Memahami Kekakuan

1. Definisi: Apa itu Kekakuan?

Kekakuan adalah sifat fisik fundamental yang menggambarkan sejauh mana suatu objek atau struktur menahan deformasi atau defleksi sebagai respons terhadap gaya yang diberikan. Dalam konteks analisis getaran, kekakuan (sering dilambangkan dengan huruf 'k') adalah salah satu dari tiga sifat utama, bersama dengan massa (m) dan pembasahan (c), yang mengatur perilaku getaran sistem mekanis apa pun.

Komponen dengan kekakuan tinggi akan sedikit sekali mengalami defleksi di bawah beban tertentu, sementara komponen dengan kekakuan rendah akan mengalami defleksi yang signifikan. Misalnya, batang baja yang tebal dan pendek memiliki kekakuan yang tinggi, sementara karet gelang yang panjang dan tipis memiliki kekakuan yang sangat rendah.

2. Peran Penting Kekakuan dalam Getaran

Kekakuan suatu sistem merupakan faktor utama dalam menentukan frekuensi alamiFrekuensi alami adalah frekuensi di mana suatu sistem akan berosilasi jika diganggu dan kemudian dibiarkan bergetar bebas. Hubungan ini didefinisikan oleh rumus dasar:

Frekuensi Alami (ωn) ≈ √(k / m)

Di mana 'k' adalah kekakuan dan 'm' adalah massa. Hubungan ini menunjukkan bahwa:

• Meningkatkan kekakuan akan meningkatkan frekuensi alami.
• Mengurangi kekakuan akan mengurangi frekuensi alami.
• Meningkatkan massa akan mengurangi frekuensi alami.

3. Kekakuan dan Resonansi

Hubungan ini sangat penting karena adanya fenomena resonansiResonansi terjadi ketika frekuensi pemaksaan (seperti kecepatan lari (sebuah mesin) cocok dengan salah satu frekuensi alami sistem. Ketika ini terjadi, amplitudo getaran meningkat secara drastis, yang sering kali menyebabkan keausan dini dan kegagalan fatal.

Oleh karena itu, memahami kekakuan sangat penting untuk mendiagnosis dan memecahkan masalah resonansi:

• Diagnosa Masalah: Jika suatu mesin berada dalam resonansi, analis mengetahui bahwa frekuensi pemaksaan terlalu dekat dengan frekuensi alami.
• Desain Solusi: Untuk memperbaiki masalah ini, analis harus mengubah frekuensi alami sistem. Karena seringkali sulit untuk mengubah massa mesin atau frekuensi gaya (kecepatan larinya), solusi yang paling umum adalah mengubah kekakuan. Dengan menambahkan brace, gusset, atau memperbaiki fondasi mesin, kekakuan sistem akan meningkat. Hal ini meningkatkan frekuensi alami, menjauhkannya dari frekuensi gaya dan menghilangkan kondisi resonansi. Fungsi Respons Frekuensi (FRF) Pengukuran digunakan untuk mengonfirmasi perubahan frekuensi alami.

4. Kekakuan dalam Diagnostik Mesin

Perubahan kekakuan juga bisa menjadi indikator langsung dari perkembangan kesalahan:

• Kelonggaran: Baut pemasangan yang longgar atau retakan yang muncul pada rangka atau fondasi mesin menunjukkan hilangnya kekakuan lokal yang signifikan. Hal ini akan menyebabkan peningkatan amplitudo getaran mesin. Spektrum FFT, kelonggaran mekanis sering kali menimbulkan serangkaian harmonik (1X, 2X, 3X, dst.) dari kecepatan lari.
• Kaki Lembut: Kondisi ini, di mana kaki mesin tidak duduk rata pada alasnya, menciptakan profil kekakuan yang terdistorsi dan non-linier, yang dapat menimbulkan getaran tinggi dan menyulitkan penyelarasan.
• Keausan Bantalan: Seiring keausan bantalan, celah antara elemen gelinding dan lintasan meningkat. Hal ini dapat dilihat sebagai penurunan kekakuan keseluruhan sistem penyangga rotor, yang dapat menurunkan kecepatan kritis rotor.

← Kembali ke Indeks Utama