GETARAN MEKANIK
PENGERTIAN GETARAN
Getaran yang terjadi pada mesin-mesin biasanya
menimbulkan efek yang tidak dikehendaki seperti ketidaknyamanan, ketidak
tepatan dalam pengukuran atau rusaknya struktur mesin. Getaran terjadi karena
adanya eksitasi baik yang berasal dari dalam maupun dari luar sistem akan
tetapi efek getaran yang ditimbulkannya sangat tergantung dari frekuensi
eksitasi tersebut dan elemen-elemen dari sistem getaran itu sendiri. Untuk
meredam getaran yang terjadi dapat dilakukan dengan cara memasang sistem
peredam dinamik pada sistem yang bergetar atau memasang sistem tersebut pada
tumpuan yang baik sesuai dengan frekuensi eksitasinya.
Getaran merupakan gerakan yang teratur dari
benda atau media dengan arah bolak-balik dari kedudukan
keseimbangannya(Kepmenaker1999). Pada umumnya, getaran terjadi akibat efek-efek
dinamis dan toleransi-toleransi pembuatan, keregangan, kontak-kontak berputar
dan bergesek antara elemen-elemen mesin serta gaya-gaya yang menimbulkan suatu
momen yang tidak seimbang pada bagian-bagianyang berputar. Dalam keadaan
beresonansi, benda yang bergetar pada frekuensi yang sama dapat saling
mempengaruhi. Osilasi kecil dapat memicu frekuensi resonansi dari beberapa
bagian struktur dan diperkuat menjadi sumber-sumber kebisingan (noise)
dan getaran yang utama (James 1994).
Mesin yang ideal akan menimbulkan getaran
dengan amplitudo yang kecil karena energi yang dihasilkan seluruhnya diubah
menjadi kerja. Kerusakan dan deformasi pada elemen-elemen mesin akan mengubah
karakteristik dinamis sistem dan cenderung meningkatkan getaran. Getaran yang
terjadi pada benda yang bergerak dapat terjadi karena gaya akibat tumbukan,
gaya yang tidak konstan, gaya gesek yang tidak konstan, gaya cairan dan gaya
mekanis yang tidak stabil, dan gaya magnetik yang berfluktuasi.Getaran
sinusoidal berupa gerakan harmonis sederhana
GETARAN MEKANIK BEBAS DAN PAKSA
Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu
interval waktu tertentu. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda dan
gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai massa
dan elastisitas mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasa
(engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya
biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.
Ada dua kelompok getaran yang umum yaitu :
(1). Getaran Bebas
Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi
karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika
ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu
atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang
dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki
massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi
tanpa rangsangan luar.
(2). Getaran Paksa.
Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena
rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi maka sistem dipaksa
untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan
salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan
osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kerusakan pada struktur besar
seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang, merupakan kejadian
menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan frekuensi natural
merupakan hal yang utama.
GETARAN MEKANIK TEREDAM DAN TAK TEREDAM
(Damping)
Dalam system dynamic bekerja dissipative forces – friction,
structural resistances.
Umumnya, damping dalam structural systems adalah kecil dan
mempunyai efek yang kecil terhadap natural frekuensi. Tetapi, damping mempunyai
pengaruh yang besar dalam mengurangi resonant pada structural sistem.
GETARAN DETERMINISTIC DAN RANDOM
Ø Getaran
Deterministic
Sinyal disebut deterministic, selama harga dari
sinyal dapat diprediksi.
Getaran Deterministik
Getaran Deterministik dan Harmonik
Ø Getaran
Random
– Tidak memiliki sinyal yang periodik maupun
harmonik
– Harga dari getaran random tidak dapat di prediksi
– Tetapi getaran random bisa di gambarkan secara
statistik
Getaran Random
GETARAN MEKANIK
Menurut Zander (1972), lahan dan permukaan
jalan yang tidak rata, profil roda, serta bekerjanya motor dan bagian mesin
lainnya dapat menimbulkan getaran mekanis pada operator. Getaran pada dasarnya
dibedakan menjadi dua tipe yaitu getaran sinusoidal dan getaran
random.
