahap kedua adalah untuk kebutuhan pelaporan yang nantinya digunakan sebagai bahan analisa terhadap getaran.

Pada tahap pertama pengolahan data dilakukan secara otomatis oleh alat X-Viber Analyzer. Setelah selesai dilakukan pengukuran, maka data di transfer ke komputer untuk diolah lanjut dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

Hasil pengolahan data berupa laporan akan dianalisa setelah seluruh data (minimal 5 kali pengambilan).

BAB IV

ANALISA TEORITIS DAN PENGOLAHAN DATA HASIL PENGUKURAN

4.1 PENGOLAHAN DATA HASIL PENGUKURAN

Pengolahan data hasil pengukuran meliputi pengolahan data getaran pada Bantalan yang disebabkan pengaruh dari gaya transmisi yang diterima oleh poros akibat dari variasi jarak antar poros pada penyetelan V-Belt yang menimbulkan gaya transmisi atau tegangan dinamis pada poros tersebut.

4.1.1 Frekuensi Harmonic Poros

Frekuensi harmonic poros dapat digunakan untuk mengidentifikasi besarnya getaran yang dialami oleh poros akibat beban dinamis yang diterima akibat pengaruh V-Belt. Dimana untuk menentukan nilai dari frekuensi harmonic poros dapat dihitung dengan rumus :

(4.1)

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test-I terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata.

      + + + + = =

∑

5 1500 1504 1503 1500 1487 1 i f f i i 1499 5 7494 =      

= rpm

Maka frekuensi Harmonik pada selang 3 – 158 Hz untuk Tes-I, dapat dihitung:

n = 1, 1

60 1499 ) 1 ( = × harmonic

f = 24,98 Hz

n = 2, 2

60 1499 ) 2 ( = × harmonic

f = 49,96 Hz

n = i, fharmonic i = ×i

60 1499 )

( = 24,98 i Hz

Dengan cara yang sama maka frekuensi harmonik masing-masing dapat dihitung dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel. 4.1.

Berdasarkan table diatas maka dapat diketahui kecepatan getaran yang dialami oleh Bantalan akibat gaya dinamis yang dialami oleh poros, yaitu dengan melakukan Cross Check terhadap frekuensi hasil pengukuran dengan frekuensi harmonic poros.

4.1.2 Getaran Resonansi

Getaran Resonansi merupakan getaran yang terjadi akibat dari beberapa getaran yang bersumber dari beberapa elemen mesin karena memiliki frekuensi yang sama. Untuk itu perlu dilakukan pengecekan terhadap frekuensi elemen mesin yang mempunyai potensi mengalami getaran resonansi dengan getaran poros.

4.1.2.1Getaran V-belt

Getaran V-belt dapat diketahui berdasarkan frekuensinya, dengan menggunakan persamaan berikut, :

(4.2)

Dalam menentukan frekuensi V-belt dibutuhkan data pendukung, antara lain :

a. Frekuensi poros : 1499 rpm (sesuai frekuensi harmonik)

b. Diameter puli poros (Dp), yaitu : 4 inchi

Frekuensi sabuk-V serta harmoniknya pada selang frekuensi 3 – 158 Hz, dapat dihitung :

n = 1,

37 4 1 60 1499 ) 1 ( = × × ×

−belt π

v

f = 8,49 Hz

n = 2,

37 4 2 60 1499 ) 2 ( = × × ×

−belt π

v

f = 16,97 Hz

n = i,

37 4 60 1499 ) ( = × × ×

− i i π

f_vbelt = 8,49 i Hz

Dengan cara yang sama maka frekuensi v-belt serta harmoniknya masing-masing dapat dihitung dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel. 4.2

Tabel 4.2 Identifikasi frekuensi harmonik v-belt

4.1.2.2 Getaran Rumah Bantalan/ FTF (Fundamental Train Frequency)

Getaran Rumah pada Bantalan dapat diketahui berdasarkan frekuensi Rumah bantalan, yang dapat dihitung dengan rumus:

  

 − × ×

= 1 cosθ

2 1 60 )

(

d d FTF

P B rpm

n n f

(4.3)

Maka frekuensi FTF berikut harmoniknya pada selang frekuensi 3 -158 Hz, dapat dihitung sebagai berikut:

n = 1,       − × × = o FTF

f cos0

51 18 1 2 1 60 1499 1 ) 1

( = 8,08 Hz

n = 2, 

     − × × = o FTF

f cos0

51 18 1 2 1 60 1499 2 ) 2

( = 16,16 Hz

n = i, 

     − × × = o

FTF i i

f cos0

51 18 1 2 1 60 1499 )

( = 8,08 i Hz

Dengan cara yang sama maka frekuensi Rumah bantalan serta harmoniknya pada tiap kondisi dapat dihitung dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel. 4.3

Berdasarkan frekuensi harmonik masing-masing elemen, terdapat elemen yang mengalami resonansi terdahap getaran Poros, yaitu : V- Belt dan Rumah Bantalan.

