ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

Transkripsi

1 e SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO ANALISIS EKSPERIMENTAL GETARAN BALOK KAYU EBONI DENGAN METODE UNGSI TRANSER Naharuddin * Abstract The aim of the earch is to establish the characteristic of ebony beam vibration by using simple beam, fixed-end beam, and cantilever beam. The dimension of the specimen are 850 mm long, 5 mm wide and varying thicness of 0 mm,,5 mm, and 5 mm. The woring load at the system in the form of motor exciter with unbalance saucer is placed in L/ of ebony beam. The data measurement are motor rotation and amplitude. The data analysis uses method of transfer function. The ult of the earch indicates the natural frequency value ωn, stiffness, and critical damping coefficient C for every support, have the maximum values for 5 mm thicness. Their values are as follows : simple beam (ωn = 99,4333 rad/s, = 309,495 N/m, and C = 65,448 Ns/m); ixed-and beam (ωn = 30,667 rad/s, = 74538,085 N/m, and C = 55,9430 Ns/m) and cantilever beam (ωn = 36,6333 rad/s, = 4398, N/m, and C = 37,397 Ns/m). Keywords: vibration, ebony beam, transfer function Abstra Tujuan penelitian ini adalah untu menentuan arateristi getaran balo ayu eboni yang menggunaan tumpuan sederhana, jepit-jepit, dan antilever. Dimensi spesimen yaitu panjang 850 mm, lebar 5 mm, dan tebalnya bervariasi 0 mm,,5 mm, dan 5 mm. Beban yang beerja pada sistem berupa motor esiter dengan piring etidaseimbangan yang diletaan pada L/ balo ayu eboni. Penguuran data adalah putaran motor dan amplitudo. Analisis data dengan metode fungsi transfer. Hasil penelitian menunjuan bahwa nilai freuensi pribadi ωn, eauan, dan oefisien redaman ritis C untu setiap jenis tumpuan, terbesar pada etebalan 5 mm. Nilai-nilai tersebut adalah sebagai beriut : tumpuan sederhana (ωn = 99,4333 rad/s, = 309,495 N/m, and C = 65,448 Ns/m); tumpuan jepit-jepit (ωn = 30,667 rad/s, = 74538,085 N/m, and C = 55,9430 Ns/m) dan tumpuan antilever (ωn = 36,6333 rad/s, = 4398, N/m, and C = 37,397 Ns/m). Kata unci: Getaran, balo ayu eboni, fungsi transfer. Pendahuluan Didalam pemilihan dan penggunaan ayu untu suatu tujuan pemaaian, memerluan pengetahuan tentang sifat-sifat ayu. Pengujian tentang sifat-sifat ayu terutama sifatsifat fisi dan meani ayu sudah banya diteliti, namun sifat-sifat ayu yang mengalami beban dinamis masih sangat terbatas. Selama ini penelitian arateristi getaran suatu bahan masih lebih banya pada bahan logam, bai logam ferro maupun logam non ferro, sehingga informasi tentang bahan non logam masih urang. Hal ini disebaban oleh arena bahan logam masih memegang peranan penting, bai dalam permesinan maupun dalam dunia onstrusi. Kayu merupaan bahan non logam, hususnya ayu eboni tentang arateristi getarannya belum dietahui dengan jelas. Berdasaran sifat-sifat fisi ayu, berat jenis ayu erat hubungannya euatan ayu atau sifat meanisnya, main tinggi berat jenis ayu main tinggi pula euatan ayu. Kayu eboni yang mempunyai berat jenis rata-rata lebih tinggi dari jenis ayu yang lain. Dengan melihat sifat meanisnya perlu suatu penelitian lebih lanjut mengenai arateristi getaran dan besaran- * Staf Pengajar Program D3 Teni Mesin aultas Teni Universitas Tadulao, Palu

