## ANALISA GETARAN BEARING BERBASIS VARIASI PUTARAN PADA ALAT UJI PUTARAN KRITIS
Edi Sutoyo 1 , Setya Permana Sutisna 2
1,2 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl.K.H.Soleh Iskandar km 2, Kedung Badak Tanah Sareal, Bogor  16162
1 edi.sutoyo@ft.uika-bogor.ac.id
2 setperna@gmail.com

## Abstrak
Penelitian dilakukan untuk mengetahui nilai getaran dan defleksi poros stainlees steel pada alat uji putaran  kritis.  Seberapa  besar  suatu  poros  yang  berputar  dengan  kecepatan  tertentu  menglami  lenturan (defleksi). Poros diberi putaran maka akan terjadi fenomena whirling (pusaran), suatu poros berputar dan gaya sentrifugal bekerja, putaran itu secara radial searah jarum jam. Poros diberi beban sehingga kecepatan kritis  terjadi  yang  disebabkan  oleh  lenturan  pada  poros.  Hal  ini  menyebabkan  poros  membengkok  pada waktu berputar yang dibatasi oleh dua buah garis pusat bantalan. Pengujian dengan menggunakan alat uji mesin putaran kritis pada suatu batang stainless steel dengan ukuran diameter  D = 12 mm dengan panjang L = 1000 mm. Pengujian pertama menggunakan massa beban sebesar 0.135 kg dengan massa beban tetap dan  panjang  poros  tetap.  Pengujian  kedua  menggunakan  massa  beban  berubah  sebasar  0.26  kg  dengan panjang  poros  tetap.  Pengujian  ketiga  mengunakan  massa  beban  berubah  0.39  kg  dengan  panjang  poros tetap.  Berdasarkan  ketiga  pengujian  tersebut  diperoleh  nilai  getaran  tertinggi  dan  nilai  defleksi  tertinggi pada bahan poros stainlees steel terjadi dengan pembebanan 0.39 kg pada putaran 1200 rpm.

## PENDAHULUAN
Konstruksi  pemesinan  banyak  sekali ditemukan  komponen-komponen  yang  berputar dan  mekanisme  yang  menyebabkan  momen- momen  disekitar  batang  atau  poros.   Poros dalam  hal  ini  mempunyai  peranan  penting terutama  sebagai  media  penerusgaya  yang menghasilkan  usaha  (kerja).  Suatu  poros  yang berputar  pada  kenyataannya  tidak  berada  pada keadaan  yang  lurus,  melainkan  berputar  dengan posisi  melengkung. Pada  suatu  putaran  tertentu lengkungan  poros  tersebut  mencapai  nilai maksimum. Putaran yang menyebabkan lengkungan  poros  mencapai  nilai  maksimum tersebut dinamakan putaran kritis yang menghasilkan  efek Whirling  Shaft .  Fenomena whirling ini terlihat sebagai poros berputar pada sumbunya, dan pada saat yang sama poros yang berdefleksi  berputar  relatif  mengelilingi  sumbu poros.  Hal  ini  akan  selalu  terjadi,  bahkan  pada sistem  yang  telah  seimbang.  Pada  sistem  yang seimbang,  hal  ini  dapat  di  sebabkan  defleksi terjadi  berkaitan  dengan  nilai  batas  kekakuan poros.
Sistem  teknik  mengandung  massa  dan elastisitas  yang  mampu  bergerak  secara  relatif. Apabila  gerakan  sistem  seperti  itu  berulang sendiri  dalam  interval  waktu  tertentu  maka gerakan  itu  dikenal  sebagai  getaran  ( vibration ).
Akibat  gataran  :  menimbulkan  bunyi,  merusak bagian mesin dan menimbulkan gaya yang tidak diinginkan  dan  menggerakan  benda  yang didekatnya.
