Top Banner
PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIK LABORATORIUM DESAIN BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam suatu proses produksi, mesin-mesin produksi sangat memegang peranan. Kerusakan pada mesin-mesin tersebut bisa berakibat fatal pada proses produksi. Dengan kemajuan teknologi, telah diketahui bahwa salah satu penyebab kerusakan mesin-mesin itu antara lain karena adanya ketidakseimbangan pada bagian-bagian mesin yang berputar. Bagian-bagian yang berputar menimbulkan gaya kocak (shaking force) sebagai akibat dari efek-efek gaya inertia. Karena gaya kocak harus dihindari maka harus ada cara untuk menyeimbangkan secara keseluruhan atau sebagian gaya-gaya inertia tersebut dengan menambahkan gaya-gaya inertia tambahan yang membantu untuk melawan efek gaya-gaya inertia tersebut. Maka dari itu kami mencoba mengamati fenomena tersebut. 1.2 Tujuan Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah : 1. Untuk mengetahui ketidakseimbangan massa yang berputar pada suatu poros. 2. Untuk mempelajari langkah-langkah yang ditempuh dan untuk mengatasi ketidakseimbanganan Praktikum Balancing Machine 1
44

Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

Jan 02, 2016

Download

Documents

ameldtm08

tentang lapran praktikum
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam suatu proses produksi, mesin-mesin produksi sangat memegang

peranan. Kerusakan pada mesin-mesin tersebut bisa berakibat fatal pada proses

produksi. Dengan kemajuan teknologi, telah diketahui bahwa salah satu penyebab

kerusakan mesin-mesin itu antara lain karena adanya ketidakseimbangan pada

bagian-bagian mesin yang berputar.

Bagian-bagian yang berputar menimbulkan gaya kocak (shaking force)

sebagai akibat dari efek-efek gaya inertia. Karena gaya kocak harus dihindari

maka harus ada cara untuk menyeimbangkan secara keseluruhan atau sebagian

gaya-gaya inertia tersebut dengan menambahkan gaya-gaya inertia tambahan yang

membantu untuk melawan efek gaya-gaya inertia tersebut. Maka dari itu kami

mencoba mengamati fenomena tersebut.

1.2 Tujuan

Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah :

1. Untuk mengetahui ketidakseimbangan massa yang berputar pada suatu

poros.

2. Untuk mempelajari langkah-langkah yang ditempuh dan untuk

mengatasi ketidakseimbanganan tersebut yaitu dengan mendapatkan

kondisi seimbang statis maupun seimbang dinamis.

1.3 Rumusan Masalah

Dalam praktikum lab keahlian balanching machine, akan dipasang massa

unbalance pada piringan 2, 3,dan 4 dengan massa dan sudut kemiringan yang

sudah ditentukan. Kemudian akan dipasang massa pembalance pada piringan 1

dan 5.

Praktikum Balancing Machine 1

Page 2: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

1.4 Batasan Masalah

Pada pembahasan praktikum Balancing Machine digunakan batasan sebagai

berikut:

a. Balance statis dan balance dinamis.

b. Membalance satu massa yang berputar pada bidang datar.

c. Membalance lebih dari satu massa yang berputar pada bidang datar.

d. Massa dan sudut kemiringan telah ditentukan.

Praktikum Balancing Machine 2

Page 3: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

BAB II

DASAR TEORI

Akibat percepatan mekanisme akan timbul gaya inersia pada mekanisme

tersebut. Gaya inersia ini dapat menimbulkan goncangan pada mesin atau

konstruksi. Adanya goncangan ini sangat merugikan. Karena umur komponen

yang ada akan menjadi lebih pendek (mudah aus/rusak). Oleh karenanya perlu

dilakukan langkah-langkah untuk menyeimbangkan mekanisme yang ada. Hal ini

dilakukan dengan memberikan massa pada sistem yang akan melawan gaya

inersia yang menyebabkan goncangan tersebut di atas.

Cara di atas dapat dipergunakan untuk membuat seimbang massa yang

bergerak bolak-balik maupun yang berputar. Untuk sistem massa yang berputar,

terdapat tiga jenis permasalahan, yaitu:

Membuat seimbang sebuah massa yang berputar.

Membuat seimbang lebih dari sebuah massa yang berputar, dimana massa-

massa tersebut terletak pada sebuah bidang datar yang sama.

Membuat seimbang lebih dari sebuah massa yang berputar, dimana massa-

massa tersebut terletak pada beberapa bidang datar.

2.1 Membuat Seimbang Sebuah Massa yang Berputar

Suatu poros yang berputar dengan kecepatan sudut akan mengakibatkan

timbulnya gaya inersia, jika gaya-gaya dan momen yang timbul tidak seimbang,

akan menimbulkan goncangan pada sistem serta reaksi yang cukup besar pada

bantalan A dan B.

Untuk mengeliminasi timbulnya goncangan tersebut ditambahkan massa

penyeimbang m2 yang dipasang pada jarak R2 dari poros, dan pada posisi sudut

seperti pada gambar 2.1. Tujuan dari pemberian massa ini adalah untuk

menyeimbangkan sistem, baik keseimbangan secara statis maupun dinamis.

