STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK VARIASI UKURAN RODA UNTUK MENDAPATKAN BALANCE PERFORMANCE MAKSIMAL PADA PROSES BALANCING

Transkripsi

1 TESIS STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK VARIASI UKURAN RODA UNTUK MENDAPATKAN BALANCE PERFORMANCE MAKSIMAL PADA PROSES BALANCING Oleh: Harie Satiyadi Jaya Dosen Pembimbing: Prof.Dr. Ing. Suhardjono, MSc PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN SISTEM MANUFAKTUR JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010

2 Pengertian judul adalah : bahwa proses balancing untuk ukuran roda yang berbeda-beda, berdasarkan hasil studi eksperimental ini, seharusnya menggunakan kecepatan putaran yang berbeda pula, untuk menghasilkan balance performance yang maksimal ( penurunan amplitudo getaran roda yang maksimal). Dimana pada umumnya mesin balancing komersial yang dipergunakan dibengkel balancing dewasa ini, hanya mempergunakan satu putaran saja untuk roda yang berbeda. Sebagai contoh adalah mesin FMC USA yang menggunakan kecepatan putaran 60 rpm ( 6,25 km/jam )

3 Balancing yaitu suatu proses yang dilakukan untuk sedapat mungkin membuat pusat massa tepat sesumbu dengan sumbu putarnya. Contoh aplikasi balancing : - Turbin - rotor - poros - roda kendaraan

4 Latar belakang John K.Funcheon, Kokusai, Inc. mengemukakan bahwa mesin balancing yang menggunakan putaran rendah (60 rpm) hanya mampu mengukur radial force variation (RLV) dan lateral force variation (LFV). Kondisi lain seperti plysteer dan conicity tidak dapat dideteksi. Dan sejak tahun 2004 Kokusai Company memproduksi mesin balancing yang mempergunakan dua kecepatan sekaligus pada satu mesin, yaitu kecepatan putaran rendah dan kecepatan putaran tinggi. Victor Wowk, dalam bukunya Machinery Vibration Balancing mengemukakan bahwa jenis putaran lower speed hanya mampu mendeteksi gross unbalance dan sebaiknya dilanjutkan dengan proses balancing high speed.

5 Latar belakang Pada umumnya mesin balancing roda hanya menggunakan satu putaran, contoh : - FMC mesin USA menggunakan kecepatan putaran 60 rpm untuk membalancing berbagai variasi ukuran roda. - mesin balancing C206 standard yang diproduksi CEMB USA, kecepatan putaran yang dipergunakan adalah < 100 rpm untuk membalancing dengan berbagai variasi ukuran roda. - mesin balancing Road Force GSP 9700 yang diproduksi oleh Hunter Engineering Company, kecepatan putaran yang dipergunakan hanya satu putaran untuk berbagai macam variasi ukuran roda, yaitu 300 rpm.

6 Latar Belakang Teori pemilihan kecepatan putar pada proses balancing adalah : 1. Jika putaran yang dipergunakan pada lower speed - hanya mendeteksi gross unbalance dan sebaiknya dilanjutkan dengan proses balancing high speed ( Victor wowk ) - hanya mampu mengukur gaya radial dan lateral. Kondisi lain seperti plysteer dan conicity tidak dapat dideteksi dengan kecepatan putaran rendah ini ( John K. Funcheon ) 2. Jika putaran yang digunakan pada resonant speed - untuk mendapatkan amplification efek unbalance dan secara umum menghasilkan putaran yang halus pada putaran lainnya - harus dilakukan pada kondisi mesin sebenarnya ( in-place balancing)

7 3. Jika putaran yang dipergunakan pada operating speed - putaran ini merupakan putaran yang terbaik untuk melakukan proses balancing ( Victor wowk ) 4. Jika putaran yang digunakan pada above operating speed - jika dibalance pada kecepatan putaran ini akan menghasilkan kondisi keseimbangan terbaik bila dijalankan pada putaran rendah ( Victor wowk) 5. Multispeed - untuk mendapatkan kondisi keseimbangan terbaik pada berbagai kecepatan.

8 Latar belakang Perbedaan mendasar dengan penelitian sebelumnya adalah : - mencari terlebih dahulu posisi sudut optimal untuk massa pembalance dengan memvariasikan putaran dibawah hingga diatas frekuensi pribadinya, sampai diperoleh balance performance maksimal untuk setiap roda. - menghitung prosentase penurunan amplitudo getaran (balance performance) pada tiap tahap putaran. - Selanjutnya sudut optimal tersebut dipergunakan untuk penempatan massa pembalance yang beratnya dinaikkan sampai didapatkan kondisi overbalance.