2 Jurnal SMARTe, Vol. 3, No. 3, Agustus 005 : besaran dinami dari balo ayu eboni yang mengalami pembebanan dinamis. Menurut Mohammad Muslich (997), Kayu eboni (diospyros celebica bah) termasu salah satu jenis ayu yang tergolong berat, dengan berat jenis rata-rata,05. Keawetan dan euatannya termasu elas satu. Berdasaran masalah diatas, perlu dilauan esperimen getaran balo ayu eboni dengan tujuan untu menentuan arateristi getarannya dengan cara etebalannya divariasian dan menggunaan berbagai jenis tumpuan.. Tinjauan Pustaa Kayu Ebony Kayu eboni adalah ayu yang dihasilan oleh pohon dari spesies diospyros celebica bah. Di Indonesia ayu ini secara alami tersebar di pulau sulawesi utamanya Poso, Donggala dan Parigi (Sulawesi Tengah), Gowa, Maros, Sidrap, Mamuju dan Luwu (Sulawesi Selatan), dan Gorontalo di Sulawesi Utara (Budi Santoso, 997). Menurut Budi Santoso (997) menyebutan eboni merupaan pohon yang tega lurus dapat mencapai tinggi 40 m, batang bebas cabang 0 m, diameter 00 cm, dan aar bumi dapat mencapai 4 m.. Getaran Setiap benda atau sistem yang memilii massa dan sifat elastisitas jia diberi gangguan (ransangan), maa benda atau sistem tersebut aan bergetar. Berdasaran gangguan yang diberian pada benda atau sistem, getaran yang timbul dapat dilasifiasian sebagai getaran bebas dan getaran pasa. Getaran bebas terjadi jia sistem berisolasi tanpa pengaruh gaya luar, sistem berisolasi disebaban oleh gaya yang berada dalam sistem itu sendiri. Jia suatu sistem diberi gangguan berupa gaya luar, maa aan bergetar pada freuensi esitasinya..3 ungsi Transfer Analisis arateristi getaran suatu sistem secara esperimntal dapat dilauan dengan menggunaan metode funsi transfer. Metode fungsi transfer menyataan hubungan antara eluaran (output) dengan masuan (input) dari suatu sistem getaran dengan cara esperimental, maa dapat diperoleh informasi berupa freuensi, onansi, eauan, massa, fator redaman, oefisien redaman, dan oefisien redaman ritis dari sistem yang bergetar. Secara matematis fungsi transfer adalah suatu fungsi yang menyataan hubungan antara output dan input. (t) (t) (t) Gambar. Hubungan Input-Output Sistem Linier Sederhana Yang dimasud fungsi transfer dalam domain freuensi H(f) adalah : H ( f ) = G (f )...() ( f ).3. ungsi transfer simpangan terhadap gaya esitasi Untu ungsi transfer simpangan berlau hubungan beriut ini: X =.. ξ ω ω ξ = ω =.() (3). X. ξ..(4) C =.m (5) m Ceq ω C = ξ.c =...(6) =...(7) 84

3 Analisis Esperimental Getaran Balo Kayu Eboni dengan Metode ungsi Transfer (Naharuddin) Dimana: = Keauan C =Koefisien redaman ritis ω = Kecepatan sudut m = massa ξ = ator peredam = Gaya Esitasi X = Amplitudo Kecepatan.3. ungsi transfer ecepatan terhadap gaya esitasi Dengan mempelajari fungsi transfer simpangan, maa untu fungsi transfer ecepatan berlau hubungan beriut ini : X = ω C...(8) ω ξ =.. (9). ω C = C (0) ξ m C. ω =...() C =.