Lompat ke konten

Cari di ARSTEMA

Ketik nama bab, istilah, gejala, atau alat.

    Kembali ke atlas
    Fisika · Bab 22Lanjut

    Getaran paksa, isolasi getaran, dan analisis spektrum untuk diagnosis mesin

    Bantalan karet yang dipasang di bawah washer-extractor agar lantai tidak bergetar justru membuat getarannya membesar, dan alat analisis getaran dapat memisahkan getaran akibat linen yang tidak seimbang dari getaran akibat bantalan yang mulai rusak hanya dari frekuensinya. Bab ini membahas persamaan gerak getaran paksa teredam, faktor pembesaran dinamis, gaya ketidakseimbangan berputar, transmisibilitas dengan redaman, perancangan isolasi getaran, getaran yang merambat melalui struktur, sinyal getaran dalam ranah waktu dan frekuensi, deret Fourier dan analisis spektrum, pola spektrum untuk diagnosis, frekuensi cacat bantalan, serta tren dan batas. Sembilan contoh kerja dan enam latihan dengan kunci beralasan menutup bab.

    26 menit

    Bagian yang sedang dibaca: Pembuka bab

    Sebuah washer-extractor berdudukan kaku di lantai dua sebuah hotel membuat lantai kamar di bawahnya bergetar setiap kali memeras. Untuk mengatasinya, teknisi memasang bantalan karet tebal di bawah kaki mesin. Hasilnya mengejutkan: getaran mesin saat peras penuh justru membesar, mesin berjalan bergeser, dan pengaman ketidakseimbangan lebih sering memutus siklus. Beberapa bulan kemudian, di mesin lain, alat analisis getaran menunjukkan puncak kecil yang baru muncul pada frekuensi yang bukan kelipatan putaran drum, dan dua minggu kemudian bantalan drum itu mulai berbunyi.

    Kedua kejadian itu memakai fisika getaran paksa. Bab getaran harmonik sudah memperkenalkan frekuensi alami, redaman, dan resonansi. Bab ini melanjutkannya secara kuantitatif: berapa besar getaran yang ditimbulkan gaya tertentu, bagaimana merancang dudukan yang benar-benar mengisolasi, dan bagaimana membaca spektrum getaran untuk mengenali sumbernya. Perhitungan memakai persamaan getaran dengan penjelasan di tempat, tanpa memerlukan kalkulus lanjut.

    Batas pembahasan

    Bab ini membahas getaran paksa teredam, faktor pembesaran, gaya ketidakseimbangan, transmisibilitas, perancangan isolasi, getaran struktur, sinyal getaran, deret Fourier, analisis spektrum, pola diagnosis, frekuensi cacat bantalan, serta tren. Narasi disiplin Fisika Teknik memuat getaran harmonik, superposisi, harmonik, dan kurva resonansi dari buku teks fisika untuk sains dan teknik; narasi Teknik Elektro dan Elektronika memuat deret Fourier gelombang persegi dari buku analisis rangkaian, serta penganalisis spektrum dan analisis waktu-frekuensi dari buku instrumentasi dan pengukuran; narasi Teknik Mekanikal memuat bahan isolasi getaran.

    Frekuensi alami, redaman, dan resonansi dasar dibahas di bab getaran harmonik, gelombang dan bunyi di bab berikutnya pada tingkat kuantitatif, dan ketidakseimbangan rotor serta penyeimbangan di bab dinamika rotor berikutnya. Getaran motor sebagai gejala kerusakan dibahas di Bab 44 · Kelistrikan & Kendali, dan dudukan washer-extractor di Bab 10 · Laundry. Narasi pemilik tidak memuat analisis getaran mesin secara rinci; bagian itu bertumpu pada fisika dan praktik teknik baku. Bab ini tidak menyalin batas keparahan getaran dari standar mana pun.

