Analisis Sinyal Getaran untuk Menentukan Jenis dan Tingkat Kerusakan Bantalan Bola (Ball Bearing)

Abstract

An Engineer can determine accurately the type and the level of engine faults using vibration-signal, like a doctor investigates his/her patient by analyzing the hart beat. Vibration is a response of a mechanical system caused by both excitation forces and the changes of operating conditions that vary within certain limits. The excitation forces introduced by several sources such as contact between moving elements, unbalanced mass, misalignments, ball bearing defects, which is the topic of this research may be arised. There are two kinds of bearing defects, local and distributed defects. The most cases of local defects are the defect of inner and outer raceway also rolling elements. Moreover the most cases of distributed defects are the unroundness of inner and outer raceway, missalignment of inner and outer raceway, ununiformed ball dimension. Furthermore, for many machine elements such as ball bearing, the vibration has a typical level, and its frequency spectrum has a characteristic shape when the machine is in good condition or defect. The most popular and the latest sophisticated method to detect bearing defect is computer-based vibration monitoring. This method analyzes the measured vibration-signal in both time and frequency domain. An experiment to detect the type and the level of ball bearing defects has been done in bench grinding machine by changing such a certain defect of bearing elements. A comparison of the vibration-signal of the good condition and the defect one can be determined the type and the level of such a bearing defect. In general the result of this experiment showed that the vibration-signal of the good bearing is a harmonic, but the defect one has a random signal. For determining the type of defect of bearing elements, the frequency must be synchronized with the calculation of bearing parameters such as inner and outer raceway diameters, number of balls and number of rotations. The application of this research is the vibration monitoring for predictive maintenance. Abstract in Bahasa Indonesia : Seorang Insinyur (Engineer) mesin dapat mendeteksi jenis dan tingkat kerusakan mesin dengan sinyal getarannya bak seorang dokter mendeteksi penyakit pasiennya dengan menganalisa denyut/detak jantungnya. Getaran merupakan respon dari sebuah sistem mekanik baik yang diakibatkan oleh gaya eksitasi yang diberikan maupun perubahan kondisi operasi sebagai fungsi waktu. Gaya yang menyebabkan getaran ini dapat ditimbulkan oleh beberapa sumber misalnya kontak/benturan antar komponen yang bergerak/berputar, putaran dari massa yang tidak seimbang (unbalance mass), misalignment dan juga karena kerusakan bantalan (bearing fault) yang akan menjadi topik penelitian ini. Jenis kerusakan bantalan bola baik akibat kerusakan lokal maupun yang terdistribusi ditunjukkan oleh adanya getaran dengan frekuensi tertentu yang muncul, sedangkan tingkat kerusakan pada umumnya diketahui dari besarnya amplitude getarannya. Metode yang paling mutakhir untuk mendeteksi kerusakan pada bantalan bola adalah dengan mengukur karakteristik getarannya baik dalam domain waktu maupun domain frekuensi yang terjadi pada arah radial. Percobaan untuk mengetahui dan mempelajari spektrum getaran akibat kerusakan bantalan bola ini dilakukan pada mesin gerinda bangku dengan mengganti beberapa jenis bantalan yang sengaja dirusak. Analisis perbandingan sinyal getaran antara bantalan bola yang berkondisi baik (normal) dan yang dibuat cacat pada komponennya secara bertingkat sedemikian rupa sehingga dapat ditentukan jenis dan tingkat kerusakan bantalan bola tersebut. Secara umum hasil dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa sinyal getaran untuk bantalan yang baik mendekati harmonik (sinusoidal), sedangkan yang rusak sinyal getarannya berbentuk stokastik (random). Untuk menentukan jenis kerusakan lintasan dalam, luar atau kerusakan bola harus disinkronkan antara frekuensi getaran dan perhitungan yang berdasarkan data dari parameter bantalannya, yaitu diameter lintasan dalam atau luar, jumlah bola dan putaran poros. Aplikasi hasil penelitian ini adalah monitoring getaran (vibration monitoring) untuk "predictive maintenance". Kata kunci: kerusakan bantalan, sinyal getaran, vibration monitoring, predictive maintenance.