Analisa Variasi Tegangan Sabuk Dengan Karakteristik Vibrasi Depericarper Fan

Lampiran 1 Data Mentah

No. Force (N)

Velocity (mm/s) Defleksi

(mm)

Ls (mm) Aksial Horizontal Vertikal

1. 150 2.672124 2.726298 2.679948 8 320

2. 180 2.713285 2.821516 2.826059 7 322

3. 200 2.894554 2.838776 2.935329 6 325

4. 230 2.997625 3.143873 3.085889 5 327

Lampiran2

Data Pengukuran Tegangan Sabuk-V

No. Tegangan (N)

Jarak Defleksi (mm)

1. 150 8

2. 180 7

3. 200 6

4. 230 5

Lampiran 3

Data Perhitungan Displacement

No. Tegangan (N)

Displacement (mm)

Aksial Horizontal Vertikal

1. 150 0.0103 0.0106 0.0104

2. 180 0.0105 0.0109 0.0109

3. 200 0.0112 0.0110 0.0114

4. 230 0.0116 0.0122 0.0119

Lampiran 4

Data Perhitungan Velocity

No. Tegangan (N)

Velocity (mm/s)

Aksial Horizontal Vertikal

1. 150 2.6721 2.7262 2.6799

2. 180 2.7132 2.8215 2.8260

3. 200 2.8945 2.8387 2.9353

4. 230 2.9976 3.1438 3.0858

Lampiran 5

Data Perhitungan Acceleration

No. Tegangan (N)

Acceleration (mm/s2)

Aksial Horizontal Vertikal

1. 150 256.0782 261.3352 256.8280

2. 180 260.0228 270.3949 270.8303

3. 200 277.3943 272.0490 281.3019

4. 230 287.2720 301.2874 295.7306

Lampiran 6

Data Perhitungan Amplitudo

No. Tegangan (N)

Amplitudo (mm)

Aksial Horizontal Vertikal

1. 150 0.0103 0.0203 0.0104

2. 180 0.0202 0.0210 0.0210

3. 200 0.0215 0.0211 0.0219

4. 230 0.0223 0.0234 0.0230

Lampiran 7

Lampiran 8

Lampiran 9

Lampiran 10 Tegangan 150 N

Lampiran 11 Tegangan 180 N

Lampiran 12 Tegangan 200 N

Lampiran 13 Tegangan 230 N

Lampiran 14 Tegangan 250 N

Lampiran 15

Lampiran 16

Lampiran 17

Lampiran 18

Lampiran 19

Proses Pengukuran Tegangan

Lampiran 20

Dimensi Skala Depericarper Fan

No. URAIAN SATUAN FAN MODEL SKALA

1 Berat Impeller kg - 2.72 -

2 Daya Penggerak hp 50.00 1.00 50.00

3 Jenis Bantalan UKF 215 UKF 206

4 Jenis Sabuk D-110 A-37

5 Diameter Poros mm 75.00 25.00 3.00

6 Panjang Segmen Poros A1 A2 A3 mm mm mm mm 951.00 291.00 420.00 240.00 317.00 97.00 140.00 80.00 3.00 3.00 3.00 3.00

7 Diameter Pulli mm 304.8 101.6 3.00

8 Putaran rpm 1.500 1.500 1

1

3

4 ₅

6 7 8 2 8 8 2 3 6 1

Lampiran 21 Set Up Peralatan

DAFTAR PUSTAKA

[1] C.L.Tobing David. 2009. Pemantauan Tingkat Keadaan Getaran Bantalan Backward Inclined Curve Centrifugal Fan tipe 2 SWSI. Univeresitas Sumatera Utara. Tesis.

[2] US Department of Energy (US DOE), Energy Efficiency and Renewable Energy, 1989.

[3] Budynas-Nisbett. 2006. Shigley’s Mechanical Engineering Design. Eight Edition. New York: McGraw-Hill Book Company.

[4] Sularso dan K. Suga, 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.

[5] Scheffer C. dan Girdhar P. 2004. Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance. Amsterdam: IDC Technologies.

[6] Harris, Cyrill M. dan Allan G. Piersol, eds. 2002. Harris’ Shock and Vibration Handbook. New York: McGraw Hill.

[7] Rahmi Sakinah. 2016. Karakteristik Sinyal Getaran Mengacu Energi Eksitesi pada Pompa Sentrifugal dengan Fluida Heavy Oil. Universitas Sumatera Utara. Skripsi.

[8] William T.Thomson. 1981. Theory Of Vibration With Application. Second Edition. London. Prentice-Hill.

[9] H.J. Pain,1971, “The Physics of Vibrations and Waves”, London: John Wiley & Sons Ltd.

[10] Vierck, Robert K. 1995. Analisis Getaran. Trans. Dicky Rezady. Munaf.Bandung: Eresco

[11] Girdhar, Paresh. 2004. Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance. Burlington. Elsevier.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal 23 November 2015 pengesahan usulan oleh pengelolah program studi sampai dinyatakan selesai yang direncanakan berlangsung selama ± 3 bulan. Tempat pelaksanaan penelitian yaitu di Laboratorium Noise/Vibration Control and Knowledge Based in Engineering, Program Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara Medan.

3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan

Dalam penelitian ini, bahan penelitian yang digunakan adalah backward inclined centrifugal fan dengan jenis 2 SWSI dengan poros yang ditumpu pada dua buah bantalan dan terhubung dengan motor listrik yang ditransmisikan melalui sabuk-V serta puli dapat dilihat pada gambar 3.1. Dengan spesifikasi bahan penelitian sebagai berikut :

 Daya Motor : 1 HP

 Voltage : 380 Volt/50 Hz/3 Phase

 Putaran : 1500 rpm

 Frekuensi : 50 Hz

 Diameter Puli : 4” (poros elektro motor dan poros centrifugal fan)

 Diameter Poros : 25 mm

 Sabuk-V : A-37 (Mitsuboshi)

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) Sabuk-V, (7) Puli motor, (8) Motor Penggerak.

3.2.2 Alat

Peralatan yang dipergunakan dalam penelitian ini terdiri dari : 1. Vibrometer laser ometron VQ-400-A-F

Vibrometer laser ometron berfungsi untuk mengukuran kecepatan getaran yang terjadi pada centrifugal fan, dapat dilihat pada gambar 3.2.

2. Belt Tension Gauge

Belt Tension Gauge digunakan untuk mengukur gaya defleksi yang diberikan pada sabuk-V, cara kerja belt tension gauge yaitu dengan cara mereset jarum penunjuk kemudian kaitkan titik tengah sabuk pada bagian bawah belt tension gauge, dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Belt tension gauge

Spesifikasi dari alat Belt Tension Gauge adalah sebagai berikut :

 Nama alat : Belt Tension Gauge

 Tipe : Analog BTG-2

 Part number : 09216-00021

 Rentang gaya defleksi : 150 - 1000 N

 Produk : Denso

3. Multimeter Datalogger

Multimeter Datalogger digunakan untuk mengukur arus listrik pada saat motor listrik menggerakkan centrifugal fan, dapat dilihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Multimeter datalogger

4. Labjack U3-LV

Labjack digunakan untuk memonitor dan mengontrol proyek dari PC, seperti penghubung dunia nyata dan virtual, dapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. Labjack U3-LV

5. Laptop

Laptop digunakan untuk membaca hasil dari pengujian yang di padukan dengan software vibrasi dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6. Laptop

6. Kunci Ring Pas

Kunci ring pas digunakan untuk membuka dan mengunci baut pada saat penyetelan motor listrik, dapat dilihat pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Kunci ring pas

7. Kunci L

Kunci L digunakan untuk membuka dan mengunci baut pada saat penyetelan puli, dapat dilihat pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. Kunci L

8. Meteran

Meteran digunakan untuk mengukur jarak vibrometer laser kea lat yang akan kita uji, dapat dilihat pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Meteran

9. Mistar Baja

Mistar baja digunkan untuk mengukur jarak poros elektro motor dengan poros centrifugal fan, jarak defleksi sabuk, dan mengatur misalignment puli, dapat dilihat pada gambar 3.10.

3.3 Metode Penelitian

Metode pengujian yang dilakukan yaitu pengujian langsung, dimana pada pengujian seluruh variabel nilainya didapat dari hasil pengukuran dan digunakan bahan pengamatan atau analisis. Pada pengujian ini variabel yang digunakan dari sinyal getaran yang terjadi.

Pengujian dilakukan pada sinyal getaran yang timbul akibat variasi tegangan sabuk dengan titik pengukuran kearah Aksial, Horizontal, dan Vertikal. Pengukuran dilakukan pada titik yang telah ditentukan dengan pengambilan berdasarkan time domain, dimana titik berat pengukuran berada pada sabuk-V tipe A-37.

3.4 Pemilihan Penetapan Tegangan

Pengujian yang dilakukan dengan menggunkan tegangan 150N, 180N, 200N, 230N, dan 250N. Dalam pemilihan tegangan mengacu pada alat ukur yang digunakan yaitu Belt Tension gauge yang memiliki range pengukuran mulai dari 150N - 1000N. Karena bahan pengujian yang digunakan sabuk-V tipe A, maka batas toleransi yang dapat digunakan untuk pengukuran tegangan dengan alat Belt Tension gauge yaitu 150N – 300N.

3.5 Set Up Peralatan

Secara eksperimental pengujian tanpa beban dan pengambilan data dilakukan untuk memperoleh karakteristik getaran yang ditransmisikan dari motor ke sabuk-V. Keluaran Vibrometer laser menghasilkan sinyal analog yang akan dirubah menjadi sinyal listrik digital oleh ADC Labjak untuk diteruskan ke laptop/PC. Untuk lebih lengkapnya set up peralatan pengujian dapat dilihat sebagai berikut :

1. Atur ketegangan sabuk-V dengan menggunakan Belt Tension Gauge dengan setiap kali pengujian 150N, 180N, 200N, 230N, 250N dan atur misalignment antara puli elktro motor dan puli centrifugal fan.