    Persamaan getaran paksa teredam

    Sistem massa-pegas-peredam yang diberi gaya bolak-balik F0sin⁡ωtF_0\sin\omega t memenuhi hukum Newton kedua:

    mx¨+cx˙+kx=F0sin⁡ωtm\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F_0\sin\omega t

    dengan x¨\ddot{x} percepatan dan x˙\dot{x} kecepatan. Setiap suku adalah gaya: kelembaman massa, gaya peredam yang sebanding dengan kecepatan, dan gaya pegas yang sebanding dengan simpangan. Bab getaran harmonik memakai sistem yang sama tanpa gaya luar. Buku teks fisika dalam narasi Teknik Mekanikal meminta pembaca menganggap penyelesaiannya berupa getaran harmonik sederhana, dan anggapan itu benar untuk keadaan tunak: setelah getaran awal meluruh, sistem bergetar pada frekuensi gaya dengan amplitudo dan beda fase tertentu.

    Dua besaran tak berdimensi menyederhanakan penyelesaiannya: perbandingan frekuensi r=ω/ωnr = \omega/\omega_n dan rasio redaman ζ=c/(2km)\zeta = c/(2\sqrt{km}), seperti di bab getaran harmonik. Dengan keduanya, amplitudo keadaan tunak:

    X=F0/k(1−r2)2+(2ζr)2X = \frac{F_0/k}{\sqrt{(1 - r^2)^2 + (2\zeta r)^2}}

    dengan F0/kF_0/k simpangan statis, yaitu simpangan bila gaya yang sama diberikan pelan-pelan.

    Faktor pembesaran dinamis

    Perbandingan amplitudo dinamis dengan simpangan statis disebut faktor pembesaran:

    M=1(1−r2)2+(2ζr)2M = \frac{1}{\sqrt{(1 - r^2)^2 + (2\zeta r)^2}}

    Pada rr kecil, MM mendekati 1: sistem mengikuti gaya. Pada r=1r = 1, M=1/(2ζ)M = 1/(2\zeta): resonansi, dibatasi redaman. Pada rr besar, MM mendekati 1/r21/r^2: massa tidak sempat mengikuti. Buku teks fisika dalam sumber mencatat bahwa kurva resonansi melebar ketika redaman bertambah, dan rumus ini menunjukkan alasannya: redaman yang besar menurunkan puncak dan memperlebar daerah tempat MM besar.

    Beda fase antara gaya dan simpangan juga berubah: hampir nol di bawah resonansi, 90 derajat tepat di resonansi, dan mendekati 180 derajat jauh di atasnya. Perubahan fase itu dipakai di lapangan untuk memastikan apakah suatu puncak getaran adalah resonansi: ketika putaran dinaikkan melewati puncak, fase getaran terhadap tanda acuan pada poros bergeser sekitar setengah putaran.

    Gaya ketidakseimbangan berputar

    Sumber getaran paksa yang paling umum adalah ketidakseimbangan: massa mum_u yang berjarak ee dari sumbu putar menghasilkan gaya sentrifugal yang berputar:

    F=mueω2F = m_u e \omega^2

    Gaya itu sebanding dengan kuadrat kecepatan sudut, sehingga ketidakseimbangan yang tidak terasa pada putaran cuci menjadi gaya ribuan newton pada putaran peras, seperti di Contoh 2. Gaya berputar itu, dilihat dari satu arah, adalah gaya sinus dengan frekuensi sama dengan frekuensi putaran. Karena itu ketidakseimbangan selalu tampak sebagai getaran pada satu kali frekuensi putaran. Bab dinamika rotor berikutnya membahas ketidakseimbangan statik dan dinamik serta penyeimbangannya, dan Bab 10 · Laundry membahas distribusi linen sebelum peras.

    Transmisibilitas dengan redaman

    Gaya yang diteruskan dudukan ke lantai terdiri atas gaya pegas dan gaya peredam. Perbandingan gaya yang diteruskan dengan gaya pengganggu, transmisibilitas, dengan redaman:

    Tr=1+(2ζr)2(1−r2)2+(2ζr)2T_r = \frac{\sqrt{1 + (2\zeta r)^2}}{\sqrt{(1 - r^2)^2 + (2\zeta r)^2}}

    Bab getaran harmonik memakai bentuk tanpa redaman. Semua kurva untuk redaman berbeda berpotongan di r=2r = \sqrt{2}, tempat Tr=1T_r = 1. Di bawah titik itu, redaman yang lebih besar mengurangi gaya yang diteruskan, terutama di sekitar resonansi. Di atas titik itu, redaman yang lebih besar justru menambah gaya yang diteruskan, karena peredam yang kaku meneruskan gaya. Rancangan yang baik memakai redaman secukupnya untuk membatasi puncak saat mesin melewati resonansi, tetapi tidak berlebihan untuk daerah kerja.

