Memahami Resonansi Struktural
Definisi: Apa itu Resonansi Struktural?
Resonansi struktural adalah suatu kondisi dimana getaran frekuensi dari mesin yang berputar (seperti 1× kecepatan lari, 2× dari ketidaksejajaran, atau frekuensi lewatnya blade) cocok dengan frekuensi alami dari struktur pendukung yang tidak berputar—termasuk rangka mesin, pelat dasar, alas, fondasi, atau bahkan struktur di dekatnya. Ketika pencocokan frekuensi ini terjadi, resonansi memperkuat getaran struktural ke tingkat yang jauh melampaui apa yang dialami komponen berputar itu sendiri.
Resonansi struktural sangat bermasalah karena dapat membuat mesin yang seimbang dan sejajar dengan baik tampak memiliki masalah getaran yang parah. Getaran tinggi yang terjadi pada struktur tidak selalu mengindikasikan masalah rotor, tetapi gerakan struktural dapat memberikan umpan balik yang memengaruhi perilaku rotor dan menyebabkan kerusakan mekanis yang nyata seiring waktu.
Bagaimana Resonansi Struktural Terjadi
Mekanisme Resonansi
- Sumber Eksitasi: Mesin yang berputar menghasilkan gaya periodik (dari ketidakseimbangan, ketidaksejajaran, dll.)
- Transmisi Gaya: Gaya-gaya ini disalurkan melalui bantalan untuk menopang struktur.
- Pencocokan Frekuensi: Jika frekuensi eksitasi ≈ frekuensi alami struktural
- Akumulasi Energi: Struktur menyerap energi selama beberapa siklus
- Amplifikasi: Amplitudo getaran meningkat, hanya dibatasi oleh struktur pembasahan
- Efek yang diamati: Struktur bergetar pada amplitudo 5-50× lebih tinggi daripada gaya masukan yang biasanya dihasilkan
Rentang Frekuensi Khas
- Mode Pondasi: Biasanya 5-30 Hz untuk pondasi industri yang umum
- Mode Pelat Dasar: 20-100 Hz tergantung ukuran dan konstruksi
- Mode Pedestal: 30-200 Hz untuk dukungan bantalan tipikal
- Mode Bingkai/Penutup: 50-500 Hz untuk panel dan penutup lembaran logam
Skenario Resonansi Umum
1X Resonansi Kecepatan Lari
- Contoh: Mesin berjalan pada 1800 RPM (30 Hz), frekuensi alami pondasi pada 28-32 Hz
- Gejala: Getaran sangat tinggi meskipun keseimbangannya baik
- Memengaruhi: Bahkan ketidakseimbangan sisa yang kecil pun menciptakan gerakan struktural yang besar
- Solusi: Ubah kekakuan pondasi, tambahkan peredaman, atau ubah kecepatan operasi
Resonansi 2X (Frekuensi Misalignment)
- Ketidakselarasan menghasilkan eksitasi frekuensi 2×
- Jika 2× cocok dengan mode struktural, terjadi amplifikasi
- Getaran tinggi mungkin salah didiagnosis sebagai ketidaksejajaran yang parah
- Peningkatan keselarasan membantu tetapi tidak menghilangkan resonansi
Resonansi Frekuensi Lewat Bilah/Baling-Baling
- Kipas, pompa, turbin menghasilkan frekuensi lewatnya bilah (N × RPM, di mana N = jumlah bilah)
- Seringkali dalam rentang 50-500 Hz
- Dapat membangkitkan mode struktural dalam rentang frekuensi ini
- Derak atau dengungan frekuensi tinggi
Identifikasi Diagnostik
Gejala Resonansi Struktural
- Getaran Tidak Proporsional: Getaran struktur jauh lebih tinggi daripada getaran bantalan
- Rentang Kecepatan Sempit: Getaran tinggi hanya pada kecepatan tertentu (±5-10%)
- Ketergantungan Arah: Parah pada satu arah, minimal pada arah tegak lurus (bentuk mode pencocokan)
- Ketergantungan Lokasi: Getaran sangat bervariasi pada permukaan struktur (antinode vs. node)
- Efek Bearing Minimal: Bantalan dan rotor mungkin menunjukkan getaran yang dapat diterima sementara strukturnya parah
Tes Diagnostik
1. Uji Dampak (Uji Benturan)
- Struktur pemogokan dengan palu, ukur respons
- Mengidentifikasi semua frekuensi alami struktural