Getaran mekanik dapat didefinisikan sebagai
gerak osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik/posisi seimbang. Getaran
terjadi karena adanya gaya eksitasi. Hampir semua mesin yang bergerak akan
bergetar meskipun mungkin intensitasnya sangat kecil. Karena secara praktis
tidak mungkin menghilangkan eksitasi getaran sama sekali. Eksitasi dapat
terjadi karena adanya ketidakseimbangan pada mesin itu sendiri atau dari sumber
di luar mesin. Pada banyak hal biasanya terjadinya getaran sangat tidak
diinginkan karena getaran dapat mengganggu kenyamanan, menimbulkan ketidak
presisian atau menurunkan kwalitas kerja mesin-mesin perkakas. Bahkan getaran
juga dapat merusak konstruksi mesin.
Untuk itu banyak upaya dilakukan untuk meredam
getaran. Meredam getaran pada dasarnya dapat dilakukan dengan meminimalkan gaya
gaya eksitasi akan tetapi juga dapat dilakukan dengan memasang sistem peredam.
Tulisan ini membahas bagaimana getaran yang terjadi karena gaya-gaya tersebut
dapat diredam tanpa mengubah besarnya gaya eksitasi yang diberikan. Getaran
yang dibahas dimodelkan sebagai sistem massa diskret dan dinyatakan sebagai
persamaan gerak (simpangan) dari massa tersebut. Untuk itu meredam getaran
berarti menurunkan simpangan massa yang terjadi karena gaya eksitasi getaran.
KLASIFIKASI GETARAN
Getaran
dapat diklasifikasikan menurut ada tidaknya eksitasi yang bekerja secara
kontinyu, menurut derajat kebebasannya atau menurut sistem massanya. Menurut
klasifikasi yang pertama getaran dibedakan sebagai getaran bebas atau getaran
paksa. Disebut sebagai getaran paksa jika pada sistem getaran terdapat gaya
eksitasi periodik yang bekerja kuntinyu sebagai fungsi waktu. Pada sistem
getaran bebas getaran terjadi karena adanya eksitasi sesaat seperti gaya
impulsif atau adanya simpangan awal. Menurut derajat kebebasannya getaran dapat
dibedakan sebagai getaran derajat satu, dua, atau n derajat sesuai dengan
banyakya koordinat bebas (Independence) yang diperlukan untuk mendefinisikan
persamaan gerak sistem tersebut. Pada sistem getaran massa diskret setiap massa
dianggap sebagai bodi kaku dan tidak mempunyai elastisitas. Sebaliknya pada
sistem massa kontinu, massa yang bergetar tidak dianggap sebagai bodi kaku
tetapi mempunyai elastisitas sehingga dimungkinkan adanya gerak relatif di
antara titik-titik pada massa tersebut. Sistem massa kontinyu memiliki n
derajat kebebasan yang tak berhingga.
ISOLASI GETARAN
Gaya-gaya
penggetar yang ditimbulkan oleh mesin-mesin seringkali tidak dapat dihindari.
Akan tetapi pengaruhnya dalam sistem dinamik dapat dikurangi dengan cara
memasang mesin - mesin tersebut di atas sistem tumpuan yang baik. Sistem
tumpuan yang baik akan berfungsi sebagai isolator sehingga getaran yang
ditimbulkan mesin tidak akan diteruskan pada dasar atau alas mesin.
SISTEM GETARAN DUA DERAJAT KEBEBASAN
Sistem
getaran dengan dua derajat kebebasan memiliki dua frekuensi natural dan
memerlukan dua koordinat untuk menyatakan persamaan geraknya. Bila getaran
terjadi pada salah frekuensi tersebut maka terdapat hubungan yang pasti antara
amplitudo - amplitudo kedua koordinat dan konfigurasinya dinyatakan sebagai
ragam normal. Sehingga sistem getaran ini akan memiliki dua bentuk ragam normal
sebagaimana frekuensi naturalnya.
PEREDAM GETARAN DINAMIK
Getaran
didefinisikan sebagai gerak osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik atau
posisi seimbang. Getaran terjadi karena adanya gaya yang berulang. Getaran
sangat tidak diinginkan karena mengangu kenyamanan bahkan merusak kualitas
kontruksi alat. Meredam getaran pada dasarnya dapat dilakukan dengan
meminimalkan gaya-gaya eksistansi akan tetapi dapat juga dilakukan dengan
memasang sistem peredam.
