Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional dari Perangkat Uji Sistem Poros-Rotor

dokumen-dokumen yang mirip
BAB IV PERANGKAT PENGUJIAN GETARAN POROS-ROTOR

PENGUKURAN FUNGSI RESPON FREKUENSI (FRF) PADA SISTEM POROS-ROTOR

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Penggunaan Jerk untuk Deteksi Dini Kerusakan Bantalan Gelinding dan Pemantauan Kondisi Pelumasan

Bab IV Pengujian dan Analisis

DIAGNOSA KETIDAKLURUSAN (MISALIGNMENT) POROS MENGGUNAKAN METODE MULTICLASS SUPPORT VECTOR MACHINE (SVM)

DETEKSI KERUSAKAN RODA GIGI DENGAN ANALISIS SINYAL GETARAN BERBASIS DOMAIN FREKUENSI

Kesalahan Akibat Integrasi Numerik pada Sinyal Pengukuran Getaran dengan Metode Euler dan Trapesium

BAB V DATA DAN ANALISIS HASIL PENGUJIAN

BAB III METODE PENELITIAN

KAJI TEORITIS DAN EKSPERIMENTAL EFEK GIROSKOPIK PADA ROTOR MENJULUR T E S I S ALEXANDER TOMPODUNG NIM

DETEKSI KERUSAKAN RODA GIGI DENGAN ANALISIS SINYAL GETARAN

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PERANGKAT PENGOLAH SINYAL PENDETEKSI POSISI SUDUT POROS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

DETEKSI KERUSAKAN RODA GIGI PADA GEARBOX MENGGUNAKAN SINYAL GETARAN. SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

PEMANTAUAN KONDISI MESIN BERDASARKAN SINYAL GETARAN

BAB III METODE PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. sebuah sistem kerja pada suatu instalasi mesin. Getaran yang berlebih

Jurnal Teknik Mesin S-1, Vol. 4, No. 2, Tahun 2016 Online:

Pemodelan dan Analisis Pengaruh Kenaikan Putaran Kerja Terhadap Respon Dinamis, Kasus Unbalance Rotor Steam Turbine Unit 1 PLTU Amurang 2x25MW

DIAGNOSA KEGAGALAN RODA GIGI BERBASIS SINYAL GETARAN MENGGUNAKAN METODE SUPPORT VECTOR MACHINE

PENGUKURAN CEPAT KERATAAN JALAN RAYA DENGAN MENGGUNAKAN MEMS ACCELEROMETER SENSOR SKRIPSI NOVIANTI LASMARIA

Perilaku Kesalahan Puncak Spektrum Akibat Penggunaan Fungsi Jendela Kotak, Hanning, dan Flattop pada Sinyal Sinus Waktu Kontinu

KAJI EKSPERIMENTAL CIRI GETARAN PADA BANTALAN ROL DENGAN PEMBEBANAN STATIK

Analisis Getaran Struktur Mekanik pada Mesin Berputar untuk Memprediksi Kerusakan Akibat Kondisi Unbalance Sistem Poros Rotor

BAB III METODOLOGI DAN HASIL PENELITIAN

STUDI NUMERIK RESPON GETARAN MESIN BENSIN DUA SILINDER SEGARIS DENGAN VARIASI SUDUT ANTAR ENGKOL

Kajian Eksperimental Parameter Modal Bangunan Dua Lantai dengan Metode Modal Analisis

PERANCANGAN ALAT DAN ANALISIS EKSPERIMENTAL GETARAN AKIBAT MISALIGNMENT POROS

BAB III PEMODELAN SISTEM POROS-ROTOR

4 RANCANGAN SIMULATOR GETARAN DENGAN OUTPUT ARAH GETARAN DOMINAN VERTIKAL DAN HORIZONTAL

KARAKTERISTIK GETARAN DAN TEKANAN RUANG SILINDER AKIBAT VARIASI PUTARAN KOMPRESOR PADA LIMA MODEL PROFIL DUDUKAN KATUP TEKAN SEBUAH KOMPRESOR TORAK

Bab 5 Kesalahan Posisi dari Perangkat Gerak

Pengaruh Perubahan Posisi Sumber Eksitasi dan Massa DVA dari Titik Berat Massa Beam Terhadap Karakteristik Getaran Translasi dan Rotasi

Abstrak. Kata kunci : balance performance, massa unbalance, balancing roda mobil, metoda sudut fasa

Talifatim Machfuroh 4

Analisis Getaran Bantalan Rotor Skala Laboratorium untuk Kondisi Lingkungan Normal dan Berdebu

PERANCANGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN MESIN PENGAYAK PASIR DENGAN METODE EKSITASI MASSA TIDAK SEIMBANG

ANALISA GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL TEBAL 7,5 MM DAN LEBAR 145 MM

ANALISA DAN PENGUJIAN ENERGY BANGKITAN YANG DIHASILKAN OLEH PROTOTIPE MEKANISME VIBRATION ENERGY RECOVERY SYSTEM YANG DIPASANG PADA BOOGIE KERETA API

PENGARUH RUBBING TERHADAP KONDISI GETARAN MESIN ROTASI

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

KAJIAN EKSPERIMENTAL CACAT PADA BANTALAN BERDASARKAN LEVEL GETARAN

Studi dan Simulasi Getaran pada Turbin Vertikal Aksis Arus Sungai

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

DIAGNOSA KERUSAKAN MOTOR INDUKSI DENGAN SINYAL GETARAN

DAFTAR PUSTAKA. 1. Vance, J. M., Rotordynamics of Turbomachinery, John Willey & Sons, 1988.

iii Banda Aceh, Nopember 2008 Sabri, ST., MT

PENGARUH KETEBALAN KAMPAS REM TERHADAP GETARAN SISTEM REM CAKRAM PADA BERBAGAI KONDISI PENGEREMAN

APLIKASI METODE FUNGSI TRANSFER PADA ANALISIS KARAKTERISTIK GETARAN BALOK KOMPOSIT (BAJA DAN ALUMINIUM) DENGAN SISTEM TUMPUAN SEDERHANA

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TEORI DASAR. BAB II. Teori Dasar

KARAKTERISTIK GETARAN PADA BANTALAN BOLA MENYELARAS SENDIRI KARENA KERUSAKAN SANGKAR

RANCANG BANGUN SISTEM REM ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM (ABS) DENGAN PENAMBAHAN KOMPONEN VIBRATOR SOLENOID

ANALISA POROS ALAT UJI KEAUSAN UNTUK SISTEM KONTAK TWO-DISC DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

PENGARUH GETARAN TERHADAP PENUMPANG KENDARAAN. Sutarno. Abstraction

DETEKSI KERUSAKAN BEARING PADA CONDENSATE PUMP DENGAN ANALISIS SINYAL VIBRASI

BAB II LANDASAN TEORI

PEMODELAN DAN SIMULASI PENGONTROL VIBRASI AKTIF PADA SISTEM BANGUNAN BERTINGKAT ABSTRAK

PUNTIRAN. A. pengertian

ANALISA DESAIN STRUKTUR DAN KESTABILAN SUSPENSI PASSIVE PADA SMART PERSONAL VEHICLE 2 RODA

ANALISA KEGAGALAN POROS DENGAN PENDEKATAN METODE ELEMEN HINGGA

PENGUKURAN SINYAL GETARAN PADA MESIN BUBUT GALLIC 16N DENGAN MENGGUNAKAN MULTYCHANNEL SPECTRUM ANALYZER

PENGARUH POSISI BEBAN DAN MOMEN INERSIA TERHADAP PUTARAN KRITIS PADA MODEL POROS MESIN KAPAL

Kata kunci : Perawatan prediktif, monitoring kondisi, sinyal getaran, sinyal suara, bantalan gelinding

STUDI EKSPERIMEN REDAMAN GETARAN TRANSLASI DAN ROTASI DENGAN POSISI SUMBER EKSITASI DVA (DYNAMIC VIBRATION ABSORBER)

Engine banyak ditemui dalam aktifitas kehidupan manusia, secara kumulatif sebagai penghasil daya yang berguna untuk menggerakan kendaraan, peralatan

DETEKSI KERUSAKAN BANTALAN GELINDING PADA POMPA SENTRIFUGAL DENGAN ANALISIS SINYAL GETARAN

Simulasi Peredam Getaran TDVA dan DDVA Tersusun Seri terhadap Respon Getaran Translasi Sistem Utama. Aini Lostari 1,a*

STUDI EKSPERIMENTAL SINYAL VIBRASI TORSIONAL PADA TRANSMISI RODA GIGI LURUS DENGAN VARIASI PUTARAN SKRIPSI

DETEKSI KERUSAKAN MOTOR INDUKSI DENGAN MENGGUNAKAN SINYAL SUARA

Gambar 1.6. Diagram Blok Sistem Pengaturan Digital

BAB II SISTEM KENDALI GERAK SEGWAY

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

BAB III METODE PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Simulasi Sederhana tentang Energy Harvesting pada Sistem Suspensi