Dari  latar  belakang  tersebut  di  atas maka, dirumuskan permasalahan adalah membuktikan  dan  mengidentifikasi  bahwa getaran  yang  terjadi  pada  alat  uji  putaran  kritis sangat  terpengaruh  oleh  sistem  dinamika  yg dibentuk oleh distribusi massa dan kekakuannya. Agar  pembahasan  masalah  tidak  terlalu  luas maka  batasan  masalah  pada  penelitian  ini adalah:
1) Alat  yang  akan  dianalisa  adalah  alat  uji putaran kritis.
2) Pengukuran yang dilakukan adalah menggunakan alat pengukur getaran.
Penelitian ini bertujuan sebagai berikut:
1) Untuk  memperolehkarakteristik  getaran yang terjadi pada struktur bearing
2) Untuk  mendapatkan  nilai  defleksi  poros berdasarkan variasi putaran Melihat dari tujuan diatas maka manfaat
penelitian ini yaitu dapat menganalisa
Putaran  kritis  poros  adalah  putaran  yang mengakibatkan  terjadinya  defleksi  maksimum pada  poros.Hal  ini  mengakibatkan  poros berputar sambil bergetar dengan amplitude yang
besar.  Gejala ini  disebut whirling shaft .  Putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah d ari putaran kritisnya.
Gambar 2 pengukuran getaran pada bearing Keterangan :
1. Sumbu x 2. Sumbu y 3. Sumbu z Gambar 3 Alat Pengukuran Getaran Matriks pengujia dapat dilihat pada tabel 1
Tabel 3.1 matriks pengujian
Bahan poros (12 mm) Putaran mot or (rpm) Beban uji pejal (kg) Beban uji hollow (kg) Stainles steel 200 0,135 0,2 6 0,3 9 0,135
400
600 800 1000 1200
Penempatan  beban  pada  poros  dapat  seperti  pada gambar 4, 5, 6 dan 7  dibawah in i.
Gambar 4 poros dengan beban 0,135 kg
Gambar 5 poros dengan beban 0,26 kg
Gambar 6 poros dengan beban 0,39 kg
Gambar 7 poros dengan beban hollow0 ,135 kg
Flow chart (gambar 8) kegiatan analisa getaran bearing berbasis variasi putaran  pada alat uji putaran kritis.

## Gambar 8 Flow chart peneltian

## HASIL DAN PEMBHASAN
Berikut  ini  adalah  hasil  peerhitungan nilai  defleksi  pada  poros  jenis  Stainlees  steel dengan  berat  beban  uji  0,39  kg  dengan panjang poros 1000 mm
Dik : M ═ 0,39 kg
L  =1 m = 1000 mm
E  = 195000 Mpa r   = 6 mm jawab :
C = 0,39 (kg) 9,81 (kg/m.s 2 ) = 3,8259 N
I  = = . (12) 4
K  =
= 48.195000 (Mpa).1017,36 (mm) 4
(1000) 3 (mm 3 ) = 9,523 (N/m) /0,39 = 24,41 (rad/s) r = 0,013 E = = 0,014088952 (mm) d  = =8,80731 --05
Berikut  ini  adalah  tabel  2  nilai  defleksi  pada poros  jenis  Stainlees  steel  dengan  berat  beban uji 0,135 kg dan panjang poros 1000 mm
Tabel 2 nilai defleksi Bahan poros Putaran poros (rpm) Berat beban uji (kg) Nilai Defleksi (mm) SS 200 0,135 0, 087 x10 - 6 400 0,035 x10 -6 600 0,079 x10 -6 800 0,014 x10 -6 1000 0,022 x10 -6 1200 0,031 x10 -6
Berikut  ini  adalah  tabel  3  nilai  defleksi pada  poros  jenis  Stainlees  steel  dengan  berat beban  uji  0,26  kg  dan  panjang  poros  1000 (mm)
Tabel 3 nilai defleksi Bahan poros Putaran poros (rpm) Berat beban uji (kg) Nilai Defleksi (mm) SS 200 0,26
0,032 x10 -6 400
0,130 x10 -6 600 0,294 x10 -6 800 0,522 x10 -6 1000 0,816 x10 -6 1200 0,117 x10 -6
Berikut ini adalah tabel 4 nilai defleksi pada poros jenis Stainlees steel dengan berat beban uji 0,39 kg dan panjang poros 1000 (mm)
Tabel 4 nilai defleksi Bahan poros Putaran poros (rpm) Berat beban uji (Kg) Nilai Defleksi (mm) SS 200 0,39 0,073x10 -6 400 0,029 x10 -6 600 0,066 x10 -6 800 0,011 x10 -6 1000 0,018 x10 -6 1200 0,026 x10 -6
Hasil  perhitungan  menunjukan  bahwa semakin besar berat beban uji  yang digunakan ,maka  defleksi  yang  terjadi  pada  poros semakin besar defleksi terbesar adalah 0,26 10-6 mm  terjadi  pada  seluruh  variasi  putaran  poros dengan  berat  beban  uji  sebesar  0,39  kg. sedangkan  defleksi  terkecil  terjadi  pada  berat beban  sebesar  0,135  kg  terjadi  pada  seluruh variasi  putaran  poros  dengan  nilai  defleksi sebesar 0,08 10-6 mm.
