Analisa Variasi Tegangan Sabuk Dengan Karakteristik Vibrasi Depericarper Fan

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
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGHANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala berkat dan
rahmat-Nya yang telah memberikan pengetahuan, kekuatan, dan kesempatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini diselesaikan dengan
baik.
Skripsi ini berjudul “Analisa variasi Tegangan Sabuk Dengan
Karakteristik

Vibrasi

Depericarper

Fan”.

Tujuannya

adalah

untuk

menyelesaikan sebahagian persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan

Sarjana Teknik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Dalam proses pembuatan Skripsi ini, penulis telah mendapat bimbingan
dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi maupun dari segi
administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Bapak Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, Selaku Dosen Pembimbing dan Ketua
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang
telah meluangkan waktu dan tenaganya dalam memberikan saran serta
petunjuk dalam menyelesaikan skripsi ini;
2. 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;
3. Teristimewa untuk kedua orang tua tercinta yang terus memberi semangat dan
memberikan dukungan materi, dan doa sehingga skripsi ini bisa dapat
diselesaikan;
4. Adik penulis Duwi Ramadhani dan spesial buat Nova Sagita yang selalu ada
dalam membantu penulis;
5. Rekan-rekan satu kelompok penulis, Lastri Situmorang dan Wilsen Latunda

Ginting yang telah bahu membahu dalam menyelesaikan skripsi ini;
6. Rekan-rekan mahasiswa ekstensi 2013 yang turut memberikan dorongan dan
masukan, sehingga skripsi dapat diselesaikan;

i
Universitas Sumatera Utara

7. Seluruh Team Laboratorium Noise/Vibration Control and Knowledge Based
in Engineering, Program Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik Mesin,
Universitas Sumatera Utara Medan yang turut membantu dalam penyelesaian
skripsi.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih terdapat kekurangan dan
kesalahan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengaharapkan saran dan kritik yang
bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Skripsi ini dan juga
sebagai masukan bagi penulis.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua orang yang membacanya
dan yang akan membahas hal yang sama.

Medan,

Maret 2016

Hormat penulis,

Agus Suparjo
NIM: 130421018

ii
Universitas Sumatera Utara

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-400A-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.

iii
Universitas Sumatera Utara

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.

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
KATA PENGANTAR ................................................................................... i
ABSTRAK..................................................................................................... iii
ABSTRACT .................................................................................................. iv
DAFTAR ISI ................................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI........................................................................................ x
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xi

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1

1.2 Batasan Masalah .......................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan .................................................................. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 4
2.1 Jenis-Jenis Fan ............................................................................ 4
2.2 Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt) .................................... 7
2.2.1 Tipe Dan Ukuran Nominal Sabuk-V ............................... 9
2.2.2 Panjang Sabuk-V ........................................................... 9
2.2.3 Tegangan Statik dan Gaya Defleksi Sabuk-V ................. 10
2.2.4 Beban Statik pada Poros Akibat Tegangan Sabuk-V ....... 14
2.2.5 Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Sabuk-V ............. 14
2.3 Analisa Getaran ........................................................................... 15
2.3.1 Karakteristik Getaran ..................................................... 15
2.3.2 Parameter Pengukuran .................................................... 16
2.3.3 Gerak Harmonik ............................................................. 17
2.3.4 Gerak Periodik ............................................................... 18

v

Universitas Sumatera Utara

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

vi
Universitas Sumatera Utara

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
Gambar 4.1. Arah pengukuran ......................................................................... 35

vii
Universitas Sumatera Utara

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
Gambar 4.17. Grafik hubungan tegangan dengan amplitudo............................. 56

viii
Universitas Sumatera Utara

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
Tabel 4.4. Data hasil perhitungan tegangan operasi sabuk-V ........................... 39

ix
Universitas Sumatera Utara

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

x
Universitas Sumatera Utara

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

xi
Universitas Sumatera Utara