() 4.m 3. Metode Penelitian Penelitian dilauan di Laboratorium Meania Terpaai, Jurusan Teni Mesin, Universitas Hasanuddin Maassar. Bahan yang digunaan dalam penelitian ini adalah balo dari ayu eboni, dimana bahan baunya diambil dari perusahaan ayu eboni yang ada di Kota Palu. Uuran benda uji adalah terdiri dari 3 (tiga) variasi uuran etebalan, yaitu 0 mm,,5 mm dan 5 mm pada ondisi panjang dan lebar yang sama masingmasing 850 mm dan 5 mm. Penelitian ini menggunaan tumpuan sederhana, jepit-jepit, dan antilever. Posisi peletaan esiter sama dengan posisi peletaan alat uur getaran yaitu L/ dari tumpuan. Peralatan yang digunaan dalam penelitian ini adalah sebagai beriut : Vibrator meter untu penguuran amplitudo simpangan dan ecepatan, unit pengatur ecepatan, tachometer untu menguur ecepatan motor, dan motor penggera (Esiter). Pengambilan data dilauan dengan penguuran. Data penguuran berupa putaran (n), amplitudo simpangan (X), dan gaya esitasi () dengan = input dan X, X = output. Data hasil penguuran berupa putaran (n) diubah menjadi ecepatan sudut (ω), simpangan (X), dan amplitudo ecepatan ( X ) serta gaya esitasi. Hasil perubahan ini dibuat dalam bentu grafi. Dengan demiian aan diperoleh fator peredam ξ. Harga fator peredam yang diperoleh dimasuan dalam persamaan () sehingga diperoleh eauan persamaan (4). Selanjutnya oefisien redaman ritis C menggunaan persamaan (5), massa m dengan persamaan (6) dan oefisien redaman euivalen Ce persamaan (7). Pada fungsi ecepatan harga oefisien redaman euivalen Ce diperoleh dari peamaan (9). Dengan menggunaan fator peredam diperoleh oefisien redaman ritis C yang diperoleh dari persamaan (), emudian dihubungan dengan persamaan (), sedangan massa m diperoleh dengan menggunaan persamaan (3). 4. Hasil dan Pembahasan 4. Hasil Perhitungan Hasil perhitungan getaran balo ayu eboni dengan esperimental dapat dilauan dengan metode fungsi transfer simpangan dan ecepatan. Metode ini menggunaan grafi fungsi transfer yang dapat menentuan arateristi getaran dari sistem bergetar. Nilai arateristi getaran secara esperimental dapat disajian pada tabel sampai tabel 3 dengan 85

4 Jurnal SMARTe, Vol. 3, No. 3, Agustus 005 : variabel etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm yang menggunaan tumpuan sederhana, jepit-jepit, dan antilever. 4. ungsi transfer simpangan pada tumpuan sederhana reuensi pribadi untu sistem getaran balo ayu eboni pada tumpuan sederhana untu variabel etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm berturut-turut adalah 57,5667 rad/s, 78,5000 rad/s, dan 99,4333 rad/s. reuensi pribadi tergantung pada elastisitas, momen inersia, massa dan panjang. Spesimen yang mempunyai panjang dan lebar untu setiap etebalan sama, maa freuensi pribadi terbesar terjadi pada etebalan 5 mm, hal ini disebaban semain tebal suatu benda uji semain besar pula momen inersianya. Keauan sistem getaran pada tumpuan sederhana untu variabel etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm berturut-turut adalah 004,6437 N/m, 9506,6 N/m, dan 3530,5 N/m. Keauan tergantung pada massa dan freuensi pribadi, dimana pada etebalan 5 mm mempunyai freuensi pribadi tertinggi. Dari harga-harga eauan yang diperoleh untu masingmasing etebalan, dapat diataan bahwa semain tebal suatu benda uji, maa semain besar massa dan freuensi pribadi yang aan mempengaruhi sifat eauannya. Tabel. Karateristi getaran balo ayu eboni sistem tumpuan sederhana ungsi t ω m C No transfer (mm) (N) (rad/s) (N/m) (g) (Ns/m) 0, , ,64 3, ,039 0 ecep. 0, , ,38 3,069 35,065 0, , ,6 3, ,975,5 ecep. 0, , ,58 3, ,633, , ,5 3, ,0 3 5 ecep., , ,44 3,7 630,63 Tabel. Karateristi