PEMICU 1 29 SEPT 2015

DIAGNOSA KERUSAKAN BANTALAN BOLA MENGGUNAKAN METODE SUPPORT VECTOR MACHINE

ANALISA POROS ALAT UJI KEAUSAN UNTUK SISTEM KONTAKTWO- DISC DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

Gambar 3.1 Diagram alir metodologi pengujian

BAB III ALAT UJI DAN METODE PENGAMBILAN DATA

Bab II Teori Dasar. Gambar 2.1 Diagram blok sistem akuisisi data berbasis komputer [2]

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab 4 Perancangan Perangkat Gerak Otomatis

PERANCANGAN DAN REALISASI PENGUAT KELAS D BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 16. Disusun Oleh: Nama : Petrus Nrp :

STUDI DINAMIKA ROTOR POMPA PENGISI AIR KETEL (BFWP) 6 TINGKAT MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 1, (2017) ISSN: ( Print) F 132

ANALISIS VIBRASI UNTUK KLASIFIKASI KERUSAKAN MOTOR DI PT PETROKIMIA GRESIK MENGGUNAKAN FAST FOURIER TRANSFORM DAN NEURAL NETWORK

ANALISIS PERILAKU DINAMIK SISTEM POROS-ROTOR 3D

PENENTUAN FREKUENSI PRIBADI PADA GETARAN BALOK KOMPOSIT DENGAN PENGUAT FIBERGLASS

Rancang Bangun Alat Ukur Getaran Mesin Sepeda Motor Menggunakan Sensor Serat Optik

Studi Ciri Respons Getaran Mekanik Dan Suara Akibat Keausan Pada Bantalan Gelinding

PENGUKURAN GETARAN DAN SUARA

Pengontrolan Sistem Eksiter Untuk Kestabilan Tegangan Di Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB) Menggunakan Metode PID

KARAKTERISTIK DINAMIK STRUKTUR ROKET RKN BERTINGKAT PADA KONDISI TERBANG-BEBAS (FREE FLYING)

BAB II LANDASAN TEORITIS

IDENTIFIKASI KERUSAKAN ROLLING BEARING PADA HAMMER CLINKER COOLER BERBASIS ANALISA PEAKVUE DAN KURTOSIS

MISALIGNMENT KOPLING DENGAN ANALISIS SINYAL GETARAN KONDISI STEADY STATE MENGGUNAKAN METODE REVERSE

EFEKTIFITAS VASRIASI PUTARAN DARI PROSES BALANCING TERHADAP PUTARAN KERJA POROS YANG SESUNGGUHNYA

Transkripsi:

Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional dari Perangkat Uji Sistem Poros-Rotor Zainal Abidin dan Haleyna Arstianti Laboratorium Dinamika PAU-IR, Institut Teknologi Bandung Email: za@dynamic.pauir.itb.ac.id ABSTRAK Getaran yang terjadi pada mesin dapat berupa getaran translasi maupun rotasi. Getaran yang terjadi dalam arah rotasi sering disebut sebagai getaran torsional. Getaran torsional dapat mengakibatkan terjadinya gagal lelah pada poros, kopling, maupun roda gigi. Dalam makalah ini, diusulkan sebuah metode pengukuran getaran torsional dengan dua buah enkoder. Untuk menunjukkan kemampuannya, metode ini diterapkan untuk mengukur getaran torsional pada sebuah perangkat uji sistem poros rotor. Selain itu juga akan ditunjukkan perilaku getaran torsional yang terjadi. Untuk mengetahui frekuensi pribadi torsional obyek uji, dilakukan pemodelan metoda elemen hingga dengan perangkat lunak Ansys Workbench 11, sedangkan untuk memvalidasinya dilakukan pengujian FRF (Fungsi Respon Frekuensi) torsional. Di sini, pengujian getaran torsional dilakukan pada beberapa kecepatan putar sehingga dapat diperoleh grafik spektral map. Dalam pengujian ini digunakan dua jenis kopling fleksibel, yaitu kopling selang dan kopling cakar. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa metode pengukuran getaran torsional yang diusulkan dapat diterapkan dengan baik pada sistem poros rotor. Selain itu, juga terungkap bahwa karakteristik getaran torsional mirip dengan getaran translasi, dimana getaran didominasi oleh komponen sinyal 1xRPM. Hasil yang diperoleh juga menunjukkan bahwa level getaran torsional yang terjadi dipengaruhi oleh jenis kopling yang digunakan. Karena kekakuannya lebih rendah, kopling selang menghasilkan frekuensi pribadi yang lebih rendah dibandingkan dengan kopling cakar. Akibatnya, level getaran torsional yang terjadi pada kopling selang cenderung lebih tinggi jika dibandingkan dengan kopling cakar. Kata kunci: Pemodelan, getaran torsional, sistem poros rotor. ABSTRACT Vibrations of rotating machinary can be classified as translational and rotational. The vibrations occurred in rotational direction are commonly classified as torsional vibration. Torsional vibration can cause fatigue damage of shaft, coupling, or gear. In this paper, a method for measuring torsional vibration is proposed. This method uses two incremental encoders and an algorithm to process the data. To show its effectiveness, the method was implemented to measure torsional vibration of a rotor shaft system. The paper also shows the torsional vibration characteristics of of the system. To predict the torsional natural frequencies of the system, a finite elemen model was developed using Ansys Workbench 11 and the results was validite using a torsional FRF test. The measurement was performed a range of rotational speed to enable a spectral map can be constructed. There were two types of flexible couplings used in this work, a hose coupling and a rubber jaw coupling. The results of the experiment show that the proposed method can be implemented very well to measure the torsional vibration of the rotor shaft-system. In addition, the torsional vibration of the rotor shaft system has a similar characteristics to that of translational vibration, in which vibration signal is dominated by component with frequency of 1xRPM. The results also show that the level of torsional vibration depends on the type of flexible coupling being used. Due to low torsional stiffness, hose coupling produce low natural frequencies than those of jaw coupling. As a consequence, hose coupling are liable to higher vibration than jaw coupling. Keywords: Modeling, tersional vibration, rotor shaft system. 72

