Bab 4 Getaran Acctuliss

BAB IV

PENGUJIAN GETARAN MEKANIS

4.1 Pendahuluan

Fenomena getaran di kehidupan sehari-hari sangatlah banyak, getaran tersebut ada

yang memberikan manfaat ada juga yang tidak. Getaran yang dapat memberikan manfaat

sangatlah menguntungkan kita, seperti halnya memainkan gitar, karena adanya getaran

dari senar-senarnya yang kita petik dapat memberikan nada-nada yang indah. Sebaliknya

getaran yang tidak memberikan manfaat sangatlah tidak diinginkan karena kita

mengalami kerugian, contohnya saja mesin-mesin industri karena adanya getaran maka

akan berdampak merusak komponen-komponen mesin sehingga mengurangi lifetime dari

mesin tersebut.

4.1.1 Latar Belakang

Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran

berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak

tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi

kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat

tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya. Mesin

dan sistem rekayasa yang bergetar pasti memiliki frekuensi pribadi, frekuensi dari sistem

getaran bebas yang ditentukan oleh sifat dari sistem tersebut [Yefrichan, 2014].

Permasalahan getaran di atas sangat penting dilakukan adanya praktikum pengujian

getaran disamping mata kuliah getaran mekanis. Sebagai calon engineer yang nantinya

menghadapi dunia kerja yang berhubungan dengan perhitungan getaran, mahasiswa

diharuskan mengetahui fenomena getaran yang terjadi akibat putaran mesin. Untuk itu

praktikum yang dilakukan oleh mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Universitas

Diponegoro memiliki manfaat, yaitu mahasiswa dapat mengembangkan keterampilannya

langsung di tempat praktikum dengan mencoba alat pengujian getaran dan mahasiswa

dapat membandingkan teori dengan praktikum secara langsung.

4.1.2 Tujuan Praktikum

Pada praktikum getaran mekanis ini praktikan diharapkan mampu:

1. Mengenal fenomena getaran paksa dan getaran bebas.

2. Mengenal dan memahami parameter getaran bebas secara sederhana yakni frekuensi

pribadi dan faktor peredaman.

3. Mengetahui parameter yang mempengaruhi besar simpangan pada getaran paksa.

4. Mengukur besar amplitudo dan panjang gelombang pada getaran bebas.

5. Membandingkan hasil pengukuran getaran paksa dan getaran bebas dengan hasil

teoritis.

6. Mengenal fenomena efek pelayangan dan batas gelombang linier pada getaran bebas

dan getaran paksa.

[Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar Mekanika, 2015]

4.1.3 Batasan Masalah

Dalam laporan praktikum tentang percobaan pengujian getaran mekanis yang

dilakukan oleh praktikan selama praktikum Fenomena Dasar Mekanika Jurusan Teknik

Mesin Universitas Diponegoro, penulis membatasi pembahasanya, yaitu pengujian

getaran mekanis hanya dilakukan 2 jenis pengujian, yakni pengujian getaran paksa dan

bebas pada beam. Pengujian dilakukan pada 3 posisi pegas, yakni pada ujung beam, 5cm

dari ujung beam dan 10cm dari ujung beam. Pada pengujian getaran paksa putaran

motornya mulai dari 100 rpm sampai dengan 400 rpm dengan kenaikan 30 rpm. Pengujian

getaran mekanis ini dilakukan tanpa adanya peredaman.

4.2 Dasar Teori

Gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu disebut getaran.Getaran

berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak

tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi

kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat

tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya. Pada

gelombang didalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel

perantaranya. Contoh getaran dan gelombang bisa dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Getaran dan gelombang

[Rao, 2011]

Pergerakan naik turun adalah pergerakan gelombang sedangkan arah rambat

menunjukan getaran itu merambat sehingga bisa disebut gelombang.

Pada Gambar 4.2 akan ditunjukan fenomena getaran yang terjadi pada pengujian

getaran.

Gambar 4.2 Fenomena pelayangan

[Rao, 2004]

Paga Gambar 4.2 menunjukan fenomena pada saat dua gerak harmonik dengan

frekuensi yang saling mendekati satu sama lain, hasilnya akan menunjukan fenomena

yang dikenal beats atau efek pelayangan [Singiresu, 2011].

Pada Gambar 4.3 ditunjukkan Fenomena gelombang linier dan non linier dimana

gelombang yang dikategorikan linier artinya puncak dan lembah gelombang memiliki

amplitudo yang sama atau sinusoidal sedangkan untuk gelombang non linier yaitu

amplitudo lembah dan bukitnya tidak sama.

