- No category
Analisis Bearing Kipas Kondensor MRT Jakarta: Perpanjangan Pemeliharaan
advertisement
ANALISIS BEARING PADA KOMPONEN CONDENSER FAN MODEL FE050 – VDQ. 41. A7P1 PADA ROLLING STOCK MRT JAKARTA UNTUK PENINJAUAN PERPANJANGAN WAKTU MAINTANANCE LAPORAN KERJA PRAKTIK Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memenuhi mata kuliah kerja praktik Oleh: Arkhan Muhammad Shah Daud 13121095 Tanggal Pelaksanaan: 24 Juni 2024 – 2 agustus 2024 Pembimbing: Prof. Dr.Ir. Bagus Budiwantoro PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2025 Lembar Pengesahan Laporan Kerja Praktik ANALISIS BEARING PADA KOMPONEN CONDENSER FAN MODEL FE050 – VDQ. 41. A7P1 PADA ROLLING STOCK MRT JAKARTA UNTUK PENINJAUAN PERPANJANGAN WAKTU MAINTANANCE Oleh Arkhan Muhammad Shah Daud 13121095 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Disetujui pada Tanggal: 18 Juni 2025 Pembimbing Prof. Dr.Ir. Bagus Budiwantoro NIP 19560215 198203 1 001 i LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN LAPORAN KERJA PRAKTIK PT MRT Jakarta Analisis Bearing Komponen Condenser Fan Model FE050 – VDQ. 41. A7P1 Pada Rolling Stock MRT Jakarta Untuk Peninjauan Perpanjangan Waktu Maintanance Periode : 24 Juni 2024 - 2 Agustus 2024 Oleh : Arkhan Muhammad Shah Daud 13121095 JAKARTA, 18 Juni 2025 MENYETUJUI, Internship Advisor Rolling Stock Workshop Maintenance Department Ismansyah Rolling Stock Workshop Maintanance Department Head ii Assessment Sheet iii Attendance List iv v Daftar Isi Lembar Pengesahan ......................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN ................................................................ii Assessment Sheet ...........................................................................................................iii Attendance List .............................................................................................................. iv Daftar Gambar .............................................................................................................viii Daftar Tabel ................................................................................................................... ix Bab 1 Pendahuluan.................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1 1.2 Identifikasi Masalah ....................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................................ 2 1.4 Batasan Masalah ............................................................................................. 2 1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2 1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 3 Bab 2 Studi Pustaka .................................................................................................. 4 2.1 Air Conditioner System .................................................................................. 4 2.2 Condenser ....................................................................................................... 4 2.3 Condenser Fan ................................................................................................ 5 2.4 Ball Bearing .................................................................................................... 5 2.5 Basic Static Load Rating (ππ) ........................................................................ 6 2.6 Basic Dynamic Load Rating(πππ)................................................................. 6 2.7 Application Factor .......................................................................................... 6 2.8 Weibull Parameter .......................................................................................... 7 Bab 3 Metodologi dan Data Penelitian ..................................................................... 8 3.1 Metodologi Penelitian..................................................................................... 8 3.2 Data Penelitian ................................................................................................ 8 Bab 4 Analisis ......................................................................................................... 11 4.1. Beban Desain Ball Bearing .......................................................................... 11 4.2. Dimensionless Multiple of Rating Life ball Bearing .................................... 11 4.3. Basic Dynamic Load Rating ......................................................................... 