9 Rumusan Masalah 1. Bagaimana proses balancing roda dilakukan dengan metoda sudut fasa. 2. Bagaimana perbandingan hasil penyelesaian penurunan persamaan SDOF dengan hasil percobaan. 3. Bagaimana pengaruh karakteristik berbagai variasi ukuran roda dan hubungannya dengan balance performance.

10 Tujuan Penelitian 1. Mengembangkan mesin balancing yang dapat di variasikan kecepatan putarannya. 2. Mempelajari karakteristik getaran yang terjadi pada berbagai variasi ukuran roda. 3. Mempelajari karakteristik getaran yang terjadi pada berbagai variasi putaran. 4. Mendapatkan metoda alternatif untuk mempertinggi prosentase balance performance pada proses balancing untuk berbagai variasi ukuran roda dengan menggunakan metoda sudut fasa. 5. Membandingkan antara hasil balancing yang dilakukan dengan mesin hasil pengembangan dengan hasil balancing yang dilakukan di bengkel balancing dengan menggunakan mesin komersial.

11 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah : 1. Mesin balancing yang dikembangkan diharapkan mampu menentukan dengan tepat kecepatan putaran dan sudut massa penyeimbang untuk beberapa variasi ukuran roda pada proses balancing. 2. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi masukan bagi dunia industri dalam bidang perancangan mesin balancing roda. 3. Memberikan kontribusi dalam memperkaya bahan pengajaran, khususnya dalam bidang balancing.

12 Batasan Masalah 1. Pengujian dilakukan pada putaran konstan. 2. Getaran yang dianalisa hanya getaran yang diakibatkan oleh adanya massa unbalance pada roda kendaraan saja, getaran yang diakibatkan oleh sebabsebab yang lain tidak termasuk dalam studi ini. 3. Pembahasan dititikberatkan pada proses penyeimbangan dengan menggunakan metode sudut fasa serta permasalahan-permasalahan yang terjadi selama proses penyeimbangan berlangsung.

13 Percobaan yang pernah dilakukan sebelumnya 1. Emin Yilmaz pada tahun 1998 di Universitas Maryland Eastern Shore Roda diputar pada putaran 600 rpm Keterangan : 1. Accelerometer 2. Motor listrik 3. Roda 4. Pegas 5. bearing 6. Rotational encoder 2. Almas Aprilana pada tahun 2008, ITS Roda diputar pada 3 variasi putaran : rpm rpm rpm

14 Modifikasi yang dilakukan pada mesin sebelumnya Motor listrik diganti dengan motor 2HP ; 3 phase ; 380 volt dan putaran 1420 rpm. Ganti 3 buah bearing pada mesin Ganti Pulley pada motor listrik menggunakan diamater 150 mm dan pada poros digunakan diameter 200 mm. Pasang Pengatur kecepatan putaran motor dengan inverter Tosvert TM VF- S11 Toshiba; 3 phase output dan input 1 phase 220 volt. Dudukan sensor photoelektrik dibuat terpisah dengan rangka utama mesin sebagai langkah untuk meningkatkan keakuratan pembacaan data. Ketirusan konis penekan yang berfungsi untuk mengatur keselarasan sumbu poros dan sumbu roda dimodifikasi agar dapat dipergunakan untuk berbagai ukuran roda.

15 Gaya Sentrifugal Gaya sentrifugal (Fu) dapat didefinisikan berdasarkan massa unbalance pada roda yang berputar, sebagai berikut : Fu= m u u ω 2 [Victor Wowk, 1991, hal: 131] Dimana : Fu = gaya sentrifugal mu = massa unbalance m e = massa roda yang berputar = eksentrisitas ( jarak antara sumbu putar dengan center of gravity (CG)) ω = kecepatan putaran dalam rad/s ωt = sudut massa unbalance pada t detik gc = geometry center CG = center of gravity ( pusat massa ) Selain itu gaya sentrifugal bila didasarkan pada eksentrisitas roda yang berputar didefinisikan sebagai berikut : Fu= m e ω 2 = W/g e ω 2 [Troy D.Feese, 2004]