Praktikum Balancing Machine 3

Page 4: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

sebelum dibalancing

Setelah dibalancing (kesetimbangan statis)

Setelah dibalancing (kesetimbangan dinamis)

Gambar 2.1. Membuat seimbang satu massa yang berputar

Praktikum Balancing Machine

W1

R1

A B

4

W1

W2

R2

R1

A B

W1

W2

R2

R1

A B

m2g

m1g

W2

R2

R1

Ө1Ө2

m2ω2R

m1ω2R

W2

R2

R1

Ө1Ө2

m2ω2RCos Ө

m1ω2RCos Ө

W2

R2

R1

m1ω2RSin Ө

m2ω2RSin Ө

Ө1Ө2

=

w1

R1

Ө1

Page 5: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Keseimbangan Statis

Keseimbangan statis tercapai apabila total momen oleh gaya berat dari

sistem massa terhadap poros sama dengan nol.

………………………………………….…….. (1)

Keseimbangan Dinamis

Keseimbangan dinamis tercapai apabila total gaya inersia yang timbul

akibat putaran sama dengan nol.

………………………………………….….…. (2)

Ternyata persamaan (1) dan (2) adalah sama. Jadi untuk sebuah massa yang

berputar, keseimbangan statis dan dinamis tercapai bila memenuhi persamaan di

atas. Bila harga R2 ditentukan (tergantung pada ruang yang tersedia), maka m2

dapat dihitung.

2.2 Membuat Seimbang Lebih Dari Satu Massa yang Berputar pada Bidang

Datar yang Sama

Pada kasus ini dimisalkan ada tiga buah massa m1, m2, dan m3 terletak

pada bidang yang sama, dipasang pada poros pada jarak masing-masing R1, R2,

R3, serta posisi sudut 1, 2, 3 seperti pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Kondisi sistem lebih dari satu massa yang berputar pada

bidang datar yang sama sebelum dibalance

Praktikum Balancing Machine 5

m1

m3

R1

m2

R3

R2

1 3

A B

m1

m3

m2

Page 6: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Agar sistem memenuhi keseimbangan statis maupun dinamis maka jumlah

momen oleh gaya berat massa-massa terhadap poros sama dengan nol dan juga

jumlah gaya inersia akibat putaran sama dengan nol. Massa penyeimbang me

dipasang pada poros dengan jarak Re dan posisi sudut e.

Berikut visualisasi penyeimbangan statis dan dinamis pada gambar 2.3..

Keseimbangan statis

Praktikum Balancing Machine 6

A B

m1

me

m2

m3 m2ω2R2

meω2Re

m3ω2R3

m1ω2R1

e

Re

R1

R3

R2

1 3

A B

m1

me

m2

m3

m1g

m3g

R1

e

meg

Re

m2g

R3

R2

1 3

Page 7: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Keseimbangan dinamis

Gambar 2.3. Keseimbangan statis dan dinamis pada sistem lebih dari satu

massa yang berputar pada bidang datar yang sama setelah dibalance

2.2.1 Metode Analitis

Keseimbangan Statis

Keseimbangan statis tercapai bila jumlah momen oleh gaya berat massa-

massa tersebut terhadap poros sama dengan nol. Yang dinyatakan dengan

persamaan berikut ini.

atau

……………………………………..(3.1)

Apabila sistem di posisi 900 melawan jarum jam, maka keseimbangan statis

dipenuhi oleh persamaan :

……………………………………..(3.2)

Praktikum Balancing Machine 7

A B

m1

me

m2

m3

m1ω2R sin θ2

m1ω2R cos θ2

m3ω2R cos θ2

meω2R cos θ2

m3ω2R sin θ2 m2ω2R sin θ2

m2ω2R cos θ2

meω2R sin θ2

R1

e

Re

R3

R2

1 3

Page 8: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Keseimbangan Dinamis

Keseimbangan dinamis tercapai bila jumlah gaya inersia akibat putaran

sama dengan nol. Dimana gaya inersia ini diuraikan pada arah horisontal dan

vertikal.

Untuk gaya inersia arah horisontal:

Untuk gaya inersia arah vertikal:

Dua persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi :

……….…...…………………..(4)

………………………………...(5)

Persamaan (4) dan (5) adalah syarat tercapainya keseimbangan dinamis.

Sedangkan dari persamaan yang terdahulu terlihat bahwa persamaan (3.1) dan

(3.2) sama dengan persamaan (4) dan (5). Hal ini berarti dengan menggunakan

persamaan (4) dan (5) saja sudah mencakup syarat terjadinya keseimbangan statis

dan dinamis.

Pada persamaan (4) dan (5) terdapat tiga variabel yang tidak diketahui yaitu m e,

Re, dan e. Tetapi kita dapat menentukan Re sesuai dengan kondisi sistem yang

ada atau ruang yang tersedia. Sehingga variabel yang belum diketahui pada

persamaan (4) dan (5) menjadi dua, sehingga persamaan dapat diselesaikan. Perlu

diketahui bahwa arah e tidak dapat ditentukan.