2. Ukur jarak defleksi sabuk yang terjadi dan jarak antara poros elektro motor dengan poros centrifugal fan.

3. Hubungkan Vibrometer laser dengan Labjack dengan menggunakan probe analog.

4. Hubungkan Labjack ke PC dengan menggunakan kabel USB.

5. Kondisikan jarak antara Vibrometer laser ke sabuk-V dengan jarak 600 mm. 6. Arahkan Vibrometer laser kearah sabuk-Vdengan posisi Aksial.

7. Hidupkan motor, Pada arah Aksial waktu pengambilan data selama 20 detik dengan kecepatan putaran 1500 rpm.

8. Lakukan hal yang sama mulai dari nomor 1-8 pada arah Horizontal dan Vertikal.

9. Olah data yang didapat dengan menggunakan Ms.Exel

3.6 Variabel Yang Diamati

Sesuai dengan maksud eksperimen, variabel ini menjadi fokus perhatian yang perlu dikondisikan untuk pengolahan data guna mendapatkan hasil yang mendekati sempurna.

Adapaun variabel yang diamati dalam studi eksperimental ini adalah sebagai berikut :

1. Gaya yang terjadi pada sabuk setelah terjadi variasi tegangan sabuk untuk depericarper fan.

2. Karakteristik getaran yang terjadi pada variasi tegangan sabuk untuk depericarper fan.

3. Hasil data getaran resonasi pada variasi tegangan sabuk berdasarkan frekuensi harmonik.

4. tingkat keparahan getaran pada variasi tegangan sabuk untuk depericarper fan.

3.7 Pengolahan Analisa Data

Pengolahan data getaran akan dilakukan dalam 2 tahap. Tahap pertama dilakukan oleh alat instrument, sedangkan tahap kedua adalah untuk kebutuhan pelaporan yang nantinya digunakan sebagai bahan analisa terhadap getaran. Data yang diperoleh berupa sinyal amplitude (gambar 3.11) yang menghasilkan data Ms.Exel yang nantinya akan diolah dan menghasilkan dalam bentuk grafik dan

tabel. Hasil pengolahan data berupa laporan yang akan dianlisa menggunakan metode statistika untuk mengetahui besarnya getaran yang terjadi pada sabuk-V tipe A-37.

Ya 3.8 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai dari studi literatur, persiapan, setup, pengumpulan data, pengolahan data, analisa data dan kesimpulan, secara garis besar dapat dilihat Gambar 3.12 diagram alir proses pelaksanaan sebagai berikut :

Gambar 3.12. Diagram alir proses pelaksanaan START

Studi Literatur

 Jurnal

Tahap Persiapan

 Survey bahan dan alat

Setup V-belt centrifugal fan

Pengumpulan Data

 Tegangan dan defleksi

 Getaran

Pengolahan Data

 Tegangan sabuk

 Persamaan gerak getaran

Kesimpulan dan Saran

FINISH Analalisa Data

 Analisa tegangan sabuk

 Analisa getaran

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Hasil pengukuran berdasarkan penentuan awal meliputi pengukuran sabuk-V. Pengukuran dilakukan dengan variasi tegangan sabuk 150N. 180N, 200N,230N,dan 250N, dengan arah Aksial, Horizontal, dan Vertikal. Arah pengukuran dapat dilihat pada gambar 4.1 sebagai berikut :

Gambar 4.1. Arah pengukuran

4.1 Gaya Yang Bekerja Akibat Tegangan (Tension) Sabuk-V 4.1.1 Tegangan Statik Sabuk-V

Tegangan statik yang terjadi sabuk-V A-37 pada set-up pengaturan jarak span Ls sama dengan C = 320 mm (diambil dari poros elektro motor ke poros depericarfer fan), dapat dilihat pada gambar 4.2. Pengukuran gaya defleksi nyata Pa dengan Belt Tension Gauge pada defleksi q = 8 mm (lihat lampiran 1) dilakukan setelah set-up sabuk dan mesin dalam keadaan tidak beroperasi. Hasil pengukuran disajikan pada tabel 4.1.

V

H

Gambar 4.2. Pengaturan jarak span (Ls) serta pengukuran q dan Pa

Tabel 4.1. Data hasil penelitian pada tiap kondisi set-up No. Setup Ls (mm) q (mm) Pa (N) i (ampere) v (volt)

I 320 8 150 62.4 380

II 322 7 180 63.2 ₃₈₀

III 325 6 200 71.1 ₃₈₀

IV 327 5 230 _{71.1 380}

V 329 4 250 _{74.8 380}

Berdasarkan data pada tabel 4.1 maka tegangan statik Tst pada sabuk dapat dihitung dengan rumus sesuai persamaan (2.12). Untuk Tes-I dimana jarak poros C = 320 mm dan diameter masing-masing puli poros fan (D) dan motor (d) adalah sama yaitu 100 mm, maka panjang pith sabuk-V (Lp) dapat dihitung dengan rumus sesuai persamaan (2.1) :

Lp = 2C +

π

( + )

2

+

( − )2 4 Lp = (2 x 320) + 3.14

(100+100)

2

+

(100−100)2 4 320

= 954 mm

Dengan faktor modulus sabuk Ky untuk sabuk-V jenis A berdasarkan tabel 2.2 diperoleh sebesar 6, maka tegangan statik sabuk Tst dimana Pa = 150 N dan Ls = 320 mm dapat diperoleh sebesar :

Tst = (16 x 150 ) - 320 954

x 6

= 2397.98 N

Dengan demikian maka pada Tes-I, tegangan statik yang diberikan pada sabuk adalah sebesar 2397.98 N.

Dengan cara yang sama maka ditentukan tegangan statik yang diberikan pada tiap set-up tegangan sabuk berikutnya yaitu Tes-II sampai Tes-V, yang hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Data hasil perhitungan tegangan statik sabuk (Tst) No.

Setup C (mm)

Lp

(mm) Ky

Tst (N)

I 320 954 6 2397.98

II 322 958 6 2877.98

III 325 964 6 3197.97

IV 327 968 6 3697.97

V 329 972 6 3997.96

Secara khusus bila diperhatikan pada Tes-V dapat, dan berdasarkan perhitungan terhadap tegangan statik sabuk diperoleh nilai yaitu 3997.96 N. Hal ini menandakan bahwa pada Tes-V sabuk yang terpasang mengalami tegangan statik yang paling tinggi dibandingkan dengan Tes-I dimana nilai tegangan statik yaitu 2397.98 N.

4.1.2 Tegangan operasi Sabuk-V

Untuk menetukan tegangan operasi sabuk-V seperti yang ditunjukan pada gambar 4.3, terlebih dahulu harus ditentukan tegangan efektif dan tegangan operasi sabuk-V dengan menggunakan rumus sesuai persamaan (2.14).

Gambar 4.3. Vektor tegangan operasi sabuk-V A-37

Tegangan efektif (Te) dapat dihitung berdasarkan data hasil penilitian pada tabel 4.1. kuat arus listrik i = 62.4 μA pada Tes-1 saat fan dioperasikan dengan beda potensial elektris = 380 volt. Maka daya nyata yang di transmisikan Pr dapat dihitung pada persamaan (2.15) :

Pr = 3 62.4 �� 380

746 106 = 5.50 x 10−

5 _hp

Kecepatan sabuk-V dapat dihitung dengan rumus pada persamaan (2.9) dengan diameter puli D = 4 inch, dan putaran poros n = 1500 rpm diperoleh kecepatan sabuk sebesar :

V = � 60

=

3.14 4 1500

60

= 314.15 rpm

Sehingga tegangan efektif Te yang terjadi pada Tes-I dapat dihitung sebagai berikut:

Te = 33000 (5.50 x 10 −5₎

314.15 1 = 0.005 N

Dengan cara yang sama tegangan efektif Te dapat dihitung dengan hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Data hasil perhitungan tegangan efektif opersaional (Te) No. Setup Pr (hp) V (rpm) Nb buah Te (N) I 5.50 x 10-5 _314.15 1 0.0005 II 5.57 x 10-5 _314.15 1 0.0005 III 6.27 x 10-5 _314.15 1 0.0006 IV 6.27 x 10-5 _314.15 1 0.0006 VI 6.59 x 10-5 _314.15 1 0.0006

Kemudian tegangan pada tight side tension TT sesuai gambar 4.3 dapat dihitung dengan rumus pada persamaan (2.16). dimana gc = 32.2 ft/sec2, W = 0.07 sehingga dapat diperoleh :

TT =

0,9

−

0,9

(

60

)

2 1

�

+

2 = 2397.98

0,9

−

0,9 0.07 (

314.15

60

)

2 1

32.2

+

0.0057

2

= 2664.37 N

Dan tegangan slack side tension Ts pada sabuk-V sesuai gambar 4.3 dapat dihitung melalui rumus sesuai persamaan (2.17) dan di peroleh :

=

−

= 2664.37 - 0.00057 = 2664.36 N

Dengan cara yang sama, masing-masing tegangan operasi sabuk-V dapat dihitung untuk tiap set-up, dengan hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4.4. Data hasil perhitungan tegangan operasi sabuk-V W

(lb/ft)

gc (ft/sec2)

Ts (N)

TT (N) 0.07 32.2 2664.36 2664.37 0.07 32.2 3197.69 3197.70 0.07 32.2 3553.23 3553.24 0.07 32.2 4086.57 4086.58 0.07 32.2 4442.11 4442.12

4.2 Karakteristik Getaran Pada Sabuk

Pengukuran respon getaran pada sabuk-V bertujuan untuk menganalisa perawatan berbasis kondisi. Untuk analisa getaran yang dilakukan dengan pengambilan data di titik dan arah yang telah ditentukan pada sabuk-V. Selanjutnya dari hasil tersebut diambil harga rata-rata untuk setiap arah pengukuran. Dasar pengukuran karakteristik getaran menggunkan persamaan

Dari data yang telah diketahui, yaitu

ɷ

, f, dan t maka kita dapat mengetahui amplitudo dengan menggunakan persamaan A = ẋ

ɷA cos ɷt

,

dengan menggunakan Vibrometer laser hanya menghasilkan Velocity (

ẋ

), Displacement (x) dan Acceleration (

ẍ

) didapatkan dengan menggunakan persamaan (2.20) dan (2.23).

