Getaran Eksperimental

8/18/2019 Getaran Eksperimental

1/16

Obeservasi ini bisa digunakan untuk mencari ωn ( r = 1 ) dan . Suatu nilai pengukuran

dari respon frequensi fungsi H (iω) tersedia ( dengan pengaplikasian besaran gaya) untuk

jarak dari pengemudi frekuensu ω. ala!an dari penacarian untuk puncak dalam plot " (iω)

#s ω kita dapat kontruksikan plot $yquist dari %e ("( iω) ter!adap &m ( H (iω)) dengan

menggunakan pendekatan kuadrat terkecil untuk menyesuaikan lingkaran. 'roses ini juga ratarata dari kesala!an eksperimental. Simpang lingkaran dipasang dengan sumbu imajiner

negatif maka akan sesuai dengan H (iωn). andidt! (ω(*) + ω(1)) diberikan ole! perbedaan

dari frekuensi dalam dua titik diametral !ori,onttal dari yang - bisa dicari dengan

- = (ω(2)−ω(1)

2ωn)

10.8.7 Pengukuran Mode Bentuk

ntuk menentukan bentuk modus dari pengujian getaran/ kita perlu menyatakan persamaangerak dari multidegree0of0kebebasan sistem koordinat modal 12.134. ntuk ini/ kita pertama

mempertimbangkan sistem undamped.

Undamped Multidegree-of-Freedom System.

'ersamaan gerak dari dua derajat kebebasan teredam sistem koordinat fisik diberikan ole!

ntuk getaran !armonik bebas/ 'ersamaan. (12/56) menjadi

di mana ωi adala! yi frekuensi alami dan modus bentuk yang sesuai. "ubungan ort!ogonality

untuk bentuk modus dapat dinyatakan sebagai

di mana 74 adala! matriks modal yang berisi mode y1/ y*/.../ y$ sebagai kolom ($

menunjukkan jumla! derajat kebebasan sistem/ juga sama dengan jumla! frekuensi alami

diukur atau puncak)/ dan unsur0unsur diag M i dan diag Ki/ juga disebut massa modal dan

kekakuan modal / masing0masing/ sesuai dengan modus i/ dan

8etika fungsi paksaan adala! !armonik/


2/16

di mana disebut (9(ω)4 fungsi frekuensi-respon atau receptance matriks sistem.

enggunakan !ubungan ort!ogonality dari pers. (12/55) dan (12/53)/ dapat dinyatakan

sebagai

Sebua! elemen individual dari matriks (9(ω)4 berbaring di baris p dan q kolom menunjukkan

respon !armonik satu koordinat/ Xp yang disebabkan ole! kekuatan !armonik diterapkan

pada koordinat lain/ F q (tanpa kekuatan lain)/ dan dapat ditulis sebagai

di mana ( yi) j menunjukkan komponen jt! dari modus yi. :ika matriks modal Y 4 adala! lebi!

dinormalisasi (rescaled atau massa0normal) sebagai

bentuk mode tidak akan beruba! ϕ1 ϕ!"""ϕ # / tapi 'ersamaan. (12.3*) menjadi

Damped Multidegree-of-Freedom System.

'ersamaan gerak dari teredam dua derajat kebebasan sistem koordinat fisik yaitu

ntuk mempermuda!/ kita mengasumsikan redaman proporsional/ agar matriks redaman c4

dapat dinyatakan sebagai

;engan demikian bentuk modus sistem teredam akan tetap sama dengan yang dari sistem

teredam/ namun frekuensi alami akan beruba! dan secara umum menjadi kompleks. 8etika

vektor paksaan f diasumsikan !armonik dalam 'ers. (12/36)/ fungsi frekuensi0respon atau

receptance dapat diturunkan sebagai


3/16

8etika bentuk modus massa normal digunakan (li!at 'ersamaan. 12/3

" pq(ωi)> fungsi di puncak i. ntuk menentukan tanda dari elemen ( ϕi & p( i&ϕ q/ plot fase dapat