2.2.2 Metode Grafis

Di samping menggunakan cara analitis seperti uraian di atas, massa

penyeimbang me dapat juga ditentukan dengan memakai cara grafis sebagai

Praktikum Balancing Machine 8

Page 9: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

berikut. Apabila jumlah gaya inersia yang timbul sama dengan nol, maka secara

vektorial dapat dituliskan :

atau

……………………………….……………… (6)

Agar diperoleh sistem yang seimbang maka vektor-vektor pada persamaan

(6) harus membentuk polygon vektor tertutup, seperti ditunjukkan oleh gambar

2.3. Seperti yang terlihat pada gambar 2.3, arah e tidak bisa kita tentukan. Kita

hanya bisa menentukan harga me atau Re saja.

Gambar 2.4. Mendapatkan vektor meRe

2.3. Membuat Seimbang Lebih Dari Sebuah Massa yang Berputar, Terletak

pada Beberapa Bidang Sejajar

Keadaan yang umum dari massa-massa yang diletakkan sepanjang poros

yang berputar dengan kecepatan konstan terlihat pada contoh gambar 2.5. Jarak

massa-massa m1, m2, m3 terhadap poros adalah R1, R2, dan R3, terhadap bidang

pembalan A adalah a1, a2, dan a3 sedang posisi sudutnya 1,2, 3. Untuk kondisi di

Praktikum Balancing Machine 9

Meω2Re

m3ω2R3

m2ω2R2

m1ω2R1

Re

R1

e

R3R2

1 3

1

3

e

m1.R1

m2R2

m3R3

meRe

Page 10: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

atas, maka akibat putaran poros akan timbul gaya inersia pada masing-masing

massa yang berputar.

Gambar 2.5. Keadaan yang umum dari massa-massa yang diletakkan pada

beberapa bidang sejajar

Ketidakseimbangan pada sistem ini disebabkan karena:

Jumlah momen (kopel) yang timbul tidak sama dengan nol.

Jumlah gaya inersia yang timbul tidak sama dengan nol.

Untuk mengatasi ketidakseimbangan karena kopel yang timbul, maka pada

sistem harus ditambahkan suatu kopel, sehingga jumlahnya sama dengan nol.

Kopel tambahan tersebut di atas diperoleh sebagai berikut:

Pada sistem kita tambahkan dua buah massa penyeimbang yang tidak

terletak pada satu bidang datar. Ini akan menimbulkan kopel yang akan melawan

kopel yang terjadi karena putaran massa-massa m1, m2, m3 sehingga jumlah

kopelnya sama dengan nol. Penempatan massa penyeimbang tergantung fasilitas

ruangan yang tersedia. Berikut ini akan diuraikan bagaimana massa penyeimbang

mA dan mB dapat membuat sistem menjadi seimbang. Mula-mula kita akan

memperhatikan pengaruh massa m1 terhadap bidang A dan bidang B. Perhatikan

gambar 2.6.

Praktikum Balancing Machine 10

m1

m2

m3 R1

R2

R3

a3

a1

Bidang BBidang A

a2

m3

m2

m1

aB

Page 11: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Gambar 2.6. Pengaruh massa m1 terhadap bidang A

Massa m1 menimbulkan gaya inersia m1R12. Bila pada bidang A

ditambahkan dua buah gaya yang sama besar berlawanan arah m1R12, maka

sistem tidak berubah. Sekarang kita dapat melihat bahwa akibat gaya inersia dari

massa m1 dapat diganti dengan gaya sebesar m1R12 yang bekerja pada bidang A

dan kopel sebesar m1R12a1 yang bekerja pada poros.

Kopel m1R12a1 tersebut diatas dapat diganti dengan dua buah gaya yang

sama, sejajar, dan berlawanan arah sebesar F, masing-masing bekerja pada bidang

A dan B. Kita dapat melihat visualisasinya pada gambar 2.7

Praktikum Balancing Machine 11

m12R1

m12R1

m12R1

Bidang A Bidang B

a1

b

Bidang A Bidang B

m12R1.a1/b

m12R1

b

m12R1.a1/b

m12R1

Bidang A Bidang B

a1

b

Page 12: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Gambar 2.7. Pengaruh massa m1 terhadap bidang A dan bidang B

Gaya F dalam hal ini harus memenuhi persamaan:

F . b = m1R1 2 a1

F = m1R12 a1 / b

Akhirnya kita dapat melihat bahwa pengaruh gaya inersia massa m1 pada bidang

A dan B adalah gaya sebesar m12R1.a1/b pada bidang B dan m12R1.(1 - a1/b)

pada bidang A.

Gambar 2.8. Efek massa m1 pada bidang A dan B

Dengan cara yang sama dapat ditentukan efek m2 dan m3 terhadap bidang A dan B

seperti pada gambar 2.9 berikut :

Gambar 2.9. Efek massa-massa sistem pada bidang A dan B

Praktikum Balancing Machine 12

Bidang A Bidang Bm1

2R1.a1/bm1

2R1.(1-a1/b)

b

Efek m1

Efek m1

Efek m2

Efek m1Efek m3

Efek m2

Bidang A Bidang B

b

Efek m1

Efek mA dibidang A

yang seimbang dengan efek m1, m2, dan

m3.

