Macam-Macam Getaran

Macam-Macam Getaran - Secara umum getaran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa yakni:

  1. Getaran Bebas dan Paksa
    Getaran Bebas. Jika sebuah sistem diberi inisial gangguan, sehingga ia bergetar dengan sendirinya, maka getaran tersebut dinamakan dengan getaran bebas. Tidak ada gaya eksternal bekerja pada sistem. Gerakan bolak-balik sebuah pendulum adalah contoh dari getaran bebas.

    Getaran Paksa. Jika sebuah sistem diberi gaya dari luar (lebih tepatnya gaya yang berulang-ulang), maka getaran yang timbul pada sistem tersebut disebut sebagai getaran paksa. Getaran yang timbul pada mesin diesel yang sedang bekerja misalnya, adalah salah satu contoh dari getaran paksa.

    Jika frekuensi sebuah gaya eksternal tepat sama dengan frekuensi getaran sistem, maka akan menimbulkan resonansi. Resonansi inilah yang sangat membahayakan sistem. Kerusakan dari struktur bangunan, jembatan, turbin, hingga sayap pesawat terbang sering kali dikaitkan dengan timbulya resonansi getaran tersebut.

  2. Getaran Teredam dan Tidak Teredam
    Jika tidak ada energi dalam sebuah getaran yang hilang atau terdisipasi akibat adanya gesekan atau hambatan lainnya, maka getaran tersebut dikenal dengan Getaran Tidak Teredam. Sedangkan jika sebuah getaran mengalami pengurangan energi secara bertahap, maka dinamakan Getaran Teredam. Pada berbagai sistem, nilai dari peredaman sangat kecil sehingga sering kali diabaikan. Namun juga sebaliknya, ada sistem-sistem lain yang justru peredaman menjadi komponen penting, sistem shock absorber pada kendaraan bermotor misalnya.
  3. Getaran Linier dan Non-Linier
    Jika semua komponen dasar dari sistem getaran yaitu pegas, massa, dan peredam berperilaku linier, getaran yang dihasilkan dikenal sebagai Getaran Linier. Namun, jika salah satu atau lebih dari komponen dasar tersebut berperilaku tidak linier, maka getaran disebut sebagai Getaran Non-Linier. Persamaan diferensial dibuat untuk menggambarkan perilaku sistem getaran linier dan nonlinier. Jika getarannya linear, prinsip superposisi berlaku, dan teknik analisis matematis dikembangkan dengan baik. Untuk getaran nonlinier, prinsip superposisi menjadi tidak valid, dan teknik analisis menjadi lebih sulit. Karena semua sistem getaran cenderung berperilaku nonlinier seiring dengan meningkatnya amplitudo osilasi, pengetahuan tentang getaran nonlinier lebih dikembangkan dalam menangani sistem getaran praktis.
  4. Getaran Deterministik dan Acak
    Jika nilai atau besarnya eksitasi (gaya atau gerakan) yang bekerja pada sistem getaran diketahui pada waktu tertentu, eksitasi tersebut disebut sebagai deterministik, dan getaran yang dihasilkan dikenal sebagai Getaran Deterministik.

    Dalam beberapa kasus, eksitasi bersifat nondeterministik atau acak; nilai eksitasi pada waktu tertentu tidak dapat diprediksi. Dalam kasus ini, data eksitasi yang luas mungkin menunjukkan beberapa keteraturan statistik. Pada kondisi ini, adalah mungkin untuk memperkirakan nilai rata-rata dan nilai rata-rata kuadrat dari eksitasi. Contoh eksitasi acak adalah kecepatan angin, kekasaran jalan, dan gerakan tanah selama gempa bumi. Jika eksitasi bersifat acak, getaran yang dihasilkan disebut Getaran Acak. Dalam hal ini respons vibrasi dari sistem juga acak; dan kondisi itu hanya dapat dijelaskan melalui perhitungan statistik.

Pengertian Amplitudo Getaran: Metode Kuantifikasi Ukuran Getaran Suatu Benda

Seperti yang telah kita singgung sedikit pada artikel sebelumnya, vibrasi pada suatu partikel atau benda lebih banyak yang bersifat merusak. Getaran dapat membuang energi dan menciptakan ketidakseimbangan, gesekan, dan kegagalan dalam perangkat mekanik. Tak ayal getaran menjadi salah satu permasalahan yang sangat dihindari di dunia industri, terutama pada mesin-mesin yang melibatkan proses putaran tinggi seperti pompa, kipas, kompresor, hingga turbin dan generator. Sebagian peralatan tersebut secara rutin dilakukan pengukuran vibrasi menggunakan sensor vibrasi portabel. Namun pada peralatan yang membutuhkan data vibrasi secara langsung (real time), sensor vibrasi dipasangkan secara permanen untuk terus memonitor nilai vibrasi yang terjadi. Tak jarang nilai vibrasi yang direkam secara langsung tersebut berhubungan langsung dengan sistem proteksi alat terkait.

Sebelum kita beranjak lebih lanjut membahas bagaimana sebuah sensor vibrasi bekerja (kita bahas di artikel selanjutnya), kita harus memahami lebih dahulu beberapa karakteristik getaran. Ada tiga parameter yang dijadikan patokan untuk membedakan antara getaran yang satu dengan yang lainnya, mereka adalah amplitudo, frekuensi, dan fase. Frekuensi getaran adalah jumlah getaran ysng terjadi tiap satuan waktu (detik dalam Standard Internasional). Parameter ini ditunjukkan dengan satuan Hertz (Hz). Fase getaran menunjukkan arah gerakan siklus getaran yang terjadi. Parameter ini membantu kita dalam menentukan lokasi relatif komponen yang bergetar terhadap komponen yang lain.