11 vi 4.3.1. Penggunaan 4 Tahun ................................................................................. 12 4.3.2. Penggunaan 6 Tahun ................................................................................. 12 4.3.3. Penggunaan 8 Tahun ................................................................................. 12 4.4. Perbandingan Nilai Hasil Perhitungan Dengan Katalog .............................. 12 Bab 5 Kesimpulan dan Saran .................................................................................. 13 5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 13 5.2 Saran ............................................................................................................. 13 Daftar Pustaka............................................................................................................... 14 vii Daftar Gambar Gambar 2.1 Layout Air Conditioning Pada Trainset MRT ............................................ 4 Gambar 2.2 Ilustrasi Condenser Blower Pada Trainset MRT ........................................ 5 Gambar 2.3 Load Factor ................................................................................................ 6 Gambar 2.4 Weibull Parameters Rating Lives ............................................................... 7 Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian ........ Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2 Spesifikasi Condenser Fan ......................................................................... 9 Gambar 3.3 Dimensi Bearing ......................................................................................... 9 Gambar 3.4 Bearing Performance.................................................................................. 9 Gambar 3.5 Gambar Layout Condenser Fan.................................................................. 9 viii Daftar Tabel Tabel 4.1 Perbandingan nilai hasil perhitungan dengan katalog .................................. 12 Tabel 4.2 Nilai basic dynamic load .............................................................................. 13 ix Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Jakarta sebagai ibu kota Indonesia memiliki tantangan besar dalam menyediakan sistem transportasi publik yang efisien, andal, dan nyaman. MRT Jakarta dibuat sebagai solusi transportasi massal modern yang mampu mengurangi kemacetan, meningkatkan mobilitas masyarakat, serta memberikan pengalaman perjalanan yang lebih tertib dan tepat waktu. Sebagai sistem transportasi berbasis rel, keberhasilan operasional MRT Jakarta sangat bergantung pada keandalan rolling stock yang digunakan, termasuk seluruh komponen di dalamnya. Salah satu aspek penting dalam kenyamanan dan keselamatan penumpang adalah sistem pendingin udara (air conditioning system) yang terpasang pada setiap trainset. Sistem AC ini dirancang untuk menjaga suhu kabin tetap stabil dan nyaman apalagi di Jakarta dengan kondisi yang dapat dibilang panas. Salah satu komponen vital dalam sistem AC adalah condenser fan yang berfungsi untuk mempercepat proses pelepasan panas dari refrigeran setelah melewati kompresor. Untuk mendukung perputaran kipas ini, digunakan bearing sebagai elemen pendukung rotasi. Bearing yang digunakan dalam condenser fan bekerja secara terus-menerus selama kereta beroperasi. Seiring waktu, bearing akan mengalami keausan akibat beban berulang, getaran, dan kondisi lingkungan. Ausnya bearing dapat menyebabkan penurunan performa kipas dan peningkatan getaran yang dapat berpotensi kerusakan komponen lain dalam sistem AC. Untuk itu, penting bagi tim Rolling Stock Maintenance MRT Jakarta untuk memiliki pendekatan preventif dan prediktif untuk melakukan maintanance pada roliing stock. Oleh karena itu MRT Jakarta memiliki salah satu program maintanance yang dilakukan 4 tahun sekali. Untuk meningkatkan efisiensi, MRT Jakarta ingin mengubah maintanance 4 tahun tersebut menjadi 8 tahun, yang mana tiap komponen pada rolling stock perlu ditinjau kembali. Dengan alasan tersebut, salah satu komponen yang perlu ditinjau adalah bearing pada condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 yang terdapat di setiap trainset. 1 1.2 Identifikasi Masalah Adapun masalah yang diidentifikasi dari tugas sarjana ini sebagai berikut: 1. Berapa nilai beban desain yang diterima oleh ball bearing pada ball bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1? 