CONTOH SKRIPSI BAB IV TEKNIK MESIN

BAB IV
PENGOLAHAN DATA

Pendahuluan
Tingkat getaran yang terjadi dikapal berubah sesuai dengan kondisi kapal. Seiring dengan pengoperasian kapal, tingkat getaran yang dihasilkan akan berubah terkait dengan perubahan tingkat keausan, titik berat atau munculnya ketidak seimbangan pada permesinan, gesekan berlebih yang muncul, kemunduran performance dari permesinan. Apabila permesinan mendapatkan perbaikan baik di motor induk, reduction gear, sistem perporosan dan propeller maupun peralatan lainnya, maka tingkat getaran yang dihasilkan juga akan berubah.

Getaran timbul akibat transfer gaya siklik melalui elemen-elemen mesin yang ada, dimana elemen – elemen tersebut saling beraksi satu sama lain dan energi didesipasi melalui struktur dalam bentuk getaran.

Untuk mengetahui sistem propulsi pada kapal, penulis mengumpulkan data-data yang dibutuhkan dalam pembahasan analisa tingkat getaran (vibration) sistem propulsi kapal freezer trawler. Untuk mencapai tujuan dari penelitian ini data yang diperoleh merupakan keterangan-keterangan mengenai kapal. Jenis kapal yang akan dibahas adalah jenis kapal freezer trawler.

Spesifikasi kapal yang digunakan saat ini adalah sebagai berikut :
Nama Kapal : FREEZER TRAWLER (T 214)
Tipe Kapal : FREEZER TRAWLER
LOA : 114.95 m
LWL : 105.00 m
Breadth (Bmld) : 20.00 m
Height (Hmld) : 12.85 m
Draft(Summer) : 7.60 m
Performance
Main Engine type......................................................: 16V32/40
Engine power  ..........................................................: 8000 kW
Engine Speed............................................................: 750 rpm
  Propeller shaft speed.................................................; 150 rpm
Technical data propeller
Propeller hub size.......................................................; VBS 1280-00F
Propeller hub Material................................................; Ni Al Br
Propeller blade Diameter............................................; 4200 mm
Number of propeller blades........................................; 4
Propeller blade material..............................................; Ni Al Br
Coupling
Flange tipe shaft coupling.................................................; 340 UHF


Gear box
Reduction gear box type......................................; SVAL 1120 A-88 K61
Gear offset...........................................................; Horizontal
Main reduction ratio............................................; 5,304 :1
Input (engine) speed............................................; 750 Rpm
Output (shaft) speed.............................................; 150 Rpm

Pembahasan
Perbandingan gigi (reduction) gearbox trasmisi pada pembahasan ini mempunyai 5.304:1,〖 N〗_1=20, N_2=101, ∅_G1=0.7m ,∅_G2=1.2 m, m_p=5,536 kg,〖 m〗_m=78,800 kg, sehingga massa momen inersia gigi 2 dan propeller disebut mesin,

Mencari massa momen innersia
Massa gigi 1:
  〖m 〗_G1=πR^2 L 7850 〖kg/m〗^3
            =3.14×(0.35m)^2×0.45m×7850kg/m^3
=1,331.05 kg
             
Massa gigi 2 :
 〖m 〗_G2=πR^2 L 7850 kg/m^3  
            =3.14×(〖0.6m)〗^2×0.45m×7850kg/m^3
=3,993.14 kg




Massa momen inersia propeller
〖 J〗_p=1/2  m R^2
〖 J〗_p=1/2  x 5,536 kg x 〖(2.1m)〗^2
〖 J〗_p=1/2  x 5,536 kg x 4.1 m^2
〖 J〗_p=12,206.88 〖kgm〗^2

Massa momen inersia mesin (rotor)
〖 J〗_m=1/3  m (p+ l)^2
〖 J〗_m=1/3  x 78,800 kg (6.5+1,5 m)^2  
〖 J〗_m=1,681,066.67 〖kgm〗^2

Massa momen inersia gigi 1
〖 J〗_G1=1/2  m R^2
〖 J〗_G1=1/2  x 1,331,05 kg x 〖(0.35m)〗^2
〖 J〗_G1=1/2  x 1,331.05 kg x 0.1225 m^2
〖 J〗_G1=81.53 〖kgm〗^2



Massa momen inersia gigi 2
〖 J〗_G2=1/2  m R^2
〖 J〗_G2=1/2  x 3,993.14 kg x 〖(0.6m)〗^2
〖 J〗_G2=1/2  x 3,993.14 kg x 0.36 m^2
〖 J〗_G2=718.77 〖kgm〗^2

Ukuran gigi mempunyai rasio 5.304:1, sehingga massa momen inersia gigi 2 dan propeller, disebut mesin, diberikan dengan

  (J_G2 )_eq=(N_2-N_1 )^2  (J_G2 )
=〖(5.05)〗^2  (718.77 〖kgm〗^2  )
=18,328.64 kgm^2
      (J_p )_eq=(N_1 N_2 )^2  (J_p )
=〖(5.05)〗^2  (12,206.88 kgm^2 )
=311,275.44 kgm^2

Karena jarak antara mesin dan unit gigi kecil, mesin dan dua gigi dapat diganti dengan rotor tunggal dengan massa momen inersia :

J_1=J_E+J_G1+(J_G2 )_eq
J_1= 1,681,066.67〖kgm〗^2+81.53 〖kgm〗^2+18,328.64 kgm^2
   =1,699,476.84 kgm^2

