ANALISIS SPEKTRUM GETARAN UNTUK

MENGIDENTIFIKASISINYAL KONTAK GIGIDALAM

SISTEM TRANSMISIRODA GIGI DIFFERENSIAL

DENGAN MEMANFAATKAN CREATIVE SOUNDBLASTER

AUDIGYLS 5.1 DAN MATLAB 6.5

Noor Eddy1*, A.Husen2) dan Heru Kurniawan3)

ABSTRACK

Usually, a modern industry requires theproduction keep going on with the least interrupt as possible,butfrequently, the unscheduled maintenance will waste money in a large amount which is allocated in amodern industry needs an enormous investment. Machines with good condition generally produce a littlerelative of vibration but with increase in service life, the vibration of machine will increase. In somecondition, the increase in quite drastic vibration probablymay occur. Thisphenomenon is an indicator thatthe machine must have an immediate repair. This vibration spectrum analysis is tried to conductedfor thetransmission system of differential gear. By means to use the alternative tools beside DSA (Dynamic SignalAnalyzer), that is CREATIVE SOUNDBLASTER AUDIGY LS 5.1 and MATLAB 6.5 whichhave Fast FourierTransform facility and so, can to know the real condition gear by time domain andfrequency domain. Thevibration spectrum analysiswhich donetofocus byidentification signal ofproblem which comebygear meshlikegear meshfrequency ofhypoidgear andside gear.

Kata Kunci: Gear mesh, Creative sound blaster, Matlab, hypoid gear, side gear.

PENDAHULUAN

Pada setiap alat atau mesin yang bekerjadi dalam suatu Industri diperlukan caraperawatan yang baik sehingga mesin yangdigunakan pada industri tersebut dapat bertahanlama dan dalam perawatan tersebet tidakmengganggu aktivitas mesin tersebut. Salahsatu cara untuk mengetahui keadaan suatumesin atau komponen mesin yang mengalamikerusakan dan macam kerusakan yang terjadi,biasanya dilakukan dengan cara membongkar

setiap komponen atau bagian mesin. Hal iniselain membutuhkan waktu untuk membongkardan merakitnya kembali juga bukan tidakmungkin dalam proses pembongkaran danperakitan tersebut dapat terjadi kesalahansehingga akan menyebabkan kondisi mesinbertambah buruk

Melihat kondisi Industri sekarang initeknik perbaikan melalui analisis di atassangatlah tidak efisien karena dari masalahefektivitas, teknologi perbaikan dan perawatan

1) StafPengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Trisakti2) StafPengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains dan Teknologi Nasional3) Alumni Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains danTeknologi Nasional

142 MESIN. Volume 8 Nomor 2, Mei 2006, 142- 154

seperti itu sangat membuang waktu dan tidakdapat diterapkan pada kondisi Industrisekarang, maka diperlukan cara untuk bisamenditeksi keadaan mesin dari luar dan bila

perlu tanpa menghentikan waktu pengoperasianmesin. Salah satu cara untuk mengetahuikondisi mesin tanpa membongkar terlebihdahulu yaitu dengan menggunakan analisisgetaran yang didasarkan pada karakteristiksinyal getaran yang dibangkitkan oleh suatukomponen atau bagian mesin yang mengalamikerusakan bersifat unik sehingga dengan caramenganalisis sinyal getarannya gambarankerusakan dari komponen mesin sudah dapatdiketahui tanpa membongkar dari setiapkomponen mesin.

Karakteristik spektrum getaranditimbulkan oleh beberapa faktor yaitu kontakgigi (gearmesh), ketidaksejajaran poros{misalignment), ketidakseimbangan pada porosyang berputar {imbalance), tegangan {strain),kelonggaran {looseness) pada bagian komponenmesin, ketimpangan pada blade dan baling-baling {vane), getaran pada motor listrik,peristiwa resonansi pada komponen mesinsebagai akibat terganggunya frekuensi pribadikomponen oleh putaran mesin {resonance) dankerusakan padabantalan [1,2,3].