" pq(ωi) digunakan. 8arena !anya ada $ komponen yang tidak diketa!ui bebas ϕi dari dalam

elemen $* pengukuran matriks (ϕi) p(ϕi)q4 = (ϕi) p(ϕi)?4 pq/ $ dari yang diperlukan untuk


4/16

menentukan bentuk modus sesuai dengan frekuensi modal ini dapat dicapai dengan

mengukur perpinda!an atau respon dari sistem pada titik q dengan masukan pada titik 1

pertama/ pada titik * berikutnya/ dan pada titik $ lalu.

10. Mesin-!ondisi Monitoring dan Diagnosis

8ebanyakan mesin meng!asilkan tingkat renda! getaran ketika dirancang dengan baik.

Selama operasi/ semua mesin yang mengalami kelela!an/ aus/ deformasi/ dan penurunan

pondasi. @fek ini menyebabkan peningkatan jarak antara bagian mating/ misalignment di

s!aft/ inisiasi retak di bagian/ dan ketidakseimbangan dalam rotor semua mengara! ke

peningkatan tingkat getaran/ yang menyebabkan beban dinamis tamba!an pada bantalan.

Seperti aktu berjalan/ tingkat getaran terus meningkat/ yang pada ak!irnya kegagalan atau

kerusakan mesin. :enis umum dari kesala!an atau kondisi operasi yang menyebabkan

peningkatan kadar getaran di mesin termasuk s!aft bengkok/ poros eksentrik/ komponen

sejajar/ komponen yang tidak seimbang/ bantalan yang rusak/ gigi rusak/ impeler dengan

bila! rusak/ dan bagian mekanis longgar.

10..1 !riteria "etaran Se#erity

Arafik kerasnya getaran/ yang diberikan ole! standar seperti &SO *


5/16

produksi yang !ilang/ risiko keselamatan/ dan kerusakan tamba!an ke mesin lain

membuat skema ini tidak dapat diterima.

*. 'emeli!araan preventif. 'emeli!araan dilakukan pada interval tetap seperti setiap


6/16

cadang/ dan peng!apusan pemeli!araan preventif yang tidak perlu. ?ingkat getaran

(dan karenanya probabilitas kegagalan) dari mesin karena pemeli!araan berdasarkan

kondisi0mengikuti bentuk yang ditunjukkan pada Aambar. 12.


7/16

digunakan untuk visual memantau kondisi mesin. 'emantauan arus dan tegangan dapat

digunakan untuk pemantauan kondisi drive listrik seperti generator besar dan motor.

;alam metode operasional0variabel pemantauan/ juga dikenal sebagai monitoring

kinerja atau siklus/ kinerja mesin diamati berkaitan dengan tugasnya dimaksudkan. Setiap

penyimpangan dari kinerja dimaksudkan menunjukkan kerusakan mesin. 'emantauan su!u

melibatkan mengukur su!u operasional atau permukaan mesin. etode ini dapat dianggap

sebagai semacam metode operasional0variabel. Sebua! peningkatan pesat dalam su!u

komponen/ terjadi sebagian besar karena dipakai/ merupakan indikasi dari kerusakan seperti

pelumas tidak memadai dalam bantalan jurnal. 'emantauan su!u menggunakan perangkat

seperti pirometer optik/ termokopel/ termografi/ dan termometer perlaanan. ;alam beberapa

kasus/ penetrants pearna yang digunakan untuk mengidentifikasi retak terjadi

pada permukaan mesin. 'rosedur ini memerlukan penggunaan cat peka panas/

dikenal sebagai cat t!ermograp!ic/ untuk mendeteksi retak permukaan pada permukaan yang

panas. ;alam kasus tersebut/ cat yang paling cocok pencocokan su!u permukaan di!arapkan

terpili!.