Abidin, Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional PENDAHULUAN Mesin-mesin rotasi banyak digunakan di industri baik sebagai penghasil ataupun pentransmisi daya. Selama beroperasi, mesin-mesin ini menderita gaya maupun momen sehingga menghasilkan getaran dalam segala arah. Getaran yang terjadi pada mesin dapat berupa getaran translasi maupun rotasi. Getaran translasi dapat terjadi dalam arah lateral ataupun aksial. Getaran lateral terjadi pada arah tegak lurus sumbu poros, sedangkan getaran aksial terjadi dalam arah sumbu poros. Selain getaran translasi, getaran juga dapat terjadi dalam arah putar (rotasi). Getaran yang terjadi dalam arah putar sering disebut sebagai getaran torsional. Pada saat ini, pengukuran getaran translasi lebih banyak dilakukan dibandingkan dengan pengukuran getaran torsional. Hal ini karena pengukuran getaran translasi lebih mudah dilakukan dibandingkan getaran torsional. Padahal, dalam praktek pengukuran getaran torsional sama pentingnya dengan pengukuran getaran translasi karena getaran torsional juga dapat menimbulkan kerusakan pada mesin. Getaran torsional akan menyebabkan terjadinya fluktuasi tegangan geser yang dapat mengakibatkan terjadinya gagal lelah pada poros, kopling, maupun roda gigi. Beberapa penelitian mengenai getaran torsional telah dilakukan oleh beberapa peneliti, diantaranya adalah Perera [1] yang telah melakukan penelitian mengenai fenomena cross-coupling antara getaran torsional dan getaran lateral pada rotor dinamik. Selain itu, Masayuki dan Takeshi [2] juga telah melakukan kajian mengenai fenomena crosscoupling antara getaran torsional dan lateral pada suatu gearbox. Walaupun telah berhasil mengungkapkan fenomena yang sangat menarik, peneliti-peneliti tersebut melakukan pengukuran getaran torsional dengan menggunakan straingage sehingga memerlukan slip-ring. Padahal seperti telah banyak diketahui penggunaan slip-ring akan banyak menimbulkan noise. Makalah ini merupakan hasil dari penelitian awal dalam bidang getaran torsional yang dilakukan di Laboratorium Dinamika PAU-ITB. Dalam makalah ini, dipaparkan usulan tentang metoda pengukuran getaran torsional dengan menggunakan dua buah sensor enkoder inkrimental dan metoda pengolahan datanya. Selain mengembangkan metoda pengukuran, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui karakteristik getaran torsional pada perangkat uji sistem porosrotor seperti komponen frekuensi dominan, resonansi, serta pengaruh penggunaan jenis kopling fleksibel. Dalam penelitian ini digunakan dua jenis kopling fleksibel yaitu kopling selang dan kopling cakar dengan elastomer berupa karet. Kopling selang digunakan karena kekakuannya sangat rendah sehingga frekuensi pribadi sistem poros rotor diharapkan berada dalam daerah kecepatan putar motor yang digunakan. Perangkat Uji METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan pada perangkat uji yang berupa sistem poros-rotor seperti terlihat pada Gambar 1. Pada gambar ini tampak bahwa perangkat uji sistem poros-rotor terdiri dari sebuah motor DC dan sebuah poros rotor yang keduanya dihubungkan oleh sebuah kopling fleksibel. Sistem poros rotor ini ditumpu oleh dua buah bantalan gelinding, sedangkan rotor dari motor DC juga ditumpu oleh dua buah bantalan gelinding yang berada dalam badan motor. Pada masing-masing ujung motor maupun ujung rotor ditempelkan sebuah enkoder inkrimental (increemental encoder) dengan resolusi 1000 pulsa per putaran. Seluruh sistem ini ditumpu oleh landasan (base) yang cukup kaku. Penyusunan Model Perangkat Uji Langkah awal yang dilakukan dalam penelitian adalah pemodelan untuk memperkirakan frekuensi pribadi torsional perangkat uji. Pemodelan elemen hingga ini dilakukan pada sistem poros-rotor dengan menggunakan dua jenis kopling fleksibel yang Gambar 1. Perangkat Uji Sistem Poros Rotor 73