Pemantauan melalui analisis getaranterdiri dari dua bagian yang disebut: PerawatanDini {Predictive Maintenance) dan MachineDiagnostics. Bedanya adalah pada PredictiveMaintenance memantau getaran selama mesinitu bekerja sehingga setiap saat kondisi mesindapat diketahui kondisinya sedangkan MachineDiagnostics dilakukan pada saat mesindiperkirakan mengalami gangguan ataukerusakan.

Tujuan dari penelitian ini adalahmenganalisis sinyal kontak roda gigi (gearmeah) yang ditimbulkan oleh model sistemgetaran transmisi roda gigi differential denganmengunakan perangkat komputer yang telahdilengkapi dengan Creative Soundblaster

Audigy LS 5.1 dan software MATLAB 6.5.Dengan alat tambahan sebagai perekam sinyalsuara yaitu microphone dan printer sebagaiperangkat output.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam setiap mesin yang bekerja akanmenimbulkan getaran yang dapat ditimbulkanoleh tiap-tiap komponen yang mengalamimasalah karena pada umumnya komponentersebut menimbulkan sinyal dengan nilaisimpangan yang cukup besar dari keadaannormal. Setiap jenis kerusakan yang terjadidalam suatu sistem akan membangkitkan sinyalgetaran yang signifikan yang biasa disebut"signature". Sinyal yang ditimbulkan oleh tiapkomponen sistem getaran akan tampil sebagaispektrum getaran dengan karakteristik yangberbeda yaitu dalam frekuensi, amplitudo danbentuk spektrum tertentu.

1. Macam-macam Getaran

Dilihat dari gangguan yang bekerja darisistem, getaran dapat diklasifikasikan menjadi:A. Getaran Bebas {Free Vibrations).B. Getaran Paksa {Forced Vibrations).C. Getaran Tereksitasi Sendiri {Self-excited

Vibration).

2. Roda Gigi Kerucut

Roda gigi digunakan untuk menyalurkandaya dan putaran antara dua buah poros,sedangkan untuk roda gigi kerucut memilikiposisi poros yang berpotongan. Roda gigikerucut memiliki beberapa jenis apabila dilihatdari jalur gigi yang dimilikinya, yaitu roda gigikerucut jenis lurus, roda gigi kerucut jenisspiral, roda gigi kerucut jenis zerol dan rodagigi kerucut jenis hypoid, seperti yang terlihatpada Gambar 1.

Analisisspektrum getaran untuk mengidentifikasi sinyal kontak gigidalam sistem transmisi {Noor Eddy, A. Husen dan Hem Kurniawan)

143

3. Terminologi Sistem Differential

Sistem differential ini menggunakan rodagigi kerucut Hypoid dan roda gigi kerucutlurus. Seperti terlihat pada Gambar 2 bagian-bagian atau komponen-komponen Differential.

(a) Roda gigikerucutjenis lurus (b)Roda gigi kerucut jenisspiral

(c) Roda gigi kerucutjenis zerol (d) Roda gigi kerucut jenis hypoid.

Gambar 1. Jenis-jenis roda gigi kerucut [4].

Ruiruh iuinhu

Suinhu bclnknni!

'Cincinbulukcmpa BulUkttOJ* S.ilip unlufc pcnurui -

Fungsi Difercnsial (Gardan) adalah :1. Merubah arah putaran propeller shaft dari

putaran ke kiri dan ke kanan menjadiputaran maju dan mundur.

2. Mereduksi putaran Propeller shaft ke porosroda

3. Membuat perbandingan putaran roda kiridan roda kanan sewaktu mobil membelok

Dalam istilah perbengkelan, pengertianantara Gardan dengan Diferensial seringdipisahkan. Hal ini dikarenakan fungsi kerjayang berbeda. Gardan bekerja/berpengaruhpada saat mobil berjalan lurus sedangkandiferensial bekerja/berpengaruh pada saat mobilberjalan membelok.

Gardan yang dimaksud adalah GigiReduksi Akhir {Final Reduction Gear) yangfungsinya untuk merubah arah putaran danmereduksi putaranpropeller shaft. Alat-alatnyaterdiri dari Drive Pinion dan Ring Gear yangterpasang pada Differential Case. Drive Piniondan Ring Gear disebut Bevel Gear. BentukHypoid (Hypoid Bevel Gear) : Yaitu pada RingGear dan Drive Pinion bentuk gigi-giginya

CilKM bulu l.ctii|>.-. <

K-nurut Sumbu Iwlukunj J

Gambar 2. Komponen-komponen Differential

144 MESIN, Volume 8 Nomor 2. Mei 2006. 142 - 154

spiral tetapi letak Drive Pinion di bawah garistengah RingGearnya.

