JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., (013) ISSN: 337-3539 (301-971 Prin) D-108 Simulasi Peredaman Gearan Mesin Roasi Menggunakan Dynamic Vibraion Absorber () Yudhkarisma Firi, dan Yerri Susaio Jurusan Teknik Fisika, Fakulas Teknologi Indusri, Insiu Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 e-mail: ysus@ep.is.ac.id Absrak Suau mesin jika mendapakan gangguan maka akan menghasilkan gearan. Pada mesin roasi gangguan ersebu diimbulkan dari roornya. Unuk meredam gearan ini digunakan peredam dynamic vibraion absorber (). Dynamic vibraion absorber () adalah sebuah peredam gearan dinamik yang bergerak secara bersama-sama dengan sisem uama guna membanu meredam gearan yang erjadi pada sisem uama ersebu. Dalam ugas akhir ini penggunaan dipasang dengan posisi erganung dibawah sisem uama kemudian dibua pemodelan maemaisnya. Mensimulasikan sisem ini yaiu dengan memvariasikan nilai pegas, damper dan massa pada. Semenara nilai pegas dan damper pada sisem uama sudah dienukan beruru-uru yaiu 35000 N/m dan 700 Ns/m. Dari hasil simulasi didapakan nilai parameer erbaik yang mampu meredam gearan mesin roasi ini yaiu pegas 10000 N/m, damper 000 Ns/m dan massa 783,845 kg. ini mampu meredam gearan sebesar 16,6% unuk max overshoo dan 65,5% unuk min overshoo. Kaa Kunci, Gearan, Mesin Roasi. I. PENDAHULUAN S uau mesin jika mendapakan gangguan maka akan menghasilkan gearan, erlebih jika gearan yang diimbulkan secara berlebihan karena frekuensi operasinya mendekai aau bahkan sama dengan salah sau frekuensi pribadinya aau biasa disebu frekuensi naural dari sisem ersebu [1]. Dan bila hal ini erjadi maka ampliudo gearan akan semakin berambah besar sehingga inilah yang menyebabkan semakin besarnya gearan pada sisem ersebu. Pada Tugas Akhir dengan judul Simulasi peredaman gearan mesin roasi menggunakan Dynamic Vibraion Absorber (). Penulis akan membua permasalahan diaas adi ke dalam benuk simulasi sehingga dengan adanya simulasi ini akan memudahkan pemecahan permasalahan gearan mesin roasi ersebu sebelum dierapkan pada dunia nyaa. Oleh karena iu, dilakukanlah analisa dengan menggunakan dynamic vibraion absorber () pada mesin roasi. Analisa ini dilakukan membua simulasi peredaman gearan pada mesin roasi guna mereduksi gearan. Gambar. 1. Pemodelan mesin roasi anpa Sisem mesin roasi anpa diaas erdiri dari massa mesin roasi (M1) sera pegas (K1) dan damper (C1) sera gaya pengganggu yang berupa gearan dari roornya. Gaya eksenrisias dari roor ersebu dinyaakan dengan. Kecepaan sudu mesin yang berpuar dinyaakan oleh. Karena komponen verikal gaya senrifugal mempengaruhi gerakan mesin, maka gaya eksiasi aau gaya pengganggunya dinyaakan dengan rumus []: sin (1) Dari gambar diaas persamaan maemais dari mesin roasi dengan sau deraja kebebasan adalah sebagai beriku: d C1 d M1 x1() d d x1() K1 x1() Tabel 1. Nilai parameer pegas dan damper sisem uama Komponen Konsana Pegas (K1) Konsana Damper (C1) Nilai 35000 N/m 700 Ns/m F() B. Perancangan Sisem Mesin Roasi dengan Tambahan Pemodelan maemais unuk sisem mesin roasi dengan ambahan diunjukkan pada gambar di bawah ini : () II. METODE PENELITIAN A. Perancangan Sisem Mesin Roasi Tanpa Pemodelan maemais unuk mesin roasi ini diunjukkan pada gambar beriku :
JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., (013) ISSN: 337-3539 (301-971 Prin) D-109 Gambar.. Model maemais mesin roasi dengan ambahan Pada sisem diaas yang dinamakan peredam adalah massa M, pegas K dan damper C yang dileakkan mengganung. Dimana ujuan sisem diaas yang ingin diredam adalah massa M1 dengan menggunakan peredam yang dipasang erganung dibawahnya. Persamaan gerak diinjau dari M1 diunjukkan pada persamaan dibawah ini: (3) d M1 d x1() d C d x1() d d x() C1 d K( x1( ) x() ) d x1() K1 x1() Sedangkan persamaan gerak diinjau dai M yang berari massa nya diunjukkan pada persamaan 3 beriku: (4) d M x ( ) d C. Daa Mesin Daa-daa dari mesin ersebu yang dicanumkan hanya yang yang diperlukan dalam pengerjaan ugas akhir ini. Model Mesin : Mishubishi S6K Bera Mesin : 1100 Kg Bera Alernaor (Casing + Roor) : 467,69 Kg Bera Toal (Mesin + Alernaor) : 1567,69 kg Bera roor : 337 kg Speed Operaion : 1500 rpm Criical Speed : 1376 rpm Dari daa mesin diaas beberapa akan diberikan nama parameer unuk memudahkan dalam pengolahan rumus. Daa parameer model mesin diaas diunjukkan pada abel dibawah ini: Tabel. Daa Mesin Definisi Nilai Bera mesin M1 1567,69 kg Bera roor m 337 kg Operaion Speed 1500 rpm (157,08 rad/sec) Criical Speed 1376 rpm Perlu dicaa bahwa nilai eksenrisias yang dikarenakan keidakseimbangan massa (massa unbalanced) iu biasanya idak ersedia dari produsen, eapi ada beberapa sudi yang dilakukan pada ahun 196 yang memperkenalkan beberapa nilai eksenrisias, seperi yang diunjukkan pada abel dibawah ini [3,4] : F() d C d x ( ) d d x1 ( ) K ( x ( ) x1 ( )) 0 Tabel 3. Daa Eksenrisias Operaing Speed (rpm) Eksenrisias (mm) 750 0.356-0.81 1500 0.03 3000 0.051 Persamaan unuk mencari nilai eksenrisias dari roor jugadapadirumuskansebagaiberiku (El-Reedy, 011 dan O Neill, 1979) : Dimana : eksenrisias dari massa unbalanced, = 0,0015 in (0,0381 mm) (nilai ini keenuan pabrikan saa kondisi sais) Dengan demikian gaya eksiasi aau gaya pengganggunya yang sayadapakanadalah sebesar 1,079 sin 157,08 (Persamaan 1). III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Respon Mesin Roasi Tanpa Adapun hasil grafik sisem mesin roasi anpa diunjukkan pada pada gambar dibawah ini : Gambar. 3. Respon sisem roasi anpa Gambar 3 menunjukkan hasil respon sisem mesin roasi sebelum ada ambahan. Terliha bahwa saa erjadi overshoo didapa nilai maksimal oversho (max overshoo) adalah 1,118 10-3 m aau 0,1118cm dan minimal overshoo (min overshoo) adalah -6,197 10-4 m aau -0,06197cm. Waku yang diperlukan sampai sisem ini sabil yaiu 6 sekon. Selanjunya hasil grafik ini yang akan dibandingkan dengan grafik sisem dengan ambahan. Adapun abel hasil respon grafik anpa diaas adalah sebagai beriku: Max overshoo Min overshoo Seling ime Tabel 3. Respon sisem mesin roasi anpa Displacemen 0,1118cm 0,0,06197 cm B. Respon Sisem Mesin Roasi Dengan Tambahan Mengenai grafik respon sisem dengan ambahan ini akan divariasi berdasarkan pegas (K), damper (C) dan massa (M) guna mendapakan hasil grafik dengan kombinasi nilai yang erbaik. Dari kombinasi variabel 6 s (5)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., (013) ISSN: 337-3539 (301-971 Prin) D-110 pegas, damper dan massa ini diharapkan mampu mereduksi gearan sebelum diberi ambahan. Pegas K (N/m) Tabel 4. Variasi massa M Damper C (Ns/m) Massa (M) (kg) 11400 00 783,845 11400 00 67,076 11400 00 470,307 11400 00 313,538 11400 00 156,769 Adapun respon grafik unuk masing-masing variasi massa diunjukkan pada gambar dibawah ini : Gambar. 4. Respon Grafik unuk M = 783,845 kg Gambar. 5. Respon Grafik unuk M = 67,076 kg Gambar. 6. Respon Grafik unuk M = 470,307 kg Gambar. 