Pada pembahasan sebelumnya, kita telah membahas bagaimana suara ari merambat ke struktur hingga menimbulkan kebisingan ke ruang penerima dan bagaimana tahapan untuk mengurangi kebisingan tersebut. Terdapat 3 cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi kebisingan ke area penerima, yaitu penanganan pada bagian sumber, pada jalur transmisi dan terakhir pada ruang penerima. Umumnya, pada kondisi eksisting, penanganan dilakukan pada jalur transmisi dimana kita akan mengubah konfigurasi dari bangunan atau elemen yang dilalui oleh getaran yang merambat dari sumber. Penanganan pada jalur transmisi biasanya dilakukan dengan meminimalkan transmisi getaran dengan menambahkan springs atau inertia block. Salah satu desain spesial yang bisa dilakukan adalah dengan menggunakan spring dan juga inertia block seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini
Pemasangan isolator dan inertia block ini harus diperhitungkan dengan tepat untuk memastikan noise tereduksi dengan maksimal. Sebelum membahas perhitungan untuk memperoleh nilai dari parameter isolator dan inertia block mari kita bahas free block diagram pada Gambar 2 di bawah ini. Gambar ini menunjukkan sebuah sistem dengan free undamped vibration. Permasalahan dasar dari sebuah getaran umumnya berada massa dan stiffness.
Jika sebuah massa (m) diberikan gaya (F) maka akan ada resisting force atau gaya yang menahan dari arah berlawanan dengan perpindahan tertentu. Gaya ini disebut dengan stiffness ( ). Stiffness adalah sejauh mana suatu benda dapat menahan deformasi sebagai respons terhadap gaya yang diberikan ( ). X adalah besarnya perpindahan yang terjadi dari respon gaya yang diberikan. Gaya resisting ini menimbulkan sejumlah getaran pada massa yang memiliki percepatan ( ) atau perpindahan. Hal ini dapat dituliskan dalam bentuk persamaan
Solusi dari persamaan diferensial parsial ini adalah
Karena gerakan getaran dari sistem ini bergerak secara sinusoidal atau gerakan harmonik sederhana, suku akar dalam eksponen didefinisikan sebagai circular natural frequency. Suku akar pada eksponen adalah circular natural frequency
Frekuensi alami dari mesin adalah
Jika frekuensi operasi dengan frekuensi natural diplot pada sebuah grafik maka akan terlihat seperti gambar di bawah ini
Ketika frekuensi operasi sama dengan natural frekuensinya maka akan terjadi resonansi. Pada keadaan ini amplitudonya akan tinggi dan menyebabkan getaran dan perambatan suara yang lebih tinggi pula. Kondisi resonan ini adalah keadaan dimana transmisi suara pada struktur sangat tinggi dan hal ini adalah hal yang paling tidak diinginkan. Untuk menghindari hal ini seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini maka target kita adalah membuat kombinasi frekuensi dan frekuensi operasi berada pada area yang berwarna merah. Solusi yang dapat dilakukan adalah bisa dengan menambahkan massa atau mengurangi stiffness-nya.
Selanjutnya kita akan membahas hubungan antara massa, stiffness dan damping pada transmisi getaran. Gambar di bawah ini adalah sebuah system yang bergetar dengan natural frekuensinya. Akan tetapi, sistem ini memiliki damping dashpot yang memiliki layer yang berperan sebagai isolator getaran dan juga mengabsorbsi energi mekanik.
Mari kita bahas free body diagram dari system di atas
F adalah external force atau gaya yang diberikan dalam mengoperasikan suatu mesin atau sistem. Gaya ini akan memberikan gaya yang berlawanan atau gaya yang resistable dari sistem stiffness. Gaya resistable ini dilambangkan dengan dan gaya lainnya yang menahan (damper) yang dinotasikan dengan , yaitu kecepatan dari gerakan tertentu. Dengan gaya ini maka massa akan mengalami percepatan yang dinotasikan dengan .