Mencari kekakuan torsional shaft (konstanta pegas)
Diasumsikan modulus geser(G) 〖80×10〗^9 N/m^2 untuk baja, kekuatan torsional untuk poros 1,2 dan 3 dapat ditentukan sebagai berikut : Gambar 4.3 Penampang pada shaft propeller

〖                 k〗_t1=〖GJ〗_1/l_1 = (Gπ(d_1 )^4)/32l            
        = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (0.28)^4)/(32×6.5)
                           = ((80×〖10〗^9 )×3.14×(〖6.15×10〗^(-03) ))/208
          =((80×〖10〗^9 )  (0.0193))/208
          =7,423,076.92 N/m        

〖                 k〗_t12=〖GJ〗_12/l_12 = Gπ(D_12^4-d_12^4 )/(32l_12 )
                      = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (〖0.43〗^4-〖0.18〗^4 ))/(32 ×1)
        = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (0.0339))/32
                           = 〖80.516 ×10〗^9/32
             =〖0.266 ×10〗^9  N/m        

    k_t23=〖GJ〗_23/l_23 = Gπ(D_23^4-d_23^4 )/(32l_23 )
                      = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (〖0.42〗^4-〖0.18〗^4 ))/(32 ×4.3)
        = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (0.0309))/102.4
                           = 〖7.762 × 10〗^9/102.4
             =〖0.076 ×10〗^9  N/m      

〖                 k〗_t34=〖GJ〗_34/l_34 = Gπ(D_34^4-d_34^4 )/(32l_34 )
                      = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (〖0.37〗^4-〖0.18〗^4 ))/(32 ×6.7)
        = ((80×〖10〗^9 )  3.14 (0.0189))/214.4
                           = 〖7.762 ×10〗^9/214.4
             =〖0.022 ×10〗^9  N/m
Karena rangkaian pada shaft adalah sebuah rangkaian seri maka konstanta pegas dari keseluruhan (k_teq) adalah :
〖                              k〗_teq=  (k_12  k_23  k_34)/(k_12+ k_23+ k_34 )
                     = (〖0.266 ×10〗^9 )(〖0.076〗^9 )(〖0.022 ×10〗^9 )/(〖(0.266 ×10〗^9) +  〖(0.076 ×10〗^9) + 〖(0.022 ×10〗^9))  
        = 〖0.000445 ×10〗^9/〖0.364 ×10〗^9
                               =123,000 N/m

Menentukan frekuensi alami dari shaft propeller
Karena panjang poros 2 tidak dapat diabaikan, diasumsikan propeller dihubungkan ke shaft 2, karena system ini dapat di persentasikan sebagai dua derajat kebeasan (2DOF) torsional sistem indikasinya pada gambar (4.2) menetapkan : k_3=0,k_1=k_t1,k_2=k_t2,m_1=J_1,dan m_2=J_2 di Presamaan (2.10.7) frekuensi alami dari system dapat ditentukan sebagai :


ω_1^2,ω_2^2=1/2 {((k_t1+k_t2 ) J_2+k_t2  J_1)/(J_(1 )  J_2 )}±[{((k_t1+k_t2 ) J_2+k_t2 J_1)/(J_(1 )  J_2 )}^2-4{((k_t1+k_t2 ) k_t2-k_t2^2)/(J_(1 )  J_2 )} ]^(1/2)
                   ={((k_t1+〖 k〗_t2 ))/(2J_(1 ) )+k_t2/(2J_2 )}±[{((k_t1+〖 k〗_t2 ))/(2J_(1 )  )+k_t2/(2J_2 )}^2-(k_t1- k_t2)/(J_(1 )  J_2 )]^(1/2)
((k_t1+k_teq ))/(2J_(1 ) )+k_teq/(2(J_p )_eq )=(7,423,076.92 + 123,000)/(2 ×1,699,476,84)  +  123,00/(2 ×12,206.88)  
= 7,546,076.92/3,398,953.84  +  123,000/24.413.76
=2.22+5.04
                                  =7.24 rad/detik  

dan :
(k_t1  k_teq)/(J_(1 ) (J_p )_eq  )= (7,423,076.92 × 123,000)/(1,699,476.84 × 12,206.88)
                   = 〖9.13 ×10〗^11/〖2.08 ×10〗^10
= 43.89 rad/detik
ω_1^2,ω_2^2  =7.24 ± [(7.24)^2- 343.89]^(1/2)
                   = 7.24± [52,42-43.89 ]^(1/2)
                   =7.24 ± [8.53 ]^(1/2)
            =7.24 ±2.92 rad/detik

Jadi :
ω_1^2= 7.24-2.92 rad/detik
      =4.32 rad/detik
ω_2^2= 7.24+2.92 rad/detik
      =10.16 rad/detik

Untuk bentuk modus di tetapkan  k_3=0,k_1=k_t1,k_2=k_t2,m_1=J_1,dan m_2=J_2, masukkan ke persamaan (2.10.8) :
r_1= (-J_1 ω_1^2+(k_t1+〖 k〗_t2 ))/k_t2
   =(-(1,699,476.84)(4.32)+(7,546,076.92))/123,000                    
                      =204,336.97/123.000
   = 1.66
dan :
r_2= (-J_1 ω_2^2+(k_t1+〖 k〗_t2 ))/k_t2
      =(-(1,699,476.84)(10.16)+(7,546,076.92))/123,000                    
                      =(-9,720,607.77)/123,000
     = -79.03
Sehingga bentuk modus ini dapat ditentukan dari persamaan (2.10.9) adalah :

{θ_1/θ_2 }^((1) )={1/r_1 }
= 1/1.66
dan :
{θ_1/θ_2 }^((2) )={1/r_2 }
= 1/(- 79.03)