Hasil  perhitungan  defleksi  untuk  bahan  poros stainlees  steel  dijelakan  pada  gambar  grafik  9 berikut,
Gambar 9 model matematika Tabel 5 Nilai R 2 bebban uji
Berat beban uji (kg) Model matema tik a (s lo p) b (kon stan ta) R² R 0,135 kg y = 3 -05 x - 0,0077  3 -05 x  -0,0077 0,958 8 0,97 9 0,26 kg y = 1 -05 x - 0,0034  1 -05 x  -0,0034 0,958 8 0,97 9 0,39 kg y = 3 -06 x – 0,001 3 -06 x  -0,001 0,965 9 0,98
2
Koefisien  determinan  tertinggi  pada berat beban uji 0,39 kg  sebesar 96,5% artinya adalah  defleksi  yang  terjadi  pada  berat  beban sebesar  0,39  kg      dipengaruhi  oleh  putaran poros  sebesar  96,5  %  dan  1,8  %  dipengaruhi oleh  factor  lain  seperti  cara  pemasangan  yang salah dan pengukuran
Koefisien  korelasi  tertinggi  adalah  pada  berat beban  uji  sebesar  0,39  kg    sebesar  0,98% artinya  bahwa  pada  berat  tersebut  layak  untuk diteliti  lebih  lajut  karena  nilai  koefisien korelasi mendekati =1
Berikut ini adalah tabel 6 nilai getaran bearing berbasis    variasi  putaran  ( rpm) dengan  berat beban uji sebesar 0,135 kg dan panjang poros 1 m =1000 mm
Tabel 6 Nilai getaran bearing 0,135 Bahan poros Putaran poros (rpm) X (mm/s ) Y (mm/s ) Z (mm/s ) SS 200 2,09 1,06 1,86 400 4,06 1,76 2,09 600 5,63 2,33 3,36 800 6,66 3,63 5,23 1000 7,05 3,02 6,16 1200 11,6 6,43  12,16
Hasil  pengkuran  getaran  pada bearing dengan bahan poros stainlees steel dan dengan berat  beban uji sebesar 0,135 kg nilai getaran terbesar terjadi pada sumbu z nilai dengan nilai getaran sebasar 12,16 mm/s pada putaran poros sebesar  1200 rpm dikarnakan  pada  sumbu  z terdapat getaran yang paling besar.
Hasil  pengukuran  getaran  yang  terjadi pada bearing seluruh  berat  beban  uji  pada sumbu x dijelaskan melalui grafik pada gambar 10
Gambar 10 Getaran bearing pada sumbu x dengan beban pejal
Hasil  pengkuran  getaran  pada bearing menunjukan  nilai  getaran  terbesar  pada  bahan poros  stainless  steel  dengan  diameter  poros
sebesar 12 (mm) dan panjang 1000 (mm)  pada sumbu x  getaran terbesar pada berat beban uji 0,39  kg  ini  dikarnakan  berat  beban  uji  sangat mempengaruhi  getaran,  semakin  besar  berat beban  uji  yang  digunakan  maka  akan  semaki besar juga getaran akan terjadi.
