Praktikum Getaran Mekanis Whirling Shaft & Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb Bimo Aulia C 0906631074 Andrea Ramadhan 0906488760 Ardinata Supardi 09066 Irnanda Riski Mulia 0906631225 Mesakh Biyan Nugroho 0906631263 Puji Wantah Budiman 0906631345 Asisten : Raka Cahya Pratama LABORATORIUM TEKNOLOGI MEKANIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2011
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 1/17
Praktikum Getaran Mekanis
Whirling Shaft & Getaran Bebas dengan
Peredaman Coulomb
Bimo Aulia C 0906631074
Andrea Ramadhan 0906488760
Ardinata Supardi 09066
Irnanda Riski Mulia 0906631225
Mesakh Biyan Nugroho 0906631263
Puji Wantah Budiman 0906631345
Asisten : Raka Cahya Pratama
LABORATORIUM TEKNOLOGI MEKANIK DEPARTEMEN TEKNIK
MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2011
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 2/17
BAB I
TUJUAN
1.1 Whirling Shaft
Mengamati fenomena whirling pada poros yang berputar yang kecil – panjang.
Mengetahui nilai putaran kritis dari poros yang berputar.
Membandingkan putaran kritis yang didapat secara praktek dengan putaran kritis
yang didapat secara teori.
1.2 Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb
Mengukur massa dari suatu objek melalui periode naturalnya
Membandingkan massa objek yang didapat melalui periode natural dengan
massa yang dengan menggunakan timbangan.
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 3/17
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Whirling Shaft
Ketika suatu poros berputar, maka akan terjadi fenomena whirling , yaitu
fenomena dimana poros berputar akan mengalami defleksi yang diakibatkan oleh
gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh eksentrisitas massa poros. Fenomena ini
terlihat sebagai poros yang berputar pada sumbunya dan pada saat yang sama poros
yang berdefleksi juga berputar relatif mengelilingi sumbu poros.
Fenomena whirling terjadi pada setiap sistem poros, baik yang seimbang
maupun tidak. Pada sistem yang seimbang, fenomena ini dapat disebabkan oleh
defleksi statis atau gaya magnetik yang tidak merata pada mesin – mesin elektrik.
Defleksi awal ini membuat poros berputar dalam keadaan bengkok . Gaya
sentrifugal yang terjadi akan terus membuat defleksi terjadi sampai keadaan
seimbang yang berkaitan dengan kekakuan poros tercapai. Poros yang berputar
melewati putaran kritisnya lalu akan mencapai keadaan setimbang.
Skema whirling shaft :
Gambar 1. Whirling Shaft System
Dimana : M = massa beban (kg)
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 4/17
h = defleksi awal (m)
y = defleksi sentrifugal (m)
(h+y) = defleksi total (m)
Maka, gaya sentrifugal radialnya adalah :
yang sama dengan gaya elastis pada poros, maka :
Dimana : k = elastisitas poros (N/m)
Sehingga didapat perbandingan :
Jika adalah frekuensi alami getaran poros, maka :
Dimana : defleksi statis dari poros yang mengalami pembebanan W = Mg pada
titik tengahnya (m)
kecapatan kritis angular dari sistem
Lalu didapat :
Jika , maka , ini merupakan kondisi untuk terjadinya whirling yang
besar.
Maka :
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 5/17
√
Kondisi pada percobaan :
1) Piringan berada ditengah poros :
Dimana : E = Modulus Young untuk logam poros (Pa)
I = Momen Inersia Area Poros (m4) =
Sehingga didapat persamaan untuk putaran kritis :
Catatan : Nc dalam rps (rotation per second)
2) Piringan tidak berada ditengah poros :
Catatan : Nc dalam rps (rotation per second)
2.2 Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb
Gambar 2. Sistem Massa-2 Pegas dengan Peredaman Coulomb
Bila objek bergerak ke kanan dan dilepas, maka gaya yang bekerja pada sistem
adalah gaya pegas dan gaya gesekan
Dalam persamaan gerak :
∑
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 6/17
Dengan penyelesaian :
Jika t = 0, maka :
, maka :
, maka :
Karena tidak selalu 0, maka B = 0
Maka penyelesaiannya berbentuk :
Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa peredaman dalam sistem terjadi
karena amplitudo gerakan berkurang secara kontinu. Setiap setengah siklus,
amplitudo getaran berkurang sebesar ( ).
Mencari frekuensi natural :
Dari persamaan gerak :
Dengan :
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 7/17
Maka :
Sehingga :
Dalam frekuensi :
Dalam perioda :
Dalam percobaan, akan dilakukan perbandingan antara massa objek yang diukur dengan
timbangan dengan massa objek yang didapat dengan menggunakan rumus :
Setelah itu, persentase kesalahan akan dihitung dengan menggunakan rumus :
| |
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 8/17
BAB III
METODOLOGI
3.1 Whirling Shaft
3.1.1 Percobaan 1
a) Menentukan panjang poros.
b) Memasang beban ditengah poros.
c) Menaikan kecepatan dari poros dan mengamati kecepatan kritis ketika
gejala whirling terjadi.
d) Mencatat pengukuran putaran kritis (Nc) dan panjang poros (L).
e) Mengulangi percobaan untuk panjang poros yang berbeda.
f) Menghitung putaran kritis secara teori berdasarkan dimensi poros dan data
– data beban pada poros.
g) Membandingkan nilai putaran kritis teori dengan praktek.
3.1.2 Percobaan 2
a) Melalukan langkah – langkah percobaan seperti percobaan 1, tetapi denganmengatur posisi beban yang berbeda – beda, dengan jarak tiap bearing
terhadap beban adalah a dan b.
3.2 Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb
a) Memerhatikan denga baik dan mengikuti pengarahan dari assisten praktikum.
b) Melakukan langkah – langkah pemeriksaan awal alat yaitu ke-4 pegas terpasang
dengan baik pada posisinya serta pegas terkait pada baut dan kaitan pegas tidak
pada posisi mudah lepad dari baut maupun terlalu kebawah sehingga pegasnya
bersentuhan dengan bantalan.
c) Memerikasa letak dudukan apakah sudah dengan mantap oleh bantalan.
d) Mengecek dudukan obyek beban yaitu orang di kursi sesuai dengan rancangan
bentuk kursi agar objek yang diteliti tidak bergerak (tidak terjadi perubahan titik
pusat massa obyek) yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran.
e) Memegangi alat percobaan dengan kuat agar tidak bergerak ketika percobaan
dilakukan
7/31/2019 Laporan Bimo
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-bimo 9/17
f) Menarik kebelakang obyek pada dudukannya sejauh defleksi awal X0 sesuai
pengarahan dari assisten praktikum. Tarik bagian bawah dari dudukannya karena
bila yang ditarik bagian atas dudukan / sandaran maka dudukan dapat terlepas
dari penumpunya, yaitu bantalan – bantalan yang telah dipasang.
g) Melepas obyek beserta dudukan, mengamati gerak osilasi dan menghitung
jumlah osilasi sampai osilasi berhenti. Men-start stopwatch saat obyek dilepas
dan stopwatch dihentikan saat gerak osilasi berhenti. Menghitung jumlah gerak
osilasi dan mengukur lama waktunya sehingga didapat periode satu gerak osilasi
/ getaran.
h) Mengulangi langkah f dan g untuk nilai X0 yang berbeda sampai 5 kalipengulangan.
i) Menghitung frekuensi getaran pribadi dari sistem untuk masing – masng
pengulangan dengan menggunakan data – data yang sudah ada.
j) Menghitung massa obyek percobaan kemudian dibandingkan dengan massa
obyek dengan ditimbang.
k) Menghitung persentase error dari pembandingan massa obyek.
Menggunakan Pegas Non-Linear untuk Mereduksi Whirling dari Poros Berotasi
Getaran pada sebuah sebuah mesin-mesin yang bergerak berputar dapat
menyebabkan banyak masalah seperti kelelahan pada komponen – komponen yang
berputar, kebisingan yang berlebihan dan tranmisi getaran ke komponen –
komponen penopang. Efek getaran dari rotor dapat dikurangi dengan cara
menopang mesin dengan pegas – pegas non-linear. Dudukan/penopang non-linear
mempunyai nilai kekakuan statis (kemampuan untuk menahan beban) yang sama
dengan penopang linear, di sisi lain penopang non-linear memiliki kekakuan
dinamis (frekuensi pribadi) yang lebih kecil dibanding penopang linear. sehingga
dapat mengurangi kemungkinan frekuensi kerja sama dengan frekuensi pribadi.
Paper menganalisa mesin sederhana yang bergerak berputar dengan dua
derajat kebebasan. Dua jenis mesin yang sama dianalisa, rotor rigid dengan
penopang fleksibel lalu rotor jeffcrot yang terdiri dari piringan rigid dengan poros
fleksibel. Mesin diasumsikan simetris dimana pusat massa rotor berada ditengah
dua penopang, sehingga rotor hanya akan menghasilkan gerakan translasi. Massa
penopang dan shaft fleksibel keduanya diabaikan, karena massa keduanya
diabaikan, kekakuan keduanya dapat dijumlah secara seri.
Pada grafik gaya vs perpindahan di ketahui pada posisi setimbang kekauan
statis dari linear maupun non-linear pegas memiliki nilai sama, namun dari lereng
yang terbentuk kekakuan dinamis pegas non-linear memiliki lebih kecil karenalereng lebih kecil. Pada grafik amplitudo tidak berdimensi vs frekuensi puncak
amplitudo yang terjadi pada pegas non-linear lebih kecil yang berarti memiliki
kecepatan kritis lebih kecil dari pegas linear. Amplitudo dari respon maksimum
pegas non linear lebih rendah dari frekuensi pribadi pada frekuensi rendah.
Pegas non-linear memungkinkan untuk mengurangi nilai frekuensi pribadi
sistem. Kecepatan kritis dapat di disain jauh dibawah kecepatan kerja sehingga
Reduksi Getaran menggunakan Sistem Absorpsi Pasif dengan Peredaman Coulomb
Untuk mereduksi getaran yang terjadi terdapat beberapa solusi yang dapat
digunakan, salah satunya ialah sistem penyerapan getaran pasif. Sistem ini
umumnya terdiri dari massa, pegas dan peredam viskos. Riset yang dilakukan untuk
sistem seperti ini salalu berakhir pada mencari koefisien redaman yang sangat
tinggi, yang tentu sangat sulit dicapai pada kenyataan. Riset pada paper ini
bertujuan untuk menginvestigasi kemungkinan penggunaan peredaman coulomb,
terutama pada sistem dengan beban manusia. Keuntungan yang akan didapat dari
peredaman ini ialah dapat dengan mudah mendapatkan level peredaman yang tinggi
dan terkontrol dengan baik serta dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
Model yang digunankan pada eksperimen ialah sebuah batang cantilever
yang berbahan metal dengan profil “I” (0,30 m x 67 kg f/m). Batang ini diikat
dengan dua buah baut pada lempengan yang bereaksi terhadap struktur bangunan.
Sistem utama terdiri dari sebuah silinder berbahan metal yang terletak diujung
batang dan juga sebuah pelat. Pelat ini terdiri dari dua buah pelat metal yangditngahnya dimuati 6 buah tabung yang berfungsi untuk mengukur besarnya gaya.
Sistem penyerapan terdiri dari sebuah pegas yang terletak disekitar silinder dan dua
buah pelat.
Setelah melakukan pembebanan pada dua jenis beban yaitu harmonik dan
lompatan manusia, dengan frekuensi pribadi tiap struktur ialah 3,44 Hz dan 4,69 Hz
didapat bahwa akselerasi terbesar terjadi pada sistem tanpa penyerapan getaran lalu
pada sistem redaman viskos kemudian redaman coulomb. Pada grafik reduksi vs
rasio massa, redaman viskos mereduksi lebih besar dibanding redaman coulomb.
Sistem penyerapan dengan redaman coulomb diindikasikan pada sistem
yang amplitudo gayanya berosilasi sifat-sifat linearitas. Respon struktur tidak
terlalu berkaitan dengan gaya amplitudo, respon tersebut beregerak secara non-