1. Gigi Kerona2. Gigi Pinion

Gambar 3. Hypoid Bevel Gear [4].

Differential yang dimaksud adalahbagian Gardan yang terdiri dari : DifferentialCase, 2 buah Side Gear, 2 atau 4 buahDifferential Pinion Gear (Gigi Satelit) danporos Gigi Satelit. Yang fungsinya untukmengatur perbandingan/selisih putaran rodabelakang pada saatmobil berjalan di tikungan.

Keuntungan dengan adanya kerjaDifferential adalah:

1. Mobil dapat berjalan tetap seimbang dalambelokan.

2. Ban kiri dan kanan akan salingmengimbangi sehingga mobil tidak akanterjungkal.

Kerugianyang diperoleh adalah :1. Bila salah satu roda berada ditempat

berlumpur atau berpasir maka mobil tidakdapat berjalan karena roda hanya berputarsebelah saja.

2. Apabila salah satu roda tergantung tidakmenyentuh jalan maka mobil tidak dapatberjalan. Namun Kerugian-kerugiantersebut dapat diatasi dengan dilengkapiPengunci Differential {Differential Lock)yang dapat mengunci differential pinionagar tidak dapat berputar sendiri-sendiri.

4. Karakteristik Getaran Komponen

Sinyal yang ditimbulkan oleh tiapkomponen sistem getaran akan tampil sebagaispektrum getaran dengan karakteristik yangberbeda yaitu dalam frekuensi, amplitudo danbentuk spektrum tertentu.

4.1. Frekuensi kontak roda gigi {GearMesh)

Frekuensi yang menunjukkan kontak gigipada spektrum getaran ini didefinisikan sebagaihasil perkalian antara jumlah gigi roda gigi (z)dengan kecepatan putarnya (©).

Frekuensi kontak gigi dapat dihitungmelalui persamaan berikut [1,2]:

/g=zxcq

dengan,/g :z :

© :

frekuensi roda gigi ( Hz),jumlah gigi (buah).kecepatan putaran (Hz).

(1)

Penunjukan amplitudo pada frekuensikontak gigi dengan tingkat getaran yang cukuptinggi umumnya disebabkan oleh kesalahanpada gigi "tooth error". Kesalahan pada gigidisini maksudnya adalah kesalahan yangditunjukkan oleh adanya penyimpangan sudutputar antara tiap roda gigi yang melakukankontak. Kesalahan ini biasanya diakibatkanoleh proses pembuatan roda gigi, penggunaankontak gigi yang berlebihan, adanya backlashdan akibat lain yang dapat mengakibatkanterjadinya penyimpangan terhadap profil kontakgigi dari kondisi geometrinya yang ideal.

4.2. Frekuensi sidebands

Frekuensi yang terdapat disekitarpenunjukan frekuensi utama spektrum rodagigiini terjadi karena adanya kecepatan putaranyang tidak stabil pada sistem roda gigi.Frekuensi sidebands dapat disebabkan adanyaperlambatan dan percepatan yang tidak

Analisis spektrum getaran untuk mengidentifikasi sinyal kontak gigidalam sistem transmisi {Noor Eddy, A. Husen dan Hem Kurniawan)

145

bernttimn pada saat setiap pasangan roda gigiberputar dikarenakan adanya perbedaan jarakgigi-gigi yang lebih besar dari jarak antar gigi-gigi tooth space yang lain yang kemudian dapatmenimbulkan frekuensi sidebands disekitar

frekuensi roda gigi.