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 10, No. 2, Oktober 2008: 72 81 berbeda, yaitu kopling selang dan kopling cakar. Pemodelan dimulai dengan penggambaran sistem poros-rotor pada perangkat lunak Autodesk Inventor 11 Proffesional. Gambar 2 memperlihatkan model elemen hingga dari perangkat uji sistem poros-rotor. Gambar ini kemudian ditransfer menjadi sebuah model elemen hingga dengan bantuan perangkat lunak ANSYS Workbench 11. Tidak semua komponen pada perangkat uji perlu dimodelkan di Inventor, karena hanya bagian tertentu yang dianggap berkontribusi pada getaran torsional saja yang perlu dimodelkan. Bagian yang kemungkinan berkontribusi terhadap getaran torsional adalah rotor motor DC, sistem poros-rotor dan kopling fleksibel. Pada pemodelan ini, jenis elemen yang digunakan adalah elemen solid. Elemen solid merupakan elemen dasar yang membentuk model tiga dimensi. Adapun jenis kondisi batas yang digunakan adalah tumpuan silindris yang diterapkan pada keempat tumpuan perangkat uji seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Tumpuan silindris ini menyebabkan sistem poros-rotor hanya dapat bergerak dalam arah torsional tetapi tidak dapat bergerak dalam arah aksial maupun lateral. Pemodelan dinamik untuk sistem poros-rotor, baik menggunakan kopling selang maupun kopling cakar, dibatasi sampai sampai tiga frekuensi pribadi torsional pertama. Hasil dari pemodelan ini ditampilkan dalam Tabel 1. Tabel 1. Tiga Frekuensi Pribadi Torsional Hasil Pemodelan Frekuensi Pribadi ke- Kopling Selang Kopling Cakar 1 13,37 Hz 87,20 Hz 2 161,32 Hz 271,05 Hz 3 189,38 Hz 452,76 Hz Dari tiga buah frekuensi pribadi yang diperoleh dari hasil pemodelan, hanya frekuensi pribadi pertama saja yang patut mendapatkan perhatian karena modus getar torsionalnya akan dapat diukur dengan perangkat uji yang digunakan. Selain itu, motor yang digunakan juga memiliki kecepatan putar hanya sampai kira-kira 1500 rpm sehingga frekuensi pribadi kedua maupun ketiga besar kemungkinan tidak akan tereksitasi. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian FRF Hasil yang telah diperoleh dari pemodelan dinamik selanjutnya perlu dicek keabsahannya. Salah satu cara untuk mengecek keabsahan hasil pemodelan dinamik adalah membandingkannya dengan hasil pengujian FRF. Pada penelitian ini, pengujian FRF torsional dilakukan dengan menggunakan metode eksitasi kejut (shock excitation). Dengan metode ini, gaya eksitasi yang digunakan berupa gaya impuls dan diberikan kepada sistem yang diukur sehingga sistem tersebut akan bergetar bebas pada frekuensi pribadinya. Susunan perangkat pengukuran FRF diperlihatkan pada Gambar 3. Tampak pada gambar ini bahwa peralatan yang digunakan adalah: Palu eksitasi (Impact hammer) berfungsi untuk memberikan gaya implus pada struktur uji. Pada ujung palu eksitasi terdapat load cell yang berfungsi untuk mengukur besar gaya stimulus yang diberikan ke struktur uji ketika struktur diberi impak. Disamping itu, palu eksitasi juga berfungsi menghasilkn sinyal trigger ke MSA untuk pengambilan data. Conditioning amplifier merupakan perangkat penguat sinyal yang berfungsi menguatkan sinyal stimulus yang terukur oleh load cell pada palu eksitasi, sehingga sinyal stimulus tersebut dapat diolah oleh MSA (Multichannel Spektrum Analizer). Gambar 2. Model Elemen Hingga Perangkat Uji Sistem Poros-Rotor 74

