ANALISA VARIASI TEGANGAN SABUK DENGAN KARAKTERISTIK VIBRASI DEPERICARPER FAN SKRIPSI

Transkripsi

1 ANALISA VARIASI TEGANGAN SABUK DENGAN KARAKTERISTIK VIBRASI DEPERICARPER FAN SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik OLEH AGUS SUPARJO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 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 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 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

12 7. Seluruh Team Laboratorium Noise/Vibration Control and Knowledge Based in Engineering, Program Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik Mesin, 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: ii

13 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-400- A-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 N dan gaya tegangan operasi terbesar 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 mm/sec, sedangkan gaya defleksi 150N memiliki gelombang getaran yang masuk zona B atau kuning atau diatas mm/sec. Kata kunci : Depericarper Fan, Sabuk-V, Vibrometer Laser Ometreon Getaran, Tegangan. iii

14 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 N and operation tension force most 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 mm/sec, while force deflection 150N have wave vibration that enter the zone B or yellow or above mm/sec. Keywords: Depericarper Fan, V-Belts, Vibrometer Laser Ometreon Vibration, Tension. iv

15 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 Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Jenis-Jenis Fan Sistem Transmisi Centifugal Fan (V-belt) Tipe Dan Ukuran Nominal Sabuk-V Panjang Sabuk-V Tegangan Statik dan Gaya Defleksi Sabuk-V Beban Statik pada Poros Akibat Tegangan Sabuk-V Tegangan Operasi dan Beban Dinamis Sabuk-V Analisa Getaran Karakteristik Getaran Parameter Pengukuran Gerak Harmonik Gerak Periodik v

16 2.3.5 Getaran Bebas (Free Vibration) Standarisasi Pengukuran Getaran BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Bahan dan Alat Bahan Alat Metode Penelitian Pemilihan Penetapan Tegangan Set Up Peralatan Variabel Yang Diamati Pengolahan Analisa Data Pelaksanaan Penelitian BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Gaya Yang Bekerja Akibat Tegangan (Tension) Sabuk-V Tegangan Statik Sabuk-V Tegangan Operasi Sabuk-V Karakteristik Getaran Pada Sabuk Data Hasil Pengukuran Variasi Tegangan Pada Sabuk-V Karakteristik Getaran Pada Variasi Tegangan Hubungan Tegangan Dengan Amplitudo BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi

17 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 Gambar 2.9. Vektor tegangan statik sabuk Gambar Vektor tegangan sabuk dan beban statik poros Gambar Vektor tegangan operasi dan beban dinamis poros sabuk-v Gambar Gerak harmonik sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak pada lingkaran Gambar Gerak periodik gelombang sinyal segiempat dan gelombang pembentuknya dalam domain waktu Gambar Sistem Massa Pegas dan diagram benda bebas Gambar 3.1. Skematik bahan uji centrifugal fan SWSI Gambar 3.2. Vibrometer laser ometron VQ-400-A-F Gambar 3.3. Belt tension gauge Gambar 3.4. Multimeter datalogger Gambar 3.5. Labjack U3-LV Gambar 3.6. Laptop Gambar 3.7. Kunci ring pas Gambar 3.8. Kunci L Gambar 3.9. Meteran Gambar Mistar baja Gambar Sinyal amplitudo Gambar Diagram alir proses pelaksanaan Gambar 4.1. Arah pengukuran vii

18 Gambar 4.2. Pengaturan jarak span (Ls) serta pengukuran q dan Pa Gambar 4.3. Vektor Tegangan operasi sabuk-v A Gambar 4.4. Grafik jarak defleksi vs tegangan Gambar 4.5. Grafik velocity vs tegangan pada arah aksial Gambar 4.6. Grafik velocity vs tegangan pada arah horizontal Gambar 4.7. Grafik velocity vs tegangan pada arah vertikal Gambar 4.8. Grafik rekapitulaasi velocity vs tegangan Gambar 4.9. Grafik Displacement vs tegangan pada arah aksial Gambar Grafik Displacement vs tegangan arah horizontal Gambar Grafik Displacement vs tegangan pada arah vertikal Gambar Grafik rekapitulasi Displacement vs tegangan Gambar Grafik Acceleration vs tegangan pada arah aksial Gambar Grafik Acceleration vs tegangan pada arah horizontal Gambar Grafik Acceleration vs tegangan pada arah vertikal Gambar Grafik rekapitulasai Acceleration vs tegangan Gambar Grafik hubungan tegangan dengan amplitudo viii

19 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Karakteristik Axial Fan... 4 Tabel 2.2 Berat sabuk (W) dan faktor modulus sabuk (Ky) Tabel 2.3 Karakteristik dan satuan getaran Tabel 2.4 Parameter pengukuran Tabel 2.5 Kriteria zona evaluasi kelayakan permesinan Tabel 4.1. Data hasil penelitian pada tiap kondisi set-up Tabel 4.2. Data hasil perhitungan tegangan statik sabuk (Tst) Tabel 4.3. Data hasil perhitungan Tegangan efektif opersaional (Te) Tabel 4.4. Data hasil perhitungan tegangan operasi sabuk-v ix

20 DAFTAR NOTASI Simbol Satuan Keterangan A mm Amplitudo C mm Jarak Antar Poros D mm Diameter Puli Besar d mm Diameter Puli Kecil g c kg/s Konstanta Gravitasi Lp mm Panjang Pitch/Panjang Aksis Netral Sabuk Ls mm Panjang Rentang N b - 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 ω rad/s Kecepatan Sudut x mm Perpindahan/Displacement x mm/s Kecepatan/Velocity x mm/s 2 Percerpatan/Acceleration x

21 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