Frekuensi ini akan timbul pada setiapperkalian kecepatan putaran sistem, sepertipada persamaan 2 berikut [1,2]:

/sb = ±Nx© (2)

4.3. Karekeristik Sinyal Getaran Pada Poros

Pengetahuan tentang karakteristik sinyalgetaran adalah sangat penting dalammenganalisis spektrum getaran. Ketidak-normalan pada elemen rotasi akanmenimbulkan ciri getar yang berbeda.Karakteristik tersebut dapat diidentifikasikandengan jelas pada spektrum getaran. Masalahyang sering timbul pada komponen ini adalahunbalance dan misalignment. [1,2]

Ketidakseimbangan ( Unbalance )

Massa tak seimbang merupakan salah

FMOUENCV. Hx

salu kclidaknormalaii yang paling scriug terjadidalam mesin-mesin rotasi dam mudah untuk

diidentifikasi. Unbalance adalah suatu kondisi

dari rotor yang dikarakteristikan oleh getaransinosidal pada frekuensi 1 x rpm. Untukmembedakan ciri unbalance dengan ciri getaranyang disebabkan oleh kerusakan lain dapatdilakukan dengan analisis fasa. Analisis fasatersebut memainkan peranan penting dalammendeteksi dan menganalisis unbalance[2].

Sebagai contoh, sebuah rotor berputar600 rpm maka, Frekuensi unbalance timbulpada

1 x rpm =_ 600{rpm)

60(5)=\0{Hz)

Unbalance terjadi karena pendistribusianmassa yang tidak merata pada suatu komponenyang berarti pusat massa dari suatu rotasi tidakberhempit dengan pusat rotasi atau titik pusatmassa yang menyimpangdari titik putarannya.

Hal ini disebabkan oleh beberapa hal,antara lain adanya densitas material yang tidakmerata, kesalahan pemasangan komponen

rotasi, proses machining danporos yang melengkung.

Unbalance dapatdikelompokan menjadi duakelompok yaitu Ketidakseimbangan Statik Ketidakseimbangan Dinamik.

Sinyal getaran yangtimbul karena adanyaketidakseimbangan inimemiliki karakteristik

tertentu sehingga dapatdibedakan dari sinyal getaranyang dibangkitkan olehkomponen rotasi lainnya.Karakteristik utama dari

getaran yang disebabkan olehunbalance adalah [2]:

Gambar 4. Spektrum menunjukan unbalance Pada 1x rpm

146 MESIN, Volume 8 Nomor 2. Mei 2006, 142 -154

1. Adanya frekuensi dominan pada 1 x rpm

2. Besarnya amplitudo bertambah seiringdengan naiknya kecepatan.

3. Amplitudo getaran kecil pada arah aksial

4. Getaran sinusoidal murni dengan frekuensisatu perputaran poros.

5. Vektor gaya yang berputar.

6. Sinyal getaran sefasa

7. Kecepatan putaran merupakan faktor yangdominan

Karakteristik tersebut sangat pentinguntuk membedakan unbalance dengancacat/kerusakan lain yang menghasilkangetaran serupa. Ada beberapa kerusakan lainyang sering disangka sebagai unbalance yaituMisalignment, Resonansi, Bagian-bagianyang kendor dan Mechanical Looseness(kelonggaran) [2]

TATA KERJA

1. Perangkat Penelitian

Perangkat-perangkat yang digunakandalam melakukan pengujian getaran padasistem transmisi roda gigi differensial adalah :

• Model pengujian, terdiri dari satu buahsistem transmisi roda gigi differensial mobilisuzu, dua buah puli, satu buah V-belt,motor penggerak, inverter dan stroboscope.

• Perangkat Komputer yang telah dilengkapidengan Sound card Creative SoundBlasterLS5A.

• Perangkat Lunak, diantaranya MATLAB,Creative Mixer, Cool Edit Pro 6.5.

• Sensor Pengujian, yaitu sebuah MixPANASONIC RJM0014 imp.600 QDynamic.

Keterangan gambar:(1). Motor Penggerak, (2). Alat Pengujian,(3). Mix, (4), Inverter (5). Sound Blaster Live {soundcard), (6). CPU (7). Printer, (8). MATLAB (sotware),(9). Monitor (10). AC 220 Volt

Gambar 5. Set-up perangkat penelitian

Gambar 6. Foto set-up pengujian.