Tabel 4.3 Identifikasi frekuensi harmonik Rumah bantalan (FTF)

4.1.2.3Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan A

Dari setiap Test dilakukan pengukuran dalam 3 arah pengukuran, yaitu : Vertikal, Horisontal dan Aksial. Arah pengukuran getaran dapat dilihat dari gambar 4.1. Pada setiap arah pengukuran X – Viber Analyser akan menunjukkan 5 frekuensi yang memiliki 5 kecepatan dominan. Berdasarkan data tersebut dapat dilakukan Cross Check terhadap frekuensi harmonic Resonansi.

Gambar 4.1 Arah pengukuran getaran

Dalam pengambilan data getaran, dilakukan sebanyak 5 kali pengukuran terhadap setiap arah pengukuran, sehingga rata-rata kecepatan dari tiap arah pengukuran dapat di cari, dengan persamaan :

(4.4)

• Test - I

- Arah Vertikal :

Atau dalam satuan mm/s

Horizontal,x

Aksial,z

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - II

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - III - Arah Vertikal :

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

- Arah Vertikal :

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran yang terjadi dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - V - Arah Vertikal :

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

4.1.2.4Analisa Kondisi Getaran Resonansi pada Bantalan B

Dari setiap Test dilakukan pengukuran dalam 3 arah pengukuran, yaitu : Vertikal, Horisontal dan Aksial. Arah pengukuran getaran dapat dilihat dari gambar 4.1. Pada setiap arah pengukuran X – Viber Analyser akan menunjukkan 5 frekuensi yang memiliki 5 kecepatan dominan. Berdasarkan data tersebut dapat dilakukan Cross Check terhadap frekuensi harmonic Resonansi.

• Test - I - Arah Vertikal

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - II - Arah Vertikal

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - III - Arah Vertikal

- Arah Aksial :

Besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - IV - Arah Vertikal

- Arah Aksial :

Besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

• Test - V - Arah Vertikal

- Arah Horizontal :

- Arah Aksial :

Maka besarnya kecepatan getaran dapat dihitung dengan mencari resultan dari kecepatan pada tiga arah pengukuran yang telah dilakukan, yaitu dengan rumus :

4.1.3 Getaran Poros

Berdasarkan data Getaran Resonansi, dapat dilakukan identifikasi antara getaran pada elemen mesin yang mengalami resonansi berdasarkan frekuensi harmonic yang getaran yang dialami oleh elemen mesin masing-masing dengan persamaan fourier berikut, :

(4.5)

Dimana An dapat dicari dengan persamaan berikut,

(4.6)

Karena, sin nπ = 0

Maka , an = 0 (untuk setiap nilai n)

Sedangkan untuk nilai Bn dapat di cari dengan persamaan berikut,

Dimana : cos nπ = (-1)n ;

Untuk fungsi genap (n = genap ), maka ;

Untuk fungsi ganjil (n = ganjil), maka ;

(4.8)

• Test – I

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test-I terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata.

      + + + + = =

∑

5 1500 1504 1503 1500 1487 1 i f f i i

Dimana untuk mencari kecepatan sudut putaran dapat dicari dengan menggunakan persamaan ,

(4.9)

= 156,8953 rad/s

Dimana n adalah jumlah putaran poros permenit yang diukur dengan menggunakan X-Viber

Sehingga dengan mensubtitusikan nilai yang didapat dari persamaan 4.8 dan 4.9, maka persamaan harga Bn, dapat dicari.

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.2 dibawah ini.

Gambar . 4.2 bentuk gelombang resonansi dan komponen pembentuknya.

Dari gambar 4.2 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 9,4025 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

Kecepatan = Aω cos ωt (4.11)

Percepatan, (4.12)

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi getaran pada bantalan A Test – I pada saat maksimum dapat dicari dengan menggunakan persamaan 4.10, 4.11 dan 4.12

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut

Gambar 4.3 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test I pada Bantalan A

• Test - II

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test-II terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan menggunakana persamaan.

