5. PRAKTIKUM BALANCING
I. Teori Dasar Suatu poros yang berputar merupakan komponen penting pada berbagai jenis mesin, seperti turbin, gear box, mesin piston dan kompressor. Balancing dapat dibagi menjadi dua yaitu static balancing dan dynamic balancing. Static Balancing Suatu poros yang memiliki massa tak seimbang seperti yang terlihat pada gambar 5.1 dapat diseimbangkan secara statik. Secara teoritis penyeimbangan statik dapat dilakukan dengan memberikan massa yang sama besar dan dengan jarak yang sama pula tapi dipasangkan pada arah yang berlawanan seperti pada gambar 5.2.
Gambar 5.1 Poros dengan massa tak seimbang
Gambar 5.2 Poros yang diseimbangkan secara statik
V-1
Secara matematis, penyeimbangan statik dapat dilakukan jika jumlah momen kopel yang bekerja pada poros sama dengan nol.
0 Dynamic Balancing Suatu poros yang seimbang secara statik belum tentu seimbang secara dinamik. Pada gambar 5.3 terlihat bahwa sebuah poros yang memiliki massa tak seimbang sebesar M dengan radius r dan berjarak sejauh L 1 dari ujung kiri poros sudah diseimbangkan secara statik dengan adanya massa penyeimbang yang besarnya M dengan radius r. Meskipun demikian massa penyeimbang ini posisinya berjarak sejauh L 2 dari ujung kiri poros. Jika poros ini berputar, maka masing-masing massa M akan menimbulkan gaya sentrifugal yang arahnya tegak lurus ke arah luar terhadap poros sebesar:
, sehingga menimbulkan momen kopel pada tumpuannya.
Gambar 5.3 Poros yang seimbang secara statik tetapi tak seimbang secara dinamik
II. Tugas Sebelum Praktikum 1. Jelaskan prinsip kerja static balancing dan dynamic balancing dan jelaskan perbedaannya. 2. Jelaskan mengapa suatu poros perlu di- balancing! V-2
III. Tujuan Praktikum 1. Mempelajari metode static balancing pada suatu poros atau rotor 2. Mempelajari metode dynamic balancing pada suatu poros atau rotor
IV. Peralatan Pengujian Peralatan uji penyeimbangan statik dan dinamik dapat dilihat seperti pada gambar 5.4. Peralatan utama alat ini terdiri dari sebuah poros rotor yang ditumpu oleh dua buah bearing dan dapat diputar oleh motor DC. Motor DC tersebut (tidak terlihat pada gambar) terdapat di dalam base unit dan dihubungkan dengan belt untuk memutar poros. Sepanjang poros dapat dipasangkan massa tak seimbang sekaligus massa penyeimbangnya. Pada bagian ujung poros terdapat protractor untuk mengukur posisi sudut.
Gambar 5.4 Peralatan uji penyeimbang statik dan dinamik
V-3
V. Prosedur Pengujian Pengujian Static Balancing
Pada pengujian static balancing, motor harus dalam keadaan mati (off) , selanjutnya dilakukan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Lepaskan belt dari pulley yang terdapat pada poros sehingga poros dapat bebas berputar. 2. Ambil massa penyeimbang 75 gr, kemudian pasang pada radius 50 mm, dan tempatkan pada jarak 25 mm dari posisi referensi. Catat massa, radius, dan jarak posisi dari referensi pada Tabel 1 untuk M 1. 3. Pasang protractor dan pointer . Atur protractor sehingga ketika massa M 1 tergantung o vertikal ke bawah, protractor menunjukkan angka 0 atau 180 . Jadikan posisi ini o sebagai sudut referensi. Catat sudut ini (0 ) pada Tabel 5.1 untuk M 1. 4. Ambil massa penyeimbang 100 gr, kemudian pasang massa tersebut pada radius 50 mm dan dengan jarak 50 mm dari titik referensi. Klem massa penyeimbang ini pada sudut o 195 searah jarum jam terhadap sumbu vertikal relatif terhadap M 1. Catat radius, massa, posisi sudut dan jarak dari titik referensi pada kolom M 2 pada Tabel 5.1. 5. Ambil 75 gr massa penyeimbang, kemudian pasang pada radius 50 mm dan jarak 73.8 o mm. Klem massa penyeimbang ini pada sudut 130 searah jarum jam terhadap sumbu vertikal relatif terhadap M 1. Catat radius, massa, posisi sudut, dan jarak dari titik referensi pada kolom M 3 pada Tabel 5.1. 6. Selanjutnya, tambahkan 75 gr massa penyeimbang pada poros (terpasang longgar) dengan radius 30 mm dan 60 mm. Catat massanya pada kolom M 4 pada Tabel 5.1. 7. Hitung nilai untuk M1, M2, dan M3 pada Tabel 5.1. 8. Gambar polygon dengan nilai dari Tabel 5.1. (Saran: sebaiknya digambar dengan AutoCAD untuk mendapatkan hasil yang lebih baik) 9. Lengkapi polygon sehingga menjadi polygon tertutup. Ukur panjang polygon yang terakhir ini dan tulis hasilnya pada kolom M 4 pada Tabel 5.1. 10. Dengan mengetahui nilai pada kolom M4, maka besaran radius dan posisi sudut dapat dihitung. 11. Pasang massa M4 pada radius dan orientasi yang sama dengan yang diperoleh pada kolom M4 Tabel 5.1. Kondisi yang diperoleh sekarang sudah pada keseimbangan statik.