8/16

emakai puing0puing yang di!asilkan pada permukaan yang bergerak relatif elemen

mesin beban. 'artikel aus yang dapat ditemukan dalam minyak pelumas atau grease dapat

digunakan untuk menilai tingkat kerusakan. aus meningkat/ partikel0partikel dari ba!an yang

digunakan untuk membangun komponen mesin seperti bantalan dan roda gigi dapat

ditemukan dalam meningkatkan konsentrasi. ;engan demikian beratnya memakai dapat

dinilai dengan mengamati konsentrasi (kuantitas)/ ukuran/ bentuk/ dan arna partikel.

'er!atikan ba!a arna partikel menunjukkan betapa panas mereka tela!.

Fnalisis getaran ini paling sering digunakan untuk pemantauan mesin0kondisi. getaran

di mesin disebabkan ole! kekuatan eksitasi siklik timbul dari ketidakseimbangan/ aus/

atau kegagalan bagian. :enis peruba!an terjadi di tingkat getaran/ bagaimana peruba!an ini

dapat dideteksi/ dan bagaimana kondisi mesin ditafsirkan tela! menjadi topik dari beberapa

penelitian penelitian di masa lalu. ?eknik monitoring getaran yang tersedia dapat

diklasifikasikan seperti ditunjukkan pada Aambar. 12/


9/16

ndeks" ;alam beberapa kasus/ indeks seperti tingkat puncak/ root mean square (%S)

tingkat/ dan faktor puncak digunakan untuk mengidentifikasi kerusakan dalam pemantauan

mesin0kondisi. 8arena tingkat puncak terjadi !anya sekali/ itu bukan kuantitas statistik dan

karenanya bukan merupakan indeks yang dapat diandalkan untuk mendeteksi kerusakan pada

sistem operasi terus menerus. eskipun nilai %S merupakan indeks yang lebi! baik untuk

mendeteksi kerusakan dalam aplikasi mapan/ mungkin tidak akan berguna jika sinyal berisi

informasi dari lebi! dari satu komponen/ seperti dalam kasus getaran dari gearboG lengkapyang terdiri dari beberapa roda gigi/ poros / dan bantalan. 'uncak faktor/ yang didefinisikan

sebagai rasio dari puncak ke tingkat %S/ termasuk informasi dari kedua puncak dan tingkat

%S. $amun/ mungkin juga tidak dapat mengidentifikasi kegagalan dalam kasus0kasus

tertentu. Sebagai conto!/ jika terjadi kegagalan progresif/ tingkat %S sinyal mungkin

meningkat secara berta!ap/ meskipun faktor puncak mungkin menunjukkan tren menurun.

Metode statika

.ro,a,ilitas Kepadatan /ur0e. Setiap sinyal getaran akan memiliki bentuk karakteristik

untuk kurva kepadatan probabilitas. 8epadatan probabilitas sinyal dapat didefinisikan sebagai

probabilitas untuk menemukan amplitudo sesaat yang dalam kisaran tertentu/ dibagi dengan

jangkauan. iasanya/ bentuk gelombang yang sesuai dengan komponen yang baik akan

memiliki probabilitas kepadatan kurva berbentuk lonceng yang mirip dengan distribusi

normal. Se!ingga setiap penyimpangan yang signifikan dari bentuk bell dapat dikaitkan

dengan kegagalan komponen. 8arena penggunaan kurva


10/16

kepadatan probabilitas melibatkan perbandingan variasi bentuk daripada variasi amplitudo/

sangat berguna dalam diagnosis kesala!an dalam mesin.

