Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Analisis Getaran pada Alat Peraga 1 Derajat Kebebasan dengan Penambahan Peredam Galuh Renggani Wilis.
Royan Hidayat.
Irfan Santosa .
Mustaqim.
Moch.
Chamim .
Teknik Mesin.
Universitas Pancasakti Tegal.
Teknik Mesin.
STT Warga Surakarta Email: g411uh.
rw@gmail,com Abstrak Pembelajaran materi getaran mekanis sebagai dasar pengetahuan mahasiswa tentang kekuatan konstruksi mesin membutuhkan visual dasar seperti alat peraga untuk membantu memahami materi.
Getaran Mekanis dipelajari dari system derajat paling sedikit yaitu 1 derajat kebebasan/ 1 degree of freedom .
DOF).
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu melakukan pembuatan desain alat dengan solid work, pemilihan bahan serta komponen dan proses perakitan, kemudian pengujian bahan komposit dengan uji impact dan uji bending, serta pengujian getaran pada alat.
Pengujian bahan komposit pada kekuatan impact menunjukan hasil nilai rata-rata harga impact tertinggi pada variasi lurus miring yaitu 0,029 J/mm2 dan nilai rata-rata harga impact terendah pada variasi susunan serat miring yaitu 0,009 J/mm2.
Pengujian bending menunjukkan rata-rata tegangan bending paling tinggi pada variasi susunan lurus miring yaitu 24,59 MPa sedangkan rata-rata tegangan bending terendah pada variasi susunan serat miring yatu 22,11 MPa.
Dari hasil uji kekuatan impact dan bending komposit maka dipilih komposit dengan arah serat lurus miring yang dibuat sebagai bahan peredam.
Hasil dari pengukuran getaran dengan vibration tester meter menunjukkan pengaruh putaran mesin pada kenaikan accelerasi dan displacement alat peraga getaran 1 DOF.
Data juga menunjukkan bahwa efek peredam dapat mengurangi besarnya getaran yang terjadi Putaran mesin tertinggi pada alat peraga getaran 1 DOF dengan peredam komposit yaitu sebesar 521,67 Rpm menghasilkan frekuensi getaran 1,724 Hz.
Kata Kunci: getaran, peredam, komposit, putaran, frekuensi.
Pendahuluan Pembelajaran materi getaran mekanis sebagai dasar pengetahuan mahasiswa tentang kekuatan konstruksi mesin membutuhkan visual seperti alat peraga untuk membantu memahami Getaran Mekanis dipelajari dari system derajat yang paling sedikit yaitu 1 derajat kebebasan/ 1 degree of freedom .
DOF).
Penelitian ini disusun untuk memberikan gambaran pada mahasiswa tentang pembelajaran getaran mekanis 1 DOF yang terdiri dari massa, pegas dan peredam pada alat peraga yang dilengkapi dengan motor 1Hp.
Permasalahan pada pembahasan dimulai dari pembuatan alat peraga getaran 1 DOF meliputi desain gambar, pemilihan material, pembuatan komponen sampai proses perakitan alat, pembuatan bahan peredam getaran dengan komposit serat ijuk dan resin polyester dan perbandingan nilai frekuensi yang dihasilkan alat peraga tanpa peredam dan dengan peredam.
Tujuan nya untuk menunjukkan tahapan pembuatan alat peraga dan bagian Ae bagiannya, dapat mengetahui arah kekuatan impact dan bending dari komposit yang di variasi dengan arah serat lurus, miring dan lurus miring.
Hasil data dari alat Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
vibration tester meter berupa percepatan dan displacement yang dilihat dari adanya perubahan putaran dengan pengukuran tachometer.
Data tersebut akan dianalisis untuk mengetahui besarnya frekuensi getaran pada alat sebelum dan setelah dikenakan peredam.
Landasan Teori 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.
Getaran berasal dari berbagai sumber, termasuk aliran fluida, medan magnet, elemen putar, ketidakseimbangan, interaksi, dan kontak Mode getaran tergantung pada sifat struktural, geometri dan kondisi batas, yang dapat berubah seiring waktu.
Getaran berlebih pada suatu mekanisme akan berdampak pada kenyamanan/kesehatan operator, kelonggaran permesinan dan cacat produk.
Penambahan peredam menjadi solusi untuk mengurangi besarnya getaran yang dihasilkan.
Alat Peraga Getaran 1 derajat kebebasan ini terdiri dari dudukan massa, pegas, peredam .
apat di pasang-lepa.
,motor listrik 1Hp, pulley, rangka alat, pillow block dan v-belt.
Desain dengan solid work dibuat per komponen dan di G&H Keterangan :
Motor Listrik 1Hp V-Belt Pulley Poros/As Pillow Block Kerangka Peredam komposit Pegas Gambar 1.
Alat Peraga Getaran 1 Derajat Kebebasan Peredam mengurani getaran pada sebuah mesin.
Energi gerak dari bagian yang bergetar dirubah melalui gerakan mejadi panas.
Prinsip kerja peredam pada saat terjadi pemegasan, peredam getaran menerima beban tekan dan tarik.
Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Gambar 2.
Desain Peredam pada Alat Peraga 1 Derajat Kebebasan .
Pengujian bahan komposit yang akan digunakan sebagai peredam dilakukan dengan membandingkan variasi arah susunan serat lurus , miring dan lurus miring pada komposit dengan tiga kali percobaan untuk tiap variasi fraksi berat perbandingan serat 20% dan resin 80%.
Specimen dibuat dengan cara hand lay up menggunakan kaca dan alumunium sebagai cetakan.
Untuk mengetahui besarnya harga impact dapat dihitung melalui persamaan sebagai berikut :
Diketahui :
m = 20 kg .
erat pal.
= 0,8 m .
anjang lenga.
= 30A .
udut awa.
= 29,25A .
usut setelah diayu.
Mencari E atau usaha yang diperlukan pada uji impact :
ya = yco y yci y yc .
caycuycyu Oe ycaycuycy.
Mencari A atau luas penampang pada uji impact :
ya = ycoyyc Mencari harga impak :
ya yaya = ya Untuk mengetahui besarnya tegangan bending dapat dihitung melalui persamaan sebagai berikut:
y ycEycoycaycu y 1000 y .
ycI= .
y yca y ycc2 ) Keterangan :
S : tegangan bending/teggangan lengkung (MP.
Pmax : beban atau gaya yang terjadi (KN) b : lebar bendal/lebar specimen .
d : ketebalan spesinen .
Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Analisa Getaran dilakukan dengan menghitung nilai getaran dari data percepatan dan Diturunkan dari persamaan getaran :
ycuO c ycuN k ycu = 0 Persamaan perpindahan pada sumbu x ycu = ya ycu Sin yuiyc .
Displacement ycuN = ya ycu yui Cos yuiyc .
Velocity ycuO = - ya ycu yui Sin yuiyc .
Acceleration Subtitusi persamaan ii & i didapat ycuO = - ycu yui2 Tanda negatif menyatakan bahwa arah percepatan berlawanan dengan arah simpangannya ycuO yui = Ooycu Setelah diketahui kecepatan sudut .
kemudian masukan kedalam rumus dibawah ini :
yui yce = 2yuU Metode Penelitian Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu melakukan pembuatan desain alat dengan solid work, pemilihan bahan serta komponen dan proses perakitan, kemudian pengujian bahan komposit dengan uji impact dan uji bending, serta pengujian getaran pada alat.
Di tahap ini juga dilakukan pembuatan specimen komposit untuk uji impact dan uji bending dengan variasi susunan serat ijuk dan resin polyester dengan perhitungan fraksi volume Fraksi volume untuk uji impak 330 gr/mml .
Resin polyester 80% = 330 gr/ml y 80% = 264 gr/ml .
Serat ijuk 20% = 330 gr/ml y 20% = 66 gr/ml Fraksi volume untuik uji banding 330 gr/ml .
Resin polyester 80% = 330 gr/ml y 80% = 264 gr/ml .
Serat ijuk 20% = 330 gr/ml y 20% = 66 gr/ml Uji Impact dan uji bending dilakukan pada tiga specimen di masing Ae masing variasi arah serat yaitu lurus, miring dan lurus miring .
Tahap pengambilan data getaran di lakukan sebelum peredam dipasang dan setelah peredam dipasang pada alat getaran 1 DOF, sebelumnya, dilakukan pengaturan dimmer putaran mesin dan diukur putaran pada pulley denga tachometer.
Alat yang digunakan untuk mendapatkan data getaran:
Alat peraga getaran 1 DOF Tachometer Vibration tester meter Timbangan Pengumpulan data :
Pengumpulan data diperoleh dari pengujian alat peraga getaran dengan variasi putaran yang sudah ditentukan kemudian masingAemasing pengujian diambil data menggunakan alat tachometer dan vibration meter dan ditulis dalam table.
Diagram Alir Penelitian :
Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Gambar 3.
Flowchart Penelitian Hasil Penelitian Dan Pembahasan Tahap Perancangan dan Pembuatan Alat :
Di mulai dari pembuatan desain alat peraga 1 derajat kebebasan.
Di buat dengan solidwork , pemilihan material, pemotongan material, pembuatan komponen serta perakitan.
Gambar 4a.
Desain Alat Peraga Getaran 1 DOF .
D), b.
Alat Peraga Getaran 1 DOF Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Tahap Pengujian Bahan Komposit :
Dilakukan dengan pengujian impak yang menunjukan hasil nilai rata-rata harga impak tertinggi pada variasi lurus miring yaitu 0,029 J/mm2 dan nilai rata-rata harga impak terendah pada variasi susunan serat miring yaitu 0,009 J/mm2.
Rata-rata tegangan bending paling tinggi pada variasi susunan lurus miring yaitu 24,59 MPa sedangkan rata-rata tegangan bendng terendah pada variasi susunan serat miring yatu 22,11 MPa.
Dari Hasil Pengujian, dibuat bentuk peredam sesuai desain peredam pada gambar 2, diambil dari data impact terbaik untuk di gunakan pada tahap pengambilan data getaran.