Roda Gigi Differential

Roda gigi Differential yang digunakandalam penelitian ini adalah jenis mobil isuzuyang memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Hypoid Gear: A = 9 , B = 43Side Gear :C=10, D=16

Analisis spektrumgetaran untuk mengidentifikasi sinyal kontak gigidalam sistemtransmisi {NoorEddy, A. Husen danHem Kurniawan)

147

Gambar 7. Hypoid Gear dan Side Gearpada Gardan

Penggunaan MATLAB 6.5

MATLAB {Matrik Laboratory),merupakan produk dari The Math Work, Incyang bermarkas di Cochituete Place, 24 PrimePark Way, Natick-Massachusetts. MATLABadalah sebuah perangkat lunak (software)pengolah data berbasis matrik yangdikhususkan untuk perhitungan numerik,analisis data, visualisasi data dalam berbagaibentuk grafik, baik grafik dua dimensi maupungrafik tiga dimensi.

MATLAB sebagai bahasa pemrogramanbanyak digunakan untuk perhitungan numerikketeknikan, komputasi, simbolik, visualisasi,grafis, analisis data matematis, statika, simulasipermodelan dan desain GUI. KeunggulanMATLAB dalam perhitungan numerik, analisisdata dan visualisasi data dibandingkan denganprogram pengolah data yang lain sepertiBASIC, FORTRAN, PASCAL atau C adalahtersedianya beberapa fasilitas khusus yangsangat berguna dalam proses pengujian ini,yaitu :• WA VREAD, berfungsi untuk membaca data

yang bebentuk file suara (*.\vav)• FFT {Fast Fourier Transformation),

berfungsi untuk melakukan TransformasiFourier Cepat.

148

PLOT, berfungsi untuk menggambar grafik2 dimensi.

PLOT3, berfungsi untuk menggambargrafik 3 dimensi

Pj;mi«,<'1*>-i« >»"•» »—

IOTTtI-I

Gambar 8. Tampilan MATLAB

Penggunaan program MATLAB dalampenelitian getaran ini adalah untuk melakukantransformasi Fourier pada data suara yang telahdirekam dan menampilkannya sebagai grafikdomain frekuensi, grafik domain waktu danpeta spektrum. Agar grafik-grafik tersebutdapat ditampilkan maka harus terlebih dahuludibuat program-programnya. Pada penelitian inimembutuhkan dua jenis program yaitu ProgramAnalisis Sinyal Suara Dalam Bentuk DomainFrekuensi dan Domain Waktu, serta ProgramPembuatan Peta Spektrum Tiga Dimensi.Penelitian ini mempergunakan MATLAB versi6.5. [6,7].

Penggunaan Sound Blaster Audigy LS 5.1

Creative Sound Blaster LS 5.1

merupakan salah satu Sound Card PC terbaikdikelasnya yang memiliki spesifikasi sebagaiberikut:

• OPL5 - Yamaha FM Synthesizer.• Creative E-MU Systems - voice sample

playback synth.

MESIN, Volume 8 Nomor2, Mei 2006. 142 - 154

• PCI 2.1 compliant slots + on board 512 kbRAM (Random Access Memory) + 1 MbROM (Read Only Memory)

• Effect Engine, yang merupakan efek-efekseperti Reverb dan Chrous

• ADC (Analog to Digital Converter ) DAC(Digital toAnalog Converter).

• ASP / CSP{Advanced Signal Processor/Creative's Signal Processor),

Cool Edit Pro 2.0 dan Midtitrack

Cool Edit Pro 2.0 adalah programperekam inti untuk kegiatan dalam penelitian.Fungsi dari program ini yaitu dapat meg-edit,memotong gelombang suara, meng-copygelombang suara dan memanipulasi gelombangsuara dengan baik serta memiliki jalur rekamanIebih dari satu (mult track) seperti yang terlihatpada Gambar 9.

•tart] m\.<a-• it.> <>3^^)•Ad |̂•'̂ l^nlffi«,o^.v|,n^..i^illi^.:

Gambar 9. Tampilan Cool EditPro 2.0

Penggunaan Matlab 6.5

Matlab 6.5 mempunyai fasilitas Wavreadyang mampu menerima sinyal suara 8 bit, 16bit, 32 bit, Mono maupun Stereo dengansampling rate* tidak lebih dari 100.000 Hz.Sehingga untuk pengujian ini terlebih dahuludiatur Record Setting pada Cool Edit Pro 2.0agar suara yang direkam jelas dan sesuai

dengan yang diinginkan. Pada pengujian inisuara direkam menggunakan 8 bit dengansampling rate* 11.025.

a •. -<-jm-4tC »)i).\iiiitt.re(... tocrtimni.