Pada sebuah mesin yang memiliki rotor yang
eksentris atau mesin torak yang kecepatan geraknya berubah-ubah. akan timbul
gaya inersia yang berubah-ubah pula sehingga dapat menimbulkan getaran yang
eksitasinya berasal dari dalam mesin itu sendiri. Antara torak dengan poros
dihubungkan dengan batang penghubung sehingga ketika mesin bekerja akan tibul
gaya inersia yang berubah terhadap waktu secara harmonis. Untuk meredam getaran
yang terjadi dapat dilakukan denga memasang sistem massa-pegas yang lain yang
berfungsi sebagai penyerap getaran.
TENAGA OMBAK
Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya
adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42
Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga
ombak, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah.
Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia mengenai
pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru
akan membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan
penyebab nomor 1 pemanasan global.
Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka
pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW)
pada tahun 2025.
Generator mengubah energi gerak menjadi energi listrik dengan
teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang dengan
material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat
stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop.
Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada
stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan
tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh
masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa
AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih
sinusoidal. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum
dapat dimanfaatkan.
FUNGSI GETARAN MEKANIK PADA OMBAK AIR LAUT
Sistem getaran mekanik ombak yang dibangkitkan
oleh gaya gerak horizontal ombak dan sifat elstisitas pegas, merupakan
penelitian untuk mendapatkan parameter besaran-besaran fisika. Penentuan
besaran energi ombak dapat diperoleh dari alat sistem getaran mekanik ombak,
selanjutnya digunakan untuk menganalisa peralatan. Dalam penelitian yang
dilakukan, daya ombak yang dihasilkan berdasarkan perhitungan energy mekanik
ombak, P = 99,2 Watt dengan asumsi massa air yang digunakan 1026 kg dalam 1
meter kubik. Metode yang dipakai dalam penelitian ini yakni metode getaran
mekanik tak teredam adalah ayunan sederhana yang dilengkapi pegas. Metode ini
menghasilkan daya ombak, P = 8,1 Watt dengan massa benda yang digunakan 1,04
kg.
Target khusus dalam penelitian sistem getaran
mekanik ombak yaitu mendapatkan daya dan energi ombak, untuk menemukan putaran
rotasi yang teratur. Dari hasil data penelitian kecepatan linear mendekati sama
dan kecepatan rotasi berbeda, maka putaran rotasi dapat diperoleh dengan
menggunakan variable jari-jari rotasi yang berubah. Hal ini sesuai dengan
perumusan bahwa kecepatan linear sama dengan keceparan rotasi kali jari-jari
rotasi. Tujuan jangka panjang, jika putaran poros rotasi dapat diperoleh dari
getaran ombak, maka dapat digunakan untuk mendapatkan energi listrik, energi
gerak. Dari hasil penelitian ini, selanjutnya dapat dikembangkan rekayasa
teknologi mekanik ombak untuk tujuan yang bermanfaat terhadap kebutuhan
manusia.
PENGARUH AKSELERASI GETARAN TERHADAP MANUSIA
Pengaruh getaran terhadap manusia sudah banyak
diteliti. Penelitian pada umumnya mengkaji getaran dilihat dari frekuensi
getaran dan pengaruhnya terhadap manusia. ISO (International Standard
Organization) menyatakan kondisi getaran yang memberikan pengaruh tidak nyaman
dan gangguan lebih besar terhadap manusia terjadi pada frekuensi antara 4
sampai 8 Hz pada getaran arah vertikal dan pada frekuensi 1 sampai 2 Hz pada
getaran arah horizontal (pada arah x dan y). Sehingga untuk mempertimbangkan
semua kondisi getaran dan perbedaan efeknya digunakan factor frequency
weighted. Namun disisi lain pengaruh getaran tidak hanya ditentukan oleh
nilai frekuensinya tetapi juga dipengaruhi oleh intensitas (dalam hal ini
akselarasi) dan arah getaran. Oborne 42 (1983) didalam Oborne (1987) menyatakan
bahwa pada level intensitas yang sama respon manusia terhadap getaran relatif
stabil. Pengamatan efek getaran dalam penelitian ini didasarkan atas perubahan
nilai akselarasi. Sementara frekuensi getaran bervariasi antara 9 sampai 30 Hz,
level akselarasi tertentu tidak didominasi oleh frekuensi tertentu.