getaran balo ayu eboni sistem tumpuan jepit-jepit No 3 ungsi transfer t (mm) (N) ω (rad/s) (N/m) m (g) C (Ns/m),76 30, ,68 3,07 790,670 0 ecep.,76 30, ,07, ,735 5,07 77, ,36 3,606 4,765,5 ecep. 5,07 77, ,753 3,55,494 8, , ,0 3,34 530,95 5 ecep. 8, , ,6 3,59 500,96 Tabel 3. Karateristi getaran balo ayu eboni sistem tumpuan antilever ungsi t ω m C No transfer (mm) (N) (rad/s) (N/m) (g) (Ns/m) 0,0707 0, ,38,9548 3,687 0 ecep. 0,0707 0, ,96,9606 3,99 0,04 6,667 07,3 3,0770 6,048,5 ecep. 0,04 6,667 5,79 3,354 69,339 0,65 36, ,0 3,960 34, ecep. 0,65 36, , 3,780 40,43 86

5 Analisis Esperimental Getaran Balo Kayu Eboni dengan Metode ungsi Transfer (Naharuddin) Dengan metode fungsi transfer ini juga dapat dietahui massa sistem yang bergetar tanpa mengetahui dimensidimensi atau sifat-sifat sistem yang bergetar. Massa sistem ini dapat dihitung dengan cara nilai eauan dibagi dengan niali uadrat dari freuensi pribadi. Massa sistem getaran pada tumpuan sederhana pada etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm masing-masing adalah 3,0488 g, 3,654 g, dan 3,893 g. Redaman yang terdapat pada balo ayu eboni disebut redaman strutural atau redaman padat. Koefisien redaman ritis dari masingmasing etebalan adalah 35,0388 Ns/m, 496,9747 Ns/m, dan 634,0 Ns/m. Nilai redaman ritis dari etiga variabel etebalan tersebut, dapat dilihat bahwa pada etebalan 5 mm memilii harga terbesar dibanding etebalan lainnya. Hal ini menunjuan bahwa etebalan 5 mm lebih mampu menahan getaran dibanding dengan etebalan 0 mm, dan,5 mm. 4.3 ungsi transfer simpangan pada tumpuan jepit-jepit reuensi pribadi untu sistem getaran balo ayu eboni pada tumpuan jepit-jepit untu variabel etebalan berturut-turut adalah 30,8333 rad/s, 77,9333 rad/s, dan 30,667 rad/s. Nilai freuensi pribadi dari variabel etebalan, dapat diataan bahwa semain tebal suatu spesimen maa freuensi pribadi juga semain besar. reuensi pribadi terbesar terjadi pada etebalan 5 mm, emudian etebalan,5 mm, dan freuensi pribadi terecil terjadi pada etebalan 0 mm. Keauan sistem getaran balo ayu eboni untu tumpuan jepit-jepit pada etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm masing-masing adalah 57,68 N/m, 00066,36 N/m, dan 7663,0 N/m. Dari harga-harga eauan yang diperoleh untu masing-masing etebalan, dapat diataan bahwa semain tebal suatu benda uji, maa semain besar pula sifat eauannya. Pada tumpuan jepit-jepit, massa sistem terbesar terjadi pada etebalan 5 mm, emudian etebalan,5 mm, dan etebalan 0 mm dengan nilai masing-masing adalah 3,34 g, 3,606 g, dan 3,07 g. Koefisien redaman ritis tumpuan jepit-jepit masing-masing masing adalah 790,670 Ns/m 4,7645 Ns/m, dan 530,947 Ns/m. Dari harga-harga oefisien redaman ritis yang diperoleh untu masing-masing etebalan untu setiap jenis tumpuan, dapat diataan bahwa semain tebal suatu benda uji, maa semain besar pula oefisien redaman ritis. Nilai arateristi getaran pada tumpuan jepit-jepit lebih tinggi dari pada tumpuan sederhana. Hal ini menunjuan bahwa tumpuan jepit-jepit lebih mampu menahan getaran dibandingan dengan tumpuan sederhana. 