Momen. ;alam beberapa kasus/ saat0saat kurva kepadatan probabilitas dapat digunakan untuk

pemantauan mesin0kondisi. Saat0saat kurva mirip dengan momen mekanik tentang sumbu

centroidal daera!. @mpat momen pertama dari kurva kepadatan probabilitas (dengan

normalisasi yang tepat) yang dikenal sebagai mean/ standar deviasi/ skeness/ dan kurtosis/

masing0masing. ntuk sinyal praktis/ momen ganjil biasanya mendekati nol dan ba!kan saat

menunjukkan impulsif sinyal. Saat rangka keempat/ kurtosis/ umumnya digunakan dalam

pemantauan mesin0kondisi. 8urtosis yang didefinisikan sebagai

di mana f(G) adala! fungsi kepadatan probabilitas amplitudo sesaat/ G(t)/ pada satu aktu

merupakan nilai rata0rata/ dan standar deviasi dari G(t). 8esala!an seperti ras retak dan

pengikisan rol dan bola di bantalan menyebabkan denyut relatif besar dalam aktu

gelombang domain sinyal/ yang pada gilirannya menyebabkan nilai0nilai besar kurtosis.

Se!ingga peningkatan nilai kurtosis dapat dikaitkan dengan kegagalan komponen mesin.

'nalisis Frekuensi Domain

Spektrum Jrekuensi. Sinyal frekuensi0domain atau frekuensi spektrum adala! plot amplitudo

respon getaran ter!adap frekuensi dan dapat diturunkan dengan menggunakan analisis

Jourier dari bentuk gelombang aktu. Spektrum frekuensi memberikan informasi ber!arga


11/16

tentang kondisi mesin. %espon getaran mesin diatur tidak !anya ole! komponennya tetapi

juga ole! perakitan/ pemasangan/ dan instalasi. Se!ingga karakteristik getaran dari mesin

apapun yang agak unik untuk mesin tertentuK maka spektrum getaran dapat dianggap sebagai

tanda tangan getaran mesin itu. Selama pasukan eksitasi konstan atau bervariasi dengan

jumla! kecil/ tingkat getaran diukur dari mesin juga tetap konstan atau bervariasi dengan

jumla! kecil. $amun/ seperti mesin mulai berkembang kesala!an/ tingkat getaran dan

karenanya bentuk peruba!an spektrum frekuensi. ;engan membandingkan spektrum

frekuensi mesin dalam kondisi rusak dengan spektrum frekuensi referensi yang sesuai dengan

mesin dalam kondisi baik/ sifat dan lokasi dari kesala!an dapat dideteksi. 8arakteristik

penting lain dari spektrum adala! ba!a setiap elemen berputar di mesin meng!asilkan

frekuensi diidentifikasi/ seperti yang diilustrasikan pada Aambar. 12.B2K se!ingga peruba!an

dalam spektrum pada frekuensi tertentu dapat dikaitkan langsung dengan komponen mesin

yang sesuai. Sejak peruba!an tersebut dapat dideteksi lebi! muda! dibandingkan dengan

peruba!an dalam tingkat getaran keseluru!an/ karakteristik ini akan sangat ber!arga dalam

praktek.

Sejak puncak dalam spektrum ber!ubungan dengan berbagai komponen mesin/ perlu

untuk dapat meng!itung frekuensi kesala!an. Sejumla! formula dapat diturunkan untuk

menemukan frekuensi kesala!an komponen standar seperti bantalan/ gearboG/ pompa/ kipas

angin/ dan katrol. ;emikian pula/ kondisi kesala!an standar tertentu dapat digambarkan

untuk kesala!an standar seperti ketidakseimbangan/ misalignment/ kelonggaran/ pusaran

minyak/ dan resonansi.


12/16

'nalisis ,uefreny-Domain.

Luefrency berfungsi sebagai absis (sumbu G) untuk parameter yang dikenal sebagai

cepstrum/ mirip dengan frekuensi/ yang berfungsi sebagai absis untuk spektrum parameter.

eberapa definisi yang tersedia untuk cepstrum istila! dalam literatur. Falnya/ cepstrum

didefinisikan sebagai spektrum kekuatan logaritma dari kekuatan spektrum. :ika G(t)

menunjukkan sinyal aktu/ spektrum daya/ 2(ω& diberikan ole!

di mana F MN menunjukkan ?ransformasi Jourier MN D

:adi cepstrum tersebut/ c(3& diberikan ole!