Gambar 10. Tampilan Midtitrack Cool Edit Pro

Cara-cara pengaturan Record Settingpada Cool Edit Pro 2.0 adalah :1/. Membuka file yang ada diujung atas kiri

tampilan Cool Edit Pro 2.0.Kemudian pilih "New" untuk menampilkanNew Waveform.Pada tampilan New Waveform pilihsampling Rate* 11025, channels mono danResolution 8bit, kemudian tekan tombolOK.

Setelah suara yang direkam cukup makaproses perekaman dihentikan denganmenekan tombol stop.

21.

3/.

4/.

Dengan meng-klik IjjssJ maka tampilanNew Waveform akan muncul, yang kemudianpilih format rekaman pada 11025, mono, dan 8bit. Maksudnya agar suara yang direkam adalahMono {Single Channel), 8 bit dan samplingratenya adalah 11025 Hz. Selanjutnya tekantombol OK pada sudut kanan bawah makaperekaman suara telah dimulai.

Analisis spektrum getaran untuk mengidentifikasi sinyal kontak gigidalam sistem transmisi (Noor Eddy, A. Husen dan Hem Kurniawan)

149

:< Ask)

Gambar 11. Pengaturan Record Setting

OK

Cancel

Help

Gambar 12 Tampilan Tombol pada NewWaveform

Apabila data suara yang terekam sudahmemiliki panjang yang cukup untuk dianalisismaka proses rekaman dapat dihentikan dengan

cara meng-klik tombol stop yang terdapatpada Playback too/bar. Setelah itu data suarayang telah direkam dapat langsung disimpandengan menggunakan fasilitas Save As padamenufile Cool Edit Pro.

Tampilan Playback toolbar:

a • . ULJ ,® ~°°lH U •> M *JI

50

i

Gambar 13. Playback Toolbar padaCool Edit Pro 2.0

Maka tampilan dari suara yang telah terekamadalah akan seperti Gambar 14 di bawah ini :

WE-:-

Gambar 14. Tampilan Grafik Domain WaktuPada Cool Edit Pro2.0

Setelah semua data suara yang terekamdiedit maka proses selanjutnya adalah denganmengubah suara yang berupa domain waktumenjadi domain frekuensi melalui fasilitas FFTyang ada pada Matlab 6.5 sehingga frekuensiyang timbul akan menjadi seperti berikut :(Gambar 15, 16)

W* Pfmm 'i»*v"*m

dTOtrWGambar 15. Tampilan Grafik Domain

Frekuensi

MESIN. Volume 8 Nomor 2, Mei 2006, 142- 154

Gambar 16. Tampilan Grafik Peta Spektrum.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengambilan data pada model penelitianini dilakukan pada kececepatan putar 150-350rpm dan 700-1100 rpm. Model penelitianmemiliki beberapa roda gigi yang mengalamiberbagai keadaan dapat menghasilkankarakteristik spektrum getaran yang jelas.

Perhitungan teoritis frekuensi yangtampil pada spektrum sistem getaran denganputaran 700 rpm adalah sebagai berikut:

Pada Hypoid Gear:

• Frekuensi gear mesh teoritis,

four =™x9 =WK-A = 9 gigi. Hypoid gear

• Frekuensi sidebands pertama secarateoritis,

'700^/•n-105-

60=93,33 Hz.

Frekuensi sidebands kedua secara teoritis,

f700N/W2=105 +

i, 60=116,67 Hz.

Gambar 17. Grafik Domain Frekuensi 700 rpmpada Hypoid Gear

Pada Side Gear:

• Frekuensi gear mesh teoritis ,

/oM7-=~r*16 =186,67Hz.D= 16 gigi Side gear.

• Frekuensi sidebands pertama secarateoritis,

/W1=l 86,67 -fMJ.i75ft.• Frekuensi sidebands kedua secara teoritis,

f700N/»i-186,67+-

{60=198,34 Hz.

