Post on 05-Dec-2015
description
“ANALISA GETARAN PADA SISTEM PERPOROSAN”
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Getaran Sistem Permesinan
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2014/2015
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan
kemampuan, kekuatan, serta keberkahan baik waktu, tenaga, maupun pikiran kepada kami
sehingga dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Analisa Getaran Pada Sistem
Perporosan” tepat pada waktunya.
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Getaran Sistem Permesinan
sebagai tugas pengganti Evaluasi Akhir Semester. Dalam makalah ini kami membahas
tentang penyebab dan pengaruh getaran pada system kapal terutama pada bagian system
perporosannya.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada penulisan makalah ini.
Maka dari itu, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan dari pembaca
sekalian. Kami berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang
membacanya.
Surabaya, 29 Mei 2015
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Getaran yang terjadi dikapal berubah sesuai dengan kondisi kapal. Seiring dengan
pengoperasian kapal, tingkat geataran yang dihasilkan akan berubah terkait dengan
perubahan tingkat keausa, titik berat atau munculnya ketidak seimbangan pada permesinan,
hesekan berlebih yang muncul, kemunduran performance dari permesian. Apabila
permesinan mendapatkan perbaikan baik di motor induk, reduction gear, system propeller
dan perporosan maupun peralatan-peralatan lainnya, maka tingkat getaran yang dihasilkan
juga akan berubah.
Pada system perporosan diduga mengalami getaran yang tinggi sebagai akibat dari
perputaran propeller ditambah getaran dari mesin untuk menyalurkan daya ke propeller.
Terjadinya peningkatan temperature serta tekanan minyak pelumas pada reduction gear.
Getaran pada perporosan ini bias berpengaruh dalam penurunan kecepatan dinas dari
kecepatan normal. Untuk itu kita harus mengetahui penyebab getaran yang berlebih sehingga
kita bisa mengatasi masalah getaran tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh getaran terhadap system perporosan?
2. Apa penyebab terjadinya getaran pada perporosan?
3. Bagaimana cara meredam getaran pada system perporosan?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini ini adalah
1. Mengetahui pengaruh getaran terhadap system perporosan.
2. Mengetahui penyebab timbulnya getaran.
3. Mengetahui cara untuk meredam getaran pada system perporosan.
1.4 Manfaat Penulisan
Adapun manfaat yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini adalah
1. Untuk mengetahui dampak dari getaran yang terjadi pada perporosan.
2. Untuk mengetahui cara meredam getaran yang efektif.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Getaran
Getaran timbul akibat transfer gaya siklik melalui elemen- elemen mesin yang ada,
dimana elemen- elemen tersebut saling beraksi satu sama lain dan energy didesipasi melalui
struktur dalam bentuk getaran. Kerusakan atau keausan serta deformasi akan mengubah
karakteristik dinamik system dan cenderung meningkatkan energy getaran. Sedangkan gaya
penyebab getaran ini dapat ditimbulkan oleh beberapa sumber kontak / benturan antara
komponen yang bergerak/ berputar, putaran dari massa yang tidak seimbang (unballace
mass), misalignment dan juga karena kerusakan bantalan (bearing fault).
2.2 Jenis Getaran
Secara umum ada 2 kelompok getaran yaitu getaran bebas dan getaran paksa. Getaran
bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri
(inherent) dan jika tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan
bergetar pada satu atau lebih frekuensi naturalnya yang merupakan sifat sistem dinamika
yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekakuannya.
Sedangkan getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar
artinya rangsangan dari luar berisolasi dengan sistem sehingga sistem dipaksa untuk bergetar
pada frekuensi rangsangan. Bila sebuah sistem dipengaruhi oleh eksitasi harmonik paksa,
maka respon getarannya akan berlangsung pada frekuensi yang sama dengan frekuensi
eksitasinya.