7. Respon Grafik unuk M = 313,538 kg Gambar.8. Respon Grafik unuk M = 156,769 kg Unuk lebih jelasnya dari keseluruhan grafik variasi M pada gambar diaas akan dijabarkan mengenai perbandingan overshoo anpa dan dengan ambahan dalam benuk abel dibawah ini: Massa M (Kg) 783,845 67,076 470,307 313,538 156,769 Tabel 5. Prosenase redaman unuk variasi massa (M) Dengan Tambahan Tanpa Redaman Displacemen Displacemen (cm) (cm) Max overshoo 0,1118 0,0911 17,6 % Min overshoo -0,06197-0,0307 6,8 % Max overshoo 0,1118 0,0936 16,3 % Min overshoo -0,06197-0,0311 49,6 % Max overshoo 0,1118 0,09597 14, % Min overshoo -0,06197-0,04086 34,1 % Max overshoo 0,1118 0,09971 10,8 % Min overshoo -0,06197-0,0516 16,7 % Max overshoo 0,1118 0,1054 5,7 % Min overshoo -0,06197-0,06154 0,69 % Berdasarkan abel prosenase 5 diaas bahwa seiap penurunan jumlah massa M maka maxovershoo maupun minovershoo akan semakin kecil begiupun sebaliknya semakin besar jumlah massa M maka maxovershoo maupun minovershoo akan semakin besar. Saa variasi massa M sebesar 783,845 kg maka displacemen yang diperoleh adalah maxovershoo 0,1118cm dan minovershoo 0,0911cm sehingga erjadi redaman maxovershoo sebesar 17,6% dan minovershoo sebesar 6,8%. Sedangkan saa variasi sebesar 156,769 kg diperoleh nilai maxovershoo sebesar 5,7% dan minovershoo sebesar 0,69%. Sehingga prosenasi redaman erbesar adalah dengan variasi massa 783,845 kg karena mampu meredam maksimal sebesar 17,6% unuk maxovershoo dan 6,8% unuk minovershoo seperi diunjukkan pada abel 5. Dengan demikian menyangku variasi massa (M) disimpulkan bahwa syara agar mampu mereduksi gearan adalah dengan memperbesar aau menambah nilai massa yaiu M. Nilai massa erbaik yaiu 783,845 kg karena dari abel 5 diaas massa 783,845 kg ini mampu mereduksi ampliudo displacemen aau overshoo massa M1. Selanjunya dengan massa 783,845 kg maka akan divariasikan konsana pegas (K), seperi diunjukkan pada abel 6 dibawah ini :
JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., (013) ISSN: 337-3539 (301-971 Prin) D-111 Tabel 6. Prosenasi redaman unuk variasi pegas (K) Dengan Konsana Tanpa Tambahan Pegas K Redaman (N/m) Displacemen Displacemen (cm) (cm) 5000 Max overshoo 0,1118 0,1 10,6 % Min overshoo -0,06197-0,039 47,9 % 10000 Max overshoo 0,1118 0,09663 13,6 % Min overshoo -0,06197-0,01974 68, % 15000 Max overshoo 0,1118 0,0938 16,1 % Min overshoo -0,06197-0,03396 45, % 0000 Max overshoo 0,1118 0,0913 18,4 % Min overshoo -0,06197-0,0461 5,7 % 5000 Max overshoo 0,1118 0,08883 0,6 % Min overshoo -0,06197-0,05373 13,3 % 30000 Max overshoo 0,1118 0,0867,5 % Min overshoo -0,06197-0,05781 6,8 % 35000 Max overshoo 0,1118 0,08487 4,1 % Min overshoo -0,06197-0,05948 4,1 % 40000 Max overshoo 0,1118 0,08315 5,7 % Min overshoo -0,06197-0,05945 4,1 % 45000 Max overshoo 0,1118 0,08165 6,9 % Min overshoo -0,06197-0,05811 6,3 % 50000 Max overshoo 0,1118 0,08011 8,4 % Min overshoo -0,06197-0,05588 9,9 % 55000 Max overshoo 0,1118 0,0788 9,5 % Min overshoo -0,06197-0,05331 13,9 % 60000 Max overshoo 0,1118 0,07761 30,6 % Min overshoo -0,06197-0,05134 17, % 65000 Max overshoo 0,1118 0,07649 31,6 % Min overshoo -0,06197-0,0555 15, % 70000 Max overshoo 0,1118 0,07909 9,3 % Min overshoo -0,06197-0,05496 11,3 % Dari abel 6 diaas merupakan abel perbandingan prosenase redaman iap variasi konsana pegas yakni K. Seiap penambahan nilai konsana pegas K mulai dari 5000 N/m ini berhasil mereduksi Maxovershoonya eapi saa pegas K erus diperbesar hingga 65000 N/m maka ini berheni mereduksi dan keika diperbesar lagi menjadi 70000 N/m dan seerusnya maka maxovershoonya kembali meningka sehingga prosenase redamannya pun kembali mengecil aau dengan kaa lain idak mampu meredam lagi, ini menunjukkan bahwa variasi pegas K ini maksimal mampu mereduksi displacemen aau maxovershoo dengan nominal 65000 N/m, lebih dari iu idak mampu mereduksi lagi.pemilihan nilai pegas erbaik yang dapa meredam adalah renang nilai kurang dari 70000N/m aau nilai pegas 5000N/m sampai 65000N/m. Selanjunya simulasikan kembali dengan nilai konsana damper (C) yang