16 Penurunan SDOF Harga absolut penguatan amplitudo : Gambar Mesin Balancing Hasil Rekayasa di bengkel Manufaktur ITS Beda fase antara respon getar dengan gaya eksitasi :

17 Grafik Penurunan SDOF Gambar Grafik fungsi penguatan amplitudo Gambar Grafik Sudut Fasa

18 Metoda Balancing Metoda dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu : 1. Teknik balancing bidang tunggal ( single plane balancing ) - metoda vektor (vector method) - metoda tiga massa coba ( four run method ) - trial and error method 2. Teknik balancing dua bidang ( two plane balancing ) 3. Teknik balancing banyak bidang ( multi plane balancing )

19 Metoda Balancing 1. Metoda vektor dengan sudut Fasa 2. Four run method 3. Modal Balancing

20 Tipe Ketidakseimbangan a. Static b. Couple c. dynamic a. static b. couple c. dynamic

21 Skema Peralatan Percobaan

22 Prinsip Kerja Peralatan Gerak putar roda (rotational motion) dihasilkan dari motor listrik 2HP; 3 phase; 1420 rpm dengan pengatur kecepatan dari 0 sampai 1000 rpm menggunakan inverter VF-S11; 3 phase; 220 volt. Getaran yang terjadi saat roda berputar yang diakibatkan oleh massa unbalance dibatasi untuk satu arah saja yaitu arah horisontal dengan suatu mekanisme pendulum yang ditahan dua buah pegas pada posisi berseberangan. Sebuah piezoelectric accelerometer 4321 bruel&kjaer yang merupakan alat untuk mengukur percepatan getaran yang terjadi, ditempatkan pada sisi pendulum tepat diatas pegas. Selanjutnya sinyal dari accelerometer diperkuat dan diubah menjadi displacement oleh amplifier 2635 dan picoscope ADC 200/50 MSPS merubah sinyal analog menjadi digital sehingga pada layar komputer terbaca berupa kurva displacement getaran. Sensor photoelectric mendeteksi tanda reflektif pada sebuah busur lingkaran, yang dipasang diantara roda dan pendulum untuk mentrigger dan mengukur posisi sudut roda. Sinyal dari photoelectric pada layar komputer terbaca berupa garis lurus, yang dipergunakan sebagai garis referensi pada proses balancing dengan menggunakan metoda sudut fasa.

23 DIAGRAM ALIR PENELITIAN

24 Spesifikasi Roda untuk percobaan Proses balancing dilakukan pada beberapa roda dengan spesifikasi sebagai berikut : 1. Roda R12 - Velg 12x34/hole 4 x Ban 155/80 R12 77S - Bobot total 10,75 kg - Frekuensi pribadi 496 rpm ( 8,27 Hz) 2. Roda R13 - Velg 13x5/hole 4 x Ban 175/60 R13 77H - Bobot total 11,75 kg - Frekuensi pribadi 480 rpm ( 8 Hz) 3. Roda R14 - Velg 14x5,5/hole 5x139,7 - Ban 185 R14 LT - Bobot total 11,75 kg - Frekuensi pribadi 480 rpm ( 8 Hz) 4. Roda R15 - Velg 15x8,5/hole 5x120 - Ban 205/65 R15 94S - Bobot total 16,05 kg - Frekuensi pribadi 461 rpm ( 7,68 Hz) 5. Roda R15 Kondisi Baru - Velg 15x8,5/hole 4x120 - Ban 185/65 R15 8H - Bobot total 16,5 kg - Frekuensi pribadi 480 rpm ( 8 Hz)

25 Tabel Balance Performance R12 Keterangan : A = 0 amplitudo unbalance t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda α 0 = beda fasa α b = sudut pembalance (α b = α ) A 1 = pemberian masa pembalance seberat 20 gram BP = balance performance =

26 Grafik Putaran dan Balance Performance R12

27 Tabel Penambahan massa penyeimbang secara bertahap pada proses balancing R12 Dari hasil percobaan tersebut diatas, menunjukkan bahwa prosentase balance performance maksimal untuk roda R12 adalah 86,7% pada putaran 450 rpm, dengan perhitungan sebagai berikut : BP = (A0-A1)/A0 x 100% = (166 20)/166 x100% = 86,7%

28 Pengecekkan Residual Unbalance ( Sisa Ketidakseimbangan ) R12 Data roda R12 adalah : Balance Quality Grade : G40 Massa roda : 10,75 kg Kecepatan Putaran : 450 rpm = 2πn/60 = 47,1 rad/s percepatan akibat 450 rpm : 0,0003 m/s 2 = 0,3 mm/s 2 Besar sisa ketidakseimbangan maksimum dalam gram yang diijinkan berdasarkan balance quality requirement ISO 1940/1 adalah : Uper = 9549xGxW/n = 9549x40x10,75/450 = 9124,6 gram-mm Besar unbalance akibat pemasangan massa penyeimbang seberat 65 gram : U = M a /ω 2 = gram x 0,3 mm/s 2 / ( 47,1) 2 = 1, 5890 gram mm Karena U per > U maka kondisi unbalance tercapai.