Efek m3 Efek mB dibidang B

yang seimbang dengan efek

m1, m2, dan m3.

Page 13: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Agar gaya-gaya yang bekerja di bidang A seimbang, maka pada bidang A

tersebut harus ditambahkan sebuah gaya yang resultannya bila dijumlahkan

dengan efek m1, m2, dan m3 sama dengan nol. Gaya yang harus ditambahkan

tersebut diperoleh dari gaya inersia yang timbul pada massa penyeimbang mA

yang ditambahkan pada poros di bidang A. Hal yang sama dilakukan pada bidang

B. Jadi sekarang total gaya pada bidang A sama dengan nol, dan total gaya pada

bidang B juga sama dengan nol.

2.3.1 Metode Analitis

Misalnya mA dan mB adalah massa penyeimbang yang harus ditambahkan

pada bidang A dan B yang berada pada jarak RA dan RB dari poros dan posisi

sudutnya A dan B.

Gambar 2.10. Visualisasi penyeimbangan dengan adanya massa mA dan mB

Praktikum Balancing Machine 13

m2aB a3

a1

Bidang BBidang A

a2

m3m1

mA mB

mBω2R sin θB

m3.g

m1.g

m2ω2R sin θ2

mA.g

m3ω2R sin θ3

m2ω2R

m3ω2R

m1ω2R

m1ω2R cos θ1

m1ω2R sin θ1

m3ω2R cos θ3

m2ω2R cos θ2

m2ω2R sin θ2

mAω2R

mAω2R cos θA

mAω2R sin θA

mBω2R

mBω2R cos θB

mBω2R sin θB

Page 14: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Keseimbangan Statis :

Keseimbangan statis terjadi bila jumlah momen oleh gaya berat terhadap

poros sama dengan nol.

.........................................(7)

Apabila sistem di putar 900 melawan jarum jam, maka keseimbangan statis

dipenuhi oleh persamaan :

..........................................(8)

Keseimbangan dinamis :

Keseimbangan dinamis dipenuhi apabila jumlah gaya inersia yang timbul

sama dengan nol, dan jumlah momen oleh gaya-gaya inersia yang timbul sama

dengan nol.

Untuk gaya inersia ke arah horizontal :

.........................................(9)

Untuk gaya inersia ke arah vertikal :

..........................................(10)

Keseimbangan momen terhadap bidang A oleh gaya inersia ke arah horisontal :

MA = 0

Harga aA = 0 maka :

Praktikum Balancing Machine 14

Page 15: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

...............................................(11)

Keseimbangan momen terhadap bidang A oleh gaya-gaya inersia ke arah vertikal :

MA = 0

Harga aA = 0 maka :

................................................(12)

Jadi keseimbangan dinamis terpenuhi dengan persamaan (9), (10), (11), dan (12).

Ternyata persyaratan keseimbangan statis yaitu persamaan (7) dan (8)

sama dengan persamaan (9) dan (10), yang sebagian dari persyaratan

keseimbangan dinamis. Jadi persamaan (9), (10), (11), dan (12) merupakan

persyaratan keseimbangan statis maupun keseimbangan dinamis. Dari empat

persamaan tersebut terdapat 6 variabel, yaitu mA, RA, A dan mB, RB, B. Dengan

menentukan 2 variabel, sebuah pada A dan sebuah pada B, maka variabel yang

lain bisa didapatkan. Karena terbatasnya tempat dimana himpunan beban massa

berputar, maka biasanya ditentukan R yang maksimal, hingga bisa didapatkan mA,

mB, A dan B. Metode analitis dapat kita plotkan sebagai berikut :

m R a m.R.Cos m.R.Sin m.R.a.Cos m.R.a.Sin

m1 R1 a1 1 ….... ….... ….... …....

m2 …… ….. ….. ….. ….. ….. …..

….. …… …… …… …… ….. ….. …..

mA RA aA A ? ? 0 0

mB RB aB B ? ? ? ?

= 0 = 0 = 0 = 0

2.3.2 Metode Grafis

Praktikum Balancing Machine 15

Page 16: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Metode secara grafis yang dipakai adalah metode dengan persamaan-persamaan

yang sama dengan metode analitis, tetapi dinyatakan dengan persamaan vektor.

Keseimbangan gaya-gaya inersia :

∑mi.Ri =0………….................................................................(14)

Keseimbangan momen gaya inersia terhadap bidang A :

∑mi.Ri.ai = 0……………………………………………………(15)

Keseimbangan momen gaya inersia terhadap bidang B :

∑mi.Ri.bi = 0.........………………………………………………(16)

Dimana : mi = berat beban pada rotor bidang koreksi ke i.