Abidin, Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional Acc Conditioning Amplifier Chanel input MSA Impact Hammer Charge Amplifier PC Gambar 3. Susunan Perangkat Pengukuran FRF Accelerometer merupakan sensor getaran yang berfungsi untuk mengukur percepatan getaran. Pada penelitian ini digunakan dua buah accelerometer dengan sensitivitas 100 mv/g dan rentang frekuensi kerja 1s.d. 10.000 Hz MSA ini merupakan alat akuisisi dan pengolahan data getaran. MSA terdiri dari seperangkat komputer personal dan sebuah mainframe tipe HP35650A. Pada pengujian FRF, gaya eksitasi diberikan pada piringan pada arah tangensial terhadap jarijari piringan. Gaya ini akan mengeksitasi sistem poros rotor untuk bergetar dalam arah lateral sekaligus torsional. Untuk membedakan apakah apakah modus yang terjadi merupakan getaran lateral atau torsional, digunakan dua buah accelerometer, satu ditempatkan pada poros dan satu ditempatkan pada piringan dalam arah tangensial terhadap sumbu poros. Modus getar yang diukur oleh accelerometer di piringan yang tidak terukur oleh accelerometer di poros merupakan modus getar torsional. Hasil Pengujian FRF dan Perbandingannya dengan Hasil Pemodelan FEM Dari pengujian FRF, didapatkan frekuensi pribadi torsional pertama dari perangkat uji. Hasil pengujian FRF menunjukkan bahwa frekuensi pribadi torsional untuk sistem poros-rotor yang menggunakan kopling selang adalah sebesar 14,25 Hz dan untuk kopling cakar adalah sebesar 85 Hz [3]. Perbandingan antara nilai frekuensi pribadi torsional pertama hasil pengujian transfer FRF dengan hasil pemodelan elemen hingga diperlihatkan pada Tabel 2. Pada tabel ini tampak bahwa data hasil pemodelan dekat dengan data hasil pengujian dengan kesalahan terbesar hanya 6,2% sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa hasil pemodelan mendekati kondisi yang sebenarnya. Tabel 2. Perbandingan frekuensi Pribadi Pertama Hasil Pengujian dan Pemodelan Jenis Kopling Hasil pengujian FRF (Hz) Hasil pemodelan FEM (Hz) % error Selang 14,25 13,36-6,2 Cakar 85,00 87,20 2,6 Pengukuran Peta Spektrum Torsional Setelah validasi model dilakukan maka selanjutnya pengujian getaran torsional dapat dimulai. Untuk mengetahui perilaku getaran torsional yang terjadi, perlu dilakukan pengujian peta spektrum getaran torsional. Adapun susunan perangkat pengukuran yang digunakan adalah sebagaimana tampak pada Gambar 4. Pada gambar ini dapat dilihat bahwa peralatan yang digunakan untuk pengukuran peta spektrum torsional adalah: Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putar sistem poros-rotor yang bekerja secara optik. Catu daya DC 6603D berfungsi untuk mengatur kecepatan putar motor penggerak DC. PICO merupakan data akuisisi. Encoder merupakan alat ukur sudut yang digunakan untuk menghitung variasi perbedaan sudut putar antara rotor motor DC dan poros rotor. Enkoder yang digunakan dalam pengujian ini menghasilkan 1000 pulsa dalam satu kali putaran. Pull-up resistor berfungsi sebagai pengubah open collector menjadi current source. Data hasil pengukuran sudut diolah dengan menggunakan perangkat lunak Matlab 7.0. Pengolahan data hasil pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengolah sinyal kotak menjadi data variasi perbedaan sudut. Diagram alir proses pengolahan data hasil pengukuran sudut diperlihatkan pada Gambar 5. 75

