LAPORAN AKHIR PRAKTIKUMGETARAN MEKANIS

Whirling Shaft

UNIVERSITAS INDONESIADEPOK2012WHIRLING SHAFT

I. TUJUAN Mengamati fenomena whirling pada poros yang berputar yang kecil panjang. Mengetahui nilai putaran kritis dari poros yang berputar. Membandingkan putaran kritis yang didapat secara praktek dengan putaran kritis yang didapat secara teori.

II. DASAR TEORIKetika suatu poros berputar, maka akan terjadi fenomena whirling , yaitu fenomena dimana poros berputar akan mengalami defleksi yang diakibatkan oleh gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh eksentrisitas massa poros. Fenomena ini terlihat sebagai poros yang berputar pada sumbunya dan pada saat yang sama poros yang berdefleksi juga berputar relatif mengelilingi sumbu poros.Fenomena whirling terjadi pada setiap sistem poros, baik yang seimbang maupun tidak. Pada sistem yang seimbang, fenomena ini dapat disebabkan oleh defleksi statis atau gaya magnetik yang tidak merata pada mesin mesin elektrik.Defleksi awal ini membuat poros berputar dalam keadaan bengkok . Gaya sentrifugal yang terjadi akan terus membuat defleksi terjadi sampai keadaan seimbang yang berkaitan dengan kekakuan poros tercapai. Poros yang berputar melewati putaran kritisnya lalu akan mencapai keadaan setimbang.

Skema whirling shaft :

Whirling Shaft SystemDimana : M = massa beban (kg)h = defleksi awal (m)y = defleksi sentrifugal (m)(h+y) = defleksi total (m)Maka, gaya sentrifugal radialnya adalah :

yang sama dengan gaya elastis pada poros, maka :

Dimana : k = elastisitas poros (N/m)Sehingga didapat perbandingan :

Jika adalah frekuensi alami getaran poros, maka :

Dimana : defleksi statis dari poros yang mengalami pembebanan W = Mg pada titik tengahnya (m) kecapatan kritis angular dari sistemLalu didapat :

Jika , maka , ini merupakan kondisi untuk terjadinya whirling yang besar.Maka :

Kondisi pada percobaan :1) Piringan berada ditengah poros :

Dimana : E = Modulus Young untuk logam poros (Pa) I = Momen Inersia beban (m4) = Sehingga didapat persamaan untuk putaran kritis :

Catatan : Nc dalam rps (rotation per second)

2) Piringan tidak berada ditengah poros :

Catatan : Nc dalam rps (rotation per second)

III. ALAT DAN BAHAN1. Poros SS304 dengan diameter 6 mm dan panjang lebih dari 75,5 cm.2. Beban berbentuk silinder dengan material Alumunium, diameter 75 mm dan tebal 15 mm3. Dudukan dan pengunci poros. 4. Motor listrik.5. Alat pengatur dan pengukur putaran motor listrik.6. Penggaris 100 cm.

IV. PROSEDUR PERCOBAANPercobaan 11. Menentukan panjang putaran kritis teoritis.2. Memasang beban pada jarak a = 0.255m.3. Menaikkan kecepatan putar poros dan mengamati putaran poros sampai gejala whirling terjadi.4. Mencatat pengukuran kecepatan poros dan panjang poros.5. Mengulangi langkah diatas dengan panjang jarak b yang berbeda (35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm, dan 55 cm).

Percobaan 21. Menentukan panjang poros.2. Memasang beban pada jarak yang berbeda dari bearing a dan b, sehingga didapatkan jarak a = 0.255m dan jarak b = 0.55m3. Menaikkan kecepatan putar poros dan mengamati putaran poros sampai gejala whirling terjadi.4. Mencatat pengukuran kecepatan poros dan panjang poros.5. Mengulangi langkah diatas untuk kecepatan putar rpm Nc , Nc, Nc, 3/2Nc, 2Nc

V. DATA PERCOBAANData yang didapat : Massa jenis poros (: 2700 Kg/ Diameter beban : 75 mm Tebal beban : 15 mm Volume beban : x x t = x x = Massa beban = x Volume beban Massa beban = 2700 Kg/x = 0,1789 kg Diameter poros : 0,006 m Panjang poros : 75,5 cm Volume poros : x x t = x x = Massa poros = x Volume poros = 0,05751 kg Modulus Elastis ( E ): 193 GPa Ineretia massa beban (I) = = 1,55 x 10-7 m4 Putaran kritis teoritis

Data Percobaan 1nojarak a (m)jarak b (m)Lputaran kritis (rpm)putaran kritis teoritis (rpm)error (%)

10.2550.350.605900983.59854568.499254702

20.2550.40.655850895.50681165.081682347

30.2550.450.705800825.82928543.127678543

40.2550.50.755800769.15117254.010762593

50.2550.550.805775722.01045387.33916607

Keterangan :N: Rotasi poros berdasarkan percobaanN teoritis: Rotasi poros berdasarkan teoriL: Jarak bearing a dengan b

Grafik percobaan 1 :

Data Percobaan 2 :

noNcNiy/hh

16392890.825714286

26393961.62962963

3639639

46391039-2.5975

56391318-1.941089838

VI. ANALISISPercobaan kali ini adalah percobaan untuk mengamati fenomena whirling pada beban berbentuk silinder dengan diameter 75 mm dan tebal 15 mm, massa beban seragam 0.5 kg dan poros SS304 dengan diameter 6 mm yang mempunyai nilai E = 193GPa, densitas = 2700 kg/m3, dan I = 1,55 x 10-7 m4 (alumunium).

Dapat diamati pada data percobaan 1 saat panjang poros 35 cm, putaran kritisnya teoritinya 983 rpm, saat panjang poros 40 cm adalah 895 rpm dan terus turun sebading dengan akar .Sedangkan percobaan memeprlihatkan 900, 850, 800, 800, 775 dengan penurunan yang dinamis. Kondisi ini terjadi akibat pembacaan yang kuran akurat pada alat putaran. Pada percobaan di atas nilai error kurang dari 10% dan memebrikan nilai yang mendekati antar teori dan percobaanKesalahan kesalahan yang terjadi error antara nilai percobaan dan nilai teoritis diakibatkan oleh beberapa faktor. Faktor alat dan manusia memang masih menjadi sumber kesalahan utama sehingga menimbulkan kesalahan pada hasil akhir. Pada faktor manusia, kesalahan pengukuran jarak yang tidak akurat merupakan salah satu faktor yang akan sangat mempengaruhi hasil akhir. Pengukuran jarak ini menggunakan penggaris dan ada jarak antara ukuran yang ingin diukur dengan penggaris. Selain itu juga pada saat pemasangan dan pengencangan bantalan kemungkinan terjadi pengencangan yang tidak sama sehingga mempengaruhi pula pembacaan pada pengukur kecepatan putar motor. Pada faktor alat, alat pembaca putaran kritis memiliki skala yang lebar (per 200 rpm), sehingga kesulitan menentukan nilai putaran yang akurat.

VII. KESIMPULAN1. Poros yang berputar memiliki putaran kritis yang spesifik tergantung dari massa sistem, modulus young, momen inersia, dan panjang poros. Apabila putaran operasional poros mendekati putaran kritisnya maka akan terjadi whirling, apabila putaran operasional poros sama dengan putaran kritisnya maka akan terjadi defleksi yang maskimum, dan apabila putaran operasional poros dinaikkan lagi maka akan terjadi kesetimbangan (poros berputar dalam keadaan setimbang).2. Semakin besar massa sistem dan semakin panjang porosnya maka akan menurunkan nilai putaran kritisnya, hal ini karena kekakuan sistem bertambah. Sehingga pada sistem yang menggunakan poros yang berputar sebaiknya putaran operasionalnya diatur agar jangan sama ataupun mendekati putaran kritis sistem, disarankan agar putaran operasional berada diatas putasran kritis sistem.