berbedabeda sehingga diperoleh lah nilai K yang erbaik dengan pasangan damper C yang erbaik pula. Selanjunya memvariasikan damper (C). Ada banyak kombinasi parameer damper C ini namun dalam simulasi respon grafik beriku ini hanya diampilkan respon erbaik dari banyak kombinasi parameer ersebu. Dari keseluruhan simulasi didapakan nilai pegas K dan damper C yang erbaik seperi diunjukkan pada abel dibawah ini : Tabel 7. pegas K dan damper C erbaik Komponen Damper (C) Pegas (K) 000 N s/m 10000 N/m Adapun hasil respon grafik dengan parameer pegas dan damper erbaik diaas diunjukkan pada gambar dibawah ini: Gambar. 9. Respon grafik dengan parameer erbaik Gambar 9 diaas merupakan respon grafik M1 dengan parameer yang erbaik. Terliha dari grafik bahwa displacemen M1 dengan ambahan memiliki maxovershoo dan minovershoo yang lebih kecil dibandingkan dengan displacemen M1 anpa. Unuk lebih jelasnya beriku ini akan abel prosenase redaman pada maxovershoo dan minovershoo yang berhasil direduksi oleh. Tabel 8. Prosenase redaman dengan erbaik Tanpa Dengan Tambahan Redaman Max Overshoo 0,1118 cm 0,0938 cm 16,6 % Min Overshoo -0,06197 cm -0,0143 65,5 % Tabel 8 ini merupakan prosenase redaman maxovershoo dan minovershoo dengan nilai erbaik erhadap sisem anpa. Dari abel erliha bahwa ini mampu mereduksi maxovershoo dan minovershoonya, ini erliha dari pengurangan nilai dari 0,1118 cm menuju 0,0938 cm sehingga dari nilai ini maxovershoonya erjadi pengurangan sebesar 0,0185 cm sedangkan unuk minovershoonya seelah diberi ambahan memiliki pengurangan minovershoo sebesar 0,04054 cm. ini menunjukkan bahwa ini mampu meredam displacemen yakni maxovershoo dan minovershoonya. Dari abel 8 ini prosenase redaman diperoleh dengan membandingkan overshoo anpa dengan overshoo seelah penambahan. Terliha dari grafik bahwa yang digunakan hanya mampu meredam aau mereduksi gearan sebesar 16,6 % unuk maxovershoo dan 65,5% unuk minovershoo. Jadi ini lebih besar mereduksi minovershoonya. Dengan demikian sisem mesin roasi ini mampu direduksi gearannya seelah penambahan. Sehingga keseluruhan variasi diperoleh nilai parameer yang erbaik unuk meredam gearan mesin roasi ini yaiu massa M sebesar 783.845 kg, pegas K sebesar 10000 N/m dan damper C sebesar 000 N s/m.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., (013) ISSN: 337-3539 (301-971 Prin) D-11 IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil simulasi yang didapakan maka dapa disimpulkan bahwa : 1. Dengan eknik simulasi ini dapa digunakan unuk menenukan nilai parameer yang erbaik. Dengan eknik ini diperoleh hasil bahwa unuk seiap variasi daa mesin roasi yang berbeda maka akan diperoleh parameer yang berbeda pula.. Nilai parameer dynamic vibraion absorber () yang erbaik unuk meredam gearan mesin roasi ini yakni M, K dan C beruru-uru adalah 783,845 Kg, 10000 N/m dan 000 N s/m. 3. Peredam gearan aau yang digunakan ini mampu meredam gearan aau mereduksi displacemen mesin roasi sebesar 16,6 % unuk max overshoo dan 65,5 % unuk min overshoo. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan erimakasih pada Bapak Yerri Susaio yang elah memberikan bimbingan dalam pelaksanaan ugas akhir penulis. DAFTAR PUSTAKA [1] Seo,William W. 1997. Teori dan Soal-Soal Gearan Mekanis. Erlangga. Jakara. [] Ogaa, Kasuhiko. 004. Sysem Dynamics, 4h ed. Upper Saddle River, Nj: Prenice Hall. [3] El-Reedy, Mohammed A. 011. Consrucion Managemen and Design of Indusrial Concree and Seel Srucures. CRC Press Taylor & Francis Group. New York. [4] O Neill M., Arya S., Pincus G. 1979. Design of Srucures and Foundaions for Vibraing Machines. Gulf Publishing Company Book Division. Houson, Texas.