(a) (b)

Gambar 4.3 (a) Fenomena gelombang linier dan (b) Fenomena gelombang non linier

[Rao, 2011]

4.2.1 Klasifikasi Getaran

Getaran diklasifikasikan menjadi getaran kontinyu dan getaran diskret, suatu

sistem bergetar secara diskret apabila sistem tersebut mempunyai derajat kebebasan,

getaran memiliki model fisik linier dan non linier yang dikelompokkan menjadi dua

macam yaitu getaran bebas dan getaran paksa, dimana getaran bebas adalah getaran yang

diamati sebagai sistem yang berpindah dari kedudukan keseimbangan statis, dan getaran

paksa adalah getaran yang terjadi karena adanya gaya luar yang bekerja pada suatu sistem

sehingga sistem tersebut bergetar.

Pada praktikum fenomena dasar mekanika getaran mekanis, pengujian hanya

dilakukan pada getaran paksa dan bebas satu derajad kebebasan. Adapun rumus frekuensi

pribadi suatu sistem dalam satuan angular adalah :

=

Untuk mencari frekuensi pribadi sistem dalam satuan rpm digunakan rumus:

= 1

2

4.2.2 Pengujian Getaran Bebas Pada Beam

Untuk pengujian getaran bebas pada praktikum getaran mekanis fenomena dasar

mekanis 2015 digunakan spesifikasi elemen getaran sebagai berikut :

m2 = beam = 1,91 kg, (Kuningan) l = 63 cm

mmotor = motor + pemegang = 2,07 kg, Motor DC

mbusur = busur derajat = 0,20 kg, Plat

mmb = mmotor + mbusur = 2,27 kg

mp = pena + pemegang = 0,08 kg

k = pegas = 1215 N/m

v = penggulung kertas = 100 cm/menit

mb = massa pembebanan = 3,05 kg

m1 = mmb + mb = 5,32 kg

Pada saat getaran bebas pada ujung beam dipasang pena dan pemegang seberat 0,08

Kg dan titik berat 0,63 m, maka frekuensi pribadi saat pegas berada di ujung.

n = 32

(22+ 312+ 32)

n = 3.1215.0,632

(1,91.0,632+ 3. (2,27 + 3,05). 0,3752+ 3.0,08.0,682

n = 21,56 rad/s = 205,88 rpm

Saat pegas digeser 5 cm,

n = 3( )2

(22+ 312+ 32)

n = 3.1215. (0,63 0,05)2

(1,91.0,632+ 3. (2,27 + 3,05). 0,3752+ 3.0,08.0,682

n = 19,85 rad/s = 189,55 rpm


n = 3( )2

(22+ 312+ 32)

n = 3.1215. (0,63 0,10)2

(1,91.0,632+ 3. (2,27 + 3,05). 0,3752+ 3.0,08.0,682

n = 18,13 rad/s = 173,13 rpm

[Sriyono,2002]

4.2.3 Pengujian Getaran Paksa Pada Beam

Pada pengujian getaran mekanis pada praktikum fenomena dasar mekanis 2015,

spesifikasi elemen getaran dari alat yang dibuat diketahui sebagai berikut.

m2 = beam = 1,91 kg, (Kuningan) l = 63 cm

mmotor = motor + pemegang = 2,07 kg, Motor DC

mbusur = busur derajat = 0,20 kg, Plat

mmb = mmotor + mbusur = 2,27 kg

mpk = platina kontak = 0,02 kg

k = pegas = 1215 N/m

v = penggulung kertas = 100 cm/menit

mb = massa pembebanan = 3,05 kg

m1 = mmb + mb = 5,32 kg

Pada saat getaran paksa pada ujung beam dipasang mekanisme alat seberat 0,02 kg

dan titik berat 0,63 m, maka frekuensi pribadi saat pegas berada di ujung.

n = 32

(22+ 312+ 32)

n = 3.1215.0,632

(1,91.0,632+ 3. (2,27 + 3,05). 0,3752 + 3.0,02.0,632

n = 21,86 rad/s = 209 rpm


n = 3( )2

(22+ 312+ 32)

n = 3.1215. (0,63 0,05)2

(1,91.0,632+ 3. (2,27 + 3,05). 0,3752 + 3.0,02.0,632

n = 20,13 rad/s = 192 rpm


n = 3( )2

(22+ 312+ 32)

n = 3.1215. (0,63 0,10)2

(1,91.0,632+ 3. (2,27 + 3,05). 0,3752 + 3.0,02.0,632

n = 18,39 rad/s = 176 rpm

[Sriyono, 2002]

4.3 Alat dan Metode Praktikum

Dalam praktikum getaran mekanis alat pengujian diklasifikasikan menjadi 3

kelompok alat, yaitu :

4.3.1 Alat Pengujian Getaran Bebas

Alat pengujian getaran bebas adalah :

1. Massa pembebanan

Masa pembebanan berfungsi sebagai pemberi gaya eksitasi.