29 Grafik teoritis dibandingkan dengan hasil percobaan R12 Grafik fungsi penguatan amplitudo R12 Grafik Beda Fasa R12

30 Proses Validasi R12 Proses validasi yang dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil BP proses penyeimbangan menggunakan metoda variasi putaran, dengan proses penyeimbangan yang dilakukan dengan satu putaran, pada roda yang sama dan mesin yang sama, sebagai berikut : Kesimpulan bahwa untuk roda R12 balance performance maksimal dihasilkan dengan menyeimbangkan roda pada putaran 450 rpm dengan sudut massa penyeimbang

31 Grafik getaran roda R12 kondisi unbalance sampai over balance pada 450 rpm dan sudut massa penyeimbang 229 degree

32 Tabel Balance Performance R13 Keterangan : A = 0 amplitudo unbalance t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda α 0 = beda fasa α b = sudut pembalance (α b = α ) A 1 = pemberian masa pembalance seberat 20 gram BP = balance performance =

33 Grafik Putaran dan Balance Performance R13

34 Tabel Penambahan massa penyeimbang secara bertahap pada proses balancing R13 Dari hasil percobaan tersebut diatas, menunjukkan bahwa prosentase balance performance maksimal untuk roda R13 adalah 85,3% pada putaran 450 rpm, dengan perhitungan sebagai berikut : BP = (A0-A1)/A0 x 100% = (60 5)/60 x100% = 85,3%

35 Pengecekkan Residual Unbalance ( Sisa Ketidakseimbangan ) R13 Data roda R13 adalah : Balance Quality Grade : G40 Massa roda : 11,75 kg Kecepatan Putaran : 450 rpm = 2πn/60 = 47,1 rad/s percepatan akibat 450 rpm : 0,0001 m/s 2 = 0,1 mm/s 2 Besar sisa ketidakseimbangan maksimum dalam gram yang diijinkan berdasarkan balance quality requirement ISO 1940/1 adalah : Uper = 9549xGxW/n = 9549x40x11,75/450 = 9973,4 gram-mm Besar unbalance akibat pemasangan massa penyeimbang seberat 25 gram : U = M a /ω 2 = gram x 0,1 mm/s 2 / ( 47,1) 2 = 0,5297 gram mm Karena U per > U maka kondisi unbalance tercapai.

36 Grafik teoritis dibandingkan dengan hasil percobaan R13 Grafik fungsi penguatan amplitudo R13 Grafik Beda Fasa R13

37 Proses Validasi R13 Proses validasi yang dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil BP proses penyeimbangan menggunakan metoda variasi putaran, dengan proses penyeimbangan yang dilakukan dengan satu putaran, pada roda yang sama dan mesin yang sama, sebagai berikut : Kesimpulan bahwa untuk roda R13 balance performance maksimal dihasilkan dengan menyeimbangkan roda pada putaran 450 rpm dengan sudut massa penyeimbang

38 Grafik getaran roda R13 kondisi unbalance sampai over balance pada 450 rpm dan sudut massa penyeimbang 229 0

39 Tabel Balance Performance R14 Keterangan : A = 0 amplitudo unbalance t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda α 0 = beda fasa α b = sudut pembalance (α b = α ) A 1 = pemberian masa pembalance seberat 20 gram BP = balance performance =

40 Grafik Putaran dan Balance Performance R14

41 Tabel Penambahan massa penyeimbang secara bertahap pada proses balancing R14 Dari hasil percobaan tersebut diatas, menunjukkan bahwa prosentase balance performance maksimal untuk roda R14 adalah 66,7% pada putaran 385 rpm, dengan perhitungan sebagai berikut : BP = (A0-A1)/A0 x 100% = (153 51)/153 x100% = 66,7%