Ri = jari-jari dimana beban terletak pada bidang ke i

ai = jarak bidang ke i terhadap bidang koreksi A

bi = jarak bidang ke i terhadap bidang koreksi B

Metode secara grafis ini dapat ditabelkan sebagai berikut :

Analisa keseimbangan bisa dilakukan terhadap bidang A saja atau bidang

B saja yaitu menggunakan persamaan (15) atau persamaan (16).

Dengan menggambarkan keseimbangan vektor dari vektor momen

terhadap bidang A akan didapatkan vektor momen mBRBaB. Sebaliknya kalau

digambarkan keseimbangan vektor dari vektor momen B akan didapatkan vektor

momen mARAbA. Karena aB dan aA adalah tertentu maka vektor mB, RB dan mA, RA

Praktikum Balancing Machine

M R a

m1 R1 1 a1 m1R1 m1R1a1

…….. ….. ….. ….. ….. …..

….. ….. ….. ….. ….. …..

? RA ? 0 ? 0

? RB ? aB ? ?

16

Page 17: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

bisa didapatkan. Selanjutnya jika RA, dan RB ditentukan maka bisa didapatkan mA

dan mB.

BAB III

PERALATAN DAN CARA KERJA

Praktikum Balancing Machine 17

Page 18: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

3.1 Peralatan

Adapun peralatan yang dipakai mempunyai bagian dan perlengkapan sebagai

berikut:

1. Rangka penunjang ayunan.

2. Motor dengan putaran variable sebagai penggerak poros (rotor berupa piringan

dipasang pada poros).

3. Tranducer yang digunakan untuk mengamati amplitudo dari osilasi ayunan

dihubungkan dengan kotak kontrol.

4. Lima buah rotor, dimana rotor 1 dan rotor 5 mempunyai slot untuk meletakkan

dan mengikat beban imbangan yang disebut sebagai rotor koreksi. Rotor–rotor

2,3,4 mempunyai lubang – lubang untuk mengikat beban yang akan dibalans

dengan jari-jari yang sudah tertentu. Pada kelima rotor tersebut dilengkapi

dengan bus penunjuk posisi sudut.

5. Stroboscope dengan frekuensinya yang dapat diatur dikondisikan konstan pada

percobaan ini sedangkan frekuensi putaran rotor koreksi diubah-ubah sehingga

didapat angka tertentu yang seolah-olah diam.

6. Kotak kontrol tempat power supply motor penggerak, oscillator untuk

stroboscope dan pembacaan amplitudo dari oscillasi ayunan rangka ayun

7. Satu set beban massa (8, 11, 16, 22, dan 23) gram, tiga kunci L, satu steel rule,

satu pointer dengan dasar magnit dan flat belt.

3.2 Pemasangan Peralatan

Cara pemasangan peralatan untuk melakukan percobaan adalah:

1. Rangka mesin diletakkan diatas meja yang kokoh dan benar-benar mendatar,

diatur dengan kaki pengatur.

2. Himpunan rotor–poros diletakkan diatas bantalan ayun dengan flat belt

penggerak dilingkarkan pada poros, pully perantara dan pully penggerak. Belt

dikencangkan dengan pengatur pada pegangan motor.

Praktikum Balancing Machine 18

Page 19: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

3. Rangka ayunan dipasang pada rangka penunjang dengan pegas silang dan

diikat dengan kawat (kabel) pada kedua ujung lainnya, sehingga rangka

ayunan dan himpunan rotor–poros bebas beroscilasi pada bidang horizontal

disekitar sumbu pegas silang dan gerakan dikembalikan oleh gaya elastis dari

pegas silang.

4. Antara ujung poros–rotor dengan tumpuannya pada rangka ayunan diberikan

jarak ± 0,5 mm, agar poros bebas berputar terhadap tumpuan tersebut.

5. Lengan transducer diatur sedemikian rupa sehingga dalam keadaan diam,

lengan ayun berada ditengah-tengah.

6. Transducer dihubungkan dengan kotak kontrol dan kotak pada bed-plate

voltage dan hubungan elektrik diperiksa agar bebas kotoran.

3.3 Prosedur Praktikum

Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan praktikum adalah:

1. Rotor-rotor dipasang pada poros dengan jarak sesuai perintah praktikum,

beban massa dipasang pada rotor 2, 3, 4 dengan berat dan posisi sesuai

perintah praktikum pula.

2. Himpunan rotor poros dipasang pada rangka ayunan dengan rotor koreksi 1

tepat di atas sumbu pegas silang dan sesuai dengan petunjuk pemasangan,

dengan tidak melupakan rencana pemasangan flat belt penggerak dipasang di

antara rotor 2 dan 3 atau antara rotor 3 dan 4. Flat belt dihubungkan dengan

pulley motor penggerak melalui dua pulley perantara.

3. Stroboscope diswitch pada internal dan diatur frekwensinya misalnya 12 Hz.

Stroboscope diarahkan pada bidang rotor 5 dimana terdapat simpangan

terbesar dari getaran horizontal.

4. Himpunan rotor poros diputar oleh motor penggerak dengan putaran yang

variabel. Putaran motor diatur sedemikian rupa hingga frekuensi putaran

motor sama dengan frekuensi stroboscope. Hal ini terjadi kalau terlihat rotor

seolah-olah diam.