Berikut  ini  adalah  tabel  7  nilai  getaran bearing berbasis    variasi  putaran  ( rpm) dengan berat  beban  uji  sebesar  0,26  (kg)  dan  panjang poros 1 m =1000 mm
Tabel 7 Nilai getaran bearing 0,26 kg
Bahan poros Putaran poros (rpm) X (mm/s) Y (mm/s) Z (mm/s ) SS 200 2,63 1,20 2,16 400 3,80 1,56 2,86 600 6,03 2,33 4,53 800 6,40 4,13 6,10 1000 7,00 4,06 6,93 1200 11,5 7,53 15,1 Hasil  pengkuran  getaran  pada bearing
dengan  bahan  poros stainlees  steel dan  berat uji sebsar 0,26 kg nilai getaran terbesar terjadi pada  sumbu  z  nilai  dengan  nilai  getaran sebasar 15,1 mm/s pada putaran poros sebesar 1200 rpm dikarnakan  pada  sumbu  z  terdapat getaran yang paling besar  ini disebakan karna sumbu  z  memiliki  sumbu  yang  berbanding lurus  dengan  poros.  Sedangkan  pada  putaran poros  800 rpm nilai  getaran  mengalami penurunan  ini  disebabkan  pada  saat  putaran tersebut poros kembali bebanding lurus dengan putaran  diawal.Berikut  ini  adalah  hasil pengukuran  getaran  yang  terjadi  pada bearing seluruh  berat  beban  uji  pada  sumbu  y dijelaskan melalui grafik pada gambar 10
Gambar 10 getaran bearing pada sumbu ydengan beban pejal
Hasil  pengkuran  getaran  pada bearing menunjukan  nilai  getaran  terbesar  pada  bahan poros  stainless  steel  dengan  diameter  poros sebesar  12  (mm)  dan  panjang  1000  (mm) getaran  pada  sumbu  y  terbesar  pada  berat beban  uji  0,39  kg  ini  dikarnakan  berat  beban uji  sangat  mempengaruhi  getaran,  semakin besar  berat  beban  uji  yang  digunakan  maka akan semaki besar juga getaran akan terjadi.
Tabel 8 Nilai getaran bearing 0,39 kg
Bahan poros Putaran poros (rpm) X (mm/s ) Y (mm/s ) Z (mm/s ) SS 200 2,90 1,20 2,26 400 3,46 1,80 3,23 600 7,16 4,10 8,06 800 8,86 5,10 8,20 1000 11,1 4,16 7,30 1200 14,96  11,6 24,2
Gambar 11 Nilai getaran bearing pada sumbu z dengan beban pejal Hasil  pengkuran  getaran  pada bearing menunjukan  nilai  getaran  terbesar  pada  bahan poros  stainless  steel  dengan  diameter  poros sebesar 12 mm dan panjang 1000  mm  getaran pada  sumbu  z  terbesar  pada  berat  beban  uji 0,39  kg  ini  dikarnakan  berat  beban  uji  sangat mempengaruhi  getaran,  semakin  besar  berat beban  uji  yang  digunakan  maka  akan  semaki besar juga getaran akan terjadi.
NilaiGetaran dengan berat beban uji hollow (unbalance)
Berikut  ini  adalah  nilai  getaran  dengan beban hollow  (unbalance) di  sumbu  x,y,dan  z dengan panjang poros 1 (m) dalam 1200 (rpm) , dapat  dilihat  pada  tabel  9  getaran  sumbu x,y,dan z  dibawah ini.