42 Pengecekkan Residual Unbalance ( Sisa Ketidakseimbangan ) R14 Data roda R14 adalah : Balance Quality Grade : G40 Massa roda : 17,7 kg Kecepatan Putaran : 385 rpm = 2πn/60 = 40,29 rad/s percepatan akibat 450 rpm : 0,0007 m/s 2 = 0,7 mm/s 2 Besar sisa ketidakseimbangan maksimum dalam gram yang diijinkan berdasarkan balance quality requirement ISO 1940/1 adalah : Uper = 9549xGxW/n = 9549x40x17,7/385 = gram-mm Besar unbalance akibat pemasangan massa penyeimbang seberat 55 gram : U = M a /ω 2 = gram x 0,7 mm/s 2 / ( 40,29) 2 = 7,63 gram mm Karena U per > U maka kondisi unbalance tercapai.

43 Grafik teoritis dibandingkan dengan hasil percobaan R14 Grafik fungsi penguatan amplitudo R14 Grafik Beda Fasa R14

44 Proses Validasi R14 Proses validasi yang dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil BP proses penyeimbangan menggunakan metoda variasi putaran, dengan proses penyeimbangan yang dilakukan dengan satu putaran, pada roda yang sama dan mesin yang sama, sebagai berikut : Kesimpulan bahwa untuk roda R14 balance performance maksimal dihasilkan dengan menyeimbangkan roda pada putaran 385 rpm dengan sudut massa penyeimbang

45 Grafik getaran roda R14 kondisi unbalance sampai over balance pada 385 rpm dan sudut massa penyeimbang 220 0

46 Tabel Balance Performance R15 Keterangan : A = 0 amplitudo unbalance t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda α 0 = beda fasa α b = sudut pembalance (α b = α ) A 1 = pemberian masa pembalance seberat 15 gram BP = balance performance =

47 Grafik Putaran dan Balance Performance R15

48 Tabel Penambahan massa penyeimbang secara bertahap pada proses balancing R15 Dari hasil percobaan tersebut diatas, menunjukkan bahwa prosentase balance performance maksimal untuk roda R15 adalah 80,4% pada putaran 450 rpm, dengan perhitungan sebagai berikut : BP = (A0-A1)/A0 x 100% = (97 19)/97 x100% = 80,4%

49 Pengecekkan Residual Unbalance ( Sisa Ketidakseimbangan ) R15 Data roda R15 adalah : Balance Quality Grade : G40 Massa roda : 16,05 kg Kecepatan Putaran : 450 rpm = 2πn/60 = 47,1 rad/s percepatan akibat 450 rpm : 0,0003 m/s 2 = 0,3 mm/s 2 Besar sisa ketidakseimbangan maksimum dalam gram yang diijinkan berdasarkan balance quality requirement ISO 1940/1 adalah : Uper = 9549xGxW/n = 9549x40x16,05/450 = gram-mm Besar unbalance akibat pemasangan massa penyeimbang seberat 20 gram : U = M a /ω 2 = gram x 0,3 mm/s 2 / ( 47,1) 2 = 2,17 gram mm Karena U per > U maka kondisi unbalance tercapai.

50 Grafik teoritis dibandingkan dengan hasil percobaan R15 Grafik fungsi penguatan amplitudo R15 Grafik Beda Fasa R15

51 Proses Validasi R15 Proses validasi yang dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil BP proses penyeimbangan menggunakan metoda variasi putaran, dengan proses penyeimbangan yang dilakukan dengan satu putaran, pada roda yang sama dan mesin yang sama, sebagai berikut : Kesimpulan bahwa untuk roda R15 balance performance maksimal dihasilkan dengan menyeimbangkan roda pada putaran 450 rpm dengan sudut massa penyeimbang

52 Grafik getaran roda R15 kondisi unbalance dan balance pada 450 rpm dan sudut massa penyeimbang 286 0

53 Tabel BP R15 Kondisi Baru Keterangan : A = 0 amplitudo unbalance t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda α 0 = beda fasa α b = sudut pembalance (α b = α ) A 1 = pemberian masa pembalance seberat 15 gram BP = balance performance =

54 Grafik Putaran dan Balance Performance R15 Kondisi Baru

55 Tabel Penambahan massa penyeimbang secara bertahap pada proses balancing R15 Dari hasil percobaan tersebut diatas, menunjukkan bahwa prosentase balance performance maksimal untuk roda R15 Kondisi Baru adalah 87% pada putaran 450 rpm, dengan perhitungan sebagai berikut : BP = (A0-A1)/A0 x 100% = (245 31)/245 x100% = 87%