4.4 ungsi transfer simpangan pada tumpuan antilever reuensi pribadi untu sistem getaran balo ayu eboni pada tumpuan antilever untu variabel etebalan berturut-turut adalah 0,9333 rad/s, 6,667 rad/s dan 39,6333 rad/s. Keauan sistem getaran balo ayu eboni untu tumpuan antilever etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm masing-masing dadalah 94,38 N/m, 07,3 N/m dan 4398,0 N/m. Massa sistem getaran balo ayu eboni pada etebalan 0 mm,,5 mm, dan 5 mm masing-masing adalah,9548 g, 3,0770 g dan 3,960 g. Koefisien redaman ritis tumpuan antilever masing-masing adalah 3,687 Ns/m, 65,048 Ns/m, dan 34,36 Ns/m. Seperti pada tumpuan sederhana dan tumpuan jepit-jepit, nilai freuensi pribadi, eauan, oefisien redaman, dan oefisien redaman ritis pada tumpuan antilever semain besar dengan bertambahnya etebalan spesimen. Nilai arateristi getaran pada tumpuan antilever lebih rendah dari pada tumpuan sederhana dan jepit-jepit. Hal ini menunjuan bahwa tumpuan jepit-jepit dan tumpuan 87

6 Jurnal SMARTe, Vol. 3, No. 3, Agustus 005 : sederhana lebih mampu menahan getaran dibandingan dengan tumpuan antilever. 4.5 ungsi transfer ecepatan Secara eseluruhan nilai arateristi getaran yang diperoleh dari hasil perhitungan dengan menggunaan fungsi transfer ecepatan untu sistem getaran balo ayu eboni dengan tumpuan sederhana, jepit-jepit, dan antilever pada prinsipnya sama dengan hasil yang diperoleh dengan menggunaan fungsi transfer simpangan. Adanya perbedaan-perbedaan yang terjadi dari hasil pengolahan data antara nilai arateristi dengan menggunaan fungsi transfer simpangan dan fungsi transfer ecepatan disebaban oleh beberapa fator antara lain adalah penentuan fator redaman yang diambil dari grafi fungsi transfer yang memberian nilai freuensi sudut (ω dan ω) berbeda. ator redaman ini aan mempengaruhi perhitungan arateristi getaran berupa eauan, massa, oefisien redaman ritis, dan oefisien redaman euivalen. Juga dapat diaibatan oleh tingat etelitian alat uur vibrator meter untu pembacaan simpangan maupun pada watu pembacaan data ecepatan, pengaruh putaran motor yang tida onstan, secara ideal dapat juga memperbesar perbedaan hasil yang diperoleh. 4.6 Pengaruh variabel etebalan Sebagaimana pembahasan pada fungsi transfer untu tumpuan sederhana, jepit-jepit, dan antilever memperlihatan bahwa variabel etebalan mempengaruhi arateristi getaran yaitu semain tebal suatu spesimen, maa semain besar pula nilai freuensi pribadi, eauan, dan oefisien redaman ritis. 4.7 Pengaruh jenis tumpuan Berdasaran jenis tumpuan (etebalan sama), freuensi pribadi terbesar terjadi pada tumpuan jepitjepit, emudian tumpuan sederhana, dan terecil pada tumpuan antilever. Tumpuan antilever dengan putaran motor rendah dari esiter dapat terjadi onansi, sehingga freuensi pribadinya rendah. Tumpuan jepit-jepit dimana edua ujungnya tida mengalami perputaran sudut, maa butuh putaran tinggi dari esiter untu terjadinya onansi. Resonansi pada tumpuan sederhana dapat terjadi dengan putaran motor esiter lebih rendah dari jepit-jepit dan lebih tinggi dari antilever. Pada variasi tumpuan untu etebalan yang sama, diperoleh eauan terbesar terhjadi pada tumpuan jepit-jepit, emudian tumpuan sederhana dan terecil terjadi pada tumpuan antilever. Keauan merupaan fungsi dari jenis tumpuan yang berlau pada sistem getaran. Tumpuan jepit-jepit timbul gaya vertial, asial dan momen pada masing-masing ujung-ujung balo mengaibatan eauannya lebih