Gambar 18. Grafik Domain Frekuensi 700 rpmpada Side Gear

Analisis spektrum getaran untuk mengidentifikasi sinyal kontak gigidalam sistem transmisi (Noor Eddy, A. Husen dan Hem Kumiawan)

15

Pada Gambar 17 dan 18 juga terlihatbahwa adanya frekuensi yang dominan pada lx,2x, 3x rpm yang menandai adanya frekuensimisalignment. Maka perhitungan teoritis darifrekuensi misalignment yang lampiI padaspektrum sistem getaran dengan putaran700 rpm adalah sebagai berikut :

, 700 __60

• frur =—x2 = 2333Hz.

r 700 1 «<«• ^y=—x3 = j5//z.

Gambar 19. Grafik Domain Frekuensi 700 rpmMenunjukkan Misalignment

Spektrum getaran pada Gambar 17menunjukan sinyal kontak gigi yang cukupjelas untuk Hypoid Gear dengan amplitudosebesar 55 db. Gambar 18 menunjukkan sinyalkontak gigi yang kurang jelas dengan amplitudoyang kecil sebesar 7 db dan hampir disamarkanoleh frekuensi-frekuensi lainnya. Gambar 19menunjukkan adanya frekuensi misalignmentyang cukup jelas. Nilai amplitudo frekuensimisalignment untuk lxrpm adalah sebesar 21db, 2xrpm sebesar 41 db dan 3 x rpm sebesar173 db.

Hasil pengamatan menunjukkanperbedaan nilai amplitudo yang cukup besar

152

antara sinyal kontak gigi yang dihasilkan olehhypoid gear dengan side gear. Nilai amplitudofrekuensi gear mesh pada sinyal kontak gigihypoid gear yang diambil adalah 7.6 kali lebihbesai dai'ipada sinyal kontak gigi yang diambilpada side gear.

Perbandingan antara spektrum sistemgetaran pada Hypoid Gear akan dibandingkandengan hasil yang pernah diambil denganmenggunakan DSA (Digital Signal Analizer)dan dapat dilihat pada gambar-gambarspektrum getaran di bawah ini. Sinyal kontakgigi pada spektrum getaran tersebut ditunjukkanoleh tanda lingkaran.

Gambar 20. Grafik Domain Frekuensi 700 rpmpada Hypoid Gear (Matlab)

KESIMPULAN

Pengujian sistem transmisi roda gigidifferential dengan menggunakan Matlabmerupakan suatu langkah awal yang baru dalammempelajari karakteristik dari suatu sistem rodagigi. Beberapa kesimpulan yang dapat ditarikdari hasil penelitian adalah :

1/. Pada sistem transmisi roda gigi differentialterdapat adanya kondisi misalignment yangditandai dengan sinyal dominan pada lx, 2xdan 3x rpm.

MESIN, Volume 8 Nomor 2, Mei2006, 142 - 154

Power Spectrum Chan l A¥a*20T

>e.iV. ir>i.M9Mz 3{H.n77iwn,'/cflv

Mag

PiMtfC

......>!.« ...1. .. ........... I..K..I.I...... | , ,,«,,. j, ...,„„„ ,„,.,.. ,,.„,. ,,»,1 . i J i ;

{ll„l , . ...,l« „. .-L III,111. . ' [

XUOIIIt Y:3DX70Sro

Gambar 21. Grafik domain frekuensi 700 rpm pada Hypoid Gear (DSA)

21. Frekuensi Gear Mesh pada Side Gear yangditampilkan kurang dapat didefinisikandengan jelas sedangkan pada Hypoid Gearterlihat cukup jelas.

3/. Frekuensi Gear Mesh pada Hypoid Gearyang dihasilkan dari SoundBlaster danMatlab memiliki penyimpangan ± 1,3 %terhadap hasil teoritis, sedangkan terhadapDSA memiliki penyimpangan sebesar ±1,93 %.

4/. Frekuensi Gear Mesh pada Side Gear yangdihasilkan dari SoundBlaster dan Matlabmemiliki penyimpangan ± 2,8 % terhadaphasil teoritis, sedangkan terhadap DSAmemiliki penyimpangan sebesar ± 2,5 %.