Sumber-sumber eksitasi harmonik adalah ketidak seimbangan pada mesin-mesin yang
berputar, gaya-gaya yang dihasilkan oleh mesin torak atau gerak mesin itu sendiri. Eksitasi
ini mungkin tidak digunakan oleh mesin karena dapat mengganggu operasinya atau
menggangu struktur mesin itu apabila amplitudo getaran yang besar. Dalam banyak hal
resonansi harus dihindari dan untuk mencegah berkembangnya amplitudo yang besar maka
sering kali digunakan peredam (damper) dan penyerap (absorbers).
Getaran paksa biasanya terjadi pada getaran pondasi karena mesin yang bertumpu di
atasnya bergetar. Apabila frekuensi rangsangan sama dengan frekuensi natural sistem, akan
menimbulkan resonansi, dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi.
Getaran Longitudinal
Getaran longitudinal pada sistem propulsi kapal merupakan salah satu getaran dengan
koordinat gerak sejajar dengan sumbu poros propeller. Getaran ini timbul akibat putaran
propeller serta adanya gaya radial yang ditimbulkan main engine.
Gaya aksial propeller (thrust) ditahan oleh thrust block yang kemudian diteruskan ke
konstruksi kapal. Karena gaya aksial ini, maka thrust block dan pondasinya akan mengalami
pergeseran secara longitudinal. Untuk analisa getaran longitudinal, sistem propulsi kapal
dapat dimodelkan sebagai suatu sistem pegas massa, seperti ditunjukkan pada gambar.
Sistem propulsi ini akan bergetar longitudinal pada posisi thrust block. Jika seluruh
sistem dari propeller sampai mesin dianggap sebagai satu kesatuan massa tegar, maka semua
titik pada sistem tersebut akan bergetar dengan displasemen aksial yang sama sebesar x(t).
Anggapan ini berlaku untuk sistem dengan poros pendek, yang mana model sistem dengan
satu derajat kebebasan dapat dilihat pada gambar.
KB tergantung dari tipe bearing dan dapat dibagi ke dalam beberapa komponen
seperti, thrust collar, oil film, thrust pad dan kekakuan housing. KS ditentukan oleh kekuatan
dari seating dan struktur bagian tengahnya terutama pada panjang, ketebalan, tinggi dan
jumlah elemen struktur longitudinal. KS juga dapat dipengaruhi dari kekakuan geser dari
housing dan seating, terutama untuk kasus dimana jarak antara poros dan double bottom perlu
diperhitungkan. Untuk penempatan thrust block yang menyatu dengan engine, estimasi
terbaik untuk harga K ditentukan secara langsung dengan instalasi mesin tersebut.
Beberapa kemungkinan sumber eksitasi getaran adalah :
Gelombang laut
Gelombang laut umumnya mempunyai frekuensi yang relatif sangat rendah dibandingkan
dengan frekuensi natural sistem. Sebagai contoh, gelombang laut yang cukup berarti
mempunyai frekuensi natural tidak lebih dari 1 Hz. Gelombang dapat menjadi eksitasi yang
berbahaya, misalnya bila terjadi slamming. Namun demikian fenomena slamming adalah
masalah transient sehingga tidak relevan dengan masalah yang sedang dianalisa.
Motor induk
Untuk getaran longitudinal pengaruh motor induk adalah kecil, pengaruh mesin diesel
lebih ke getaran torsional dan lateral.
Propeller
Untuk getaran longitudinal, propeller hampir selalu menjadi penyebab utama dari getaran
longitudinal sistem propulsi kapal. Untuk baling baling yang mempunyai N daun maka untuk
setiap putaran akan terjadi N kali kenaikan gaya dorong, karena sebanyak itu daun baling
baling akan melewati daerah dengan wake tinggi tersebut. Dari sini dapat didefinisikan
besarnya frekuensi eksitasi yang disebut blade rate frequency akibat pengaruh jumlah daun
tersebut, yaitu:
2 RPM N
60
Dimana :
RPM : RPM baling baling
N : jumlah daun baling baling
Angka 60 karena 1 menit = 60 detik
Resonansi akan terjadi pada sistem apabila besar frekuensi eksitasi sama dengan frekuensi
natural. Besarnya amplitudo eksitasi ditulis sebagai prosentase dari besarnya thrust dengan
koefisien β.