4.2.1. Data Hasil Pengukuran Variasi Tegangan Pada Sabuk-V

Pengukuran dilakukan untuk mengetahui jarak defleksi sabuk yang terjadi dengan pemberian tegangan yang bervariasi. Data hasil pengukuran pada variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.4 grafik jarak defleksi vs tegangan yaitu sebagai berikut :

Gambar 4.4. Grafik jarak defleksi vs tegangan

Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa pada tegangan 150 N jarak defleksi yang didapat 8 mm sedangkan pada tegangan 250 N jarak defleksi yang didapat 4 mm, ini menandakan bahwa terjadi penurunan jarak defleksi dengan terjadinya penambahan tegangan pada sabuk.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

150 180 200 230 250

Ja ra k D e fl e ks i (m m ) Tegangan (N)

4.2.2. Karakteristik Getaran Pada Variasi Tegangan

Karakteristik getaran dapat diketahui dengan adanya perbedaan getaran pada sabuk-V dengan variasi tegangan. Data hasil pengukuran pada variasi tegangan dapat dilihat pada gambar 4.5-4.7.

Hasil pengukuran variasi tegangan sabuk-V pada Velocity arah aksial dapat dilihat pada gambar 4.5 grafik velocity vs tegangan yaitu sebagai berikut :

Gambar 4.5. Grafik velocity vs tegangan pada arah aksial

Dari gambar 4.5 adalah data yang didapat langsung dari penelitian. Pada tegangan 150,180,200 dan 230 N terdapat gelombang amplitude velocity yang semakin meningkat dari 2.6721 mm/s menjadi 2.9976 mm/s. Pada saat tegangan 250 N gelombang amplitude velocity mengalami penurunan dari 2.9978 mm/s menjadi 2.928 mm/s. Dengan adanya penurunan gelombang amplitude velocity dan suara yang berisik pada tegangan 250 N pada saat penelitian ini menandakan gejala kerusakan awal pada depericarper fan.

2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1

150 180 200 230 250

V e lo ci ty ( m m /s ) Tegangan (N)

Hasil pengukuran variasi tegangan sabuk-V pada Velocity arah horizontal dapat dilihat pada gambar 4.6 grafik velocity vs tegangan yaitu sebagai berikut :

Gambar 4.6. Grafik velocity vs tegangan pada arah horizontal

Gambar 4.6 adalah data yang didapat langsung dari penelitian dengan arah horizontal. Pada tegangan 150,180,200,230 dan 250 N gelombang amplitude velocity tertinggi terdapat pada tegangan 250 N dengan nilai amplitude 3.2665 mm/s yang menandakan akan terjadinya kerusakan atau ketidak seimbangan yang terjadi pada arah horizontal depericarper fan.

2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4

150 180 200 230 250

V

e

lo

ci

ty

(

m

m

/s

)

Hasil pengukuran variasi tegangan sabuk-V pada Velocity arah vertikal dapat dilihat pada gambar 4.7 grafik velocity vs tegangan yaitu sebagai berikut :

Gambar 4.7. Grafik velocity vs tegangan pada arah vertikal

Gambar 4.7 adalah data yang didapat langsung dari penelitian dengan arah vertikal. Pada tegangan 150,180,200,230 dan 250 N gelombang amplitude velocity tertinggi juga terdapat pada tegangan 250 N dengan nilai amplitude 3.2028 mm/s yang menandakan akan terjadinya kerusakan atau ketidak seimbangan yang terjadi pada arah vertikal depericarper fan.

2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3

150 180 200 230 250

V

e

lo

ci

ty

(

m

m

/s

)

Dari hasil pengukuran variasi tegangan pada velocity dapat dibuat grafik rekapitulasi sebagai berikut :

Gambar 4.8. Grafik rekapitulaasi velocity vs tegangan

Pada gambar 4.8 terdapat grafik velocity dengan arah aksial, horizontal dan vertikal. Pada arah aksial memiliki gelombang amplitude velocity yang rendah dan terjadi penurunan gelombang amplitude pada tegangan 250N. pada arah horizontal memiliki gelombang amplitude velocity yang terbesar pada tegangan 250N dan kemudian disusul dengan arah vertikal pada tegangan 250N. Dengan semakin tingginya gelombang amplitude velocity yang terjadi maka akan terjadinya kerusakan pada depericarper fan.

Untuk semua perhitungan Amplitudo, Displacement dan Acceleration dibutuhkan terutama sekali adalah mengetahui Amplitudo dan kecepatan sudut putaran dengan menggunakan persamaan (2.21). Data Amplitudo pada tabel akan dipergunakan untuk perhitungan Displacement dan Acceleration.

2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3

150 180 200 230 250

V e lo ci ty ( m m /s ) Tegangan (N) Aksial Horizontal Vertikal

Kecepatan sudut untuk putaran dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :

ɷ

= 2�

60

= 2 3.14 1500

60

= 157 rad/sec

Dari persamaan velocity dapat digunakan untuk mencari nilai amplitudo yang nantinya digunakan untuk menghitung displacement dan acceleration, dan besarannya amplitudo dapat dihitung dengan persamaan (2.22) adalah sebagai berikut :

 Hasil perhitungan variasi tegangan sabuk-V arah aksial

ẋ

=

ɷ

A cos

ɷ

t

A = ẋ ɷ cos ɷt

= 2.672124

157 x cos (157 x 0.2)

= 0.0199 mm

Untuk menghitung Displacement dapat dicari dengan mengintegralkan persamaan (2.20) sebagai berikut :

x =

ẋ

(t)

= A sin

ɷ

t

= 0.019940111 x sin (157 x 0.2) = 0.0103 mm

Untuk menghitung Acceleration dapat dicari dengan mendiffrensialkan persamaan (2.23) sebagai berikut :

ẍ

= dẋ

= (

ɷ

A cos

ɷ

t)

= - 1572 x 0.019940111 x sin (157 x 0.2) = 256.0782 mm/sec2

 Hasil perhitungan variasi tegangan sabuk-V arah horizontal

Dengan cara yang sama dengan perhitungan variasi tegangan sabuk arah aksial diatas dari persamaan (2.20) dapat digunakan untuk mencari nilai amplitudo yang nantinya untuk menghitung Displacement dan Acceleration, dan besarnya amplitudo adalah sebagai berikut :

ẋ

=

ɷ

A cos

ɷ

t A = ẋ

ɷ cos ɷt

= 2.672698

157 x cos (157 x 0.2)

= 0.0203 mm

Untuk menghitung Displacement dapat dicari dengan mengintegralkan persamaan (2.20) sebagai berikut :

x =

ẋ

(t)

= A sin

ɷ

t

= 0.020349461 x sin (157 x 0.2) = 0.0106 mm

Untuk menghitung Acceleration dapat dicari dengan mendiffrensialkan persamaan (2.23) sebagai berikut :

ẍ

= dẋ

= (

ɷ

A cos

ɷ

t) = -

ɷ

2

A sin

ɷ

t

= - 1572 x 0.020349461 x sin (157 x 0.2) = 261.3352 mm/sec2

 Hasil perhitungan variasi tegangan sabuk-V arah vertikal

Dengan cara yang sama dengan perhitungan variasi tegangan sabuk arah aksial diatas dari persamaan (2.20) dapat digunakan untuk mencari nilai amplitudo yang nantinya untuk menghitung Displacement dan Acceleration, dan besarnya amplitudo adalah sebagai berikut :

ẋ

=

ɷ

A cos

ɷ

t A = ẋ

ɷ cos ɷt

= 2.679948

157 x cos (157 x 0.2)

= 0.0199 mm

Untuk menghitung Displacement dapat dicari dengan mengintegralkan persamaan (2.20) sebagai berikut :

x =

ẋ

(t)

= A sin

ɷ

t

= 0.019998496 x sin (157 x 0.2) = 0.0104 mm

Untuk menghitung Acceleration dapat dicari dengan mendiffrensialkan persamaan (2.23) sebagai berikut :

ẍ

= dẋ

= (

ɷ

A cos

ɷ

t) = -

ɷ

2

A sin

ɷ

t

= - 1572 x 0.019998496 x sin (157 x 0.2) = 256. 8280 mm/sec2

Dengan hasil Displacement dan Acceleration yang didapat maka dapat dilihat pada gambar 4.9-4.11.

Hasil analisa aksial Displacement untuk variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.9 grafik Displacement vs Tegangan sebagai berikut :

Gambar 4.9. Grafik Displacement vs tegangan pada arah aksial

Pada gambar 4.9 adalah hitungan secara manual dari data yang diperoleh. Pada tegangan 150,180,200 dan 230 N terdapat gelombang amplitude displacement yang semakin meningkat dari 0.0103 mm menjadi 0.0116 mm. Pada saat tegangan 250 N gelombang amplitude mengalami penurunan dari 0.0116 mm menjadi 0.0113 mm. Dengan adanya penurunan gelombang amplitude dan suara yang berisik pada arah aksial dengan tegangan 250 N ini menandakan gejala kerusakan awal pada depericarper fan.

0.0096 0.0101 0.0106 0.0111 0.0116 0.0121

150 180 200 230 250

D is p la ce m e n t (m m ) Tegangan (N)

Hasil analisa horizontal Displacement untuk variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.10 grafik Displacement vs Tegangan sebagai berikut :

Gambar 4.10. Grafik Displacement vs tegangan arah horizontal

Pada gambar 4.10 adalah hitungan secara manual dari data yang diperoleh dengan arah horizontal. Pada tegangan 150,180,200,230 dan 250N gelombang amplitude displacement tertinggi terdapat pada tegangan 250 N dengan nilai 0.0126 mm yang menandakan akan terjadinya kerusakan atau ketidakseimbangan yang terjadi pada arah horizontal depericarper fan.

0.0095 0.01 0.0105 0.011 0.0115 0.012 0.0125 0.013

150 180 200 230 250

D

is

p

la

ce

m

e

n

t

(m

m

)

Hasil analisa vertikal Displacement untuk variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.11 grafik Displacement vs Tegangan sebagai berikut :

Gambar 4.11. Grafik Displacement vs tegangan pada arah vertikal

Gambar 4.11 adalah data yang didapat langsung dari penelitian dengan arah vertikal. Pada tegangan 150,180,200,230 dan 250 N gelombang amplitude displacement tertinggi juga terdapat pada tegangan 250 N dengan nilai amplitude 0.0124 mm yang menandakan akan terjadinya kerusakan atau ketidakseimbangan yang terjadi pada arah vertikal depericarper fan.

0.009 0.0095 0.01 0.0105 0.011 0.0115 0.012 0.0125 0.013

150 180 200 230 250

D

is

p

la

ce

m

e

n

t

(m

m

)

Dari hasil pengukuran variasi tegangan pada Displacement dapat dibuat grafik rekapitulasi sebagai berikut :

Gambar 4.12. Grafik rekapitulasi Displacement vs tegangan

Pada gambar 4.12 terdapat grafik displacement dengan arah aksial, horizontal dan vertikal. Pada arah aksial memiliki gelombang amplitude displacement yang rendah dan terjadi penurunan gelombang amplitude pada tegangan 250N. pada arah horizontal memiliki gelombang amplitude yang terbesar pada tegangan 250N dengan nilai 0.0126 mm dan kemudian disusul dengan arah vertikal pada tegangan 250N dengan nilai 0.0124 mm. Dengan semakin tingginya gelombang amplitude displacement yang terjadi maka akan terjadinya kerusakan pada depericarper fan.

0.01 0.0105 0.011 0.0115 0.012 0.0125 0.013

150 180 200 230 250

D is p la ce m e n t (m m ) Tegangan (N) Aksial Horizontal Vertikal

Hasil analisa aksial Acceleration untuk variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.13. grafik Acceleration vs Tegangan sebagai berikut :

Gambar 4.13. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah aksial

Pada gambar 4.13 adalah hitungan secara manual dari data yang diperoleh pada arah aksial. Pada tegangan 150,180,200 dan 230 N terdapat gelombang amplitude acceleration yang semakin meningkat dari 256.0782 mm/s2 menjadi 287.2720 mm/s2. Pada saat tegangan 250 N gelombang amplitude mengalami penurunan dari 287.2720 mm/s2 menjadi 280.6398 mm/s2. Dengan adanya penurunan gelombang amplitude dan suara yang berisik pada arah aksial dengan tegangan 250 N ini menandakan gejala kerusakan awal pada depericarper fan.

240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290

150 180 200 230 250

A cc e le ra ti o n ( m m /s 2) Tegangan (N)

Hasil analisa horizontal Acceleration untuk variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.14 grafik Acceleration vs Tegangan sebagai berikut :

Gambar 4.14. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah horizontal

Pada gambar 4.14 adalah hitungan secara manual dari data yang diperoleh dengan arah horizontal. Pada tegangan 150,180,200,230 dan 250N gelombang amplitude acceleration tertinggi terdapat pada tegangan 250 N dengan nilai 313.0420 mm/s2 yang menandakan akan terjadinya kerusakan atau ketidakseimbangan yang terjadi pada arah horizontal depericarper fan.

230 240 250 260 270 280 290 300 310 320

150 180 200 230 250

A cc e le ra ti o n ( m m /s 2) Tegangan (N)

Hasil analisa vertikal Acceleration untuk variasi tegangan sabuk-V dapat dilihat pada gambar 4.15 grafik Acceleration vs Tegangan sebagai berikut :

Gambar 4.15. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah vertikal

Gambar 4.15 adalah data yang didapat langsung dari penelitian dengan arah vertikal. Pada tegangan 150,180,200,230 dan 250 N gelombang amplitude acceleration tertinggi juga terdapat pada tegangan 250 N dengan nilai amplitude 306.9418 mm/s2 yang menandakan akan terjadinya kerusakan atau ketidakseimbangan yang terjadi pada arah vertikal depericarper fan.

230 240 250 260 270 280 290 300 310 320

150 180 200 230 250

A cc e le ra ti o n ( m m /s 2) Tegangan (N)

Dari hasil pengukuran variasi tegangan pada Acceleration dapat dibuat grafik rekapitulasi sebagai berikut :

Gambar 4.16. Grafik rekapitulasai Acceleration vs tegangan

Pada gambar 4.16 terdapat grafik acceleration dengan arah aksial, horizontal dan vertikal. Pada arah aksial memiliki gelombang amplitude acceleration yang rendah dan terjadi penurunan gelombang amplitude pada tegangan 250N. pada arah horizontal memiliki gelombang amplitude acceleration yang terbesar pada tegangan 250N dengan nilai 313.0420 mm/s2 dan kemudian disusul dengan arah vertikal pada tegangan 250N dengan nilai 306.9418 mm/s2. Dengan semakin tingginya gelombang amplitude acceleration yang terjadi maka akan terjadinya kerusakan pada depericarper fan.

250 260 270 280 290 300 310 320

150 180 200 230 250

A cc e le ra ti o n ( m m /s 2) Tegangan (N) Aksial Horizontal Vertikal

4.2.3 Hubungan Tegangan Dengan Amplitudo

Dari hasil pengukuran maka didapatkan nilai amplitudo untuk masing-masing tegangan dan dapat dilihat pada gambar 4.17 sebagai berikut :

Gambar 4.17. Grafik hubungan tegangan dengan amplitude

Dari gambar 4.17 diatas dapat disimpulkan bahwa amplitudo tegangan sabuk terus meningkat pada tegangan 130N, 200N, 230N, dan 250N. Jika dilihat pada standar ISO untuk mengevaluasi tingkat keparahan (severity) dari sinyal getaran yang terjadi untuk kontruksi alat uji ini dengan daya dibawah 15 kW berada pada zona B dan C. Dengan nilai velocity dapat dilihat pada tabel 4.16 yang mempunyai range sebesar 2.6721 mm/s – 2.7269 mm/s masuk dalam zona B, sedangkan yang mempunyai range sebesar 2.8215 mm/s – 3.2665 mm/s masuk dalam zona C.

0.009 0.011 0.013 0.015 0.017 0.019 0.021 0.023 0.025

0 50 100 150 200 250 300

A m p li tu d o ( m m ) Tegangan (N) Aksial Horizontal Vertikal

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan tujuan dari penelitian ini yaitu memliki 4 kesimpulan sebagai berikut :

1. Tegangan yang terjadi setelah terjadi variasi tegangan sabuk yaitu : a. Tegangan statik

Gaya yang menghasilkan tegangan terbesar adalah pada percobaan ke V dengan tegangan 250 N dengan tegangan sebesar 3997.96 N sedangkan tegangan terendah terjadi pada percobaan I dengan tegangan 150 N dengan tegangan sebesar 2397.98 N.

b. Tegangan operasi

Gaya yang menghasilkan tegangan terbesar adalah pada percobaan ke V dengan tegangan sebesar 4442.12 N sedangkan tegangan terendah terjadi pada percobaan I dengan tegangan sebesar 2644.37 N.

2. Karakteristik getaran yang dihasilkan pada depericarfer fan dengan titik pengujian pada sabuk-V tipe A-37 mengalami perubahan gelombang. Perubahan gelombang dipengaruhi dengan adanya variasi tegangan yang terjadi pada sabuk-V. Pada percobaan ke V memiliki gelombang dengan amplitudo yang tertinggi pada frekuensi tersebut dan ini merupakan indikasi pertama untuk mendeteksi adanya kerusakan pada sabuk-V depericarper fan. 3. Dari analisa data getaran pada sabuk-V tipe A-37 dengan variasi tegangan

dapat diperoleh sinyal getaran (simpangan, kecepatan, dan percepatan) sebagai pendeteksi kerusakan dini.

1) Arah aksial

a. Simpangan terbesar pada tegangan 230 N dengan harga 0.0116 mm. b. Kecepatan terbesar pada tegangan 230 N dengan harga 2.9976 mm/s. c. Percepatan terbesar pada tegangan 230 N dengan harga 280.6398 mm/s2. 2) Arah horizontal

c. Percepatan terbesar pada tegangan 250 N dengan harga 313.0420 mm/s2. 3) Arah vertikal

a. Simpangan terbesar pada tegangan 250 N dengan harga 0.0124 mm. b. Kecepatan terbesar pada tegangan 250 N dengan harga 3.2028 mm/s. c. Percepatan terbesar pada tegangan 250 N dengan harga 306.9418 mm/s2. 4. Amplitudo tegangan sabuk terus meningkat pada tegangan 180N, 200N,

230N, dan 250N. Jika dilihat pada standar ISO untuk mengevaluasi tingkat keparahan (severity) dari sinyal getaran yang terjadi untuk kontruksi alat uji ini dengan daya dibawah 15 kW berada pada zona B dan C. Dengan nilai velocity dapat dilihat pada tabel 4.16 yang mempunyai range sebesar 2.6721 mm/s – 2.7269 mm/s masuk dalam zona B pada percobaan I dengan tegangan 150N, sedangkan yang mempunyai range sebesar 2.8215 mm/s – 3.2665 mm/s masuk dalam zona C pada tegangan 180N, 200N, 230N, dan 250N.

5.2 Saran

Untuk pengembangan lebih lanjut dalam penelitian selanjutnya, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut :

1. Untuk penelitian analisa selanjutnya, disarankan untuk mendapatkan data yang lebih spesifik dan memiliki variasi tegangan < 150 N.

2. Perlu dikembangkan software untuk menganalisis sinyal getaran secara langsung sehingga didapat dimanfaatkan untuk memantau kondisi mesin secara online.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Jenis - Jenis Fan

Fan dapat diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu:

1. Axial Fan memakai gaya poros untuk menggerakkan udara atau gas, berputar dengan poros utama dengan kipas yang dipasang secara tegak lurus dari diameter luar poros. Axial fan biasa digunakan pada sistem ventilasi. Fan ini terkenal di industri karena murah, bentuknya yang kompak dan ringan [2]. Jenis utama fan dengan aliran aksial diringkas dalam Tabel 2.1.

Gambar 2.1. Axial Fan

Tabel 2.1 Karakteristik Axial Fan

Jenis Fan Keuntungan Kerugian

Propeller Fan

Gambar 2.2

 Menghasilkan laju aliran udara yang tinggi pada tekanan rendah

 Tidak membutuhkan saluran kerja yang luas sebab tekanan yang dihasilkannya kecil

 Murah sebab konstruksinya yang sederhana

 Sering digunakan pada ventilasi atap dan dapat menghasilkan

 Efesiensi energinya relatif rendah

yang membantu dalam penggunaan ventilasi

Tube Fan Aksial

Gambar 2.3

 Tekanan lebih tinggi dan efesiensi operasinya lebih baik dari pada Propeller Fan

 Cocok untuk tekanan menengah, penggunaan laju aliran udara yang tinggi

 Menciptakan tekanan yang cukup untuk mengatasi kehilangan di saluran dengan ruangan yang relatif efisiensi yang berguna untuk pembuangan

 Relatif mahal

 Kebisingan aliran udara sedang

 Efesiensi energinya relatif rendah (65%)

Vane Axial Fan

Gambar 2.4

 Cocok untuk pengguna tekanan sedang sampai tinggi 500 mmWC seperti induced draft untuk pembuangan boiler

 Cocok untuk hubungan langsung ke as motor

 Kebanyakan efisiensi energi mencapai 85% jikia di lengkapi dengan fan airfoil dan jaraj ruang yang kecil

 Relatif mahal jika

dibanding dengan fan impeler

2. Centrifugal Fan

Centrifugal Fan mempercepat aliran udara secara linier, merubah arah aliran biasanya 90o dan dibuat kokoh, relatif tidak berisik, dan dapat beroperasi di berbagai kondisi. Centrifugal Fan lebih murah dan lebih mudah pada pembangunan. Fan sentrifugal digunakan untuk memindahkan gas pada sistem ventilasi di gedung-gedung. Fan sentrifugal juga biasa digunakan sebagai sistem pendingin/pemanas dan juga cocok

untuk proses industri dan sistem kontrol polusi udara. Berbagai jenis centrifugal fan dapat dilihat pada gambar 2.5.

(a) (b)

(c) (d) (e)

Gambar 2.5. Lima jenis blade centrifugal fan

Keterangan gambar :

a. Forward curve fan, memiliki roda-roda yang terdapat didalamnya berukuran kecil dan membelok kedalam searah dengan arah rotasi roda-roda. Fan ini beroperasi pada kecepatan yang relatif rendah. Jenis fan ini biasa juga disebut sebagai squirrel cage wheel. Tipe ini biasa digunakan pada kegiatan proses pemanasan dengan tekanan rendah, ventilasi dan pendingin ruangan seperti pada tungku pembakaran domestik dan pada alat pendingin lainnya.

b. Radial blade fan, roda-roda yang terdapat didalamnya berbentuk seperti paddle. Blade yang ada memiliki arah tegak lurus dengan arah rotasi fan. Fan ini cenderung beroperasi pada kecepatan yang sedang. Tipe ini biasa digunakan pada kegiatan material handling, memiliki bentuk yang kokoh serta mudah untuk diperbaiki dilapangan. Jenis fan ini juga digunakan pada industri yang membutuhkan tekanan yang

c. Radial tip fan, roda-roda yang terdapat didalamnya memiliki bentuk yang cenderung melengkung ke arah rotasi roda-roda tetapi blade yang terdapat didalamnya bersandar kebawah, sehingga bagian luarnya akan mencapai posisi radial. Fan ini berkerja dengan kecepatan yang hampir sama dengan fan backward inclined. Tipe ini juga dirancang untuk menangani pada kegiatan material handling atau pada kegiatan yang menyebabkan erosive, dan juga lebih efisien daripada blade radial. d. Backward-inclined fan, roda-roda yang terdapat didalamnya berbentuk

rata dan memiliki arah yang condong dan menjauhi arah dari rotasi roda. Fan ini cenderung beroperasi pada kecepatan yang tinggi. Tipe fan ini lebih efisien daripada kedua jenis fan diatas. Tipe ini biasa digunakan pada pemanas biasa, ventilasi dan sistem pendingin udara. Digunakan pada berbagai kegiatan di industri, dimana jenis airfoil blade tidak dapat digunakan karena memiliki kemungkinan terkena korosi akibat debu halus.

e. Air foil fan, adalah bukan tipe yang umum, namun tipe ini merupakan tipe penyempurnaan pada desain tipe Backward Inclined. Fan ini memiliki efisiensi yang paling tinggi dan cenderung memiliki kecepatan yang lebih cepat. Tipe ini biasa digunakan pada industri yang memiliki keadaan udara yang cukup bersih. Selain itu jenis fan ini dapat dirancang dengan konstruksi khusus pada udara yang berdebu.

2.2Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt)

Sabuk di gunakan untuk mentransmisikan tenaga dari satu poros ke poros lain melalui puli yang berputar dengan kecepatan yang sama atau berbeda. Jumlah tenaga yang ditransmisikan tergantung dari beberapa faktor [3]:

1. Kecepatan pada sabuk

2. Kekencangan sabuk pada puli 3. Hubungan antara sabuk dan puli 4. Kondisi pemakaian 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 dan mampu bergerak dengan kecepatan sampai 104 m/s dan menerima beban sampai 500 kW.

2. Sabuk-V (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 dan Kecepatan putar pada transmisi sabuk pada umumnya direncanakan antara 10 sampai 20 m/detik dan maksimum 25 m/detik.

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 dan batas maksimum kecepatan sabuk gilir kurang lebih 35 m/s dan daya yang dapat diransmisikan adalah sampai 60 kW.

Sabuk paling umum dijumpai di industri adalah sabuk-V, karena penanganannya mudah serta harga murah. Kecepatan sabuk pada umumnya direncanakan antara 10 – 20 m/s, serta dapat mentransmisikan daya hingga 500 kW. Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tegangan yang besar, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6.

2.2.1 Tipe Dan Ukuran Nominal Sabuk-V

Tiap dimensi sabuk-V telah distandarisasi oleh pabrikan dan pada umumnya dapat dibagi/diklasifikasikan menjadi 2 (dua), yaitu: heavy-duty (industri) dan lightduty (fractional-horsepower). Sabuk-V untuk industri berdasarkan penampangnya Gambar 2.7 terdiri dari 2 tipe dasar, yaitu: penampang konvensional/klasik (A, B, C, D, dan E) dan penampang sempit (3V, 5V, dan 8V).

(a)

(b)

Gambar 2.7. Penampang sabuk-V industri: (a) Penampang konvensional, dan (b) Penampang sempit

2.2.2 Panjang Sabuk-V

Untuk menghitung panjang dari sabuk-V terdapat tiga nomenklatur yang umum dan sering digunakan sesuai dengan cara pengukurannya, yaitu: panjang efektif (Le: effective length), panjang bagian luar (OC: outside circum ference), dan panjang pitch (Lp: pitch length).

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

Untuk menghitung panjang bagian luar (OC) biasanya diukur secara sederhana dengan menggunakan pita ukur yang diletakkan pada bagian luar sabuk-V. Cara ini merupakan yang terbaik untuk memperoleh panjang nominal, namun sulit untuk mendapatkan nilai yang akurat dan konsisten karena sabuk-V diukur pada saat tidak diberi tegangan (tension), sehingga tidak dapat menyatakan panjang sabuk pada saat dioperasikan.

Panjang pitch (Lp) merupakan panjang dari aksis netral dari sabuk, yaitu panjang dari kabel (tension cord line). Karena kabel berada di dalam sabuk, sehingga sulit untuk diukur namun dapat dihitung dengan rumus [4].

Lp = 2C +

π

( + )

2

+

( − )2

4

(2.1)

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

2.2.3 Tegangan Statik dan Gaya Defleksi Sabuk-V

Sabuk-V dapat mentransmisikan daya dengan baik pada rentang tegangan yang cukup lebar. 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. Cara untuk menghitung yaitu metode defleksi gaya (force deflection) sesuai rekomendasi Mechanical Power Transmission Association (MPTA), hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.

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.

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

q =

64

(2.2)

dimana panjang span (Ls) dapat dihitung dengan rumus:

Ls = 2

+ (

−

2

)

2

_(2.3)

dimana : Ls = panjang rentangan (inci) C = Jarak antar poros (inci) D,d = Diameter puli (inci)

Besarnya tegangan pada sabuk-V idealnya adalah tegangan terendah dimana sabuk tidak akan slip pada kondisi beban tertinggi, lihat Gambar 2.9. Hal ini akan menghasilkan umur sabuk yang paling baik dan beban pada poros yang rendah.

Gambar 2.9. Vektor tegangan statik sabuk

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

Tst = 15

2.5− _Ө

Ө

103

Ө

+

0,9

(

60

)

2

₍

1

�

)

(2.4)

dimana Tst = Tegangan statik sabuk (lb),

Pd = Daya rencana (hp)

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

gc = konstanta gravitasi : 32.2 ft/sec2

Nb = Jumlah sabuk yang digunakan

Tabel 2.2 Berat sabuk (W) dan faktor modulus sabuk (Ky)

Panjang Sabuk Berat Sabuk W (lb/ft) Faktor Modulus Sabuk (Ky)

3L 0.04 5

4L 0.06 6

5L 0.09 9

A 0.07 6

AX 0.06 7

B 0.13 9

BX 0.11 10

C 0.23 16

CX 0.21 18

D, DX 0.42 30

3V, 3VX 0.05 4

5V 0.14 12

5VX 0.12 13

8V, 8VX 0.37 22

(Sumber : Mechanical Power Transmission Ascociation)

Faktor koreksi busur KӨ, dapat dihitung dengan rumus:

K_Ө = 1,25 −1 (2.5)

dimana R adalah rasio tegangan yang dihitung dengan rumus:

Ө = 2 −1 −

2

(2.7)

Daya rencana dihitung dengan rumus:

Pd = 1.15 P (2.8)

yang mana P adalah daya motor terpasang (hp), sedangkan rumus kecepatan sabuk :

V = �

60 (2.9)

Rentang gaya minimum dan maksimum yang direkomendasikan untuk mesin dengan sabuk-V berjumlah satu dapat dihitung dengan rumus:

1. Gaya minimum yang direkomendasikan

Pmin =

+

16 (2.10)

2. Gaya maksimum yang direkomendasikan

Pmax =

1,5 +

16

(2.11)

Sesuai rekomendasi MPTA, untuk keperluan analisa tegangan statik sabuk-V berjumlah satu, akibat gaya defleksi Pa, dengan defleksi berjarak q, dapat dihitung dengan rumus:

Tst = 16

−

(2.12)

Dimana : Pa = Gaya defleksi yang aktual diukur (lb) Ky = Faktor Modulus sabuk (lihat Tabel 2.3) Ls = Panjang span (inci)

2.2.4 Beban Statik pada Poros Akibat Tegangan Sabuk-V

Beban statik pada poros Fs, didefinisikan sebagai resultan dari tegangan akibat tegangan statik sabuk Ts disepanjang garis sumbu penggerak (drive center line) pada saat diam, lihat Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Vektor tegangan sabuk dan beban statik poros

Besar beban statik poros Fst, adalah sama untuk puli penggerak dan yang digerakkan, yang dihitung dengan rumus:

�

= 2

�

sin

�

2

(2.13)

2.2.5 Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Sabuk-V

Tegangan sabuk-V 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 statik Tst, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.11.

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

Te =

−

=

2

=

33000 ( )

�

(2.14)

Pr = 3

746 106 (2.15)

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

TT =

0,9

−

0,9

(

60

)

2 1

�

+

2 (2.16)

maka slack side tension TS dapat dihitung dengan rumus:

=

−

(2.17)

2.3Analisa Getaran

Analisa getaran merupakan salah satu alat yang sangat bermanfaat sebagai prediksi awal terhadap adanya masalah pada mekanikal, elektrikal dan proses pada peralatan, mesin-mesin dan sistem proses yang kontinu di pabrik. Sehingga analisa getaran saat ini menjadi pilihan teknologi predictive maintenance yang paling sering digunakan [5].

Disamping manfaatnya dalam hal predictive maintenance, teknik analisa getaran juga digunakan sebagai teknik untuk mendiagnosa, yang dapat diaplikasikan antara lain untuk: pengendalian mutu, mendeteksi bagian yang mengalami kelonggaran, pengendalian kebisingan, mendeteksi adanya kebocoran, desain dan rekayasa mesin, dan optimasi produksi.

2.3.1 Karakteristik Getaran

Getaran secara teknis didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek terhadap posisi objek awal/diam. Gerakan massa dari posisi awal menuju atas dan bawah lalu kembali ke posisi semula, dan akan melanjutkan geraknya disebut

sebagai satu siklus getar. Waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus disebut sebagai periode getaran. Jumlah siklus pada suatu selang waktu tertentu disebut sebagai frekuensi getaran [6].

Perpindahan (displacement) mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar, kecepatan (velocity) mengindikasikan berapa cepat objek bergetar dan percepatan (acceleration) suatu objek bergetar terkait dengan gaya penyebab getaran. Satuan yang digunakan tiap karakteristik dapat dilihat pada Tabel 2.3. Untuk keperluan program preventive maintenance, kecepatan getar adalah karakteristik yang penting untuk diukur.

Tabel 2.3 Karakteristik dan satuan getaran

Karateristik Getaran Satuan

Metrik British

Perpindahan microns peak to peak ( 1 µm = 0.001 mm )

mils peak to peak (0.001 in )

Kecepatan mm/s in/s

Percepatan G

( lg = 980 cm/s2 )

G

( lg = 5386 in/s2 )

Frekuensi cpm, cps, Hz cpm, cps, Hz

Pase derajat Derajat

(Sumber: Maintenance Engineering Handbook, Mobley, 2008)

2.3.2 Parameter Pengukuran

Proses pemilikiah tranduser yang akan digunakan harus mempertimbangkan parameter apa yang kita inginkan untuk diukur. Biasanya parameter-parameter tersebut adalah displacement (perpindahan), velocity (kecepatan), dan acceleration (percepatan) [7]. Panduan pemilihan parametr pengukuran dapat di lihat pada Tabel 2.4

Tabel 2.4 Parameter pengukuran

Parameter Faktor Pemilihan Parameter Pengukuran

Perpindahan (Displacement)

a) Frekuensi rendah, dibawah 600 cpm.

b) Pengukuran getaran shaft pada mesin berat dengan rotor yang relatif ringan.

c) Menggunakan transduser velocity dan tranduser acceleration.

d) Transduser velocity, untuk mengukur displacement dengan rangkaian single integrator.

e) Transduser accelerometer, dapat digunakan untuk mengukur diplacement getaran dengan rangkaian double integrator.

Kecepatan (Velocity)

a) Range frekuensi antara 600 – 100.000 cpm. b) Pengukuran over all level getaran mesin.

c) Untuk melakukan prosedur analisa secara umum.

Perpindahan (Acceleration)

a) Pengukuran pada frekuensi tinggi/ultrasonic sampai 600000 cpm atau lebih.

b) Untuk pengukuran spike energy pada roll bearing, ball bearing, gear, dan sumber getaran aerodinamis dengan frekuensi tinggi.

(Sumber : http://vibrasi.wordpress.com/category/teori-vibrasi)

2.3.3 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) [8]. Secara umum, gerak harmonik dinyatakan dengan persamaan:

x = A sin 2π

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 2.10. Dengan kecepatan sudut garis OP sebesar ω, perpindahan simpangan x dapat dituliskan sebagai:

x = A sin ɷt (2.20)

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

ɷ = 2� = 2πf (2.21)

f = ɷ 2�

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:

ẋ = ɷA cos ɷt (2.22)

ẍ = −�2A sin ɷt (2.23)

Gambar 2.12. Gerak harmonik sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak pada lingkaran

banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi sumbangannya. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang kompleks yang diulang secara periodik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.13.

Gerak harmonik pada Gambar 2.13 dapat dinyatakan dalam deretan sinus dan cosinus yang dihubungkan secara harmonik. Jika x (t) adalah fungsi periodik dengan periode , maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier [9] sebagai:

x(t) = 1

2 0 + 1 �1 + 2 �2 …+ �

+ 1 �1 + 1 �2 …+ � (2.24)

Dengan

�

₁

=

2�

�

� = 2�1

Gambar 2.13. Gerak periodik gelombang sinyal segiempat dan gelombang pembentuknya dalam domain waktu

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 n a dan n b , kedua ruas persamaan (2.24) dengan cos

ωt dan sin ωt , kemudian setiap suku diintegrasi untuk lama perioda τ . Dengan mengingat hubungan berikut,

cos� cos�

�

0 =

0 , ≠

�/2 , =

sin� sin�

�

0 =

0 , ≠

sin� cos� �

0 =

0 , ≠

0 , =

Dari persamaan (2.25), maka untuk m = n, diperoleh hasil = 1

�/2 � �

0 (2.26)

= 1

�/2 � �

0 (2.27)

Persamaan deret Fourier berdasarkan nilai gelombang empat persegi: x(t) = X untuk 0 < t < τ/2

dan

x(t) = −X untuk τ/2 < t < τ

Maka koefisien dan dapat dihitung, sebagai berikut:

=

1

�/2 � − � �

�/2 �/2

0

= 0

Karena ₀�/2 � = _��_/2 � = 0

Dan = 1

�/2 � − � �

�/2 �/2

0

= 1

�/2 ( � )�/2

0 _{+ ( � )}

�/2 � = _�

2

(1− �

2) + (1−

� 2)

Akan menghasilkan nilai = 0 untuk n bilangan genap, dan = 4X/�

2 untuk n bilangan ganjil. Sehingga deret Fourier untuk gelombang empat persegi menjadi :

x(t) = 8

� sin +

sin 3

3 +

sin 5

5 +

sin 7

7 +⋯ (2.28)

2.3.5 Getaran Bebas (Free Vibration)

Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan tidak ada gaya luar yang bekerja.

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 2.14 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 2.14. Sistem Massa Pegas dan diagram benda bebas

Hukum Newton kedua adalah dasar pertama untuk meneliti gerak system seperti

ditunjukkan pada gambar 2.11 dimana gaya statik ∆ dan gaya pegas k ∆ adalah

sama dengan gaya berat (W) yang bekerja pada massa m:

Gerak statik: k ∆ = W = m.g (2.29)

k ∆ - W = 0

Gerak dinamik: mẍ+ k(∆+x) – W = 0 (2.30)

dimana menghasilkan persamaan diferensial untuk gerak, karena k∆ = W dan menggunakan ẍ = a yang merupakan turunan kedua dari x terhadap waktu [10].

mẍ + kx = 0 (2.31)

Persamaan 2.31 merupakan persamaan gerak getar bebas tanpa peredaman, selanjutnya diubah menjadi:

Solusi dari persamaan (2.32) :

x = Aest ẋ = sAest

ẍ = s2Aest (2.33) Substitusi (2.32) ke (2.33)

est (s2 + �2 =0) s1 = iωn s2 = -iωn Sehingga: x = A1es1t

+ A2es2t = A1eiωnt + A2e–iωnt (2.34) Ingat:

e

iq = cos q + i sin q

e

–iq = cos q - i sin q Persamaan (2.34) menjadi

x = A1 (cos ωnt + i sin ωnt) + A2 (cos ωnt - i sin ωnt) = (A1 + A2) cos ωnt + i(A1 - A2) sin ωnt

= A cos ωnt + B cos ωnt (2.35)

Kondisi pada t = 0, x(0 )= X0 sedangkan v(0) =V0 x = A cos ωnt + B cos ωnt

v = ẋ = -ωnA sin ωnt + ωnB cos ωnt pada t = 0

B = 0, ωnA = V0 A = V0

ωn x = V0

ωn sin ωnt (2.36)

= A sin ɷt

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

substitusi persamaan (2.31) dan (2.32) ke persamaan (2.33) sehingga:

m (−��2 sin ɷt) + k (A sin ɷt) = 0 (2.39) (k−��2) (A sin ɷt) = 0

(A sin ɷt) ≠ 0 (k − �2) = 0

2.3.6 Standarisasi Pengukuran Getaran

Standar Indicator yang digunakan untuk pengukuran getaran dalam penelitian ini adalah ISO 10186-1:1995(E). Standard ini dapat digunakan untuk menentukan tingkat getaran yang dapat diterima bagi berbagai kelas permesinan. Dengan demikian, untuk menggunakan standard ini, pertama-tama perlu mengklasifikasikan permesinan yang akan diuji sesuai Tabel 2.5 yang menunjukkan pedoman bagi kelayakan permesinan ISO 10186-1:1995(E) [11]. Tabel 2.5 Kriteria zona evaluasi kelayakan permesinan ISO 10186-1:1995(E) Vibration

Velocity mm/sec

Up to 15 kW Class I

15 to 75 kW Class II

> 75 kW (rigid) Class III

> 75 kW (soft) Class IV 0.28

A

A

A

A

0.45 0.71 1.12

B

1.8

B

2.8

C

B

4.5

C

B

7.1

D

C

11.2

D

C

18

D

28

D

45

Dengan membaca Tabel 2.5 dapat mengkaitkan kondisi kerusakan permesinan dengan getaran sebagai monitoring perawatan berbasis kondisi.

Standar yang digunakan adalah parameter kecepatan (rms) untuk mengindikasikan kerusakan. Huruf A,B,C,D seperti terlihat pada Tabel 2.3. mengklasifikasikan tingkat keparahan sesuai dengan kelas permesinan, sebagai berikut:

1. Zona A

Zona hijau, getaran dari mesin sangat baik dan dibawah getaran yang diizinkan.

2. Zona B

Zona kuning, getaran dari mesin baik dan dapat dioperasikan karena masih dalam batas yang diizinkan.

3. Zona C

Zona orange, getaran dari mesin dalam batas toleransi dan hanya dioperasikan dalam waktu terbatas.

4. Zona D

Zona merah, getaran dari mesin dalam batas berbahaya dan kerusakan dapat terjadi pada mesin.

5. Kelas I

Bagian mesin secara integral dikaitkan sebagai permesinan lengkap dalam kondisi pengoperasian normal (motor listrik sampai 15 kW).

6. Kelas II

Peralatan permesinan berukuran sedang (motor listrik dengan output 15-75 kW) tanpa fondasi khusus, mesin terpasang mati (hingga 300 kW) dengan fondasi khusus.

7. Kelas III

Mesin dengan penggerak utama yang lebih besar dan mesin-mesin besar

lainnya dengan rotating masses terpasang mati pada fondasi padat dan fondasi berat yang indikatornya sulit bagi penjalaran getaran.

8. Kelas IV

Mesin dengan penggerak utama yang lebih besar dan mesin-mesin besar lainnya dengan rotating masses-terpasang pada fondasi yang indikatornya mudah bagi pengukuran getaran (sebagai contoh: turbo generator terutama dengan substruktur yang ringan).

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Didalam dunia industri Pabrik Kelapa Sawit memiliki beberapa stasiun yang satu sama lainnya saling berkaitan dan saling ketergantungan. Bila pada proses pada bagian awal terjadi hambatan maka proses selanjutnya akan mengalami hambatan. Demikian pula bila proses bagian akhir mengalami hambatan maka proses pada bagian awal akan mengalami gangguan pula. Karena saling ketergantungan ini, maka setiap stasiun harus beroperasi dengan maksimal sesuai dengan ketentuan dan kapasitas yang terpasang. Seperti Depericarper fan yang berfungsi untuk memisahkan serabut dan biji yang berasal dari cake breaker conveyor (CBC) pada stasiun inti. Apabila mesin ini mengalami kerusakan dan tidak dapat terlaksana dengan baik, maka dapat berpengaruh terhadap jam kerja pabrik dan akan mengakibatkan tidak tercapainya kapasitas olah pabrik (Throughput), dan kehilangan produksi (Losses) menjadi meningkat [1].

Belt merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang termasuk Depericarper fan yang berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Karakter gesekan pada belt dan permukaan puli sangat mempengaruhi kemampuan transmisi untuk memindahkan daya. Sehingga getaran dan tekanan yang terjadi pada belt juga harus perlu diperhatikan agar belt dapat bekerja secara optimal dengan umur pemakaian yang telah ditentukan.

Pengaruh tegangan dari sabuk adalah faktor paling penting yang diperlukan untuk penerapan pada transmisi sabuk-v. Dimana, tegangan yang terlalu sedikit akan menghasilkan slip terhadap sabuk sehingga menyebabkan sabuk cepat rusak, dan hilangnya produktivitas. Tegangan yang terlalu banyak akan menyebabkan stress yang berlebihan pada sabuk, bantalan, poros, dan mengurangi efesiensi kinerja mesin. Sehingga dapat disimpulkan ketegangan yang tepat untuk transmisi sabuk-v yaitu tidak terjadinya slip pada saat kondisi beban puncak dan tidak terjadinya stress yang berlebihan.

1.2 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini dilakukan pengujian pada sebuah depericarper fan yang diperkecil skalanya dengan perbandingan 3:1 dengan yang asli yang terdapat pada Pabrik Kelapa Sawit. Dengan menggunkan belt tension gauge dan vibrometer laser ometron yang diarahkan pada sabuk depericarper fan dan didapatlah getaran yang dihasilkan.

Dalam skripsi ini penulis mengambil batasan untuk memperjelas ruang lingkup permasalahan. Batasan masalah itu antara lain :

1. Pengujian hanya dilakukan pada depericarper fan dengan skala lab. Dengan ukuran dan perbandingan sebagai berikut :

No. Komponen Ukuran

Lab Pabrik 1. Daya penggerak 1 hp 50 hp 2. Diameter poros 25 mm 75 mm 3. Panjang poros 317 mm 951 mm 4. Diameter puli 101,6 mm 304.8 mm 5. Putaran 1500 rpm 1500 rpm

6. Jenis sabuk A-37 D-110

2. Dalam pengujian di lab, frekuensi paksa yang digunakan 25 Hz. 3. Pengujian hanya dilakukan pada saat tanpa beban.

4. Pengujian hanya dilakukan pada sabuk-v tipe A-37 dengan variasi tegangan 150N, 180N, 200N, 230N dan 250N.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui tegangan yang terjadi pada sabuk setelah terjadi variasi tegangan sabuk.

2. Untuk mengetahui karakteristik getaran yang terjadi pada variasi tegangan sabuk.

4. Untuk mengetahui tingkat keparahan getaran pada variasi tegangan sabuk untuk depericarper fan.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan dicapai dari penelitian ini adalah :

1. Analisa getaran dapat dimanfaatkan sebagai parameter untuk mengidentifikasi adanya kerusakan mesin, khususnya centrifugal fan yang digerakkan dengan transmisi sabuk-V di Pabrik Kelapa Sawit dengan pemeliharan predictive maintenance.

2. Memberikan informasi mengenai pengukuran gaya defleksi sabuk-V pada mesin yang menggunakan transmisi sabuk-V .

3. Menyediakan informasi mengenai standar yang dapat digunakan dalam menentukan tingkat keparahan getaran pada sabuk khususnya centrifugal fan.

1.5 Sistematika Penulisan

Skripsi ini ditulis dalam enam bab, dimana untuk setiap babnya dibagi dalam beberapa sub-bab. Pendahuluan berada dalam Bab I yang menjelaskan latar belakang, batasan masalah, tujuan dan manfaat serta sistematika penulisan skripsi. Pada Bab II dijabarkan teori-teori yang dapat mendukung dan menjadi pedoman dalam penyusunan skripsi. Pada bab ini dibahas secara praktis tentang vibrasi pada Depericarper fan dan teknik-teknik pengukuran vibrasi dengan analisis data time domain. Bab III berisikan tentang penentuan kondisi-kondisi yang perlu diperhatikan dalam pengukuran sinyal vibrasi pada sabuk Depericarper fan, alat dan spesifikasi yang digunakan, dan metode yang dilakukan dalam pengukuran sinyal vibrasi. Pada bab IV berisikan pengidentifikasian vibrasi pada sabuk Depericarper fan, dan verifikasi data pengukuran dengan hasil perhitungan dan grafik. Bab V Kesimpulan dan saran terhadap interpretasi yang dilakukan terhadap kondisi vibrasi yang merupakan bab penutup dalam karya akhir ini. Bab VI Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan dalam penyusunan laporan ini.

ABSTRAK

Didalam dunia industri Pabrik Kelapa Sawit memiliki beberapa stasiun yang satu sama lainnya saling berkaitan dan saling ketergantungan. Bila pada proses pada bagian awal terjadi hambatan maka proses selanjutnya akan mengalami hambatan. Didalam stasiun inti terdapat Depericarper Fan, yang berfungsi untuk memisahkan serabut dan biji yang berasal dari Cake Breaker Conveyor (CBC). Apabila mesin ini mengalami kerusakan, dapat mempengaruhi terhadap jam kerja pabrik dan akan mengakibatkan tidak tercapainya kapasitas olah pabrik, dan kehilangan produksi menjadi meningkat. Salah satu kerusakan yang sering terjadi pada Depericarper Fan yaitu sabuk yang berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Sehingga getaran dan tekanan yang terjadi pada belt harus diperhatikan agar belt dapat bekerja secara optimal dengan umur pemakaian yang telah ditentukan. Penelitian ini menggunakan alat Vibrometer Laser Ometreon VQ-400-A-F dan Belt Tension Gauge untuk mendapatkan gelombang getaran pada variasi tegangan sabuk-V tipe A-37. Dari penelitian ini didapati hasil gaya tegangan statik terbesar 3997.96 N dan gaya tegangan operasi terbesar 4442.12 N. Karakteristik getaran yang dihasilkan mengalami perubahan gelombang yang dipengaruhi dengan adanya variasi tegangan sabuk-V. Dengan variasi tegangan sabuk-V dapat diperoleh sinyal getaran (simpangan, kecepatan, dan percepatan) sebagai pendeteksi kerusakan dini. Pada gaya defleksi 180N, 200N, 230N, dan 250N memiliki gelombang getaran yang masuk zona C atau orange atau diatas 2.8-7 mm/sec, sedangkan gaya defleksi 150N memiliki gelombang getaran yang masuk zona B atau kuning atau diatas 1.12-2.7 mm/sec.

Kata kunci : Depericarper Fan, Sabuk-V, Vibrometer Laser Ometreon Getaran, Tegangan.

ABSTRACT

In the industrial world Palm Oil Mill have some stations the one each other related to each other and interdependence. If the first process happened detention then the next process will experienced detention. In the station kernel there is Depericarper fan, functioning to separate the fibers and nuts derived from Cake Breaker Conveyor (CBC). If the machine is experiencing sudden damage, can affected the factory hours and will result in the achievement of capacity throughput, and losses of production to be increased. One of damage that often occurs in Depericarper Fan is a belt which function to forward power and spin. So that vibration and pressure that occurs in the belt must be attentioned that the belt can work optimally with lifetime has been determined. This research use tools Vibrometer Laser Ometreon VQ-400-A-F and Belt Tension Gauge to get wave vibration in variation tension V-belts type A-37. From this research the result static tension force most 3997.96 N and operation tension force most 4442.12 N. The resulting characteristics vibration have experienced changes wave that is influenced by variation tension V-belts. With variation tension V-belts can get signal vibration (displacement, velocity, acceleration) as detection of early failure. In force deflection 180N, 200N, 230N, and 250N have wave vibration that enter the zone C or orange or above 2.8-7 mm/sec, while force deflection 150N have wave vibration that enter the zone B or yellow or above 1.12-2.7 mm/sec.

Keywords: Depericarper Fan, V-Belts, Vibrometer Laser Ometreon Vibration, Tension.

ANALISA VARIASI TEGANGAN SABUK

DENGAN KARAKTERISTIK VIBRASI

DEPERICARPER FAN

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

OLEH

AGUS SUPARJO

130421018

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

vi

2.3.5 Getaran Bebas (Free Vibration) ... 20

2.3.6 Standarisasi Pengukuran Getaran ... 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 25

3.1 Tempat dan Waktu ... 25

3.2 Bahan dan Alat ... 25

3.2.1 Bahan... 25

3.2.2 Alat ... 26

3.3 Metode Penelitian ... 31

3.4 Pemilihan Penetapan Tegangan ... 31

3.5 Set Up Peralatan ... 31

3.6 Variabel Yang Diamati ... 32

3.7 Pengolahan Analisa Data ... 32

3.8 Pelaksanaan Penelitian ... 34

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 35

4.1 Gaya Yang Bekerja Akibat Tegangan (Tension) Sabuk-V ... 35

4.1.1 Tegangan Statik Sabuk-V ... 35

4.1.2 Tegangan Operasi Sabuk-V ... 37

4.2 Karakteristik Getaran Pada Sabuk ... 39

4.2.1 Data Hasil Pengukuran Variasi Tegangan Pada Sabuk-V 40

4.2.2 Karakteristik Getaran Pada Variasi Tegangan ... 41

4.2.3 Hubungan Tegangan Dengan Amplitudo ... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 57

5.1 Kesimpulan ... 57

5.2 Saran ... 58

DAFTAR PUSTAKA ... 59 LAMPIRAN

vii DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Axial Fan ... 4

Gambar 2.2. Propeller Fan ... 4

Gambar 2.3. Tube Fan Aksial ... 5

Gambar 2.4. Vane Axial Fan ... 5

Gambar 2.5. Lima jenis blade centrifugal fan ... 6

Gambar 2.6. Penampang sabuk-V klasik ... 8

Gambar 2.7. Penampang sabuk-V industri... 9

Gambar 2.8. Pengukuran defleksi sabuk-V ... 10

Gambar 2.9. Vektor tegangan statik sabuk ... 11

Gambar 2.10. Vektor tegangan sabuk dan beban statik poros ... 14

Gambar 2.11. Vektor tegangan operasi dan beban dinamis poros sabuk-V ... 14

Gambar 2.12. Gerak harmonik sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak pada lingkaran ... 18

Gambar 2.13. Gerak periodik gelombang sinyal segiempat dan gelombang pembentuknya dalam domain waktu ... 19

Gambar 2.14. Sistem Massa Pegas dan diagram benda bebas ... 21

Gambar 3.1. Skematik bahan uji centrifugal fan SWSI... 26

Gambar 3.2.Vibrometer laser ometron VQ-400-A-F ... 26

Gambar 3.3. Belt tension gauge... 27

Gambar 3.4. Multimeter datalogger. ... 28

Gambar 3.5. Labjack U3-LV ... 28

Gambar 3.6. Laptop ... 29

Gambar 3.7. Kunci ring pas... 29

Gambar 3.8. Kunci L. ... 30

Gambar 3.9. Meteran. ... 30

Gambar 3.10. Mistar baja. ... 30

Gambar 3.11. Sinyal amplitudo. ... 33

Gambar 3.12. Diagram alir proses pelaksanaan. ... 34

viii

Gambar 4.2. Pengaturan jarak span (Ls) serta pengukuran q dan Pa. ... 36

Gambar 4.3. Vektor Tegangan operasi sabuk-V A-37 ... 38

Gambar 4.4. Grafik jarak defleksi vs tegangan ... 40

Gambar 4.5. Grafik velocity vs tegangan pada arah aksial ... 41

Gambar 4.6. Grafik velocity vs tegangan pada arah horizontal ... 42

Gambar 4.7. Grafik velocity vs tegangan pada arah vertikal ... 43

Gambar 4.8. Grafik rekapitulaasi velocity vs tegangan ... 44

Gambar 4.9. Grafik Displacement vs tegangan pada arah aksial ... 48

Gambar 4.10. Grafik Displacement vs tegangan arah horizontal ... 49

Gambar 4.11. Grafik Displacement vs tegangan pada arah vertikal ... 50

Gambar 4.12. Grafik rekapitulasi Displacement vs tegangan ... 51

Gambar 4.13. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah aksial ... 52

Gambar 4.14. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah horizontal ... 53

Gambar 4.15. Grafik Acceleration vs tegangan pada arah vertikal ... 54

Gambar 4.16. Grafik rekapitulasai Acceleration vs tegangan ... 55

ix DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Karakteristik Axial Fan ... 4

Tabel 2.2 Berat sabuk (W) dan faktor modulus sabuk (Ky) ... 12

Tabel 2.3 Karakteristik dan satuan getaran ... 16

Tabel 2.4 Parameter pengukuran ... 17

Tabel 2.5 Kriteria zona evaluasi kelayakan permesinan ... 23

Tabel 4.1. Data hasil penelitian pada tiap kondisi set-up... 36

Tabel 4.2. Data hasil perhitungan tegangan statik sabuk (Tst) ... 37

Tabel 4.3. Data hasil perhitungan Tegangan efektif opersaional (Te) ... 38

x DAFTAR NOTASI

Simbol Satuan Keterangan

A mm Amplitudo

C mm Jarak Antar Poros

D mm Diameter Puli Besar

d mm Diameter Puli Kecil

gc kg/s Konstanta Gravitasi

Lp mm Panjang Pitch/Panjang Aksis Netral Sabuk

Ls mm Panjang Rentang

Nb - Jumlah Sabuk yang Digunakan

q mm Jarak Defleksi

t s Waktu

Te kg Tegangan Efektif

Ts kg Slack Side Tension/Tegangan Sabuk yang Longgar Tt kg Tight Side Tension/Tegangan Sabuk yang Ketat

Tst kg Tegangan Statik Sabuk

V rpm Kecepatan Sabuk

W kg Berat Sabuk

� rad/s Kecepatan Sudut

mm Perpindahan/Displacement

mm/s Kecepatan/Velocity mm/s2 Percerpatan/Acceleration

xi DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data Mentah

Lampiran 2. Data Pengukuran Tegangan Sabuk Lampiran 3. Data Pergitungan Displacement Lampiran 4. Data Perhitungan Velocity Lampiran 5. Data Perhitungan Acceleration Lampiran 6. Data Perhitungan Amplitudo Lampiran 7. Amplitudo Velocity Aksial Lampiran 8. Amplitudo Velocity Horizontal Lampiran 9. Amplitudo Velocity Vertikal Lampiran 10. Tegangan 150 N

Lampiran 11. Tegangan 180 N Lampiran 12. Tegangan 200 N Lampiran 13. Tegangan 230 N Lampiran 14. Tegangan 250 N

Lampiran 15. Pengukuran Jarak Defleksi Lampiran 16. Titik Arah Pengukuran Aksial Lampiran 17. Titik Arah Pengukuran Horizontal Lampiran 18. Titik Arah Pengukuran Vertikal Lampiran 19. Proses Pengukuran Tegangan Lampiran 20. Dimensi Skala Depericarper Fan Lampiran 21. Set Up Peralatan