56 Pengecekkan Residual Unbalance ( Sisa Ketidakseimbangan ) R15 Kondisi Baru Data roda R15 Kondisi baru adalah : Balance Quality Grade : G40 Massa roda : 16,5 kg Kecepatan Putaran : 450 rpm = 2πn/60 = 47,1 rad/s percepatan akibat 450 rpm : 0,0005 m/s 2 = 0,5 mm/s 2 Besar sisa ketidakseimbangan maksimum dalam gram yang diijinkan berdasarkan balance quality requirement ISO 1940/1 adalah : Uper = 9549xGxW/n = 9549x40x16,5/450 = gram-mm Besar unbalance akibat pemasangan massa penyeimbang seberat 45 gram : U = M a /ω 2 = gram x 0,5 mm/s 2 / ( 47,1) 2 = 2,23 gram mm Karena U per > U maka kondisi unbalance tercapai.

57 Grafik teoritis dibandingkan dengan hasil percobaan R15 Kondisi Baru Grafik fungsi penguatan amplitudo R15 Kondisi Baru Grafik Beda Fasa R15 Kondisi Baru

58 Proses Validasi R15 Kondisi Baru Proses validasi dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil BP proses penyeimbangan menggunakan metoda variasi putaran, dengan proses penyeimbangan yang dilakukan dengan satu putaran, pada roda yang sama dan mesin yang sama, sebagai berikut : Kesimpulan bahwa untuk roda R15 Kondisi Baru balance performance maksimal dihasilkan dengan menyeimbangkan roda pada putaran 450 rpm dengan sudut massa penyeimbang

59 Grafik getaran roda R15 Kondisi Baru pada kondisi unbalance dan balance pada 450 rpm dan sudut massa penyeimbang 237 0

60 Validasi Roda R13 Dengan Mesin Balancing Komersial FMC USA Tahap proses validasi adalah sebagai berikut : - roda R13 dibalancing terlebih dahulu dengan mesin balancing hasil rekayasa, didapatkan massa penyeimbang seberat 25 gram pada sudut selanjutnya di crosscheck dengan mesin balancing FMC dengan kecepatan putar 60 rpm (= 6,2 kmjam) dalam kondisi massa penyeimbang tetap terpasang.

61 Validasi Roda R13 Dengan Mesin Balancing Komersial Pengecekkan hasil balancing roda R13 menggunakan mesin hasil rekayasa yang ada di ITS dengan mesin FMC di bengkel subur Jati Ban Pengecekkan hasil balancing roda R13 menggunakan mesin hasil rekayasa yang ada di ITS dengan mesin FMC di bengkel Bridgestone Undaan

62 Selanjutnya roda yang sudah dibalancing dengan mesin FMC di cek besar amplitudonya dengan mesin balancing hasil rekayasa di ITS. Tahap proses pengecekkan adalah sebagai berikut : - menyamakan nilai frekuensi pribadi roda R13 dengan frekuensi pribadi saat dibalancing dengan mesin hasil rekayasa - melihat besarnya amplitudo roda pada putaran yang bervariasi dari 400 rpm sampai 600 rpm. - membandingkan besarnya amplitudo getaran yang dihasilkan setelah dibalancing dengan mesin FMC, dengan amplitudo getaran pada roda R13 sebelum dibalancing dengan mesin FMC.

63 Data Pengecekkan Amplitudo Roda R13 setelah dibalancing dengan mesin FMC Keterangan : A2 = amplitudo yang terbaca setelah roda dibalancing dengan mesin komersial t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda

64 Analisa Data Pengecekkan Amplitudo Roda R13 setelah dibalancing dengan mesin FMC Pada 450 rpm seperti yang ditunjukkan pada tabel diatas, dapat dilihat bahwa besarnya amplitudo roda R13 setelah dibalancing dengan mesin komersial adalah 30 mv. Nilai ini lebih besar bila dibandingkan dengan amplitudo proses balancing yang dihasilkan mesin hasil rekayasa di ITS yaitu hanya 5 mv yang terdapat pada tabel 4.5 bab IV. Hal ini membuktikan bahwa tingkat keakurasian mesin balancing hasil rekayasa yang ada di ITS, lebih tinggi dibandingkan dengan mesin balancing FMC.