    Merancang isolasi getaran

    Isolasi bekerja bila frekuensi alami dudukan jauh di bawah frekuensi gaya. Pegangan praktisnya: fnf_n paling tinggi sepertiga frekuensi kerja terendah, sehingga r≥3r \ge 3 dan transmisibilitas sekitar 0,1 sampai 0,15. Frekuensi alami ditentukan dari lendutan statis, seperti di bab getaran harmonik:

    fn≈15,8δ [mm] Hzδ [mm]≈(15,8fn)2f_n \approx \frac{15{,}8}{\sqrt{\delta\,[\text{mm}]}}\ \text{Hz} \qquad \delta\,[\text{mm}] \approx \left(\frac{15{,}8}{f_n}\right)^2

    Mesin berputar lambat memerlukan lendutan statis besar, sehingga memakai pegas baja atau suspensi khusus; mesin berputar cepat dapat diisolasi dengan karet yang lendutannya kecil. Buku perpipaan dalam narasi Teknik Mekanikal mencatat bahwa gabus adalah bahan isolasi getaran dan bising yang asli, tetapi kini jarang dipakai, digantikan karet, elastomer, dan pegas yang sifatnya lebih terkendali.

    Kesalahan yang paling sering adalah memasang bantalan karet tanpa menghitung frekuensi alaminya. Bantalan yang membuat frekuensi alami jatuh di dekat frekuensi kerja menimbulkan resonansi, seperti di kasus pembuka dan Contoh 5. Mesin yang dirancang berdudukan kaku, seperti washer-extractor tanpa suspensi, mengandalkan fondasi yang kaku dan berat, dan tidak boleh diubah menjadi berdudukan lunak tanpa petunjuk pabrik, seperti dibahas di Bab 10 · Laundry.

    Getaran yang merambat melalui struktur

    Gaya yang diteruskan ke lantai menggetarkan struktur bangunan. Lantai juga punya frekuensi alaminya sendiri, dan lantai yang lentur dengan frekuensi alami dekat frekuensi kerja mesin akan beresonansi. Itulah sebabnya mesin berat di lantai atas lebih bermasalah daripada mesin yang sama di lantai dasar di atas tanah. Getaran struktur juga dipancarkan sebagai bunyi berfrekuensi rendah di ruangan lain, seperti dibahas di bab gelombang dan bunyi.

    Pipa dan saluran yang tersambung kaku ke mesin juga menjadi jalur rambat. Mesin yang diisolasi dengan baik tetapi pipa air, saluran buang, dan konduit kabelnya terpasang kaku ke dinding tetap meneruskan getaran, sehingga sambungan lentur dipasang pada setiap sambungan yang melintasi celah isolasi. Mengurangi getaran struktur dimulai dari sumber: menyeimbangkan beban dan rotor, lalu memilih dudukan, lalu memperkaku atau memberi massa pada fondasi. Perubahan struktur bangunan, seperti menambah balok atau mengubah pelat lantai, adalah keputusan ahli struktur dan dibahas di Bab 1 · Bangunan & Fasilitas.

    Sinyal getaran: ranah waktu dan ranah frekuensi

    Sensor getaran, biasanya akselerometer, menghasilkan sinyal yang berubah terhadap waktu. Dalam ranah waktu, sinyal mesin nyata jarang berupa sinus murni: ia adalah jumlah banyak getaran dengan frekuensi berbeda dari setiap sumber. Buku teks fisika dalam sumber mencatat bahwa getaran gabungan adalah superposisi dua getaran, dan bahwa bunyi musik dapat dibuat secara elektronik dengan mencampur sejumlah harmonik dengan amplitudo berbeda.

