Perpustakaan Digital ITB

Sistem poros-rotor overhung berporos panjang banyak diaplikasikan pada industri, seperti pada drill string dan brine pump. Konstruksi penumpuan yang hanya di satu sisi poros menyebabkan kekakuan lateral sistem rendah, sehingga rentan mengalami defleksi ekstrem dan kegagalan akibat getaran. Penggunaan elemen stator berupa cincin pembatas (bushing atau snubber ring) menjadi alternatif desain untuk membatasi simpangan tanpa menumpu poros secara permanen. Namun, interaksi ini memunculkan gaya kontak yang memicu respons dinamika tak linier. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan memodelkan sistem poros-rotor overhung berporos panjang dalam pengaruh gaya kontak rotor-stator dan menyelidiki efek penambahan stator yang berupa cincin pembatas terhadap dinamika rotor. Pemodelan numerik dilakukan menggunakan formulasi Metode Elemen Hingga (MEH) untuk membangun persamaan gerak yang mengintegrasikan matriks massa, kekakuan, redaman proporsional (Rayleigh), dan matriks giroskopik. Gaya eksternal mencakup eksitasi tak-balans dan gaya kontak non-linier yang diaktivasi oleh fungsi langkah Heaviside saat poros menembus batas kelonggaran (clearance). Elemen stator yang membatasi kelonggaran dianggap sebagai cincin pembatas. Sementara itu, parameter kekakuan tumpuan dan redaman Rayleigh diestimasi berdasarkan data bump-test eksperimental. Model ini kemudian diselesaikan menggunakan integrasi numerik dalam domain waktu. Validasi dilakukan dengan membandingkan spektrum getaran, Operational Deflection Shape (ODS), dan level getaran Root Mean Square (RMS) antara simulasi numerik dan data eksperimental. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model MEH berhasil menunjukkan fenomena kontak secara realistis, yang ditandai dengan munculnya komponen frekuensi harmonik super-sinkron (seperti 2×RPM dan 3×RPM) pada spektrum getaran. Penambahan cincin pembatas efektif menahan defleksi lateral agar tidak melebihi clearance. Namun, cincin pembatas memaksa lenturan poros beralih ke modus tekuk pertama dan berpotensi memicu impak berulang (intermittent contact). Interaksi ini menyebabkan respons pada frekuensi lain tereksitasi sehingga meningkatkan level getaran pada sistem.