Analisa Getaran H1S1 Refresh
-
Upload
willy-chandra -
Category
Documents
-
view
35 -
download
0
description
Transcript of Analisa Getaran H1S1 Refresh
Penyegaran Getaran Mekanis sebagai
Respons Dinamis Sistem Mekanikal
DR. Ir. Wahyu Nirbito, MSME
Raka Cahya, ST
Lab. Perancangan Konstruksi Sistem Mekanikal dan Biomedikal
Departemen Teknik Mesin FTUI
Pelatihan
Pemantauan dan Analisa Getaran untuk Predictive Maintenance
P2M Dept. Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Indonesia
2013
H1S1
VIBRASI / GETARAN
terminologi yang digunakan
untuk menunjukkan adanya perubahan
besaran fisik dari suatu sistim,
yang berulang dengan interval waktu
serta arah yang kurang lebih teratur
BEROSILASI
Introduksi
Getaran terjadi pada sistim elastis,
sebagai Respons Dinamis terhadap
Gangguan; semua benda/struktur/sistem
yang mempunyai massa dan elastisitas
dapat bergetar
model termudah:
Massa + Pegas
a
m
p
l
i
t
u
d
o
0
+
-
posisi
setimbang massa
pegas
frekwensi waktu
jumlah waktu dari massa
melakukan gerak
1 siklus
Periode
pergerakan massa
dari posisi awal
sampai kembali ke
posisi awal semula
1 siklus untuk menyelesaikan
1 siklus massa melalui
garis posisi setimbang
2 kali
banyaknya kali massa
menjalani siklus dalam
satu waktu tertentu
Frekwensi
satuan untuk menunjukkan
frekwensi adalah
cycle per second – cps
atau Hertz - Hz
contoh:
massa bergerak melewati garis setimbang sebanyak
2 kali dalam 1 detik
frekwensi = 1 cps = 1 Hz
( 2 kali melewati = 1 siklus )
bila melewati sebanyak 4 kali
frekwensi = 2 cps = 2 Hz
frekwensi ( cps , Hz ) = Periode
1
perpindahan maksimum
massa dari titik posisi
setimbang sampai
kembali ke semula
Amplitudo amplitudo digunakan
untuk menunjukkan
“parahnya” satu getaran
penunjukan amplitudo:
besarnya lintasan/perpindahan
besarnya kecepatan
besarnya percepatan
Satuan
amplitudo perpindahan : inch, mil = 1/1000 inch,
( simpangan ) mm, m = 1 mikron = 1/1000 mm
amplitudo kecepatan : inch/second, mm/detik
amplitudo percepatan : mm/detik², inch/sec²
Gerakan Periodik
Gerakan yang berulang dengan interval waktu yang tetap.
Gerakan periodik sederhana dapat diwakili oleh fungsi sinusoida atau
cosinusoida, karena bentuk gelombang yang ditunjukkannya.
Gerakan Harmonik
Gerakan yang berulang dengan interval waktu yang tetap, dan simetris
terhadap posisi kesetimbangan.
Kecepatan maksimum dan percepatan nol terjadi setiap saat melewati titik
setimbang.
Kecepatan nol dan percepatan maksimum terjadi setiap saat mencapai
perpindahan/simpangan terjauh.
Gerakan Harmonik selalu periodik,
tetapi Gerakan Periodik belum tentu harmonik
Sistim mekanis dari suatu sistim massa dan elastisitas yang mampu
bergerak relatif dan berulang dengan sendirinya setelah satu interval
waktu tertentu.
Interval waktu berulang = Periode, T
Simpangan yang ditempuh : Amplitudo, X, karena gerak ( perpindahan ).
Gerak Periodik paling sederhana = Gerak Harmonik
Amplitudo:
Simpangan
Kecepatan
Percepatan
= Simpangan terjauh
Harmonik Gelombang
Harmonik gelombang adalah gelombang gelombang harmonik yang
berbeda frekwensi dan amplitudonya. Gelombang gelombang harmonik
tersebut dapat digabung menjadi resultannya berupa satu gelombang
harmonik gabungan. Gelombang harmonik dengan frekwensi terendah
disebut sebagai Gelombang atau Frekwensi Fundamental.
Gelombang Harmonik
1, 3, 5, 7, 9 Hz
Phase Gelombang
Perbedaan posisi dari puncak puncak amplitudo gelombang yang
identik, merupakan waktu atau sudut keliling yang tertinggal. Disebut
sebagai Beda Phase Gelombang.
Beda Phase Waktu
T/4 atau ¼ Periode
Beda Phase Sudut
90°
parameter penting
“keparahan” suatu getaran
Frekwensi Amplitudo
kecepatan
kecepatan gerak
dalam getaran
perpindahan
amplitudo perpindahan = pengukuran puncak ke puncak ( peak to peak )
amplitudo kecepatan dan percepatan = pengukuran nol ke puncak ( zero to peak )
Getaran Bebas, Getaran Transien
Bila suatu sistim elastis diberi gangguan berupa simpangan atau kecepatan awal
seketika, maka sebagai respons dinamisnya sistim tsb akan bergetar. Yaitu
melakukan gerak osilasi. Bila gangguan tsb hanya seketika di saat awal, maka
respons getaran ini disebut sebagai Getaran Bebas ( free vibration ).
Gerak osilasi yang terjadi semakin lama semakin melemah, kecepatannya
semakin rendah dan simpangannya semakin pendek. Hal ini terjadi karena adanya
hambatan, akibat gesekan ataupun lainnya, disebut sebagai Redaman.
Getaran ini disebut sebagai Getaran Transien. Pada Getaran Bebas, hambatannya
adalah dari gesekan udara karena gerakan didalam medium udara
Getaran Paksa ( Forced Vibration )
Bila suatu sistim elastis diberi gangguan secara terus menerus ( dinamis ),
maka respons dinamis dari sistem berupa getaran yang timbul pada sistem
disebut sebagai Getaran Paksa.
# 3.
ck
m
# 3.
ck
m
m = massa
k = kekakuan (konstanta pegas)
c = redaman (konstanta peredaman)
Gaya inersia massa = m (d2x/dt2) = m a
Gaya pegas = k x
Gaya redaman = c (dx/dt) = cv
Getaran Bebas (free vibration),
m (d2x/dt2) + c (dx/dt) + kx = 0
ma + cv + kx = 0
Frekuensi sudut/angular “alamiah”/”pribadi”, Natural Angular Frequency :
ωn = √(k/m) Frekuensi alamiah/pribadi (Natural Frequency): fn = (1/2)√(k/m)
Untuk Getaran Bebas (Free Vibration)
# 3.
c k
m
gangguan menerus
gaya eksitasi
Ft = F cosωt
Getaran Paksa (Forced Vibration)
Persamaan Gerak Sistem:
m (d2x/dt2) + c (dx/dt) + kx = F cosωt
dengan menyelesaikan persamaan gerak sistem
tersebut diatas sebagai persamaan differensial
homogen orde dua, didapat :
ωd = ωn√(1-)2 frekuensi angular alamiah
/pribadi teredam
= rasio redaman = c/cc
cc = faktor redaman kritis = 2 mωn = 2√(km)
Frekwensi Pribadi ( Natural Frequency )
Frekwensi dari getaran bebas suatu sistim elastis disebut sebagai
Frekwensi Pribadi.
Besarnya frekwensi pribadi ini ditentukan oleh karakteristik fisik dari
sistim itu sendiri.
Resonansi
Pada sistim elastis yang mendapat gangguan dinamis, bila frekwensi
gangguannya sama dengan frekwensi pribadi sistim maka frekwensi ini
disebut sebagai Frekwensi Resonansi.
Resonansi ini menyebabkan sistim bergetar dengan amplitudo maksimum,
dimana amplitudo ini diperbesar oleh resonansi.
Amplitudo besar ini bisa mengakibatkan kerusakan pada sistim.
Resonansi dihindari antara lain dengan :
menurunkan frekwensi pribadi : sistim lebih lentur/fleksibel, atau massa
ditambah.
Menggunakan peredam : frekwensi pribadi turun.
Redaman
Menurunkan amplitudo getaran secara terus menerus.
Mekanisme peredaman :
1. Gesekan : antar molekul atau kering antar komponen
2. Aksi fluida : hambatan, gesekan
3. Magnetik : memotong medan magnit
Dengan membandingkan nilai konstanta redaman terhadap nilai koefisien redaman kritis (critical damping coefficient) cc = 2mωn, macam getaran yang terjadi dapat ditentukan
• Bila c > cc, getarannya adalah getaran dengan redaman lebih (overdamped system)
• Bila c = cc, getarannya adalah getaran dengan redaman kritis (critically damped system)
• Bila c < cc, getarannya adalah getaran dengan redaman kurang (underdamped system)
CRITICAL DAMPED (REDAMAN KRITIS) , = 1
Sistim akan kembali ke titik setimbang dengan sangat cepat, tanpa osilasi
OVER-DAMPED (REDAMAN LEBIH) , > 1
Sistim akan kembali ke titik setimbang secara eksponensial, tanpa osilasi,
secara teoritis tidak mencapai titik setimbang
UNDER-DAMPED (REDAMAN KURANG) , < 1
Gerak Harmonik Terredam, sistim akan kembali setimbang melalui gerak
osilasi harmonik terredam, simpangan mengalami penurunan/
pengurangan/peluruhan secara menerus
Respons dari satu sistem terhadap gangguan berupa gaya eksitasi
ditunjukkan oleh suatu nilai Pembesaran Sistem Dinamis (System
Dynamic Magnifier) atau nilai Faktor Pembesaran (Magnification
factor).
Nilai pembesaran tersebut menunjukkan berapa kali pembesaran nilai
amplitudo dinamis atau respon dinamis terhadap besarnya amplitudo
statik.
Amplitudo Statik, Xst = F/k
Amplitudo Dinamis, Xd =
maka,
Pembesaran Sistem Dinamis/Faktor pembesaran (System Dynamic
Magnifier/ Magnification factor) :
Xd/Xst =
222 21 }{})({k
F
nn ωω
ωω ζ
222 21
1
)}({})({nn ωω
ωω ζ
Respons Dinamik
Transmisibilitas (Transmissibility) :
Kemampuan meneruskan atau
menahan getaran, dinyatakan
sebagai perbandingan antara
amplitudo statik dengan amplitudo
respons (dinamis)
Transmissibility = System Dynamic
Magnifier = Magnification factor =
Xd/Xst