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – II dapat ditentukan,

= 156,14173 rad/s

Dengan mensubtitusikan persamaan 4.8 dan 4.9, maka harga Bn, dapat dicari.

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.4 dibawah ini.

Dari gambar 4.4 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 9,535 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

Perpindahan, x = A sin ùt

Kecepatan = Aω cos ωt

Percepatan,

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi getaran pada bantalan A Test – II pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut

Gambar 4.5 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test II pada Bantalan A

• Test - III

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test-III terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan menggunakana persamaan.

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – III dapat ditentukan,

= 155,8696 rad/s

Sehingga berdasarkan persamaan harga Bn, dapat dicari.

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.6 dibawah ini.

Gambar . 4.6 bentuk gelombang resonansi dan komponen pembentuknya.

Dari gambar 4.6 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 7,41 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

Perpindahan, x = A sin ùt

Kecepatan = Aω cosωt

Percepatan,

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi getaran pada bantalan A Test – III pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Perpindahan,

Percepatan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.7 berikut

Gambar 4.7 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test III pada Bantalan A

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test-IV terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan menggunakan persamaan.

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – IV dapat ditentukan,

= 155,95333 rad/s

Dengan mensubtitusikan persamaan 4.8 dan 4.9, maka harga Bn, dapat dicari.

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.8 dibawah ini.

Gambar . 4.8 bentuk gelombang resonansi dan komponen pembentuknya.

Dari gambar 4.8 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 7,303 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

Perpindahan, x = A sin ùt

Kecepatan = Aω cos ωt

Percepatan,

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi getaran pada bantalan A Test – IV pada saat maksimum dapat dicari,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.9 berikut

Gambar 4.9 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test IV pada Bantalan A

• Test – V

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test-V terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan menggunakan persamaan.

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – V dapat ditentukan,

= 156,20453 rad/s

Dengan mensubtitusikan persamaan 4.8 dan 4.9, maka harga Bn, dapat dicari.

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.10 dibawah ini.

Gambar . 4.10 bentuk gelombang resonansi dan komponen pembentuknya.

Dari gambar 4.10 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 6,815 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

Perpindahan, x = A sin ùt

Kecepatan = Aω cos ωt

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi getaran pada bantalan A Test – V pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.11 berikut

Gambar 4.11 Resonansi Poros, V-Belt dan Rumah Bantalan Test V pada Bantalan A

4.1.3.2 Kondisi Getaran pada Bantalan B

• Test – I

Berdasarkan hasil data pengukuran putaran poros pada Centrifugal Fan pada Test- I terlampir, dapat dihitung frekuensi putaran poros rata-rata dengan menggunakan persamaan.

rpm

Dengan menggunakan persamaan , kecepatan sudut putaran pada Test – I dapat ditentukan,

= 156,88486 rad/s

Dengan mensubtitusikan persamaan 4.8 dan 4.9, maka harga Bn, dapat dicari.

Dari persamaan diatas maka getaran resonansi antara poros, v-belt dan Rumah bantalan dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan harmonic masing-masing elemen seperti terlihat pada gambar 4.12 dibawah ini.

Gambar . 4.12 bentuk gelombang resonansi dan komponen pembentuknya.

Dari gambar 4.12 terlihat dimana komponen pembentuknya dapat dipisahkan berdasarkan harmoniknya. Dimana getaran pada poros timbul pada harmonic pertama (n = 1), sedangkan V-belt dan Rumah bantalan pada harmonic ketiga (n = 3), dimana kecepatan getaran pada poros sebesar 6,8433 mm/s.

Pada getaran harmonic berlaku rumus-rumus umum getaran yaitu,

Perpindahan, x = A sin ùt

Percepatan,

Dari persamaan pada kondisi maksimum harga cos ωt = sin ωt = 1. Maka kondisi getaran pada bantalan B Test – I pada saat maksimum dapat dicari,

Kecepatan,

Amplitudo,

Perpindahan,

Percepatan,

Perpindahan getaran poros yang beresonansi terhadap getaran V-Belt dan Rumah Bantalan dapat dilihat pada gambar 4.13 berikut

Berdasarkan persamaan 4.15 dapat ditentukan Amplitudo poros pada titik pengukuran, dimana F(t) adalah penjumlahan gaya reaksi bantalan akibat berat puli dan impeller ditambah gaya dinamis akibat tegangan V-Belt, sehingga persamaan 4.15 untuk arah z menjadi persamaan 4.16,

(4.16)

Sedangkan untuk arah x, dengan menggunakan persamaan 4.15 ditentukan amplitudo pada titik pengukuran arah, dimana F(t) adalah gaya dinamis yang bekerja pada arah x, sehingga menghasilkan persamaan 4.17

(4.17)

Dengan menggunakan persamaan penjumlahan vektor, dapat digunakkan persamaan 4.18 untuk mendapatkan Amplitudo pada bantalan A pada saat superposisi, yaitu :

• Bantalan B

Dengan cara yang sama menggunakan persamaan 4.16, Amplitudo pada bantalan B pada arah z, adalah sebagai berikut

Amplitudo bantatalan B untuk arah x, dicari dengan cara yang sama pada persamaan 4.17. yaitu.