PENGARUH GETARAN BENANG LUSI TERHADAP KELELAHAN MATA OPERATOR
LOOM WEAVING DENIM
Pada getaran mekanis dengan intensitas sampai
dengan 4m/det2 (maksimal getaran yang dianjurkan) mata masih dapat mengikuti
getaran antara kepala dan sasaran, sedangkan untuk intensitas selanjutnya mata
tidak dapat lagi mengikutinya. Getaran yang melebihi nilai ambang batas dapat
menyebabkan kelelahan mata ditandai dengan gejala penurunan ketajaman mata,
penglihatan rangkap atau kabur, sakit atau pegal di sekitar mata dan terjadinya
kesalahan atau bahkan kecelakaan kerja. Masalah dalam penelitian ini adalah
bagaimanakah pengaruh getaran benang lusi pada mesin loom terhadap kelelahan
mata operator bagian loom weaving.
WHOLE BODY VIBRATION
Whole body vibration merupakan getaran pada seluruh tubuh manusia
secara signifikan dapat terjadi pada pengemudi traktor, alat berat,
kendaraan off-road, truk, dan bus. Getaran dengan frekuensi 1 –80
Hz memiliki efek yang kuat pada keseluruhan tubuh manusia. Jenis getaran ini
memiliki lebih banyak perluasan variasi dan dampak. Dampak dari getaran ini
memberikan efek yang lebih kompleks mulai dari jantung, peredaran darah hingga
penurunan daya penglihatan serta konsentrasi. Ketentuan dampak ini tidak jelas,
dimanatubuh tidak memiliki satu reseptor pun untuk tenaga ini.
Getaran seluruh tubuh ditimbulkan dari
permukaan lahan tempat kendaraan beroperasi dan kurangnya absorpsi shockpada
suspensi. Getaran dan shockpada kendaraan tersebut bertransmisi
pada pengemudinya melalui tempat duduk dan lantai. Hal ini dapat membahayakan
sistem rangka (punggung) dan tubuh bagian dalam (sistem pencernaan dan organ
reproduksi wanita).
Menurut Budiono (2003), pengendalian getaran seluruh tubuh
secara teknis dapat dilakukan dengan:
- Menggunakan
peralatan kerja dengan intensitas getarannya rendah (dilengkapi dengan damping atau
peredam).
- Memelihara atau
merawat peralatan dengan baik dengan mengganti bagian-bagian yang aus atau
memberikan pelumasan.
- Meletakkan peralatan
dengan teratur.
- Menggunakan remote control sehingga operator
tidak terkena paparan getaran karena pengendalian jarak jauh.
Standar internasional ISO 2631-1, 1997
mengenai getaran mesindan guncangan evaluasi terkait pemaparan getaran seluruh
tubuh terhadap manusia. Standar ini menggunakan caution zone untuk
mengklasifikasikan letak pemaparan getaran antara penetapan batasan tergantung
pada lamanya pemaparan. Standar ini juga memberikan panduan terhadap kenyamanan
dan gerakan kesakitan.
KESIMPULAN
· Getaran dapat diredam dengan memasang sistem
peredam getaran dinamik pada sistem yang bergetar atau merencanakan sistem
tumpuannya yang baik
· Pada sistem peredam dinamik (non viscous),
getaran sistem utama dapat diredam ketika frekuensi sistem utama sama dengan
frekuensi resonansi sistem peredam.
· Amplitudo maksimum pada frekuensi resonansi
dapat dibatasi dengan sistem tumpuan dengan ratio redaman yang besar. Dan
sebaliknya pada daerah frekuensi yang lebih besar dari frekuensi resonansi ( ω
/ ω n > V2 ) efek redaman terbesar ( TR < 1 ) dapat dicapai bila sistem
tumpuan redaman memiliki rasio redaman yang kecil.
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar