Penentuan Putaran Kritis Sistem

80 80

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1 Penentuan Putaran Kritis Sistem

Pengambilan data diawali dengan melakukan pencatatan amplitudo getaran pada bantalan sisi NEAR dan sisi FAR arah horisontal, pada kondisi sistem poros-piringan tanpa pemasangan massa unbalance , seperti terlihat pada gambar 4.1 berikut. Data selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 4. AMPLITUDO GETARAN SISTEM POROS-PIRINGAN TANPA PEMASANGAN MASSA UNBALANCE 1 2 3 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 PUTARAN rpm A M P L IT U D O G E T A R A N m s 2 F Bantalan Sisi NEAR Bantalan Sisi FAR Gambar 4.1. Hasil Pencatatan Amplitudo Getaran Pada Bantalan Sisi NEAR dan Sisi FAR Arah Horisontal Sistem Poros-Piringan Tanpa Pemasangan Massa Unbalance Dari gambar 4.1 terlihat bahwa besarnya amplitudo getaran kondisi awal dari sistem poros-piringan adalah kecil, bila dibandingkan hasil pencatatan amplitudo getaran sistem poros-piringan setelah dipasangkan massa unbalance gambar 4.2 dan gambar 4.3. Dengan kata lain, kondisi awal dari sistem poros- piringan adalah relatif seimbang balance . Perbedaan nilai amplitudo getaran sisi NEAR dan sisi FAR sisi dipasangkannya sabuk penggerak adalah tidak terlalu signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa tidak terjadi masalah pada sabuk 81 81 penggerak faulty drive belt yang biasanya akan menyebabkan getaran berlebihan pada frekuensi 1X, 2X, 3X, dan 4X frekuensi sabuk Mobley, 1999. Selanjutnya untuk mengetahui putaran kritis critical speed sistem poros- piringan setelah dipasangkan massa unbalance , dilakukan dengan jalan mencatat amplitudo getaran setiap perubahan putaran. Hasil pencatatan amplitudo getaran yang terukur pada bantalan sisi NEAR dan sisi FAR arah horisontal terlihat pada gambar 4.2 dan gambar 4.3. Data selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 5 dan lampiran 6. A M P LIT UD O G E T A R A N S IS T E M P O R O S - P IR IN G A N D E N G A N P E M A S A N G A N M A S S A UN B A LA N C E Y A N G T E R UKUR P A D A B A N T A LA N S IS I N E A R A R A H H O R IS O N T A L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 P UT A R A N rpm Gambar 4.2. Penentuan Putaran Kritis Sistem Poros-Piringan Yang Terukur Pada Bantalan Sisi NEAR Arah Horisontal 463,4 ; 1,7 883,1 ; 2,8 1168 ; 4,6 82 82 A M P LIT UD O G E T A R A N S IS T E M P O R O S - P IR IN G A N D E N G A N P E M A S A N G A N M A S S A UN B A LA N C E Y A N G T E R UKUR P A D A B A N T A LA N S IS I F A R A R A H H O R IS O N T A L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 P UT A R A N rpm Gambar 4.3. Penentuan Putaran Kritis Sistem Poros-Piringan Yang Terukur Pada Bantalan Sisi FAR Arah Horisontal Dari gambar 4.2 dan gambar 4.3 terlihat bahwa putaran kritis critical speed I, II, dan III berturut-turut terjadi pada 463,4 rpm 7,72 Hz, 883,1 rpm 14,72 Hz, dan ± 1175 rpm 19,58 Hz. Dari kedua gambar tersebut juga terlihat bahwa gaya sentrifugal akibat pemasangan massa unbalance akan meningkat seiring bertambahnya putaran poros Wowk, 1995. Penentuan putaran kritis I untuk poros-piringan saja, secara teoritis menggunakan metode Bidang-Momen Wang, 1983 sebagai berikut. 463,4 ; 2,0 883,1 ; 2,5 1187 ; 8,8 83 83 Dimensi poros-piringan poros-rotor: · Panjang poros = 90 cm · Diameter poros = 2 cm · Massa 2 buah piringan = 1450 gram · Massa unbalance = 129,64 gram 220 210 82 220 F E H D C B A6 A5 A2 A4 A3 A1 pulley 0,1148 kg = 1,1262 N piringan 1,45 kg = 14,225 N piringan + massa unbalance = 1,45 kg + 0,12964 kg = 15,496 N y x z x z y p p R EV R BV G F E C D B A 900 mm 43 82 220 220 125 Kesetimbangan gaya luar å = 0 V F 1262 , 1 225 , 14 496 , 15 = + + - + N R R EV BV N R R EV BV 847 , 30 = + å = 0 B M [ ] 650 220 496 , 15 430 225 , 14 732 1262 , 1 = ´ - ´ + ´ + ´ Nmm R EV N R EV 92345908 , 15 = N R BV 92374092 , 14 = Nmm EI 05 , 3163 Nmm EI 22 , 3283 Nmm EI 05 , 3163 Nmm EI 35 , 92 sisi NEAR sisi FAR 84 84 Potongan x - x E F ® 43 1262 , 1 - - = ® = å x M M X X Titik F x = 43 mm M F = 0 Nmm Titik E x = 125 mm M E = - 92,35 Nmm Potongan y - y D E ® 125 92345908 , 15 43 1262 , 1 - + - - = ® = å x x M M X X Titik E x = 125 mm M E = - 92,35 Nmm Titik D x = 345 mm M D = 3163,05 Nmm Potongan p - p C B ® å - = ® = 125 92374092 , 14 x M M X X Titik B x = 125 mm M B = 0 Nmm Titik C x = 345 mm M C = 3283,22 Nmm Potongan z - z D C ® 345 496 , 15 125 92374092 , 14 - - - = ® = å x x M M X X Titik C x = 345 mm M C = 3283,22 Nmm Titik D x = 555 mm M D = 3163,05 Nmm 83 83 Mencari letak H menggunakan potongan y – y 125 92345908 , 15 43 1262 , 1 - + - - = x x M X 125 92345908 , 15 43 1262 , 1 - + - - = x x diperoleh: x = HG = 131,24 mm HE = HG – EG = 131,24 – 125 mm = 6,24 mm DH = DE – HE = 220 - 6,24 mm = 213,76 mm Menentukan lendutan poros 650 430 220 E 1 B 1 qE qB F 1 F D 2 D 1 D C 2 C 1 C DD DC A D C E F G R BV R EV 15,496 N 14,225 N 1,1262 N B 650 B di singgung garis terhadap E di lendutan 1 = = BE EE B q 650 E terhadap E dan B antara MEI luas dari momen = EI A A A A A 650 08 , 2 75 , 148 325 360 33 , 503 5 4 3 2 1 + + + + = 84 84 EI 650 08 , 2 35 , 92 2 24 , 6 75 , 148 05 , 3163 2 76 , 213 325 05 , 3163 210 360 17 , 120 2 210 33 , 503 22 , 3283 2 220 ÷ ø ö ç è æ + ÷ ø ö ç è æ + + ÷ ø ö ç è æ + ÷ ø ö ç è æ = EI Nmm 2 9468 , 696135 = 650 E di singgung garis terhadap B di lendutan 1 = = BE BB E q 650 B terhadap B dan E antara MEI luas dari momen = EI A A A A A 650 92 , 647 25 , 501 325 290 67 , 146 5 4 3 2 1 + + + + = EI 650 92 , 647 35 , 92 2 24 , 6 25 , 501 05 , 3163 2 76 , 213 325 05 , 3163 210 290 17 , 120 2 210 67 , 146 22 , 3283 2 220 ÷ ø ö ç è æ + ÷ ø ö ç è æ + + ÷ ø ö ç è æ + ÷ ø ö ç è æ = EI Nmm 2 5192 , 680231 = Diketahui: E = Modulus Elastisitas material poros St-37 www.efunda.com = 2 mm N 10 190 3 ´ I = Inersia massa poros permukaan lingkaran Spiegel, 1991 = 4 4 4 4 7850 64 20 64 mm mm D = = p p Lendutan di C ∆C 1 1 C C CC C - = D B di singgung garis terhadap C di lendutan BC B - = q C terhadap C dan B antara MEI luas dari momen EI - ÷ ø ö ç è æ = 220 9468 , 696135 85 85 EI A EI 33 , 73 220 9468 , 696135 1 - ÷ ø ö ç è æ = EI ÷÷ ø ö çç è æ ÷ ø ö ç è æ - = 33 , 73 22 , 3283 2 220 220 9468 , 696135 4 2 3 3 7850 10 190 8 , 126666470 mm mm N Nmm ´ = cm mm 0084926 , 084926 , = = Lendutan di D ∆D 2 2 D D DD D - = D B di singgung garis terhadap D di lendutan BD B - = q D terhadap D dan B antara MEI luas dari momen EI - ÷ ø ö ç è æ = 430 9468 , 696135 EI A A A EI 105 140 33 , 283 430 9468 , 696135 3 2 1 + + - ÷ ø ö ç è æ = EI ÷÷ ø ö çç è æ + ÷ ø ö ç è æ + ÷ ø ö ç è æ - = 105 05 , 3163 210 140 17 , 120 2 210 33 , 283 22 , 3283 2 220 430 9468 , 696135 4 2 3 3 7850 10 190 1 , 125500886 mm mm N Nmm ´ = cm mm 0084144 , 084144 , = = Lendutan di F ∆F 1 1 F F FF F + = D E di singgung garis terhadap F di lendutan EF E + = q F terhadap F dan E antara MEI luas dari momen EI + ÷ ø ö ç è æ = 82 5192 , 680231 EI A EI 67 , 54 82 5192 , 680231 6 + ÷ ø ö ç è æ = 86 86 EI ÷÷ ø ö çç è æ ÷ ø ö ç è æ + = 67 , 54 35 , 92 2 82 82 5192 , 680231 4 2 3 3 7850 10 190 33 , 55985984 mm mm N Nmm ´ = cm mm 0037537 , 037537 , = = Putaran kritis I diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.3 berikut. Holowenko, 1980 2 9 , 298 å å ´ ´ ´ = Yn Wn Yn Wn N dimana: cm lendutan Δ Yn Newton beban Wn rpm I kritis N putaran = = = = sehingga, 2 2 2 0037537 , 1262 , 1 0084144 , 225 , 14 0084926 , 496 , 15 0037537 , 1262 , 1 0084144 , 225 , 14 0084926 , 496 , 15 9 , 298 + ´ + ´ + ´ + ´ ´ = N rpm N 63 , 3265 = = 54,43 Hz Berdasarkan hasil pencatatan amplitudo getaran setiap perubahan putaran pada bantalan sisi NEAR dan sisi FAR arah horisontal, serta perhitungan secara teoritis untuk poros-piringan saja, diperoleh bahwa sistem poros-piringan yang digunakan dalam penelitian memiliki beberapa frekuensi pribadi frekuensi pribadi dalam hal ini bersesuaian dengan putaran kritis. Frekuensi pribadi yang diperoleh dari pencatatan amplitudo getaran, selanjutnya disebut dengan frekuensi pribadi sistem, sedangkan frekuensi pribadi yang diperoleh dari perhitungan secara teoritis untuk poros-piringan saja, selanjutnya disebut dengan frekuensi pribadi poros-piringan poros-rotor. Sehingga dapat dikatakan bahwa two-plane balancing yang dilakukan pada lima variasi putaran poros yakni 600 rpm, 800 rpm, 1000 rpm, 1200 rpm, 87 87 dan 1400 rpm adalah berada di bawah putaran kritis I 70 putaran kritis I poros-piringan poros-rotor. Dengan kata lain, pada putaran-putaran tersebut belum tercapai kondisi poros-piringan yang fleksibel atau masih dalam kondisi rotor kaku rigid-rotor .

4.2 Hasil