5. Pada saat rotor seolah-olah tampak diam segera catat angka yang kelihatan

tetap pada rotor dimana terdapat arah simpangan terbesar dari getaran

Praktikum Balancing Machine 19

Page 20: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

horizontal. Bersamaan dengan itu segera dicatat amplitudo yang ditunjukkan

oleh amplitudo meter sesuai dengan skala yang dipakai.

6. Stroboscope diswitch pada eksternal dan kontaktor diatur hingga menyentuh

lengan transducer, dimana terdapat keseimbangan terbesar dari getaran

horizontal.

7. Dari angka yang kelihatan tetap seperti pada prosedur 5 dapat diamati dimana

posisi massa pembalans sesuai dengan posisi yang ditunjukkan oleh bus

penunjuk posisi sudut, misalnya angka 1 setelah motor dimatikan. Ketiga

skrup pengikat dibuka, dikendorkan, rotor 5 diputar sedemikian hingga slot

tepat pada posisi ketidak seimbangan tadi, kemudian sekrup dikencangkan

lagi.

8. Dengan pertolongan curve kalibrasi akan didapat perkalian massa jari-jari

(m1R1) untuk amplitudo yang ditunjukkan oleh angka amplitudometer.

9. Karena keterbatasan jari – jari yaitu terbatas pada slot yang ada, maka dipilih

R dan masa m yang tersedia hingga m1R1 sama dengan atau mendekati m1R1

yang didapat dari prosedur 8. Masa m1 dan jari–jari R1 yang dipilih, dipasang

pada slot yang telah diatur posisinya pada prosedur 7, tetapi pada posisi

kebalikan yang ditunjukkan R 1 pada prosedur 7.

10. Diulangi seperti prosedur 4,5,6 hingga didapat R2 dan m2 R2 dengan cara

seperti pada prosedur 7 dan 8.

11. Diagam mR dapat dibuat dengan skala tertentu (seperti gambar 3.1). Dari

diagram mR ini didapat beberapa mR dan posisi yang harus diberikan agar

sistem dalam keseimbangan, baik statis maupun dinamis.

12. Bandingkan hasil tersebut dengan teori, baik dengan metode analitis maupun

grafis.

13. Posisi rotor dibalik, rotor koreksi 5 diletakkan tepat diatas sumbu pegas silang

dan rotor koreksi 1 sebagai rotor koreksi yang diamati seperti yang dilakukan

pada rotor 5.

14. Ambil kesimpulan.

Praktikum Balancing Machine 20

Page 21: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

BAB IV

ANALISA DAN PERHITUNGAN

4.1 Data Percobaan

Penyeimbang Pada Rotor Koreksi 1

Data-data teknis :

Praktikum Balancing Machine 21

Page 22: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

W2 = m2 = 16 gram 2 = 90o R2 = 67.5 mm

W3 = m3 = 16 gram 3 = 30o R3 = 45 mm

W4 = m4 = 16 gram 4 = 90o R4 = 67.5 mm

Rotor Koreksi 1

no Angka Amplitudo Frequency1 4 1.2 122 2 1.2 123 4 0.8 124 4 1.2 125 6 1.2 12

Angka seolah tampak paling lama : 4 ;

Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 1.12

Dari grafik didapatkan gram mm : 1600 & WI : 31

Rotor Koreksi 1 (setelah dibalancing)

no Angka Amplitudo Frequency1 5 0.8 122 4 0.6 123 5 0.6 124 5 0.6 125 4 0.6 12

Angka seolah tampak paling lama : 5 ;

Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 0.64

Dari grafik didapatkan gram mm : 600

Penyeimbang Pada Rotor Koreksi 5

Data-data teknis :

W2 = m2 = 16 gram 2 = 90o R2= 67.5 mm

W3 = m3 = 16 gram 3 = 30o R3 = 45 mm

W4 = m4 = 16 gram 4 = 90o R4 = 67.5 mm

Praktikum Balancing Machine 22

Page 23: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Rotor Koreksi 5

no Angka Amplitudo Frequency1 7 1.2 122 3 1.1 123 2 1.2 124 7 1.0 125 7 1.2 12

Angka seolah tampak paling lama : 7 ;

Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 1.14

Dari grafik didapatkan gram mm : 1650 & WI : 31

Rotor Koreksi 5 (setelah dibalancing)

no Angka Amplitudo Frequency1 1 0.8 122 8 0.6 123 4 0.6 124 4 0.8 125 4 0.8 12

Angka seolah tampak paling lama : 1 ;

Amplitudo rata-rata yang ditunjukan angka : 0.72

Dari grafik didapatkan gram mm : 760

4.2 Analisa Data

4.2.1 Metode Percobaan

Dari data percobaan diatas dapat dibuat grafik sebagai berikut:

Praktikum Balancing Machine 23

Page 24: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Gambar 4.1 Grafik m5R5 dan dari praktikum