Selain itu ada beberapa kesimpulan yangdapat ditarik dari hasil penelitian mengenaiadanya perbedaan frekuensi dari hasilperhitungan teoritik dengan frekuensi hasilpenelitian antara lain disebabkan oleh :

1/. Tegangan listrik yang dipakai belum dapatdikatakan stabil yang mengakibatkanputaran yang keluar dari motorpenggeraktidak stabil.

21. Terdapat slip dan pembebanan pada sistempengujian yang mengakibatkan putaranyang dihasilkan motor listrik tidak samadengan putaran yang diberikan/terlihat padainverter.

3/. Putaran yang dibaca oleh stroboscopekurang tepat atau adanya kesalahan bacapada stroboscope karena pada putaran yangdiinginkan nilai yang ditunjukkanstroboscope tidak diam / berubah.

SARAN

Untuk mendapatkan hasil pengujian yangbaik maka perlu diperhatikan hal-hal berikut:

• Lokasi tempat pengambilan datadiusahakan tenang dan jauh darikebisingan, sehingga sinyal suara dapatditangkap dengan baik dan tidak terganggunoise.

• Untuk mendapatkan frekuensi yang jelas,lakukanlah pengujian dengan menggunakanmotor listrik yang dapat berputar dengankecepatan tinggi.

• Untuk menghindari slip sebaiknyabelt/sabuk diganti dengan menggunakankopling.

• Pada saat pengambilan data suaraletakkanlah mic sedekat mungkin denganmodel tetapi jaga agar tidak menempel padamodel. Hal ini bertujuan agar data suarayang direkam adalah murni suara yangdihasilkan model.

• Gunakanlah microphone yang sensitif agardata suara hasil rekaman bagus dan

Analisis spektrum getaran untuk mengidentifikasi sinyal kontak gigidalam sistem transmisi (Noor Eddy, A. Husen dan Hem Kurniawan)

153

berkurang noise-nya sehingga suara yangditangkap murni suara mesin.Untuk menghindari baut atau mur yangkendor sehingga mengakibatkan kedudukangardan bergeser terhadap kerangka dasarmaka sebaiknya dilakukan pengelasan padabagian tersebut.

DAFTARPUSTAKA

1 'Kursus Singkat GetaranPermesinan* Diktat kuliah. Laboratorium

Dinamika Ilmu Rekayasa ITB, Bandung1999.

2. Wowk, V.. 'Machinery Vibration :Measurement and Analysis' McGraw Hill,Inc, New York. 1991.

3. Goldman, S., 'Vibration SpectrumAnalysis: Apractlcal Approach ' IndustrialPress Inc, New York 1991.

4. Suga, K., dan Sularso, 'DasarPerencanaan dan Pemilihan Elemen

Mesin* PT Pradya Paramita, Jakarta 1991.

5. Wahyu, T. dan Prasetyo, A., 'Analisis danDesain Sistem Kontrol Dengan Matlab*ANDI Yogyakarta, Yogyakarta 2003.

6. Noor Eddy, A. Husen dan Rian Iman H,Analisa spektrum getaran untukmengindentifikasi sinyal kontak gigidalam sistem transmisi roda gigi kerucutjenis lurus dengan memanfaatkan matlabdan creative sound blester live 5.1, Jurnal

154

Umiah Teknik Mesin "Mesin"

Nomor 1 Januari 2005.

Volume 7

7. Jerry Christanto. 'Aplikasi PredictiveMaintenance Pada Transmisi Roda GigiDifferential Dengan MenggunakanSpektrum Getaran' Universitas Trisakti,Jakarta 2001.

8. Duane Hanselman & Bruce Littlefield.

'Matlab Bahasa Komputasi Teknis* ANDIYogyakarta, Yogyakarta 2004

9. Seto, W., 'Mechanical Vibration* SchaumOutline Series,1964.

10. Thomson, William. 'Teori Getaran denganPenerapan* Erlangga, 1996.

11. Robert K. Vierck dan Dicky RezadyMunaf,. 'Analisis Getaran' PT. ERESCO,Bandung 1995.

12. Tim Widya Gamma. (Rumus-rumusMantap Dan Sari Materi Penting IPA-FISIKA* Yrama Widya, Bandung 2000.

13. Training Manual New Step I; TrainingCenter PT Toyota Astra Motor.

MESIN, Volume 8 Nomor 2, Mei 2006, 142 - 154