Pemodelan dan Analisis Reduksi Respon Getaran Translasi dan Rotasi pada Sistem Utama dan Energi Listrik yang Dibangkitkan oleh Mekanisme Cantilever Piezoelectric Vibration Absorber (CPVA)

Danaputra, Faiz Imawan (2017) Pemodelan dan Analisis Reduksi Respon Getaran Translasi dan Rotasi pada Sistem Utama dan Energi Listrik yang Dibangkitkan oleh Mekanisme Cantilever Piezoelectric Vibration Absorber (CPVA). Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
2112100133-Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version

Download (6MB) | Preview

Abstract

Dalam bidang industri, kemajuan teknologi mengakibatkan diperlukannya proses perawatan untuk menghindari kerugian yang dapat terjadi. Kerugian yang biasa terjadi dapat disebabkan oleh adanya getaran yang berlebihan pada suatu mesin yang bekerja dengan arah gerak translasi, rotasi, maupun keduanya. Salah satu upaya untuk mereduksi getaran berlebihan adalah dengan menambahkan Dynamic Vibration Absorber (DVA). Prinsip kerja DVA adalah dengan menyerap energi berlebihan pada suatu mesin atau sistem utama. Energi tersebut dapat dimanfaatkan menjadi energi listrik dengan menggunakan piezoelektrik. Untuk memaksimalkan energi yang dapat dihasilkan, maka dilakukan penelitian tugas akhir dalam skala laboratorium dengan mengetahui terlebih dahulu pengaruh frekuensi operasi, jarak peredam dari titik pusat massa, dan jumlah piezoelektrik. Dalam penelitian tugas akhir ini, dilakukan perancangan mekanisme peredam getaran sekaligus energy harvester dengan metode Cantilever Piezoelectric Vibration Absorber (CPVA). Sistem utama pada penelitian ini merupakan plat datar yang ditumpu oleh empat buah pegas dan diberi gaya eksitasi oleh motor yang dihubungkan dengan massa eksentrik dan pegas. Eksitasi kemudian akan diteruskan ke massa absorber dan dimanfaatkan oleh cantilever piezoelectric untuk menghasilkan energi listrik. Pemodelan pada penelitian ini disederhanakan dengan sumbu y sebagai arah perpindahannya, sehingga pegas yang diamati pada sistem utama terdiri dari pegas sisi kiri dan kanan dengan nilai konstanta kekakuannya diekuivalenkan. Gerak rotasi yang terjadi disebabkan oleh perbedaan nilai konstanta kekakuan pada sisi kiri dan sisi kanan. Variasi frekuensi operasi yang digunakan sebesar 30.66, 40.87, dan 43.74 rad/s. Untuk variasi jarak CPVA terhadap titik pusat massa utama sebesar 0 m, 0.1 m, dan 0.2 m. Sedangkan variasi jumlah piezoelektrik yang digunakan sebanyak 1600, 1900, dan 2200 buah. Pada penelitian ini, dengan digunakannya frekuensi natural sistem utama sebagai frekuensi operasi, maka reduksi respon getaran dan daya bangkitan yang dihasilkan akan semakin besar. Selain itu, dengan variasi jarak CPVA, dapat diketahui untuk menghasilkan reduksi perpindahan massa utama yang paling besar dapat digunakan posisi CPVA yang semakin mendekati titik pusat massa utama, tetapi bukan di titik pusat tersebut. Sedangkan untuk menghasilkan reduksi perpindahan sudut yang paling besar, dapat digunakan posisi CPVA yang semakin menjauhi titik pusat massa. Jumlah piezoelektrik yang optimum untuk digunakan pada variasi jarak CPVA sebesar 0 m, 0.1 m, dan 0.2 m secara berturut-turut adalah 1700, 1875, dan 2100 buah piezoelektrik. Diperoleh juga voltase dan daya bangkitan terbesar secara berturut-turut yaitu 0.7524 volt dan 1.13E-04 watt. Sedangkan reduksi perpindahan dan perpindahan sudut terbesar secara berturut-turut yaitu 78.51% dan 84.53%. ======================================================================================================== In many industrial sectors, technological advances provided the need for maintenance processes to avoid possible losses. These losses can be caused by excessive vibration in the operated machine in translational, rotational, or both translational-rotational direction. One of the methods to reduce the excessive vibration is by adding a Dynamic Vibration Absorber (DVA). The principle of operation of DVA is absorbing excessive energy in a machine or main system. This energy can be changed into electrical energy using a piezoelectric. To maximize the energy that can be generated, then the final project is done in laboratory scale by knowing the effect of operational frequency, the distance of the absorber from main mass’ center of gravity, and the number of piezoelectric. This final research project has been done by designing the mechanism of both vibration absorber and energy harvester using cantilever piezoelectric vibration absorber method. The main system in this research is a flat plate that supported by four springs and it’s given the excitation force by motor that connected with eccentric mass and spring. Then, excitation force will be forwarded to absorber mass and used by cantilever piezoelectric to generate an electrical energy. Modeling in this research is simplified by using y-axis as the direction of its displacement, so, the springs that observed in this main system are consists of a left and right side springs with equivalent stiffness constants. Furthermore, the rotational motion that occurs in this system is caused by the difference in the value of left and right side springs’ stiffness constants. Three variations of operating frequency are used, there are 30.66, 40.87, and 43.74 rad/s. The variations of the distance of CPVA to the main mass’ center of gravity are 0 m, 0.1 m, and 0.2 m. Moreover, the variations of the number of piezoelectric in CPVA mechanism are 1600, 1900, and 2200 pieces. Using the natural frequency of the main system as the operating frequency in this research, then the value of vibration response reduction and generated power will be larger. Furthermore, can be known that using the variations of the distance of CPVA to obtain the largest reduction of the main mass’ displacement, we can use CPVA that placed more approach to main mass’ center of gravity, but not exactly at that center point. While to obtain the largest angular displacement reduction, we can use CPVA that placed wider from main mass’ center of gravity. The optimum number of piezoelectric used in a variation of CPVA distance of 0 m, 0.1 m, and 0.2 m were 1700, 1875, and 2100 piezoelectric, respectively. Then, can be obtained as well that the largest value of the voltage and generated power are 0.7524 volt and 1.13E-04 watt, respectively. Additionally, the largest value of the displacement reduction and angular displacement reduction are 78.51% and 84.53%, respectively.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Additional Information: RSM 621.811 Dan p-1 3100018074223
Uncontrolled Keywords: Dynamic Vibration Absorber (DVA), Cantilever piezoelectric, Reduksi respon getaran, Energi listrik bangkitan, Frekuensi, Jarak CPVA, Jumlah piezoelektrik
Subjects: Q Science > QA Mathematics > QA935 Vibration
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Faiz Imawan Danaputra
Date Deposited: 11 Jan 2018 08:03
Last Modified: 28 Apr 2020 23:57
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/49299

Actions (login required)

View Item View Item