65 Perbandingan amplitudo R13 hasil balancing FMC dan mesin hasil rekayasa Keterangan : A0 = amplitudo roda sebelum dibalancing A2 = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin FMC A3 = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin hasil rekayasa di bengkel manufaktur ITS

66 Perbandingan amplitudo R13 hasil balancing FMC dan mesin hasil rekayasa dalam grafik Keterangan: Kurva warna biru = amplitudo roda sebelum dibalancing Kurva warna coklat = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin hasil rekayasa di ITS Kurva warna hijau = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin FMC ωn = frekuensi pribadi

67 Data Pengecekkan Amplitudo Roda R15 setelah dibalancing dengan mesin FMC A2 Keterangan : A2 = amplitudo yang terbaca setelah roda dibalancing dengan mesin komersial t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda

68 Analisa Data Pengecekkan Amplitudo Roda R15 setelah dibalancing dengan mesin FMC Pada 450 rpm seperti yang ditunjukkan pada tabel diatas, dapat dilihat bahwa besarnya amplitudo roda R15 setelah dibalancing dengan mesin komersial adalah 508 mv. Nilai ini lebih besar bila dibandingkan dengan amplitudo proses balancing yang dihasilkan mesin hasil rekayasa di ITS yaitu hanya 97 mv. Hal ini membuktikan bahwa tingkat keakurasian mesin balancing hasil rekayasa, lebih tinggi dibandingkan dengan mesin balancing FMC.

69 Perbandingan amplitudo R15 hasil balancing FMC dan mesin hasil rekayasa Keterangan : A0 = amplitudo roda sebelum dibalancing A2 = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin FMC A3 = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin hasil rekayasa di bengkel manufaktur ITS

70 Perbandingan amplitudo R15 hasil balancing FMC dan mesin hasil rekayasa dalam grafik Keterangan: Kurva warna biru = amplitudo roda sebelum dibalancing Kurvawarna hijau = amplitudoroda setelah dibalancing dengan mesin hasil rekayasa di bengkel manufaktur ITS Kurva warna coklat = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin FMC

71 Data Pengecekkan Amplitudo Roda R15 Kondisi Baru setelah dibalancing dengan mesin Balancing Pabrik Pembuat Mobil A2 Keterangan : A2 = amplitudo yang terbaca setelah roda dibalancing dengan mesin komersial t = beda waktu antara sinyal optik dan puncak gelombang sinyal getaran T = perioda

72 Analisa Data Pengecekkan Amplitudo Roda R15 setelah dibalancing dengan mesin Balancing Pabrik Pembuat Mobil Pada tabel diatas dapat dilihat, bahwa roda R15 kondisi baru setelah dibalancing dengan menggunakan mesin balancing pabrik pembuat mobil, nilai amplitudo pada 450 rpm lebih besar bila dibandingkan dengan roda R15 kondisi baru, sebelum dibalancing ( yang di cek dengan melepas massa penyeimbang yang dipasang oleh pabrik pembuat mobil, data tabel 4.13 bab IV tesis) Hal ini membuktikan bahwa tingkat keakurasian mesin balancing hasil rekayasa, lebih tinggi dibandingkan dengan mesin balancing FMC.

73 R15 Kondisi baru, hasil balancing pabrik dan mesin hasil rekayasa dalam grafik Sesudah dibalancing Sebelum dibalancing Keterangan: Kurva warna biru = amplitudo roda sebelum dibalancing Kurva warna coklat = amplitudo roda setelah dibalancing dengan mesin balancing pabrik pembuat mobil

74 Pembahasan Validasi Bahwa proses balancing yang dilakukan oleh pabrik pembuat mobil dan mesin FMC, yang dilakukan pada lower speed (60 rpm = 6,2 km/jam) akan mengakibatkan naiknya nilai amplitudo atau ketidakseimbangan bila dijalankan pada kecepatan operating speed (432 rpm = 45 km/jam) atau diatasnya. Hal ini sesuai dengan pendapat yang dikemukakan oleh John K.Funcheon dan Victor Wowk, dimana proses balancing yang mempergunakan putaran lower speed hanya dapat mengantisipasi gross unbalance saja dan sebaiknya dilanjutkan dengan proses balancing dengan putaran tinggi.