Gambar 4.5 Massa pembebanan.

[Laboratorium Getaran dan Diagnosa Mesin, 2015]

2. Beam

Beam adalah sebagai bagian dari sistem pada pengujian praktikum getaran mekanis.

Gambar 4.6 Beam.


3. Pegas

Pegas adalah perangkat yang digunakan untuk untuk memberi gaya osilasi.

Gambar 4.7 Pegas.


4. Motor penggulung kertas

Motor yang berfungsi menggulung kertas hasil plotting getaran beam.

Gambar 4.8 Motor Penggulung Kertas.


5. Pemegang pena dan pena plotter

Pemegang pena adalah tempat dudukan pena, pena plotter adalah pena yang

digunakan untuk membuat plot getaran beam.

Gambar 4.9 Pemegang Pena dan Pena Plotter.


6. Baut pembatas linieritas

Baut pembatas linieritas berfungsi untuk menjaga lineritas beam.

Gambar 4.10 Baut Pembatas Linieritas.


4.3.2 Alat Pengujian Getaran Paksa

Adapun alat pengujian getaran paksa adalah :

1. Motor DC + massa pembebanan

Motor DC dan masa pembebanan berfungsi untuk memberikan gaya eksitasi pada

beam.

Gambar 4.11 Motor DC + massa pembebanan.


2. Beam

Beam adalah sebagai bagian dari sistem pada pengujian praktikum getaran mekanis.

Gambar 4.12 Beam.


3. Pegas

Pegas adalah perangkat yang digunakan untuk memberi gaya osilasi.

Gambar 4.13 Pegas.


4. Mikrometer skrup

Mikrometer skrup berfungsi untuk mengukur besar simpangan.

Gambar 4.14 Mikrometer skrup.


5. Platina kontak

Platina kontak berfungsi untuk mengalirkan arus dari platina beam ke platina

mikrometer skrup

Gambar 4.15 Platina kontak.


6. Baut pembatas linieritas

Baut pembatas lineritas berfungi untuk menjaga lineritas beam.

Gambar 4.16 Baut pembatas linieritas.


4.3.3 Alat Pendukung Pengujian Getaran

Adapun alat pendukung pengujian adalah :

1. Stabilizer

Untuk menyetabilkan arus yang masuk agar tetap pada 220 V.

Gambar 4.17 Stabilizer.


2. Tachometer

Untuk mengetahui besar kecepatan motor DC.

Gambar 4.18 Tachometer.


3. Kabel penghantar arus + & -

Untuk menghantarkan arus positif dan negatif alat uji.

Gambar 4.19 Kabel penghantar arus positif dan negatif .


4. Proxomity tool port

Pusat pertemuan jack kabel sebagai port alat pengujian getaran paksa.

Gambar 4.20 Proxomity tool port.


5. Fitting lampu indikator

Tempat dudukan Lampu indikator.

Gambar 4.21 Fitting lampu indicator.


6. Jack kabel

Penghubung kabel dengan port.

Gambar 4.22 Jack kabel.


7. Penggaris

Untuk pengukuran jarak pegas dari ujung beam.

Gambar 4.23 Penggaris.


8. Motor speed control

Untuk mengatur kecepatan motor DC.

Gambar 4.24 Motor speed control.


9. Baut pengatur ketinggian pegas

Untuk mengatur ketinggian pegas dan beam.

Gambar 4.25 Baut pengatur ketinggian pegas.


10. Lampu indikator

Sensor yang digunakan untuk mengetahui getaran beam.

Gambar 4.26 Lampu indicator.


11. Sarung tangan

Perlengkapan safety bagi praktikan untuk menghindari tersengat arus listrik.

Gambar 4.27 Sarung Tangan.


12. Screw driver

Untuk mengencangkan baut, mengganti pena plotter.

Gambar 4.28 Screw driver.


13. Tespen

Alat indikator untuk mengecek adanya arus listrik pada komponen uji.

Gambar 4.29 Tespen.


Documents

Bab 4 Getaran Acctuliss