    Ranah frekuensi memisahkan campuran itu. Deret Fourier menyatakan bahwa setiap sinyal periodik dapat ditulis sebagai jumlah sinus dan kosinus pada frekuensi dasar dan kelipatannya, harmoniknya. Buku analisis rangkaian dalam narasi Teknik Elektro memberi soal menentukan deret Fourier gelombang persegi dan gelombang segitiga. Gelombang persegi, misalnya, hanya berisi harmonik ganjil dengan amplitudo yang turun sebanding dengan kebalikan nomornya. Spektrum, yaitu grafik amplitudo terhadap frekuensi, menampilkan setiap komponen sebagai satu puncak.

    Analisis spektrum: FFT dan resolusi

    Alat analisis getaran mencuplik sinyal pada laju tertentu, lalu menghitung spektrumnya dengan transformasi Fourier cepat (FFT). Buku instrumentasi dan pengukuran dalam narasi Teknik Elektro mencatat bahwa sumber derau diukur dengan penganalisis spektrum, dan menyebut analisis waktu-frekuensi di antara metode pengolahan sinyal.

    Dua aturan menentukan mutu spektrum. Pertama, frekuensi tertinggi yang dapat dilihat kurang dari separuh laju cuplik, sehingga laju cuplik dipilih jauh di atas frekuensi yang dicari. Kedua, resolusi frekuensi sama dengan kebalikan lama rekaman, Δf=1/T\Delta f = 1/T: untuk membedakan dua puncak yang berdekatan, misalnya putaran motor dan putaran pompa yang hampir sama, rekaman harus cukup panjang. Rata-rata beberapa spektrum mengurangi derau acak, dan jendela pada sinyal mengurangi kebocoran puncak ke frekuensi tetangga.

    Pola spektrum untuk diagnosis

    Setiap jenis gangguan meninggalkan pola frekuensi yang khas. Pegangan editorial yang lazim dipakai, dengan 1×1\times berarti frekuensi putaran poros:

    • Ketidakseimbangan: puncak dominan di 1×1\times, terutama arah radial, dengan fase yang stabil.
    • Ketidaksejajaran poros: puncak di 1×1\times dan 2×2\times, sering kuat di arah aksial.
    • Kelonggaran mekanik: banyak harmonik 1×1\times, 2×2\times, 3×3\times dan seterusnya, kadang setengah kelipatan.
    • Sabuk: frekuensi sabuk di bawah 1×1\times dan kelipatannya.
    • Roda gigi: frekuensi kait gigi, yaitu jumlah gigi dikali frekuensi putaran, dengan pita samping.
    • Gaya magnet motor: dua kali frekuensi suplai, 100 Hz di jaringan 50 Hz, yang hilang seketika ketika listrik diputus.
    • Cacat bantalan gelinding: frekuensi yang bukan kelipatan bulat putaran, dibahas di bagian berikut.

    Fase getaran, yang diukur terhadap tanda acuan pada poros, membantu membedakan gangguan dengan frekuensi yang sama: ketidakseimbangan memberi fase yang hampir sama di kedua bantalan pada arah yang sama, sedangkan ketidaksejajaran sering memberi fase berlawanan. Pola ini adalah petunjuk, bukan kepastian; diagnosis yang andal memakai beberapa titik ukur, arah, dan tren.

    Frekuensi cacat bantalan gelinding

    Bantalan gelinding punya frekuensi khas yang ditentukan geometrinya. Untuk bantalan dengan nn elemen gelinding berdiameter dd, diameter lingkaran pusat elemen DD, sudut kontak ϕ\phi, dan frekuensi putaran cincin dalam frf_r:

    fluar=n2fr(1−dDcos⁡ϕ)fdalam=n2fr(1+dDcos⁡ϕ)f_\text{luar} = \frac{n}{2}f_r\left(1 - \frac{d}{D}\cos\phi\right) \qquad f_\text{dalam} = \frac{n}{2}f_r\left(1 + \frac{d}{D}\cos\phi\right)

    untuk cacat di cincin luar dan cincin dalam. Setiap kali elemen gelinding melewati cacat, terjadi benturan kecil; frekuensi benturan itulah yang tampak di spektrum, sering bersama harmonik dan pita samping. Karena frekuensi itu bukan kelipatan bulat putaran, munculnya puncak di frekuensi tersebut, seperti di kasus pembuka, adalah tanda awal kerusakan bantalan, sering jauh sebelum bunyi atau panas terasa. Data geometri bantalan diambil dari katalog pabrik bantalan.