13/16

8emudian/ cepstrum yang didefinisikan sebagai kebalikan ?ransformasi Jourier dari

logaritma dari kekuatan spektrum/ agar c(3& menjadi

&stila! cepstrum diperole! dengan menata ulang !uruf pada pita frekuensi kata. Flasan untuk

peng!ubung inin adala! ba!a cepstrum pada dasarnya adala! spektrum yang dalam sebua!

spektrum. a!kan/ banyak dari istila! yang digunakan dalam analisis spektrum tela!

dimodifikasi untuk digunakan dalam analisis cepstrum. eberapa conto! diberikan di baa!

iniD

• Luefrency 0 Jrequency

• %a!monics 0 "armonics

• Aamnitude 0 agnitude

• Sap!e + '!ase

;ari ini/ masuk akal untuk meli!at mengapa quefrency berfungsi sebagai absis dari cepstrum

tersebut.

;alam prakteknya/ pili!an pengertian cepstrum ini tidak begitu penting/ karena kedua

definisi pers. (12/6) dan (12/E) menunjukkan puncak yang berbeda di lokasi yang sama jika

ada s periodisitas yang kuat dalam (logaritmik) spektrum. Iepstrum yang berguna dalam

pemantauan mesin0kondisi dan diagnosis/ karena dapat mendeteksi periodisitas dalam

pectrum disebabkan ole! kegagalan komponen/ seperti pisau dalam turbin dan gigi yang alat

di gearboG.

Sebagai conto!/ spektrum dan cepstra dua gearboG truk/ satu dalam kondisi baik

dan yang lainnya dalam kondisi buruk/ berjalan pada tes berdiri dengan gigi satu dalam

keterlibatan/ ditunjukkan pada Aambar. 12.B1 (a) sampai (d). 'er!atikan ba!a pada Aambar.

12.B1 (a)/ gearboG yang baik tidak menunjukkan periodisitas ditandai spektrum sementara

gearboG buruk menunjukkan sejumla! besar sidebands dengan jarak perkiraan 12 ", di

spektrum (Aambar. 12/B1 (b)). :arak ini tidak dapat ditentukan lebi! akurat dari Aambar.

12/B1 (b). ;emikian pula/ cepstrum dari gearboG yang baik tidak menunjukkan quefrency

setiap mencolok (Abr. 12/B1 (d)). $amun/ cepstrum dari gearboG buruk (Aambar. 12/B1 (c))

menunjukkan tiga quefrency terkemuka di *3/1 ms (


14/16

dengan kecepatan masukan dari gearboG. 8ecepatan keluaran teoritis adala! 6.B ",.Se!ingga !armonik yang sesuai dengan 12/B ", tidak di!arapkan sama dengan !armonik

kedua kecepatan output/ yang akan menjadi 12/3 ",. 'emeriksaan yang cermat

mengungkapkan ba!a ra!monics sesuai dengan frekuensi 12/B ", adala! sama dengan

kecepatan gigi dua. "al ini menunjukkan ba!a gigi kedua bersala! meskipun gigi pertama

adala! dalam keterlibatan.

10.. Sistem /nstrumen


15/16

erdasarkan tingkat kecanggi!an/ tiga jenis sistem instrumentasi dapat digunakan

untuk memantau kondisi mesin sistem dasar/ sistem portabel/ dan sistem berbasis komputer.

?ipe pertama/ yang dapat diberi label sebagai sistem dasar/ terdiri dari berukuran saku yang

seder!ana getaran meter/ stroboscope/ dan !eadset. kuran getaran meteran adala! tingkat

getaran keseluru!an (%S atau nilai puncak percepatan atau kecepatan) atas rentang

frekuensi yang sesuai/ stroboscope menunjukkan kecepatan mesin/ dan alat bantu !eadset di

mendengar getaran mesin.

