PRAKTIKUM GETARAN MEKANIS LAPORAN Whirling Shaft dan Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb Abraham TP Lingga 1006758470 DOSEN : DR. IR. WAHYU NIRBITO MSME ASISTEN : MUHAMMAD ANDIRA MULIA EKANIA WIDYASARI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2012
16
Embed
PRAKTIKUM GETARAN MEKANIS Whirling Shaft dan Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb.pdf
Whirling Shaft dan Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb, by: Abraham TP Lingga 1006758470 Mesin FT UI 2010
Laporan Akhir Praktikum Getaran Mekanis
Welcome message from author
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
PRAKTIKUM GETARAN MEKANIS
LAPORAN
Whirling Shaft dan Getaran Bebas dengan Peredaman Coulomb
Abraham TP Lingga 1006758470
DOSEN : DR. IR. WAHYU NIRBITO MSME
ASISTEN : MUHAMMAD ANDIRA MULIA
EKANIA WIDYASARI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2012
BAB I
TUJUAN
Dalam praktikum mata kuliah getaran mekanis ini terdapat dua macam percobaan
yakni Whirling Shaft dan Peredaman Coulomb.
Percobaan pertama yakni whirling shaft bertujuan :
1. Mengamati fenomena whirling pada poros yang berputar yang kecil – panjang.
2. Mengetahui nilai putaran kritis dari poros yang berputar.
3. Membandingkan putaran kritis yang didapat secara praktek dengan putaran kritis yang
didapat secara teori.
Pecobaan kedua yakni peredaman coulomb bertujuan:
1. Mengukur massa dari suatu objek melalui periode naturalnya.
2. Membandingkan massa objek yang didapat melalui periode natural dengan massa
yang dengan menggunakan timbangan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Percobaan pertama, 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 ShaftSystem
Dimana : M = massa beban (kg)
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 :
√
√
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)
Percobaan kedua, 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 :
∑
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 :
dan
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 :
| |
BAB III
METODOLOGI
3.1. Percobaan pertama, Whirling Shaft
a) Menentukan panjang poros dan memasang beban pada poros. Panjang poros disini
adalah jumlah dari jarak beban dari pangkal poros (bearing 1) dengan jarak ujung
poros (bearing 2) dari beban. Jarak dari bearing 1 dengan beban adalah a dan jarak
dari bearing 2 dengan beban adalah b.
b) Menentukan jarak bearing 1 dengan beban (a) sebesar 25,5 cm dan jarak dari bearing
2 dengan beban (b) bervariasi yakni 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm dan 55 cm.
c) Menaikan kecepatan secara perlahan dan mengamati putaran kritis ketika gejala
whirling terjadi.
d) Mencatat pengukuran putaran kritis (Nc) terhadap jarak b yang berbeda-beda.
e) Mengulangi percobaan untuk jarak b selanjutnya.
f) Menghitung putaran kritis secara teori berdasarkan dimensi poros dan data-data beban
pada poros
g) Membandingkan nilai putaran kritis teori dengan praktek serta menganalisa.
Percobaan kedua, Peredaman Coulomb
a) Memperhatikan dengan 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 ke bawah sehingga pegasnya bersentuhan
dengan bantalan.
c) 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.
d) Memegangi alat percobaan dengan kuat agar tidak bergerak ketika percobaan
dilakukan.
e) Meletakkan objek pada alat (pada percobaan ini, objek yang di apply pada alat adalah
salah satu praktikan).
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 kali pengulangan.
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.