    Tren dan batas

    Satu pengukuran getaran jarang cukup. Yang paling berguna adalah tren: pengukuran berkala di titik, arah, dan kondisi operasi yang sama, dicatat dan dibandingkan. Kenaikan bertahap pada 1×1\times menandakan penumpukan atau keausan yang mengubah keseimbangan; munculnya frekuensi bantalan menandakan cacat permukaan; kenaikan tiba-tiba menandakan perubahan mendadak yang perlu diperiksa segera.

    Batas keparahan getaran untuk kelas mesin tertentu ditetapkan standar dan data pabrik, dan Bab 44 · Kelistrikan & Kendali membahas pemakaiannya pada motor. Bab ini tidak menyalin angka-angka itu. Yang dapat dilakukan teknisi adalah memastikan pengukuran dapat dibandingkan: sensor di tempat yang ditandai, dipasang dengan cara yang sama, satuan dan jenis nilai yang sama, misalnya kecepatan RMS dalam mm/s pada rentang frekuensi yang sama, dan mesin pada beban dan putaran yang sama. Catatan setiap pengukuran menyertakan tanggal, jam operasi, kondisi beban, dan perbaikan yang dilakukan sejak pengukuran sebelumnya, karena perubahan setelah penggantian bantalan atau penyeimbangan menjadi acuan baru.

    Contoh kerja

    Contoh 1. Faktor pembesaran. Dengan ζ=0,05\zeta = 0{,}05: pada r=0,9r = 0{,}9, M=1/(1−0,81)2+0,092=1/0,0442=4,8M = 1/\sqrt{(1 - 0{,}81)^2 + 0{,}09^2} = 1/\sqrt{0{,}0442} = 4{,}8; pada r=1r = 1, M=1/(2×0,05)=10M = 1/(2 \times 0{,}05) = 10. Dengan ζ=0,2\zeta = 0{,}2, MM pada resonansi hanya 2,5.

    Contoh 2. Gaya dari gumpalan linen. Gumpalan linen basah 0,5 kg yang tidak terdistribusi berada pada jari-jari 0,38 m. Pada 900 rpm (94,2 rad/s), F=0,5×0,38×94,22=1.690F = 0{,}5 \times 0{,}38 \times 94{,}2^2 = 1.690 N. Pada putaran cuci 45 rpm (4,71 rad/s), gayanya hanya 4,2 N. Itulah sebabnya ketidakseimbangan diperiksa sebelum peras. Gaya 1.690 N setara dengan berat sekitar 170 kg yang berputar mengelilingi sumbu drum lima belas kali setiap detik.

    Contoh 3. Transmisibilitas dengan redaman. Pada r=3r = 3: dengan ζ=0,1\zeta = 0{,}1, Tr=1+0,62/64+0,36=1,17/8,02=0,15T_r = \sqrt{1 + 0{,}6^2}/\sqrt{64 + 0{,}36} = 1{,}17/8{,}02 = 0{,}15; dengan ζ=0,3\zeta = 0{,}3, Tr=1+1,82/64+3,24=2,06/8,20=0,25T_r = \sqrt{1 + 1{,}8^2}/\sqrt{64 + 3{,}24} = 2{,}06/8{,}20 = 0{,}25. Pada r=1r = 1 dengan ζ=0,1\zeta = 0{,}1, Tr=1,04/0,2=5,1T_r = \sqrt{1{,}04}/0{,}2 = 5{,}1.

    Contoh 4. Lendutan statis untuk isolasi. Drum diperas pada 15 Hz; frekuensi alami yang dituju paling tinggi 5 Hz, sehingga lendutan statis paling sedikit (15,8/5)2=10(15{,}8/5)^2 = 10 mm. Pompa 1.500 rpm (25 Hz) memerlukan fn≤8,3f_n \le 8{,}3 Hz dan lendutan paling sedikit (15,8/8,3)2=3,6(15{,}8/8{,}3)^2 = 3{,}6 mm.