75 Kesimpulan 1. Dari hasil eksperimen yang dilakukan, terlihat bahwa terdapat perbedaan kecepatan putaran dan sudut massa penyeimbang untuk variasi ukuran roda yang berbeda. 2. Balance Performance terbaik dihasilkan dengan melakukan proses balancing pada putaran dibawah frekuensi pribadi (ω n = k/m) tetapi diatas operating speed roda. 3. Proses balancing pada roda R12 dengan berat 10,75 kg dan ω n = 496 rpm menghasilkan balance performance sebesar 87,9% pada putaran 450 rpm.

76 Kesimpulan 4. Proses balancing pada roda R13 dengan berat 11,75 kg dan ω n =480 rpm menghasilkan balance performance sebesar 85,3% pada putaran 450 rpm. 5. Proses balancing pada roda R14 dengan berat 17,7 kg danω n = 400 rpm menghasilkan balance performance sebesar 66,7% pada putaran 385 rpm 6. Proses balancing pada roda R15 dengan berat 16,05 kg dan ω n =461 rpm menghasilkan balance performance sebesar 80,4% pada putaran 450 rpm. 7. Proses balancing pada roda R15 Kondisi baru dengan berat 16,5 kg danω n =480 rpm menghasilkan balance performance sebesar 87% pada putaran 450 rpm.

77 Saran 1. Pada tahap proses balancing sebaiknya dilakukan dengan menggunakan dua buah accelerometer yang ditempatkan pada bearing 1 dan bearing 2 sisi pendulum, untuk mendapatkan perbedaan massa unbalance sisi bagian dalam roda dan sisi bagian luar roda. 2. Accelerometer sebagai sensor percepatan dapat dicoba diganti dengan menggunakan sensor gaya (force sensor) sebagai pembanding hasil proses balancing untuk meningkatkan akurasi pengukuran.

78 Daftar Pustaka Suhardjono dkk (2009), Studi Eksperimental Proses Penyeimbang Dinamik Piringan Tunggal dengan Metoda Fasa, Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-8 di Semarang. Almas Aprilana (2008), Studi Eksperimental Proses Balancing Rim and Tire Assembly dengan Menggunakan Metoda Sudut Fasa Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin ITS. Yilmaz, Emin Wheel Balancing Machine Design. Session 3548: 1-11, Department of Technology, University of Maryland Eastern Shore, Princess Anne, MD Troy D.Feese,P.E dan Philip E. Grazier (2004) Balance This The 33rd Turbomachinery Symposium, University Oak - San Antonio, Texas. Gary K Grim., John W dan Bruce J, The Basic Of Balancing, Balance Technology Inc. Crowford, Arthur R, dan Crowford S. (1992) The Simplified Handbook Of Vibration Analysis, SCI, Knoxville. Randall. (1987) Frequency Analysis, Bruel and Kjaer, Denmark. R Keith Mobley. (1999) Vibration Fundamentals, Newness, USA. Robert K Vierck. (1967) Vibration Analysis, International Harper and Row, New York. Zaveri K. (1984) Modal Analysis Of Large Structures Multiple Exiter System, Bruel and Kjaer., Denmark.

79 Daftar Pustaka Darrel Temple. (1983) Field Balancing Large Rotating Machinery, Facilities Instructions, Standards & Techniques Volume 2-2;Power O&M Bulletin No.13 Engineering Division Denver, Colorado. John K.Funcheon Future Direction of Automotive Testing of Tires and Wheels, Kokusai, Inc. David Scribner (2006), A New Tire / Wheel Balancing Methodology Based Upon Absolute Force Calculation, Akron Ohio. Krodkiewski J.M (2007) Mechanical Vibration Mechanic 4 unit 2, The University of Melbourne. Mark S. Darlow (1986) Balancing of High-Speed Machinery ; Theory, Methods and Experimental Results, Rensselaer Polytechnic Institue, Troy, New York., U.S.A. Yue-Qing Yu (2007) Analytical and Experimental Study on The Dynamic Balancing Of Flexible Mechanisms, Beijing University of Technology, Beijing , PR China. Vatta F (2008) Internal Damping in Rotating Shafts, Politecnico di Torino C.So Duca Degli Abruzzi, 24, Torino.,Italy.

80 Daftar Pustaka Green K, Champneys A.R dan Lieven N.J (2005) Bifurcation Analysis of an Automatic Dynamic Balancing Mechanism for Eccentric Rotors University of Brisbol,Queen s Building, University Walk, Bristol BS8 1TR, UK. Victor Wowk (1994) Machinery Vibration Balancing, Handbook by McGraw-Hill, USA Thomson William T (1995) Teori Getaran Dengan Penerapan, Penerbit Erlangga.

81