- Bandingkan dengan frekuensi operasi mesin
- Tes paling definitif untuk resonansi struktural
2. Perbandingan Lokasi Pengukuran
- Mengukur getaran di rumah bantalan (dekat sumber)
- Ukur pada alas alas, pelat dasar, fondasi
- Jika getaran struktural >> getaran bantalan, menunjukkan resonansi struktural
- Transmisibilitas > 2-3 menunjukkan amplifikasi resonansi
3. Bentuk Defleksi Operasional (ODS)
- Mengukur getaran di beberapa titik pada struktur secara bersamaan
- Buat visualisasi animasi gerakan struktural
- Mengungkapkan mode struktural mana yang aktif
- Mengidentifikasi node dan antinode
Solusi dan Mitigasi
Pemisahan Frekuensi
Ubah Kecepatan Operasi
- Jika peralatan kecepatan variabel, operasikan jauh dari resonansi
- Ubah ukuran sheave motor untuk menyesuaikan kecepatan
- Gunakan VFD untuk memilih kecepatan non-resonansi
- Mungkin tidak praktis jika kecepatan ditentukan oleh persyaratan proses
Modifikasi Frekuensi Alami Struktural
- Tambahkan Massa: Menurunkan frekuensi alami (f ∝ 1/√m)
- Tambahkan Kekakuan: Meningkatkan frekuensi alami (f ∝ √k)
- Hapus Materi: Dalam beberapa kasus, mengurangi massa dapat menggeser resonansi
- Modifikasi Struktural: Tambahkan penyangga, gusset, atau penguatan
Penambahan Redaman
Redaman Lapisan Terbatas
- Bahan peredam viskoelastis yang terikat pada struktur
- Efektif untuk panel dan rangka lembaran logam
- Mengurangi amplitudo puncak resonansi
- Perawatan peredaman yang tersedia secara komersial
Peredam Massa yang Disetel
- Tambahkan sistem pegas massa sekunder yang disetel ke frekuensi bermasalah
- Menyerap energi, mengurangi getaran struktur utama
- Efektif tetapi membutuhkan desain dan penyetelan yang cermat
Bahan Peredam Struktural
- Bantalan karet atau isolator di lokasi strategis
- Senyawa peredam yang diaplikasikan pada permukaan
- Peredam gesekan pada sambungan
Isolasi
- Pasang isolator getaran antara mesin dan pondasi
- Memisahkan getaran mesin dari struktur
- Efektif jika isolator frekuensi alami < 0,5× frekuensi eksitasi
- Memerlukan desain yang cermat untuk menghindari terciptanya masalah resonansi baru
Mengurangi Eksitasi
- Memperbaiki kualitas keseimbangan untuk mengurangi eksitasi 1×
- Penyelarasan presisi untuk mengurangi eksitasi 2×
- Memperbaiki masalah mekanis yang mengurangi amplitudo pemaksaan
- Mengurangi gejala tetapi tidak menghilangkan potensi resonansi
Pencegahan dalam Desain
Kriteria Desain Pondasi
- Frekuensi alami pondasi > 2× frekuensi operasi maksimum (hindari resonansi di atas)
- Atau < 0,5× frekuensi operasi minimum (pondasi terisolasi)
- Hindari rentang 0,5-2,0 di mana resonansi mungkin terjadi
- Sertakan analisis dinamis dalam fase desain
Desain Struktural
- Desain untuk kekakuan yang memadai relatif terhadap frekuensi pemaksaan
- Hindari struktur dengan beban ringan yang rentan terhadap resonansi
- Gunakan ribbing dan gusset untuk meningkatkan frekuensi
- Pertimbangkan untuk menambahkan peredam bawaan (material komposit, sambungan dengan gesekan)
Resonansi struktural dapat mengubah sumber getaran kecil menjadi masalah besar melalui efek amplifikasi. Mengidentifikasi resonansi struktural melalui uji impak dan pengukuran operasional, dikombinasikan dengan strategi mitigasi yang tepat, sangat penting untuk mencapai tingkat getaran yang dapat diterima dalam instalasi di mana dinamika struktural secara signifikan memengaruhi perilaku getaran mesin secara keseluruhan.
Kategori:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 