Gambar 5.
Uji Bending Bahan Komposit, b.
Uji Impact bahan komposit, c.
Peredam Komposit Tahap Pengambilan Data Getaran .
Hasil penelitian yang dilakukan dengan beberapa variasi putaran tanpa peredam dan dengan peredam didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 1.
Data accelerasi dan displacement getaran 1 DOF Setting .
Dimmer 5 Putaran (Rp.
Rata Ae rata 295,67 Dimmer 6
Rata -rata
521,67
Dimmer 7 Rata Ae rata Accelerasi /s.
15,87 30,87 53,07 Tanpa Peredam Displacement Displacement .
51,03 0,186 0,164 0,17 0,173 0,276 0,322 0,30 0,299 0,284
0,51
0,386
Accelerasi /s.
Dengan peredam Displacement Displacement .
0,151 0,14 0,147 0,146 0,159 0,226 0,194 0,213 0,28 0,336
0,477
0,354
Dari data diatas dapat dilihat hasil dari pengukuran getaran dengan vibration tester meter adanya kenaikan putaran mesin yang berpengaruh pada kenaikan accelerasi dan displacement.
Data juga menunjukkan bahwa efek peredam dapat mengurangi besarnya getaran yang terjadi pada alat getaran 1 DOF tersebut.
Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Analisa hasil getaran menggunakan persamaan sebagai berikut :
ycuO c ycuN k ycu = 0 Persamaan simpangan pada sumbu x :
ycu = ya ycu Sin yuiyc (Displacemen.
ycuN = ya ycu yui Cos yuiyc (Velocit.
ycuO = - ya ycu yui2 Sin yuiyc ( Acceleratio.
Subtitusi :
persamaan ii & i didapat ycuO = - ycu yui2 Tanda negatif menyatakan bahwa arah percepatan berlawanan dengan arah simpangannya ycuO yui = Ooycu Setelah diketahui frekuensi .
dalam rad/s dikonversi kedalam Hertz (H.
dengan rumus :
yui yce = 2yuU Contoh menghitung getaran dalam (H.
sebagai berikut :
15,87
yui = Oo0,173 = 9,58 rad/s 9,58 yce= 2yuU = 1,525 Hz Tabel 2.
Data hasil perhitungan frekuensi getaran tanpa peredam :
Putaran Rata Ae rata Frekuensi
(RPM)
Accelerasi Displacement (H.
/s.
15,87 9,58 1,525 30,87 0,299 10,161 1,618 295,67 53,07 0,386
11,725
1,867
521,67
Putaran mesin tertinggi pada alat peraga getaran 1 DOF tanpa peredam yaitu sebesar 521,67 Rpm menghasilkan frekuensi getaran 1,867 Hz.
Putaran (RPM) 295,67 521,67 Accelerasi .
/s.
Rata Ae rata Displacement .
0,213 0,354 yui .
9,087 9,518 10,824 Frekuensi (H.
1,447 1,516 1,724 Putaran mesin tertinggi pada alat peraga getaran 1 DOF dengan peredam komposit yaitu sebesar 521,67 Rpm menghasilkan frekuensi getaran 1,724 Hz.
Selisih frekuensi yang di hasilkan dari alat peraga tanpa peredam dan dengan peredam dapat dilihat dari table dibawah ini :
Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Tabel 3.
Perbandingan Getaran dari alat tanpa peredam dan dengan peredam Putaran (Rp.
Frekuensi Getaran tanpa peredam (H.
1,525 1,618 1,867 295,67 521,67 Frekuensi Getaran dengan peredam (H.
1,447 1,516 1,724 Selisih frekuensi (H.
0,078 0,102 0,143 Perbandingan Hasil Getaran tanpa peredam dan dengan 1,867 1,724 Frekuensi (Hz 1,525 1,447 1,618 1,516 Frekuensi tanpa redaman Frekuensi dengan redaman Putaran Mesin (Rp.
Gambar 6.
Grafik pengujian Getaran Rata -rata selisih frekuensi getaran yang dihasilkan dari alat yang menggunakan peredam dan tidak menggunakan peredam .
0,078 0,102 0.
= 0,108 yayc Kesimpulan Penelitian ini menunjukkan tahapan dari pembuatan alat peraga 1 DOF dari pembuatan desain, pemilihan material, pembuatan komponen dan perakitannya.
Pengujian material yang dilakukan pada bahan komposit dengan variasi arah serat menunjukkan nilai rata-rata tegangan bending paling tinggi pada variasi susunan arah serat lurus miring dengan rata-rata kekuatan bending 24,59 Mpa, sedangkan rata-rata tegangan bending paling rendah pada variasi susunan serat miring dengan rata-rata kekuatan tegangan bending 22,11 Mpa.
pengujian impak menujukan hasil nilai rata-rata harga impak paling tinggi pada variasi susunan serat lurus miring dengan nilai rata-rata harga impak 0,029 J/mm2.
Engineering Vol.
13 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Referensi