Semakin kecil harga ini tentu saja semakin kecil eksitasi yang terjadi. Karena itu
upaya untuk mengurangi getaran juga harus dilakukan pada sumber getaran disamping pada
sistemnya itu sendiri. Besarnya β berkisar antara 0 – 15% tergantung dari bentuk buritan
(stern) dan tergantung pada perencanaan baling-baling sendiri.
Ada beberapa cara untuk memperkecil β:
Skew
Yaitu membuat bentuk daunnya menyimpang dari bentuk daun konvensional dengan
memberi sudut yang disebut sudut skew. Dengan bentuk daun yang seperti itu maka
masuknya daun pada daerah wake menyesuaikan dengan kondisi distribusi wake yang
tidak uniform.
Clearance
Secara umum semakin besar clearance maka distribusi wake semakin mendekati uniform.
Dalam praktek besar clearance diambil sekitar 20%. Cara lain untuk memperbesar
clearance dengan memasang baling-baling menggantung agak kebelakang.
Getaran Torsional
Getaran torsi adalah getaran sudut periodik poros elastis dengan rotor bulat yang
dikaitkan kepadanya. Pada sistem propulsi getaran yang terjadi diakibatkan bekerjanya
eksitasi torsi (momen).
Pada propeller akan bekerja enam komponen gaya/momen osilasi (unsteady
force/moment) yaitu tiga komponen gaya dan tiga komponen momen. Gaya dan momen
tersebut terjadi karena propeller berputar pada daerah wake yang tidak uniform. Gaya/momen
ini bekerja pada/terhadap hub.
3. Aturan Terkait Getaran
Standart ABS
Berdasarkan Guidance Notes on Ship Vibration (ABS, 2006) getaran longitudinal
(rms, free route) pada thrust bearing (dan bull gear untuk geared turbin drives) tidak boleh
lebih dari 5 mm/s rms.
Untuk komponen sistem propulsi yang lain selain engine, propeller dan shafting aft
dari thrust bearing, getaran longitudinal tidak boleh lebih dari 13 mm/s rms. Untuk stern tube
dan line shaft bearing, getaran lateral tidak boleh lebih dari 7 mm/sec rms. Untuk direct diesel
engine (lebih dari 1000 HP, slow dan medium speed diesels terhubung dengan perporosan),
batasan getaran adalah 13 mm/sec pada bearings dan 18 mm/sec pada engine top, pada ketiga
sisi. Untuk high seed diesel engines (kurang dari 1000 HP) , getaran tidak boleh lebih dari 13
mm/sec pada bearing dan engine top pada semua sisi.
Standart DNV
Getaran pada struktur
Pada aturan DNV bagian 6 bab 15 mengenai getaran, untuk getaran struktural, tingkat
getaran merupakan indikator bagi resiko terhadap fatique crack pada struktur. Aturan ini
berlaku bagi struktur yang terdapat permesinan atau berbatasan dengan ruangan permesinan.
Struktur pada wilayah kargo tidak termasuk dalam aturan ini.
Struktur getaran pada kapal dengan materi baja, maka getaran tidak boleh melebihi ketentuan
di atas. Apabila tingkat kecepatan getaran berada di bawah 45 mm/s, maka hal ini
memberikan indikasi terhadap fatique crack yang masih diijinkan/diterima.
2.3 Getaran Pada Sistem Perporosan
Getaran... TAMBAHIN PLISS!!!!
2.4 Penyebab Terjadinya Getaran
Penyebab.... INI JUGA!!!
2.5 Upaya Mengurangi Getaran Pada Sistem Perporosan
Upaya...SAMPEK KEBAWAH TAMBAHIN
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Kerjakno!!!!
3.2 Saran
Plissss!!!