Persamaan Free Damped Vibration (SDOF)
Solusi dari persamaan diferensial parsial di atas adalah:
dimana,
Nilai critical damping didefinisikan sedemikian rupa sehingga suku di dalam akar sama dengan 0
Critical damping adalah seberapa besar damping yang bisa dihasilkan, dimana jumlah redaman yang mungkin diperlukan mesin tertentu. Akan tetapi, kita dapat memberikan nilai redaman yang lebih atau di bawah nilai redamannya. Redaman yang diberikan dapat berupa spring atau flexible padding. Rasio antara actual damping (redaman yang akan ditambahkan) dengan critical damping disebut denggan damping factor.
ccri : parameter yang bergantung dari suatu massa dan sistem stiffness yang bergetar
c : redaman yang diberikan pada sebuah sistem
Di antara 3 jenis damping factor di atas, manakah yang lebih baik digunakan?
Coba kita lihat pada system di atas dimana terdapat impressed Force ( ) karena operasi mesin dan Transmitted Force ( ) dan karna terdapat mekanisme pada mesin maka ada gaya yang ditransmisikan. Perbandingan antara Fo dengan FT disebut transmissibility Ratio.
Nilai TR harus minimum dengan membuat nilai FT yang minimum juga agar transmisi dari getaran mesin tersebut juga minimum dan propagasi suaranya juga akan minimum. Jadi faktor apa saja yang mempengaruhi TR?
Faktor pertama adalah frekuensi natural dari mesin ( seperti yang dijelaskan sebelumnya system tertentu memiliki frekuensi alaminya berdasarkan massa dan stiffnes. Faktor kedua adalah frekuensi operasi pada mesin ( . Frekuensi operasi mungkin tidak selalu tetap karena kemungkinan ada fluktuasi dari tegangannya, terdapat masalah mekanis atau masalah pada gir sehingga frekuensi operasi mungkin berubah. Faktor terakhir adalah damping factor (ξ) di mana 3 jenis damping factor yang disebutkan di atas akan mengubah Transmitted force (FT). Berdasarkan 3 faktor utama yang dijelaskan tersebut makan persamaan dari Transmissibilitu Ratio adalah sebagai berikut
Dimana
Dimana R adalah rasio frekuensi maka persamaannya dapat disederhanakan sebagai berikut
Jika kita masukkan nilai damping ratio dan frequency ratio maka nilai TR-nya ditunjukkan pada tabel di bawah ini dan diplot pada grafik Gambar 5
Dengan perhitungan di atas kita dapat menentukan beberapa jenis peredam di mesin tertentu di bawah mesin untuk mengurangi perambatan suaranya. Akan tetapi, ada hal yang perlu diperhatikan berdasarkan grafik di bawah ini. Penggunaan damper dibagi ke dalam 3 zona berdasarkan frequency Ratio (R). Zona pertama adalah zona yang berwarna biru, di mana 0<R<0.5. Pada bagian ini perbedaan jika diberikan damper atau tidak semuanya akan naik dari 1 secara bertahap, dalam hal ini perbedaannya tidak terlalu significant. Dalam hal ini damper dapat diberikan namun akan memakan biaya yang cukup besar dan perubahannya pun hanya sedikit. Zona kedua adalah zona yang berwarna hijau, di mana 0.5<R<1,414. Dapat dilihat apabila tidak diberikan damper maka TR akan meningkat sangat tinggi hingga tak terhingga. Pada zona ini damper sangat perlu untuk digunakan agar getaran dan suara tidak berpropagasi. Terakhir adalah pada zona berwarna merah, dimana R>1,414. Perlu diperhatikan pada zona ini, apabila diberikan full damping ketika rasio frekuensinya besar maka TR akan semakin mengecil dan perbedaannya antara ketiga jenis damping factor tidak terlalu signifikan. Dengan demikian pada zona ini pemberikan damper sebaiknya tidak dilakukan.
By : Adetia | Geonoise Indonesia
