Dokumen tersebut membahas tentang dinamika rotor dan kecepatan kritis. Kecepatan kritis adalah kecepatan dimana frekuensi getaran rotor sesuai dengan frekuensi alamiah sistem, sehingga terjadi resonansi yang menimbulkan getaran besar. Dokumen juga menjelaskan faktor-faktor penyebab ketidakstabilan pada rotor dinamik seperti gaya resonansi, beban periodik, serta eksitasi dalam.

1. DINAMIKA ROTOR
KECEPATAN KRITIS
Bila satu rotor, yang mempunyai eksitasi dinamik, berputar dengan putaran yang
sama dengan frekuensi eksitasi (frekuensi alamiah, frekuensi pribadi) maka akan
terjadi resonansi yang mengakibatkan timbulnya getaran yang besar.
Putaran tersebut disebut sebagai kecepatan ktitis yang berhubungan dengan
karakteristik sistim dan getaran yang timbul.
Karakteristik sistim akan menyebabkan beberapa moda getaran.
Karakteristik sistim kekakuan bantalan (bearings).
Tanpa redaman
Kecepatan kritis
Diredam
GAYA – GAYA YANG MENIMBULKAN GETARAN
Gaya dari rumah/fondasi
Konstruksi tidak stabil
Frekuensi pribadi/alamiah rumah
Perubahan struktur : penyusutan, pemuaian
Gaya yang dibangkitkan oleh rotor
Sifat mekanik bahan:
Unbalanced (tidak homogen)
Rotor melengkung
Elastisitas rotor
Beban sistim yang bervariasi:
Kekentalan, hidrodinamik
Variasi beban (sudu)
Gaya yang dikenakan terhadap rotor
Momen torsi
Kopling
Roda gigi
Misalignment

2. KETIDAK-STABILAN PADA ROTOR DINAMIK
Gaya atau resonansi
Karena gaya/resonansi
Stimulan: unbalans, defleksi poros, misalignment
Beban periodik
Stimulan: gearmesh, kopling, fluida kerja pada rotor
Eksitasi dalam
Gesekan kering
Oil whirl
Efek seal, clearance
Bantalan
Pusingan histeresis
PUTARAN KRITIS Lendutan poros
CRITICAL SPEED Whirling shaft
Semua poros yang berputar akan bergetar dengan hebat pada satu putaran tertentu,
yaitu pada putaran kritis-nya.
Putaran kritis terjadi pada putaran yang sama dengan frekuensi getaran pribadi
/alamiah (natural frequency) dari sistim poros /rotor.
Penyebab utama: ketidak-seimbangan poros “UNBALANCED”.
Secara praktis/teknis sulit dihindari.
Bila putaran kerja > putaran kritis, getaran akan teredam/tereduksi akibat keadaan
alamiah “seimbang sendiri” (self-balanced).

3. PRAKTIKUM GETARAN MEKANIS
Percobaan : Putaran Kritis / Poros Melendut ( Critical Speed / Whirling Shaft )
Peralatan Yang diperlukan :
1. 1 set mesin alat percobaan khusus terdiri dari model poros dengan cakram (disc)
terpasang, ditumpu pada bantalan (bearing) yang posisinya bisa dirubah.
Tersambung dengan motor listrik dengan pengendali kecepatan melalui kopling
tetap. Kecepatan putaran dalam rpm dapat dibaca dari meter/alat pengukur yang
terdapat pada panel pengendali kecepatan.
2. Kunci L untuk membuka dan mengencangkan baut posisi rumah bantalan.
3. Obeng kembang Phillips untuk membuka dan mengencangkan sekrup cakram
(disc) pemegang terhadap poros.
4. Penggaris untuk mengukur jarak posisi posisi pemasangan cakram (disc).
Dasar Teori :
ω
C
O
m = massa cakram (disc).
O
C
G
δ
e
ω = putaran poros.
G = pusat massa (centre of gravity) dari cakram
(disc).
O = pusat sumbu putaran.
C = pusat geometri cakram (disc) dan poros.
e = eksentrisitas, jarak pusat massa G ke pusat
geometri C.
δ = defleksi lateral dari pusat poros ke garis sumbu
putaran poros.
k = kekakuan bahan poros ≅ konstanta pegas.
Akibat ketidak-seimbang poros, yaitu G ≠ C, maka timbul gaya sentrifugal di G arah
radial keluar dan gaya pengimbang dari poros.
Kondisi seimbang terjadi bila :
Titik titik O, C dan G berada pada satu garis lurus (kolinier).
Gaya sentrifugal yang timbul = gaya pengimbang dari poros
m (δ + e) ω2
= k×δ
atau,
(m e ω2
) / (k - m ω2
) = δ
untuk,
ωn = √(k/m) dan r = ω/ωn δ = (e r2
)/(1 - r2
)
δ/e = r2
/(1 - r2
)

4. untuk δ/e = r2
/(1 - r2
) diplot δ/e vs r :
I. bila ω = ωn r = 1 dan δ/e = ± ∞δ/e
r
1,00
• defleksi yang terjadi tak hingga
• getaran hebat
• resonansi putaran kritis
II. bila ω < ωn r < 1 δ/e = positif
• titik C terletak
antara O dan GO
C
G
ω
• bagian berat dari
ak-seimbang (G)
berada diluar titik C,
saat berputar
ketid
III. bila ω > ωn r > 1 δ/e = negatif
• titik G terletak antara O dan C (e negatif)
O
C
G
ω
• saat berputar, bagian berat dari ketidak-seimbang (G)
berada didalam
• ω semakin besar, r semakin besar, δ/e →0
• titik G bergeser kearah titik O, sehingga saat titik G
berimpit dengan titik O →poros berputar pada pusat massa,
∴Tidak Ada Getaran (putaran sistim poros relatif halus).
Jalannya Percobaan :
1. Perhatikan dengan baik dan ikuti pengarahan dari assisten praktikum.
2. Pasang cakram (disc) pada posisi-posisi sesuai pengarahan dari assisten
praktikum.
3. Kencangkan baut-baut pemegang rumah bantalan, sekrup pemegang cakram (disc)
pada poros. Hal ini mutlak untuk keselamatan kerja/SAFETY.
4. Kendalikan kecepatan putar poros. Amati perilaku putaran poros, cari dan
tentukan kecepatan kritis dari sistim poros sesuai setiap posisi pemasangan
cakram (disc).
5. Naikkan kecepatan putar sistim poros. Amati perilaku putaran poros, cari dan
tentukan kecepatan putar dari sistim poros dimana titik ketidak-seimbangan sistim
poros mulai berimpit dengan sumbu putar poros.
6. Buat laporan praktikum sesuai pengarahan dari assisten praktikum.

5. Contoh soal #1
Satu poros dgn diameter 0.5 in, panjang 15 in, beban 30 lb pada lokasi 6 in dari bantalan.
Modulus elastisitas E = 30×106
psi. Diketahui pula terdapat ketidak-setimbangan pada 0.05
in dari sumbu poros.
Hitung : - Putaran Kritis
- Defleksi poros saat berputar 4000 rpm
Contoh soal #2
Roda turbin uap beratnya 7,3 kg dan dipasang ditengah poros panjang 40 cm dan diameter =
9,5 mm. Ketidak-seimbangan yang ada adalah pada 0,0125 cm dari pusat penampang poros.
Modulus elastisitas E = 2,1×106
kg/cm2
.
Hitung:
Kecepatan/putaran kritis poros
Gaya dinamis yang ditahan bantalan bila turbin berputar dgn kecepatan putaran 3500 rpm.