tinggi. Tumpuan sederhana tida terjadi momen, yang ada gaya vertial dan asial di engsel dan gaya vertial di roll mengaibatan eauannya lebih rendah dari jepitjepit. Tumpuan antilever yang memilii gaya vertial, asial dan momen diujung terjepit tetapi hanya memilii satu tumpuan, maa eauannya lebih rendah dari tumpuan engsel dan antilever. Nilai oefisien redaman dan oefisien redaman ritis antara etiga jenis tumpuan tersebut, dapat dilihat bahwa pada sistem getaran jenis tumnpuan jepit-jepit memilii harga terbesar dibanding dengan tumpuan sederhana dan antilever untu etebalan yang sama. Hal ini menunjuan bahwa sistem getaran balo ayu eboni tumpuan jepit-jepit lebih mampu menahan getaran daripada tumpuan sederhana dan antilever. Pernyataan ini juga berdasaran pada sistem getaran yang paling cepat mengalami ondisi onansi adalah tumpuan antilever dibandingan dengan tumpuan sederhana dan tumpuan jepit-jepit. 88

7 Analisis Esperimental Getaran Balo Kayu Eboni dengan Metode ungsi Transfer (Naharuddin) 5. Kesimpulan dan Saran 5. Kesimpulan Berdasaran hasil penelitian melalui analisis esperimental dengan variabel etebalan dan jenis tumpuan dapat disimpulan; Nilai freuensi pribadi ωn, eauan, dan oefisien redaman ritis C untu setiap jenis tumpuan terbesar pada etebalan 5 mm. Nilai-nilai tersebut adalah tumpuan sederhana (ωn = 99,4333 rad/s, = 309, 495 N/m dan C= 65,448 Ns/m); tumpuan jepit-jepit (ωn = 30,667 rad/s, = 74538,085 N/m dan C= 55,9430 Ns/m) dan tumpuan antilever (ωn = 36,6333 rad/s, = 4398, N/m dan C= 37,397 Ns/m). Pengaruh variabel etebalan terhadap sistem getaran yaitu semain tebal spesimen, maa semain besar pula nilai freuensi pribadi ωn, eauan, dan oefisien redaman ritis C. 5. Saran Perlu dilauan penelitian lebih lanjut, misalnya dengan meletaan esiter sepanjang L balo, panjang balo divariasian, dan lebar balo divariasian dengan menggunaan berbagai jenis tumpuan. 6. Daftar Pustaa Ali, Irsan Analisis Getaran Secara Teoritis dan Esperimental Bahan iber Glass dengan Berbgai Jenis Tumpuan. Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin Ali, Ahmad Latuponu Analisis Karateristi Getaran Komponen Kelly pada onstrusi Rig Pengeboran Minya (Kasus Rig Pengeboran Minya Sistem Mobile Rig). Maassar. Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin. Grover, G.K Mechanical Vibrations. Nem Chand & Bros Rooree. Mappaita, Abdullah. 00. Apliasi Metode ungsi Transfer pada Analisis Karateristi Getaran Balo Kayu. Maassar. Jurnal Penelitian Tenologi (INTEK) Tahun e-8 No.. Halaman Muslich, Muhammad Peranan Pengeringan dan Pengawetan dalam Ranga Efsiensi Pemaaian Kayu untu Mebeler dan Barang Kerajinan di Sulawesi. Maassar. Jurnal Penelitian. Badan Litbang Kehutanan dan Perebunan Balai Penelitian Kehutanan Maassar. Paz, Mario Dinamia Srutur (Teori dan Perhitungan). Edisi II. Jaarta. Penerbit Erlangga. Santoso, Budi Budi Daya Tanaman Eboni. Maassar. Badan Litbang Kehutanan dan Perebunan, Balai Penelitian Kehutanan Maassar. Thomson, W.T Theori of Vibration with Aplcation. New Delhi. Prentice Vierc, Robert K, d Analisis Getaran. Bandung. Eco William W. Seto.B.S Getaran Meanis. Seri Buu Schaum Teori dan Soal-Soal. Jaarta. Erlangga Halawar dan M. Bachtiar Mechaniques Des Vibration Linears. Paris Mossou 89