    Contoh 5. Kasus pembuka: bantalan karet yang salah. Mesin berdudukan kaku semula punya frekuensi alami sekitar 40 Hz di atas lantainya (angka latihan), sehingga pada 15 Hz r=0,375r = 0{,}375 dan TrT_r sekitar 1,2. Bantalan karet menurunkan frekuensi alami ke sekitar 15 Hz, tepat di frekuensi peras. Dengan ζ=0,1\zeta = 0{,}1, transmisibilitas menjadi sekitar 5, dan getaran mesin sendiri membesar beberapa kali.

    Contoh 6. Resolusi spektrum. Laju cuplik 2.560 cuplikan per detik dengan 4.096 cuplikan memberi rekaman 1,6 s dan resolusi 1/1,6=0,6251/1{,}6 = 0{,}625 Hz. Motor 1.470 rpm (24,5 Hz) dan pompa 1.490 rpm (24,8 Hz) yang selisihnya 0,33 Hz tidak dapat dipisahkan; rekaman perlu paling sedikit sekitar 3 s, atau lebih panjang lagi agar kedua puncak terpisah jelas.

    Contoh 7. Frekuensi bantalan. Bantalan dengan 9 bola, d/D=0,204d/D = 0{,}204, sudut kontak nol (angka latihan untuk bantalan bola kecil), pada poros 25 Hz: fluar=4,5×25×(1−0,204)=89,6f_\text{luar} = 4{,}5 \times 25 \times (1 - 0{,}204) = 89{,}6 Hz; fdalam=4,5×25×1,204=135f_\text{dalam} = 4{,}5 \times 25 \times 1{,}204 = 135 Hz. Keduanya bukan kelipatan bulat 25 Hz.

    Contoh 8. Kait gigi dan sabuk. Pinion 20 gigi pada 24,5 Hz memberi frekuensi kait 20×24,5=49020 \times 24{,}5 = 490 Hz. Puli berdiameter 0,10 m pada 24,5 Hz menggerakkan sabuk sepanjang 1,5 m dengan kecepatan π×0,10×24,5=7,7\pi \times 0{,}10 \times 24{,}5 = 7{,}7 m/s, sehingga frekuensi sabuk 7,7/1,5=5,17{,}7/1{,}5 = 5{,}1 Hz.

    Contoh 9. Deret Fourier gelombang persegi. Gelombang persegi 10 Hz berisi komponen 10, 30, 50, 70 Hz dan seterusnya, dengan amplitudo sebanding 1,1/3,1/5,1/71, 1/3, 1/5, 1/7. Benturan berulang dari cacat bantalan, yang berbentuk denyut tajam, juga menghasilkan deretan harmonik di spektrum. Karena itu satu cacat kecil tampak sebagai banyak puncak berjarak sama, dan jarak antarpuncak itu, bukan puncak tertingginya, yang menunjuk ke frekuensi cacat.

    Kondisi berhenti

    Hentikan pekerjaan bila:

    1. Tren getaran naik cepat, frekuensi cacat bantalan muncul dan membesar, atau getaran melampaui batas alarm pabrik. Hentikan mesin untuk pemeriksaan, sesuai Bab 44 · Kelistrikan & Kendali.
    2. Dudukan, pegas, atau peredam mesin akan diganti dengan jenis lain tanpa menghitung frekuensi alami baru atau tanpa petunjuk pabrik.
    3. Sensor getaran akan dipasang atau dipindahkan di dekat bagian berputar tanpa pelindung, atau kabel sensor dapat terjerat. Ikuti Bab 1 · Keselamatan.
    4. Getaran lantai atau struktur terasa berlebihan atau retakan baru muncul. Hentikan pemakaian mesin dan libatkan ahli struktur, sesuai Bab 1 · Bangunan & Fasilitas.

    Salah tafsir yang sering terjadi

    "Karet di bawah mesin selalu mengurangi getaran." Karet yang menurunkan frekuensi alami ke dekat frekuensi kerja menimbulkan resonansi.

    "Redaman yang lebih besar selalu lebih baik." Di atas r=2r = \sqrt{2}, redaman yang besar menambah gaya yang diteruskan.

    "Satu angka getaran cukup untuk diagnosis." Spektrum, fase, arah, dan tren diperlukan untuk mengenali sumbernya.