M1R1 =1600 cm, = 202.5o

M2R2 = 600 cm,

M resultan = 1478 cm

resultan = 225o

Gambar 4.2 Grafik m1R1 dan dari praktikum

M1R1 = 1650 cm,

M2R2 = 760 cm, 270o

Mresultan = 2370 cm

285o

4.2.2. Metode Analitis

Data-data teknis sebelum dilakukan pengamatan :

W2 = m2 = 16 gram 2 = 90o R2= 67.5 mm

Praktikum Balancing Machine 24

Page 25: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

W3 = m3 = 16 gram 3 = 30o R3 = 45 mm

W4 = m4 = 16 gram 4 = 90o R4 = 67.5 mm

Data-data diatas dapat ditabulasikan seperti berikut ini :

Table 4.1 Data analisis sebelum perhitungan

rotorm

(gr)R

(mm)a

(mm) Θ m.R.cos θ m.R.sin θ m.R.a.cos θ m.R.a.sin θ

1 m1 R1 0 θ1 m1.R1.cosθ1 m1.R1.sinθ1 0 0

2 16 67,5 100 90 0 1080 0 1080003 16 45 200 30 623.5 360 124707.65 720004 16 67,5 300 90 0 1080 0 3240005 m5 R5 400 θ5 m.R. cosθ5 m.R. sinθ5 400m5.R5.cosθ5 400m5.R5.sinθ5

Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0

Keseimbangan momen terhadap rotor 1 dari komponen horizontal gaya-gaya

inersia:

m.R.a.Cos = 0

0+0+124707,65+0+400M5R5Cos5 = 0400m5R5Cos Ѳ5 = -124707,65

m5.R5.a5 Cos 5 = -311,769 gram mm (1)

Keseimbangan momen terhadap rotor 1 dari komponen vertikal gaya-gaya inersia

m.R.a.Sin = 0

0+108000+72000+324000+400m5R5Sin5 = 0

400M5R5Sin 5= -504000

m5.R5. a5 Sin 5 = -1260 gram mm (2)

Bila persamaan (2) dibagi dengan persamaan (1) :

m5.R5.Sin 5 / m5.R5.Cos 5 = tg 5 = -1260 /-311,769 = 4,04176,102 (tan (1) kuadran III)

Sin 5 bernilai negatif

Cos 5 bernilai negatif 5 terletak pada kuadran III

tg 5 bernilai positif

maka 5 = 180o + 76,102 o = 256,1020

Persamaan (1) dan (2) dikuadratkan dan dijumlahkan sehingga :

Praktikum Balancing Machine 25

Page 26: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

(m5.R5)2(Cos2 5 + Sin2 5) = (-311,769)2+(-1260)2

(m5.R5)2 = 9719,90+1587600

m5R5 = 1297,9

maka : m5R5 =1297,9 gram mm

Keseimbangan komponen horizontal gaya-gaya inersia :

m.R.Cos = 0

m1.R1.Cos 1+ 623,5 +0+M5R5Cos Ѳ5 = 0M1R1 Cos 1 + 623,5 + (-311,768) = 0

m1.R1.Cos 1 = -311,731 gram mm ...................................................(3)

Keseimbangan komponen vertikal gaya-gaya inersia :

m.R.Sin 5 = 0

m1.R1.Sin 1 + 1080 + 360 + m5.R5.Sin 5 = 0

m1.R1.Sin 1 + 623.5 + ( -311.768 ) = 0

m1.R1.Sin 1 = -12260 gram mm ............................................................... (4)

Bila persamaan (4) dibagi dengan persamaan (3) :

m1.R1.Sin 1/ m1.R1.Cos 1 = tg 1 = -1260 / -311.731 = 4,041

Sin 1 bernilai negatif

Cos 1 bernilai negatif 1 terletak pada kuadran III

tg 1 bernilai positif

maka 1 =180º + 76.103º = 256.10º

Persamaan (3) dan (4) dikuadratkan dan dijumlahkan sehingga :

(m1.R1)2(Cos2 1 + Sin2 1) = (-311.731)

2 + (-1260)

2

m1R12 = 1684776,21

m1R1 = 1297,98

maka : m1.R1 = 1297.98 gram mm

Tabel 4.2 Data analitis setelah perhitungan

rotorm

(gr)R

(mm)a

(mm) θ m.R.cos θ m.R.sin θ m.R.a.cos θ m.R.a.sin θ

1 m1 R1 0 θ1 -311.81 -1259.97 0 0

Praktikum Balancing Machine 26

Page 27: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

2 16 67,5 100 90 0 1080 0 1080003 16 45 200 30 623.5 360 124707 720004 16 67,5 300 90 0 1080 0 3240005 m5 R5 400 θ5 -311.74 -1327.17 1259.90 -503961.52

Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0 Σ= 0

4.2.3. Metode Grafis

Data ditabulasikan seperti dibawah ini :

Rotor m(gr) R(mm) a(mm)mR (gr mm ) mRa ( gr mm2) b (mm ) mRb ( gr mm2)