Amplitudo superposisi untuk Bantalan B berdasarkan persamaan 4.18 adalah,

Sehingga Amplitudo superposisi bantalan A dan B pada setiap test yang dilakukan dengan cara yang sama menggunakan persamaan 4.16, 4.17 dan 4.18 dapat dilihat pada tabel 4.8,

Tabel 4.8 Amplitudo superposisi Bantalan A dan B

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

1. Terjadi Resonansi pada frekuensi 24 Hz, terhadap Poros, V-Belt dan Sangkar Bantalan

2. Frekuensi resonansi Poros, V-Belt dan Sangkar bantalan terjadi pada frekuensi 24 Hz , dimana frekuensi poros terjadi pada saat n = 1, sedangakan V-Belt dan Sangkar Bantalan terjadi saat n = 3. Kecepatan getaran poros dapat dicari dengan menggunakkan persamaan

Fourier, , dimana = 0 untuk

setiap nilai n, sendangkan (kecepatan poros) : , untuk setiap n bernilai ganjil.

3. Amplitudo getaran poros di bantalan A pada saat superposisi akibat tengaan poros adalah sebesar 0,0599 mm untuk Test – I, 0,061 mm untuk Test – II, 0,0475 mm untuk Test – III, 0,0468 mm untuk Test – IV, dan 0,0436 mm untuk Test – V, sedangkan di bantalan B adalah 0,0436 mm untuk Test – I, 0,0498 mm untuk Test – II, 0,0338 mm untuk Test – III, 0,0372 mm untuk Test – IV, dan 0,0558 mm untuk Test – V.

5.2 SARAN

1. Kepada operator centrifugal fan diharapkan melakukan pengecekan tegangan V-belt secara berkala, untuk menjaga kestabilan kinerja mesin dan mengurangi kerusakan yang lebih fatal terhadap elemen mesin yang lain akibat getaran yang di timbulkan V- Belt yang tidak sesuai.

2. Kepada calon peneliti mempersiapkan tambahan untuk memegang hand held tranducer, agar hasil pengukuran lebih akurat.

3. Kepada calon peneliti getaran yang lain disarankan melanjutkan topic mengenai centrifugal fan, karena mesinnya masih baru dan menggunakkan perbandingan yang sesuai dengan kondisi centrifugal fan yang ada di lapangan (PTPN III rambutan).

DAFTAR PUSTAKA

[1] Capra, Steven C & Raymond P. Canale, “Metode Numerik”, Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta, 1991.

[2] Vierck, Robert K, “Analisis Getaran”, PT. Eresco, Bandung, 1995.

[3] Timoshenko, S.P/D.H Young, “ Elements of Strength of Materilas”, Fifth Edition, Litton Educational Publishing, INC, New York, 1981.

[4] Harris, Cyril M & Allan G. Piersol (editor), “Shock & Vibration Handbook”. Fifth Edition, Mc. Graw-Hill Companies, New York, 2002. [5] Adams, Maurice L, “Rotating Machinery Vibration”, Case Western

Reserve Univercity, New York, 2000.

[6] Higgins, R Lindley & R. Keith Mobley. “Maintenance Engineering Handbook”, Sixth Edition, Mc. Graw-Hill Companies, New York, 2002. [7] Srinivasulu, P & C. V. Vaidyanathan, “Handbook of Machine

Foundations”, TATA Mc. Graw-Hill Publising Company LTD, New Delhi, 1976.

[8] Meirovitch, Leonard, “Fundamental of Vibration”, Mc.Gram-Hill International Edition, Singapore, 2001.

[9] Scheffer, Cornelius & Paresh Girdhar, “Machinery Vibration Analysis & Prediktive Maintenance”, Integra Software Services Pvt.Ltd, India. 2001. [10] Shigley’s, “Mechanical Engeneering”, Mc. Graw-Hill Companies, USA,

1976.