Sedangkan amplitudo adalah jarak antara titik terjauh gelombang getaran dengan posisi setimbangnya. Amplitudo lebih kita kenal sebagai karakteristik yang menunjukkan seberapa kuat getaran terjadi. Semakin tinggi amplitudo, menunjukkan semakin kuat getaran yang terjadi.

Amplitudo menjadi fokus pembahasan kali ini, karena salah satu metode kuantifikasinya sudah mencakup nilai frekuensi getaran. Berikut adalah metode-metode kuantifikasi amplitudo getaran:

  1. Nilai Puncak-ke-Puncak (Peak-to-Peak)
    Nilai amplitudo puncak-ke-puncak penting karena menunjukkan ekskursi maksimum gelombang. Kuantitas ini berguna untuk, misalnya, mengetahui perpindahan bagian mesin akibat getaran yang sangat penting untuk menghitung tegangan maksimum material mesin.
  2. Nilai Puncak (Peak)
    Nilai puncak sangat berguna untuk menunjukkan tingkat guncangan durasi pendek. Namun, seperti dapat dilihat dari gambar, nilai puncak hanya menunjukkan tingkat maksimum getaran yang terjadi di satu titik waktu tertentu.
  3. Nilai Rata-rata (Average)
    Nilai amplitudo rata-rata sudah memperhitungkan durasi waktu getaran yang terjadi. Tetapi dianggap memiliki fungsi yang terbatas karena pada perhitungannya nilai negatif pada gelombang sinusoidal getaran seakan meniadakan yang positif.
  4. Nilai RMS(Root Mean Square)
    Nilai RMS adalah nilai amplitudo yang paling relevan karena selain saja memperhitungkan waktu, metode perhitungan RMS yang mengkuadratkan nilai negatif gelombang sinusoidal getaran, memberikan nilai amplitudo yang lebih aktual. Nilai amplitudo RMS memberikan informasi nilai kandungan energi pada getaran, sebuah parameter yang berkemampuan destruktif bagi komponen mesin.

Credit: Measuring Vibration, Vibration Amplitude Measurement

Pengertian Vibrasi/Getaran

Pengertian Vibrasi - Vibrasi atau getaran adalah gerakan bolak-balik partikel atau benda dari posisi ekuilibriumnya. Gerakan bolak-balik tersebut bisa secara periodik, atau juga acak. Getaran periodik bisa kita temukan pada pendulum menggantung, yang sekalipun menurut Anda itu hanya goyangan perlahan, gerakan bolak-balik pendulum tersebut sudah masuk ke dalam kategori getaran. Sedangkan getaran acak dapat Anda temukan pada roda mobil yang sedang berjalan di jalanan rusak.

Dalam beberapa kasus, getaran dapat bersifat menguntungkan. Seperti dengan buluh dalam alat musik tiup kayu, atau getaran pegas mobil yang memang didesain untuk menyerap ketidakrataan jalanan, sehingga getaran yang diakibatkan tidak merambat ke komponen mobil yang lain. Namun dalam banyak kasus, getaran itu merusak. Getaran dapat membuang energi dan menciptakan ketidakseimbangan, gesekan, dan kegagalan dalam perangkat mekanik.

Studi mengenai getaran dan suara sangat erat kaitannya. Gelombang suara dihasilkan oleh struktur yang bergetar. Gelombang tekanan ini juga menginduksi getaran struktur atau sistem. Upaya untuk mengurangi kebisingan yang tidak diinginkan umumnya terkait dengan masalah getaran.

Getaran dapat diklasifikasikan menjadi tiga, yakni:

  1. Getaran Bebas
    Getaran bebas terjadi ketika sistem mekanis dibuat bergerak (bergetar) dengan hanya dikenai sebuah inputan awal dan dibiarkan bergetar dengan bebas. Contoh dari jenis getaran ini adalah menarik bandul pendulum ke salah satu sisi dan membiarkannya mengayun, atau memukul garpu tala dan membiarkannya berdering. Sistem mekanis bergetar pada satu atau lebih frekuensi alami dan diredam hingga berhenti bergerak.
  2. Getaran Paksa
    Getaran paksa adalah ketika gangguan yang berubah waktu (beban, perpindahan atau kecepatan) diterapkan pada sistem mekanis hingga bergetar. Gangguan dapat berupa input periodik dan steady-state, input transien, atau input acak. Input periodik dapat berupa gangguan harmonik atau non-harmonik. Contoh dari jenis getaran ini adalah mesin cuci yang gemetar karena ketidakseimbangan, getaran transportasi yang disebabkan oleh mesin atau jalan yang tidak rata, atau getaran bangunan selama gempa bumi.
    Untuk sistem linier, frekuensi respon getaran steady-state yang dihasilkan dari aplikasi periodik, masukan harmonik sama dengan frekuensi gaya atau gerakan yang diterapkan, dengan besaran respon bergantung pada sistem mekanis yang sebenarnya.
  3. Getaran Teredam
    Getaran teredam terjadi ketika energi sistem getar secara bertahap dihamburkan oleh gesekan atau resistensi lainnya. Getaran secara bertahap dikurangi atau diubah frekuensinya atau intensitasnya, hingga berhenti dan sistem berada pada posisi kesetimbangannya. Contoh dari jenis getaran ini adalah suspensi kendaraan yang dilengkapi dengan shock absorber.

Credit: Wikipedia: Vibration, The Basic of Vibration