⋅ ⋅
⋅
V-4
Tabel 5.1 Static Balancing
Massa M
Radius r
Posisi sudut α
[gr]
[mm]
[]
o
Jarak dari titik referensi L [mm]
⋅
⋅⋅
M1 M2 M3 M4
Polygon
⋅ 6000
-6000
0
6000
-6000
V-5
Penggunaan Pulley
Gambar 5.5 Peralatan uji dengan penambahan pulley
1. Pasang lengan pulley pada ujung bebas poros seperti pada gambar 5.5 2. Lepas massa M4 dari poros. Sekarang M 4 akan dibuat dengan pemasangan cangkir pemberat. o o 3. Atur protractor di mana kondisi dengan cangkir pemberat posisi diatur pada 0 atau 180 . 4. Catat sudut pada kondisi poros dengan cangkir pemberat. 5. Tambahkan 5 bola baja ke dalam cangkir dan catat posisi sudutnya. 6. Ulangi prosedur no.5 dengan penambahan 5 bola baja sampai kira-kira 60 bola baja terisi dalam cangkir. Kemudian lakukan lagi dengan penambahan 1 bola baja (hal ini dilakukan karena sudah mendekati kondisi kesetimbangan). 7. Catat semua data pada Tabel 5.2. 8. Buat grafik Sinus sudut vs massa (catatan: keseimbangan kopel terjadi pada titik dengan nilai sinus sudut = 1)
V-6
Tabel 5.2 Static Balancing dengan Pulley
Jumlah bola baja
Massa (termasuk massa cangkir) [gr]
Sudut
Perubahan sudut
o
[]
[]
Sinus sudut
o
0 5 10 15
V-7
Dynamic Balancing 1. Pertahankan kondisi pada static balancing (sesuai Tabel 5.1), kemudian pasang belt penggerak pada pulley. 2. Lepas protractor dari poros. 3. Pasang kubah pelindung dan pastikan terkunci dengan baut. 4. Hidupkan motor dan putar poros secara perlahan dengan mengatur kontrol potensiometer. 5. Catat apa yang terjadi pada sistem rotor. Apakah sistem rotor bergetar cukup besar? (Jika benar, maka kondisi keseimbangan dinamik belum tercapai) 6. Lengkapi kolom pada Tabel 5.3. 7. Gambar polygon berdasarkan nilai pada Tabel 5.3 untuk M 1, M2, dan M3. 8. Lengkapi polygon sehingga terbentuk polygon tertutup. Garis penutup polygon tersebut adalah nilai untuk M4 pada Tabel 5.3. Catat nilai ini pada Tabel 5.3. 9. Dengan diketahuinya nilai untuk M4, hitung jarak dari titik referensi (L) untuk M4. 10. Atur posisi M4 sesuai dengan hasil hitungan L. 11. Sekarang hidupkan lagi motor DC dan putar secara perlahan. Bagaimana kondisi getaran rotor sekarang?
⋅⋅
⋅ ⋅
⋅⋅
⋅ ⋅
Tabel 5.3 Dynamic Balancing
Massa M
Radius r
Posisi sudut α
[gr]
[mm]
[]
o
Jarak dari titik referensi L [mm]
⋅
⋅⋅
M1 M2 M3 M4
V-8
Polygon
⋅⋅ 30000
-30000
0
30000
-30000
V-9
VI. Prosedur Penghitungan
V-10
VII. Hasil dan Pembahasan
V-11
VIII. Tugas Setelah Praktikum 1. Jelaskan prinsip “metode tiga massa coba” untuk prosedur balancing!
V-12
Hasil dan Diskusi
V-13
Hasil dan Diskusi
V-14
Hasil dan Diskusi
V-15
Hasil dan Diskusi
V-16
Hasil dan Diskusi
V-17
