## Peningkatan Ulang Alat Uji Putar Kritis Poros Beban Menggunakan Metode VDI 2221
Glennart Sahat Rubian 1 , Muhamad Fitri 2
1,2) Universitas Mercubuana Jl. Meruya Selatan No.1 Kembangan Jakarta Barat Email: limbongglen@gmail.com

## ABSTRAK
Mengukur  titik  putaran  kritis  suatu  poros  diperlukan  suatu  alat  uji  yang  mampu menguji  putaran  kritis  suatu  poros  dengan  beberapa  parameter  yang  dijadikan acuan  pada  saat  proses  pengujian  seperti  beban  pada  poros,  panjang  poros,  sifat material  poros  dan  juga  diameter  poros.  Karenanya  perlu  dirancang  dan  dibuat sedemikian rupa alat uji putaran kritis poros yang lebih fleksibel. Proses modifikasi alat  uji  putaran  kritis  menggunakan  metode  VDI  2221  dengan  metode  ini  dipilih agar  proses  modifikasi  dan  pembuatan  alat  ini  dipilih  yang  paling  efektif.  Adapun spesifikasi  model  alat  uji  ini  dengan  disk,  serta  2  macam  poros  dengan  panjang 600mm  dan  1000mm  menggunakan  parameter  kecepatan  1000rpm,  2000rpm, 3000rpm, 4000rpm, 5000rpm, dan 6000rpm dengan 2 macam panjang poros 600 mm sampai  1000  mm,  serta  dapat  memutar  poros  sampai  dengan kecepatan  2750  rpm. Hasil  dari  penelitian  ini  adalah  sebuah  alat  uji  putaran  kritis  poros  yang  dapat menampilkan  putaran  kritis  suatu  poros  serta  dapat  mengetahui  defleksi  yang terjadi saat terjadinya putaran kritis yang mana alat uji yang dibuat nantinya dapat digunakan sebagai alat praktikum ataupun penelitian mahasiswa dan juga bahkan penelitian dosen.
Kata kunci: Poros , Uji Poros, Putaran Kritis, VDI 2221.

## ABSTRACT
To  measure  the  point  of  rotation  of  a  shaft,  a  test  tool  is  needed  that  is  capable  of testing  the  rotation  of  a  shaft  with  several  parameters  that  are  used  as  a  reference during  the  testing  process  such  as  the  load  on  the  shaft,  the  length  of  the  shaft,  the material  properties  of  the  shaft  and  also  the  diameter  of  the  shaft.  Therefore,  it  is necessary  to  design  and  manufacture  a  rotation  tester  in  such  a  way  that  a  more flexible  shaft  is  used.  The  process  of  modifying  the  critical  rotation  test  equipment using  the  VDI  2221  method  with  this  method  was  chosen  so  that  the  most  effective process  of  modifying  and  manufacturing  this  tool  was  chosen.  The  specifications  for this test equipment model are with a disc, as well as 2 kinds of shafts with lengths of 600mm  and  1000mm  using  speed  parameters  of  1000rpm,  2000rpm,  3000rpm, 4000rpm, 5000rpm and 6000rpm with 2 kinds of shaft lengths from 600 mm to 1000 mm,  and  can  rotate  the  shaft  up  to  speed  2750rpm.  The  results  of  this  study  are  a shaft  rotation  test  tool  that  can  display  rotation  to  an  axis  and  can  find  out  the deflection  that  occurs  when  rotation  occurs,  which  test  equipment  that  is  made  can later be used as a practicum tool or student research and even lecturer research.
Keywords: Shaft, shaft test, critical speed, VDI 2221
Jurnal Unitek Vol.16 No.1 Januari - Juni 2023 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957

## Pendahuluan
Permasalahan  mesin  yang  akan  dimodifikasi  adalah  alat  uji  putaran  kritis dimana  sudah  dirancang  oleh  peneliti  terdahulu.  Namun  kondisi  saat  ini  mesin tersebut  sudah  tidak  bisa  menyala  kembali  dikarenakan  sensor  arduino  &  motor listrik  yang  rusak  membuat  mesin  tidak  dapat  digunakan  lagi.  Sehingga  hasil pengujian  tidak  dapat  dilakukan.  Karenanya  perlu  dirancang  dan  dimodifikasi sedemikian  rupa  alat  uji  putaran  kritis  menggunakan  part  yang  lebih  fleksibel, dimana menggunakan sensor digital rpm untuk membaca rpm dan dial gauge untuk mengukur diameter poros untuk mengukur hasil defleksi pada poros (Ibriza & Elbi, 2022).
Poros  dalam  hal  ini  mempunyai  peranan  penting  terutama  sebagai  media penerus  gaya  yang  menghasilkan  usaha(kerja).  Suatu  poros  yang  berputar  pada kenyataanya  tidak  berada  pada  keadaan  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 ( Satoshi, 2018 ).
Suatu poros yang berputar biasanya terdapat gerakan baik dalam skala yang kecil  maupun  besar  akibat  dari  pembebanan  pada  poros  tersebut.  Dimana  gerakan sistem seperti itu berulang sendiri dalam interval waktu tertentu maka gerakan itu dikenal  sebagai  getaran  ( vibration ).  Akibat  getaran  yang  terjadi  pada  poros  bisa berakibat  pada  bantalan  juga  yang  bisa  merusak  bagian  mesin  dan  menimbulkan gaya yang tidak diinginkan (Zaki et al., 2018)
Dalam  proses  modifikasi  suatu  produk  maupun  alat,  modifikasi  yang sistematis  diperlukan  dalam  proses  mendesain  suatu  produk  agar  memenuhi beberapa  aspek  seperti  kepraktisan  dan  kemudahan  saat  penggunaan, pemeliharaan,  perbaikan  serta  keamanan/keselamatan.  Untuk  memenuhi  hal  ini maka  perancangan  alat  uji  putaran  kritis  ini  dilakukan  dengan  menggunakan metode  VDI  2221  yang  mana  merupakan  salah  satu  metode  dengan  pendekatan sistematis  untuk  menyelesaikan  permasalahan  serta  mengoptimalkan  penggunaan material dan teknologi(Basri & Fitri, 2021).

## Metode Penelitian

## 1. Metode VDI 2221
Metodologi  penelitian  tugas  akhir  ini  dilakukan  dengan  beberapa  tahapan. Adapun konsep perancangan dilakukan tahap demi tahap sesuai dengan metode VDI 2221  yaitu  mengacu  pada  tahapan  atau  fase  yang  terdapat  di  dalam  metode pengembangan produk VDI 2221.

## 2. Diagram Alir Penelitian
Dalam Penelitian ini memiliki diagram alir berupa langkah awal hingga akhir
Jurnal Unitek Vol.16 No.1 Januari - Juni 2023 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
a. Perencanaan,  Pada  tahap  ini  dijelaskan  bagaimana  proses  perencanaan pembuatan alat uji.
b. Daftar kehendak Tahap  ini  yaitu  mengumpulkan  ide-ide  yang  dikehendaki  dan  kemudian membuat daftar spesifikasi.
c. Struktur fungsi Mencari  fungsi  kesuluruhan  maupun  sub  fungsi  bagian  dari  produk  yang akan dibuat.
d. Prinsip solusi. Mencari solusi dari komponen-komponen yang akan dijadikan suatu produk dengan  mengkombinasikan  satu  sama  lain  untuk  mendapatkan  kombinasi yang terbaik dari beberapa varian yang dibuat.
e. Pemilihan kombinasi.
f. Menilai masing-masing variasi berdasarkan persyaratan yang ada di dalam tabel pemilihan Kombinasi
g. Evaluasi solusi pilihan.
h. Tahap  ini  menilai  dari  beberapa  variasi  dengn  beberapa  parameter  yang dijadikan pertimbangan dalam proses pembuatan produk.
i. Memilih kombinasi terbaik.
j. Memilih  kombinasi  terbaik  dari  beberapa  penilaian  yang  sudah  dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa faktor.
Tahap pertama dikumpulkan ide-ide yang dikehendaki, yang keadaannya masih belum teratur. Ide-ide tersebut adalah sebagai berikut :
1.  Alat uji putaran kritis poros dapat dipindahkan-pindahkan.
2.  Aman saat digunakan.
3.  Mudah dalam proses perakitan sensor rpm dan motor listrik.
4.  Motor listrik mudah digunakan siapa saja.
5.  Komponen tidak terlalu mahal.
6.  Komponen mudah didapatkan dipasaran

## 3. Alat Uji Putaran Kritis
Alat  uji  putaran  kritis  ini  menggunakan Adjuster bantalan  alat  uji  putaran kritis  juga  memiliki  jarak  minimum  600mm  dan  maksimum  1000mm.  diameter poros yang digunakan berukuran 16mm dengan menggunakan material ST41 seperti pada gambar 2.
Gambar 2. Alat Uji Putaran Kritis

## 4. Pembuatan desain 3D’
Pembuatan  komponen  alat  uji  putaran  kritis  menggunakan  Software Solidworks  2017.  Dimulai  dengan  membuat  beberapa  komponen  seperti  poros  dan disk, selanjutnya komponen tersebut di assembly, sehingga terbentuk model simulasi alat putaran kritis. Berikut adalah beberapa gambar bagian komponen dari alat uji putaran kritis.
Gambar 3. Disk
Disk Tebal : 29,5 mm Diameter luar : 102 mm Material : S45C
Gambar 4. Poros 600mm
Poros antar bantalan = 600mm Diameter : 16 mm Jenis material : ST41 M : 0.94 kg

## Gambar 5. Poros 1000mm
Poros antar bantalan = 1000mm Diameter : 16mm Material  : ST41 m             : 1,57kg

## Hasil dan Pembahasan
Pemilihan  material  berdasarkan  metode  VDI  2221  kemudian  bagaimana mengetahui  proses  perhitungan  modifikasi  alat  uji  putaran  kritis  poros,  yang bertujuan  untuk  mengetahui  apakah  bahan  yang  dipilih  &  di  modifikasi  sudah tergolong  aman  atau  tidak.  Berikutnya  adalah  desain  gambar  berupa  2D  &  3D. setelah  gambar  dan  desain  selesai  selanjutnya  modifikasi  alat  uji  putaran  kritis poros  sesuai  dengan  yang  telah  di  rancang  agar  sesuai  dengan  kehendak  yang diinginkan

## Perhitungan Perencanaan
Dalam  melakukan  perancangan  pada  alat  uji  putaran  kritis  poros  maka terlebih  dahulu  harus  mengetahui parameter-parameter  yang  dijadikan  acuan  saat proses perancangan, parameter yang harus diketahui tersebut yaitu seperti diameter poros,  sifat  material  poros,  massa  poros  dan  rotor,  panjang  poros  serta  juga kecepatan putar poros saat terjadinya putaran kritis yang mana beberapa parameter tersebut harus diliterasi untuk mendapatkan parameter lainya yang ingin dicari.
Pada  alat  uji  putaran  kritis  poros  kali  ini  dirancang  untuk  pengujian  poros berdiameter (d) 16mm ataupun juga bisa digunakan untuk 12mm dengan spesifikasi material  S45C  yang  mana  mempunyai  nilai  (E)  modulus  young  2x1011  N/m2  dan massa (m) poros dan rotor yang diinginkan 2kg, serta putaran kritis poros yang ingin dicapai  sampai  dengan  kecepatan  (Nc)  2000rpm  kecepatan  ini  dipilih  karena kapasitas motor yang ada dipasaran tidak lebih dari 3000rpm sehingga penelitian ini memilih titik putaran kritis pada kecepatan putar poros 2000rpm.
 mm = Massa Motor = 3 kg  mk  = Massa Kopling
= 0,5 kg  mr   = Massa Rotor = 1,57 kg  mp   = Massa Poros
= 1 kg  mk   = Massa Kopling = 1 kg
 mb   = Massa Bearing
= 0,25 kg Perhitungan torsi motor P.60 T =----------- (1) 2 n
P.60 T =----------- 2 n
300 watt x 60 T =---------------------- 2
18000 T =------------ 16642
T = 1,081 N.mm
𝛿 =
𝛿 =2,23 x 10-4 m
Jurnal Unitek Vol.16 No.1 Januari - Juni 2023 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
(Nc) = √ (2) 2000 rpm     = √
2000 rpm     = √ = √
209,4          = √
209,42          =
Berdasarkan persamaan rumus berat poros diperhitungkan, disk dipasang ditengah poros maka kecepatan putaran kritis ( poros A dengan beban didapatkan hasilnya yaitu:
x (3)
x x kg √ √ x x

## √
Dapat  diketahui  bahwa  dalam  rumus  mencari  nilai  putaran  kritis  poros diperlukan  nilai defleksi  statis  ( 𝛅 ) dari  poros  tersebut.  Maka  dari  itu, nilai  defleksi poros harus dicari terlebih dahulu menggunakan rumus berikut:
Defleksi Poros ( 𝛅 )
= 1,1 ( 𝑜 𝑜𝑠 ) + 1,57 ( 𝑜𝑡𝑜 ) = 2,67 kg
= 2,07 × 10 11 N/m 2 l = 700 = 0,7 I = Analisis Hasil Simulasi Berdasarkan Teori
Gambar 7. Grafik hasil simulasi poros tanpa disk dan hasil teori
Gambar  7.  Menunjukkan  perbandingan  antara  hasil  simulasi poros  tanpa  disk  dan hasil  teori.  Dari  grafik  tersebut  menunjukkan  garis  penurunan  akibat  perubahan dari panjang poros yang diuji. Panjang poros yang diuji akan menimbulkan defleksi dan  frekuensi  natural  yang  mempengaruhi  nilai  dari  kedua  hasil  tersebut.dan gambar
5283,7 1902,6 5423,19 1951,7 0 2000 4000 6000 600 1000 R P M PANJANG POROS (MM) SIMULASI TEORI

## Simpulan
Pengujian hasil poros diberikan beban/disk di tengah poros panjang 600mm memiliki kecepatan  putaran  kritis  2771,5  RPM.  Maka  dengan  hasil  simulasi  dan  teori tersebut,  alat  uji  putaran  kritis  harus  menggunakan  motor  dengan  spesifikasi kecepatan

## Daftar Pustaka
F .  Ibriza  and  W.  Elbi,  “Perancangan  Poros  Pada  Mesin  Pengurai  Limbahkelapa Muda,” vol. 2, no. 12, pp. 4179–4186, 2022.“
Ibriza, F., & Elbi, W. (2022). Perancangan Poros Pada Mesin Pengurai Limbahkelapa Muda . 2 (12), 4179–4186.
Satoshi,  (2018).  “Realisasi  dan  kontrol  plasmon  permukaan  lokal  ultraviolet  dalam Atsukiyo Taguchi ,” hlm. 2–8. (n.d.). 2–8.
Zaki, A., Hartono, B., & Sutoyo, E. (2018). Analisa Getaran Bearing Berbasis Variasi Jarak Penyangga Pada Alat Uji Putaran Kritis. AME (Aplikasi Mekanika Dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin , 4 (1), 9. https://doi.org/10.32832/ame.v4i1.986
A. Zaki, B. Hartono, and E. Sutoyo, “Analisa Getaran Bearing Berbasis Variasi Jarak Penyangga Pada Alat Uji Putaran Kritis,” AME (Aplikasi Mek. dan Energi) J. Ilm. Tek. Mesin , vol. 4, no. 1, p. 9, 2018, doi: 10.32832/ame.v4i1.986.
M. Solichin, H. Laksana Guntur, W. Hendrowati, A. Annisa, and A. Daman, “Analisa Efek Whirling pada Poros karena Pengaruh Letak Beban dan Massa terhadap Putaran Kritis,” vol. 364, no. Snttm Xiv, pp. 7–8, 2015.
S. Basori, Syafrizal, “Analisis Defleksi Batang Lentur Menggunakan Tumpuan Jepit dan Ropolda Material Alumunium 6063 Profil U dengan Beban Terdistribusi,” J. Konversi Energi dan Manufaktur UNJ , pp. 50–58, 2015.
E.  Swanson,  C.  D.  Powell,  and  S.  Weissman,  “A  practical  review  of  rotating machinery  critical  speeds  and  modes,” Sound  Vib. ,  vol.  39,  no.  5,  pp.  10–17, 2005.