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 10, No. 2, Oktober 2008: 72 81 Tachometer Power Suply motor listrik PC Pull-up resistor PICO Gambar 4. Susunan Perangkat Pengukuran Peta Spektrum Torsional Mulai Panggil data domain waktu hasil keluaran encoder A dan B Ubah sinyal kotak keluaran tiap encoder menjadi simpangan sudut Plot besaran sudut terhadap waktu Perngurangan besaran sudut encoder A dengan encoder B Plot data hasil pengurangan besaran sudut encoder A dengan encoder B Transformasi Fourier oleh MATLAB Data variasi perbedaan sudut (domain frekuensi ) Plot data variasi perbedaan sudut (domain frekuensi ) Plot data variasi perbedaan sudut (domain frekuensi ) pada setiap kecepatan putar Selesai Gambar 5. Diagram Alir Proses Pengolahan Data Hasil Pengukuran Sudut Data Hasil Pengujian Peta Spektrum Torsional Peta spektrum merupakan kumpulan sinyal spektrum getaran pada beberapa tingkat kecepatan putar yang disajikan dalam satu grafik. Pengujian peta spektrum dalam arah torsional ini bertujuan untuk melihat karakteristik dinamik torsional perangkat uji. Pengujian peta spektrum pada penelitian ini dilakukan pada sistem poros-rotor dengan menggunakan dua jenis kopling yang berbeda, yaitu kopling selang dan kopling cakar. a. Peta Spektrum Torsional untuk Kopling Selang Hasil pengukuran peta spektrum torsional untuk kopling selang dapat dilihat pada Gambar 6. Pada gambar ini tampak kumpulan spektrum getaran torsional yang diplot dari kecepatan putar 200 rpm sampai dengan 1400 rpm. Berdasarkan gambar ini selanjutnya dapat dibuat grafik orde tracking dari sinyal 1xRPM sebagaimana tampak pada Gambar 7. Gambar ini memperlihatkan perubahan besar sinyal dengan frekuensi 1 RPM terhadap kecepatan putar. Berdasarkan grafik peta spektrum dan orde tracking getaran torsional untuk kopling selang dapat dipelajari beberapa fenomena berikut: Munculnya frekuensi aktif pada 1XRPM, 2XRPM, dan 3XRPM. Fenomena ini mirip dengan karakteristik getaran translasi. Terlihat juga pada gambar peta spektrum di atas bahwa komponen frekuensi yang dominan adalah 1XRPM, sedangkan sinyal pasif tidak muncul pada pada pengujian ini. Amplitudo sinyal getaran mencapai harga maksimum di sekitar frekuensi pribadi torsional yaitu di sekitar 15 Hz. Hal ini menunjukkan adanya peristiwa resonansi torsional. Peristiwa resonansi torsional muncul ketika frekuensi eksitasi torsional sama dengan frekuensi pribadi torsional. 76

Abidin, Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional Gambar 6. Peta Spektrum Torsional untuk Kopling Selang Gambar 7. Grafik Orde Tracking Sinyal 1 RPM pada Kopling Selang 77

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 10, No. 2, Oktober 2008: 72 81 Amplitudo sinyal 1 RPM akan naik hingga mengalami resonansi kemudian menurun seiring dengan kenaikan kecepatan putar poros. Karakteristik ini sama dengan karakteristik getaran translasi pada umumnya. b. Peta Spektrum Torsional untuk Kopling Cakar Hasil pengukuran peta spektrum torsional untuk kopling cakar dapat dilihat pada Gambar 8. Pada gambar ini tampak kumpulan spektrum getaran torsional yang diplot dari kecepatan putar 200 rpm sampai dengan 1400 rpm. Pada gambar ini muncul komponen sinyal dengan frekuensi yang sangat rendah yaitu frekuensi kira-kira 1 Hz kemungkinan akibat munculnya rigid body motion. Berdasarkan gambar di atas selanjutnya dapat dibuat grafik orde tracking sinyal 1 RPM sebagaimana tampak pada Gambar 9. Gambar ini memperlihatkan perubahan sinyal 1 RPM terhadap kecepatan putar. Berdasarkan grafik peta spektrum dan orde tracking getaran torsional untuk kopling cakar dapat dipelajari beberapa fenomena berikut: Munculnya frekuensi aktif pada 1XRPM dan 2XRPM. Terlihat pada gambar di atas bahwa komponen frekuensi dominan adalah 1XRPM, sedangkan sinyal pasif tidak muncul pada pada pengujian peta spektrum torsional ini. Pada Gambar 9 juga terlihat bahwa amplitudo 1 RPM akan meningkat dengan bertambahnya kecepatan putar tanpa mengalami resonansi. Hal ini karena nilai frekuensi pribadi torsional pada sistem poros-rotor dengan kopling cakar jauh berada di atas daerah frekuensi putar motor. Daerah frekuensi kerja motor adalah antara 0-25 Hz (0-1500 rpm), sedangkan frekuensi pribadi torsional pertama untuk sistem poros-rotor bila menggunakan kopling cakar adalah 85 Hz (5100 rpm). Perbandingan Getaran Torsional Kopling Selang dan Kopling Cakar Perbandingan tingkat getaran torsional ini dilakukan untuk melihat level getaran yang terjadi pada dua jenis kopling fleksibel yang diuji. Tingkat getaran tersebut dibandingkan pada kondisi unbalance yang sama. Gambar 10 dan Gambar 11 memperlihatkan hasil pengukuran peta spektrum torsional pada kopling selang dan kopling cakar yang digambarkan dengan menggunakan skala yang sama. Tampak dari kedua gambar ini bahwa getaran torsional yang terjadi pada kopling selang jauh lebih besar daripada getaran yang terjadi pada kopling cakar. Hal ini karena kopling selang memiliki kekakuan torsional yang jauh lebih kecil dibanding kopling cakar. Gambar 8. Peta Spektrum Torsional untuk Kopling Cakar 78