Secara keseluru!an kecepatan pembacaan %S dapat

dibandingkan dengan grafik kekerasan dipublikasikan dan kebutu!an untuk pemeli!araan

berdasarkan kondisi0dapat dibentuk. ?ingkat getaran keseluru!an juga dapat diplot melaan

aktu untuk menemukan seberapa cepat kondisi mesin beruba!.

Aetaran meter yang juga

dapat digunakan dalam !ubungannya dengan komputer saku untuk mengumpulkan dan

menyimpan pengukuran. 8adang0kadang/ operator yang berpengalaman dapat mendengar

getaran (suara) dari mesin selama periode aktu dan menemukan kondisinya. ;alam

beberapa kasus/ kesala!an seperti misalignment/ unbalance/ atau longgarnya bagian dapat

diamati secara visual.

'ortabel kondisi0monitoring sistem terdiri dari Jourier transform cepat portabel (JJ?)

getaran analy,er berdasarkan daya baterai. Aetaran analy,er ini dapat digunakan untuk

deteksi kesala!an dengan merekam dan menyimpan spektrum getaran dari masing0masing

titik pengukuran. Setiap spektrum baru direkam dapat dibandingkan dengan spektrum

referensi yang tercatat pada titik pengukuran tertentu ketika mesin itu diketa!ui dalam

kondisi baik.

Setiap peningkatan signifikan dalam amplitudo pada pita frekuensi baru

menunjukkan kesala!an yang perlu penyelidikan lebi! lanjut. Aetaran analy,er juga memiliki

kemampuan diagnostik tertentu untuk mengidentifikasi masala! seperti drive belt rusak dan

gearboG dan bantalan longgar.

8etika kesala!an didiagnosis memerlukan penggantian bagian/

!al itu dapat dilakukan ole! operator. %otor yang memerlukan keseimbangan/ getaran

analy,er dapat digunakan untuk meng!itung lokasi dan besaran massa koreksi yang

diperlukan untuk menyeimbangkan rotor.

Sistem kondisi0monitoring berbasis komputer berguna dan ekonomis ketika jumla!

mesin/ jumla! titik pemantauan/ dan kompleksitas deteksi kesala!an meningkat. &ni terdiri

dari sebua! analisa JJ? getaran ditamba! dengan komputer untuk menjaga database terpusat

yang juga dapat memberikan kemampuan diagnostik. ;ata yang disimpan pada disk/ yang

memungkinkan untuk digunakan untuk perbandingan spektrum atau plot tiga dimensi (li!at

Aambar. 12/B*). Sistem berbasis komputer tertentu menggunakan tape recorder untuk


16/16

merekam sinyal getaran dari setiap mesin di semua titik pengukuran. 'engukuran ini dapat

diputar kembali ke komputer untuk penyimpanan dan postprocessing.

10.. Pili&an Parameter Pemantauan

Fccelerometers pie,oelektrik biasanya digunakan untuk mengukur getaran mesin. lebi!

disukai karena ukurannya yang lebi! kecil/ frekuensi superior dan jangkauan dinamis/

ke!andalan dalam aktu lama/ dan keta!anan. 8etika accelerometer digunakan sebagai

pickup getaran/ kecepatan dan perpinda!an dapat diperole! dari integrator dibangun ke

analy,er. ;engan demikian pengguna dapat memili! antara percepatan/ kecepatan/ dan

perpinda!an sebagai parameter pemantauan. eskipun sala! satu dari tiga spektrum ini dapat

digunakan untuk pemantauan kondisi mesin/ biasanya spektrum kecepatan akan menjadi

sala! satu terpapar (menunjukkan ba!a kisaran amplitudo kecepatan adala! yang terkecil).

Sejak peruba!an amplitudo kecepatan dapat diamati dengan muda! dalam spektrum datar/

kecepatan umumnya digunakan sebagai parameter untuk memantau kondisi mesin.

Documents

Getaran Eksperimental