1 m1 R1 0 m1.R1 0 400 400m1.R1

2 16 67.5 100 1080 108000 300 324000

3 16 45 200 720 144000 200 144000

4 16 67.5 300 1080 324000 100 108000

5 m5 R5 400 m5.R5 400m5.R5 0 0

Untuk rotor ke-1 sebagai pusat momen maka akan didapatkan gambar seperti

berikut ini :

Praktikum Balancing Machine 27

Page 28: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Gambar 4.3 Grafik MRa

DARI GAMBAR 4.3 DIDAPAT :

400.m5.R5 = 519000 gr mm

m5.R5 = 1297.5 gr mm ; 5 = 180 + 76 = 256o

Untuk rotor ke-5 sebagai pusat momen maka akan didapatkan gambar seperti

berikut ini :

Gambar 4.4 Grafik mR

DARI GAMBAR 4.4 DIDAPAT :

m1.R1 = 1298.12 mm.gr

1 = 256o

4.3 Pembahasan

Perbandingan hasil analisa teoritis, grafis dan percobaan :

No. Metode M1r1 M5r5 Ø5 Ø1

1. Percobaan 2370 1478 245o 2850

2. Analitis 1297.98 1297.9 256.10o 256.100

Praktikum Balancing Machine 28

Page 29: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

3. Grafis 1297.5 1298.12 256o 2560

Pembahasan :

1. M.Rdan yang diperoleh dari hasil percobaan ternyata berbeda bila

dibandingkan dari hasil perhitungan secara analitis maupun grafis yang

dianggap valid, hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

Pengamatan pada angka yang seolah-olah diam kurang akurat

Sulit mengkondisikan putaran motor untuk mendapatkan keadaan

unbalance pada rotor

2. Nilai M.Rdan pada grafis maupun analitis tidak terjadi perbedaan yang

signifikan, perbedaan ini disebabkan kurang presisinya penggambaran dan

pengukuran grafis.

Nilai acuan untuk mendapatkan harga M.Rdan baik rotor 1 maupun rotor 5

adalah nilai dari analitis karena metode ini didasarkan pada perhitungan

matematis dari teori yang ada

BAB V

KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

1. Berdasarkan percobaan, dapat diketahui ketidak setimbangan pada rotor yang

berputar yang ditandai dengan adanya simpangan / displacement yang

ditunjukkan oleh simpangan amplitudo pada oscilloscope.

2. Berdasarkan percobaan, dapat dipelajari langkah-langkah untuk

menyeimbangkan rotor yang tidak seimbang dengan cara menambahkan

massa penyeimbang

5.2. Saran

Praktikum Balancing Machine 29

Page 30: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

1. Ada baiknya meja dan peralatan praktikum diletakkan di tengah atau

tempat yang lebih terjangkau sehingga dapat dilihat dan dijangkau para

praktikan

2. Peralatan praktikum hendaknya dikalibrasi ulang untuk kepresisian hasil

3. Peralatan praktikum hendaknya ditempatkan pada ruangan yang

berpendingin untuk kenyamanan para praktikan maupun peralatan itu

sendiri

Lampiran :

Praktikum Balancing Machine 30

Page 31: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Gambar 3.1.Mencari arah pembalance dngan pengesetan stroboscope pada

kondisi internal

Gambar 3.2.Gambar rangkaian rotor

Gambar 3.3.Gambar Cussons Balancing Machine

Praktikum Balancing Machine 31

Page 32: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

Gambar 3.3.Gambar Osciloscope

Gambar 3.3.Gambar Strobo Scope

ABSTRAK

Dalam suatu proses produksi, mesin-mesin produksi sangat memegang

peranan penting, kerusakan pada mesin-mesin tersebut bisa berakibat fatal pada

proses produksi. Dengan kemajuan teknologi telah diketahui bahwa salah satu

penyebab kerusakan mesin-mesin itu antara lain ketidakseimbangan dan gaya

kocak (shaking force) pada mesin atau bagian yang berputar akibat gaya inertia,

cara untuk menyeimbangkan keseluruhan gaya-gaya inertia tersebut dengan

menambahkan gaya inertia lain untuk melawan efek gaya inertia tersebut.

Metode dari praktikum ini terdiri dari tiga tahapan, tahapan persiapan

peralatan meliputi alat-alat apa saja yang perlu dipersiapkan pada saat

praktikum. Kemudian tahap pemasangan meliputi pemasangan peralatan untuk

Praktikum Balancing Machine 32

Page 33: Laporan _BALANCING_ (Repaired).doc

PRAKTIKUM DINAMIKA TEKNIKLABORATORIUM DESAIN

melakukan percobaan. Selanjutnya prosedur praktikum serta pengambilan data

dan kesimpulannya.

Dari peraktikum ini diharapkan dapat mengambil kesimpulan dan

mengetahui tujuan bagaimana ketidakseimbangan massa yang berputar pada

suatu poros dan mempelajari langkah-langkah yang ditempuh untuk mengatasi

ketidakseimbagan tersebut yaitu dengan mendapatkan kondisi seimbang statis

maupun seimbang dinamis.

Praktikum Balancing Machine 33