Tabel 9 Nilai getaran hollow (unbalance) Bahan poros Putaran poros (rpm) X (mm/s ) Y (mm/s ) Z (mm/s ) SS 200 3,30 1,30 2,60 400 3,70 2,00 3,10 600 6,50 2,70 6,50 800 7,40 3,40 6,70 1000 9,60 4,10 7,90 1200 10,9 6,80 12,3 Berikut  ini  adalah  hasil  pengukuran getaran  yang  terjadi pada bearing antara  beban uji  pejal  dengan hollow  (unbalance) pada sumbu x dijelaskan melalui grafik pada gambar gambar 12.
Gambar 12 Nilai getaran bearing pada sumbu x dengan beban hollow (unbalance)
Berikut ini adalah hasil pengukuran getaran yang terjadi pada bearing antara beban uji pejal dengan hollow (unbalance) pada sumbu y dijelaskan melalui grafik pada gambar gambar 13.
Gambar 13 getaran bearing pada sumbu y dengan beban hollow (unbalance)
Berikut  ini  adalah  hasil  pengukuran  getaran  yang terjadi  pada bearing antara  beban  uji  pejal dengan hollow  (unbalance) pada  sumbu  z dijelaskan melalui grafik pada gambar Gambar 14.
Gambar 14 getaran bearing pada sumbu z dengan beban hollow (unbalance)

## KESIMPULAN
Dari  hasil  karakterisasi  dan  analisa  data diperoleh beberapa kesimpulan antara lain: 1.  Koefisien  determinan  tertinggi  pada  berat beban  uji  0,39  kg    sebesar  96,5%  artinya adalah  defleksi  yang  terjadi  pada  berat  beban sebesar  0,39  kg      dipengaruhi  oleh  putaran poros  sebesar  96,5  %  dan  1,8  %  dipengaruhi oleh  factor  lain  seperti  cara  pemasangan  yang
salah dan pengukuran.Koefisien korelasi tertinggi  adalah  pada  berat  beban  uji  sebesar 0,39  kg    sebesar  0,98%    artinya  bahwa  pada berat  tersebut  layak  untuk  diteliti  lebih  lajut karena nilai koefisien korelasi mendekati =1
2.    Berdasarkan  grafik  dan  tabel  diatas  dapat disimpulkan  bahwa  dengan  beban  uji  paling besar  memiliki  nilai  defleksi  dan  getaran paling besar dengan nilai getaran sebesar 14,96 mm/s  pada  sumbu  x  ,  11,6  mm/s  pada  sumbu y, dan 24,2 mm/s pada sumbu z

## DAFTAR PUSTAKA
[1] William W.Seto.Schaum’s Outline Series.theory and Problem of “Mechanical  Vibrations”,McGraw-HIIll Book Company, 1983 [2] Ferdinand P, Beer and E.Russel Jhonston,Jr,VectorMechanics for Engineers,”Dynamics”,McGraw-Hill Book Company,1977 [3] Gay, Daniel. (2002). “Composite Materials,  Design  and  Aplication”.
French: CRCpress LCC (2003). [4] Callister,  W.D.  &  Rethwisch,  D.G. (2008).Fundamentals of Materials Science  and  Engineering . Asia:  John Wiley & Sons, Inc [5]  J.L.Meriam  and  L.G.Kraige,engineering Mechanics,”Dynamics”,  jhons  Willey  &
Sons,inc,1993
[6]  Ara  Arabyan,Review  of  mechanical Vibrations,  the  University  of  Arizona, Tucson Arizona.Spring 05 [7]  Abidin, Zainal., 1996, Vibration Monitoring  Balancing/Alignment ,  LPM- ITB,Bandung.Abidin, Zainal., 2007, Mailing List . [8]  Anonim.,  1995, Panduan  Praktikum Fenomena Dasar Mesin Two-Plane Balancing, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri UniversitasGadjah Mada, Yogyakarta. [9]  Anonim., 2004, Workshop Nasional
Pengolahan Sinyal Digital dan Sistem Pengaturan, Jurusan Instrumentasi Elektronika FMIPA UniversitasPadjadjaran, Bandung.