    "Puncak di 100 Hz pada motor berarti bantalan rusak." Puncak dua kali frekuensi suplai biasanya berasal dari gaya magnet; uji dengan memutus listrik dan melihat apakah puncak itu hilang seketika.

    "Ketidakseimbangan kecil tidak berarti." Gaya ketidakseimbangan sebanding dengan kuadrat putaran dan menjadi besar pada putaran tinggi.

    "Spektrum dengan resolusi apa pun cukup." Puncak yang berdekatan memerlukan rekaman yang cukup panjang untuk dipisahkan.

    Hubungan dengan bab lain

    Bab getaran harmonik memberi frekuensi alami, redaman, dan resonansi, bab gelombang dan bunyi superposisi dan bunyi, dan bab dinamika rotor berikutnya ketidakseimbangan dan penyeimbangan. Bab 44 · Kelistrikan & Kendali membahas getaran motor, Bab 10 · Laundry dudukan washer-extractor, Bab 1 · Bangunan & Fasilitas struktur bangunan, dan Bab 1 · Keselamatan keselamatan kerja di dekat mesin berputar.

    Latihan dan pembahasan

    Untuk setiap soal, tuliskan rumus dan anggapan.

    1. Berapa faktor pembesaran tanpa redaman pada r=0,5r = 0{,}5?
    2. Massa tidak seimbang 0,2 kg pada jari-jari 0,3 m berputar 1.000 rpm. Berapa gayanya?
    3. Berapa lendutan statis yang diperlukan untuk frekuensi alami 4 Hz?
    4. Spektrum menunjukkan puncak kuat di 2×2\times putaran dengan getaran aksial besar. Gangguan apa yang dicurigai?
    5. Bantalan dengan 8 bola dan d/D=0,25d/D = 0{,}25 pada poros 30 Hz. Berapa frekuensi cacat cincin luarnya, dengan sudut kontak nol?
    6. Mengapa bantalan karet di kasus pembuka memperburuk getaran?

    Kunci jawaban beralasan

    1. M=1/(1−0,25)=1,33M = 1/(1 - 0{,}25) = 1{,}33, karena di bawah resonansi tanpa redaman suku redaman nol.
    2. ω=2π×1.000/60=104,7\omega = 2\pi \times 1.000/60 = 104{,}7 rad/s, sehingga F=0,2×0,3×104,72=658F = 0{,}2 \times 0{,}3 \times 104{,}7^2 = 658 N.
    3. δ=(15,8/4)2=15,6\delta = (15{,}8/4)^2 = 15{,}6 mm, sehingga diperlukan pegas yang cukup lunak, misalnya pegas baja.
    4. Ketidaksejajaran poros, karena pola 2×2\times dengan komponen aksial yang kuat khas untuk gangguan itu; dipastikan dengan pemeriksaan penjajaran.
    5. fluar=4×30×(1−0,25)=90f_\text{luar} = 4 \times 30 \times (1 - 0{,}25) = 90 Hz, bukan kelipatan bulat 30 Hz.
    6. Karet menurunkan frekuensi alami dudukan ke dekat frekuensi peras, sehingga mesin bekerja di resonansi, padahal mesin itu dirancang berdudukan kaku dengan frekuensi alami jauh di atas putaran kerja. Transmisibilitas dan faktor pembesaran naik beberapa kali, sehingga getaran mesin dan lantai membesar.

    Referensi

    Uji diri · 3 soal

    Cek pemahaman sebelum berpindah bab

    Tulis jawaban dengan kata-kata Anda sendiri, lalu bandingkan dengan pembahasan dari latihan asli bab ini. Sistem tidak menebak benar-salah jawaban terbuka; Anda yang menilai bagian mana yang sudah dipahami.

    0/3dinilai
    1

    Berapa faktor pembesaran tanpa redaman pada r=0,5r = 0{,}5?

    2

    Massa tidak seimbang 0,2 kg pada jari-jari 0,3 m berputar 1.000 rpm. Berapa gayanya?

    3

    Berapa lendutan statis yang diperlukan untuk frekuensi alami 4 Hz?

    Progres penilaian mandiri0%

    Bab terdekat