Abidin, Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional Gambar 9. Grafik Orde Tracking Sinyal 1 RPM pada Kopling Cakar Gambar 10. Peta Spektrum Torsional untuk Kopling Selang 79

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 10, No. 2, Oktober 2008: 72 81 Gambar 11. Peta Spektrum Torsional untuk Kopling Cakar Gambar 12. Perbandingan Nilai RMS Getaran Kopling Selang dan Kopling Cakar Selain perbandingan peta spektrum torsional, nilai RMS getaran torsional untuk kopling selang juga dibandingkan dengan kopling cakar. Perbandingan nilai RMS untuk kedua kopling ini ditampilkan pada Gambar 12. Gambar ini memperlihatkan fluktuasi nilai RMS kopling selang dan kopling cakar untuk variasi kecepatan putar dari 200 rpm sampai dengan 1400 rpm. Pada gambar ini dapat dilihat bahwa RMS getaran torsional kopling selang mencapai puncaknya pada kecepatan putar 900 rpm (15 Hz). Hal ini disebabkan karena membesarnya komponen sinyal 1 RPM akibat adanya resonansi yaitu pertemuan antara sinyal 1 RPM dengan salah satu frekuensi pribadi torsional perangkat uji. Pada grafik juga dapat dilihat bahwa nilai RMS getaran torsional 80

Abidin, Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional kopling cakar cenderung meningkat dengan naiknya kecepatan putar. Hal ini karena semakin tinggi kecepatan putar, semakin dekat dengan frekuensi pribadi torsional yaitu 85 Hz (5100 rpm). KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pengujian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: Metode pengukuran getaran torsional yang dipaparkan dalam makalah ini telah berhasil diterapkan pada perangkat uji sistem poros rotor. Metode ini diterapkan dengan menggunakan sensor dua buah sensor encoder inkremental dan disertai dengan teknik pengolahan data yang diperlukan untuk mengubah posisi sudut menjadi variasi perbedaan sudut. Sebagaimana getaran translasi, getaran torsional juga dapat ditampilkan dalam domain waktu, domain frekuensi, peta spektrum, maupun orde tracking torsional. Pembuatan modelan FEM untuk getaran torsional memerlukan cara yang berbeda dengan pembuatan model untuk getaran translasi. Hasil pemodelan frekuensi pribadi torsional model elemen hingga sistem poros rotor yang dilakukan dalam penelitian ini mendekati hasil pengujian dengan kesalahan sebesar 6,2%. Spektrum getaran torsional mirip dengan spektrum getaran translasi karena memiliki komponen frekuensi aktif yaitu komponen yang frekuensinya naik dengan bertambahnya kecepatan putar, namun tidak terlihat adanya komponen frekuensi pasif. Selain itu, ciri getaran torsional pada struktur uji ini menunjukkan bahwa frekuensi aktif yang dominan adalah komponen sinyal 1 RPM. Level getaran torsional yang terjadi tergantung dari jenis kopling fleksibel yang digunakan. Kopling selang yang memiliki kekakuan puntir yang rendah sehingga menghasilkan frekuensi pribadi yang rendah pula, karena itu lebih rentan terhadap getaran dibandingkan dengan kopling cakar yang memiliki kekakuan torsional yang lebih tinggi. DAFTAR PUSTAKA 1. I. Perera, Theoritical and Experimental Study of Coupled Torsional-Lateral Vibrations in Rotor Dynamics, Mechanical Engineering Department University of Calgary, 1998. 2. M. Kita, T. Hataya dan Y. Tokimasa, Study of a Rotordynamic Analysis Method that Consider Torsional and Lateral Coupled Vibrations in Compressor Trains with a Gearbox, Proceedings of the Thirty-Sixth Turbomachinery Symposium, 2007. 3. Arstianti, H., Pemodelan, Pengujian, dan Analisis Getaran Torsional dari Perangkat Uji Sistem Poros-Rotor, Tugas Sarjana Teknik Mesin ITB, Bandung, 2008. 81