2. Berapa nilai basic dynamic load ada ball bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 untuk penggunaan 4 tahun, 6 tahun, dan 8 tahun? 3. Apakah maintanance untuk ball bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 dapat dilakukan pada jangka waktu 4 tahun, 6 tahun, atau 8 tahun? 1.3 Tujuan Penulisan Berdasarkan masalah yang telah diidentifikasi, tujuan dari tugas sarjana ini adalah sebagai berikut: 1. Menghitung beban yang diterima oleh ball bearing pada ball bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1. 2. Menghitung dynamic load pada ball bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 untuk penggunaan 4 tahun, 6 tahun, dan 8 tahun. 3. Melakukan evaluasi terhadap maintanance bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 untuk 4 tahun, 6 tahun, dan 8 tahun. 1.4 Batasan Masalah Dalam pengerjaan tugas sarjana ini, ada batasan-batasan penelitian yang diperlukan sesuai studi kasus yang ada. 1. Analisis yang dilakukan pada bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 hanya berdasarkan failure yang dapat terjadi karena beban yang diterima bearing. 2. Digunakan asumsi pada gaya radial pada bearing condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 yang terjadi karena massa unbalance, karena keterbatasan resource dan waktu. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari hasil penelitian ini adalah untuk dapat menentukan apakah maintanance komponen bearing pada condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 yang awalnya setiap 4 2 tahun sekali dapat diperpanjang menjadi 6 atau 8 tahun sekali agar tidak membuang sumber daya dan waktu. 1.6 Sistematika Penulisan Dalam penulisan laporan kerja praktik ini, terdapat lima (5) bab yang akan membahas mengenai: Bab 1 Pendahuluan, berisikan penjelasan singkat mengenai latar belakang tugas akhir ini, identifikasi masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat dan sistematika penulisan laporan. Bab 2 Studi pustaka, berisikan teori yang dijadikan sebagai acuan untuk pengerjaan tugas sarjana ini. Penjelasan teori dan konsep dilengkapi dengan persamaan, gambar, dan ilustrasi sesuai dengan kasus yang ada dalam pengerjaan tugas sarjana ini. Bab 3 Metodologi penelitian, berisikan teknik dan prosedur yang digunakan untuk mengidentifikasi dan menganalisis informasi mengenai topik tugas sarjana yang dilakukan. Metodologi merinci pendekatan penelitian untuk memastikan hasil yang andal dan valid yang menjawab tujuan dan sasaran yang telah ditentukan. Bab 4 Analisis, berisi analisis perhitungan beban dan tegangan yang terjadi baik secara teoritis maupun pemodelan dengan metode elemen hingga menggunakan Ansys. Kemudian, berdasarkan hasil perhitungan tersebut dapat ditentukan apakah pipa yang akan digunakan memenuhi kriteria atau tidak. Bab 5 Kesimpulan dan Saran, merupakan bagian penutup dalam laporan tugas sarjana ini. Bab ini berisi simpulan dan jawaban dari tujuan laporan tugas sarjana ini serta saran yang dapat dipertimbangkan oleh pihak lain. 3 Bab 2 Studi Pustaka 2.1 Air Conditioner System Air conditioning system adalah suatu sistem untuk mengontrol secara bersamaan temperatur, kelembapan, kebersihan, serta sirkulasi udara di dalam suatu ruangan demi mencapai kenyamanan termal dan kualitas udara yang ideal. Prinsip kerja fundamentalnya adalah Siklus Refrigerasi Kompresi Uap, yang pada dasarnya merupakan mekanisme pemindahan panas dari dalam ruangan ke lingkungan luar. Proses ini dicapai melalui sirkulasi fluida kerja dengan refrigeran melewati empat komponen utama dalam satu siklus tertutup, evaporator yang berfungsi untuk menyerap panas dari udara dalam ruangan, kompresor yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan suhu refrigeran, kondensor yang berfungsi untuk membuang panas ke luar ruangan dengan bantuan kipas, dan alat ekspansi yang berfungsi untuk menurunkan kembali tekanan refrigeran untuk mengulangi siklus. Pada trainset MRT, air conditioning system memiliki layout seperti gambar 2.1. Gambar 2.1 Layout Air Conditioning Pada Trainset MRT 2.2 Condenser Condenser adalah komponen dalam siklus refrigerasi yang berfungsi untuk melepaskan panas dari refrigeran. Setelah refrigeran dikompress sehingga berada pada kondisi uap dengan tekanan dan suhu tinggi, refrigeran tersebut dialirkan ke condenser. Kemudian panas yang terkandung dalam refrigeran dilepaskan melalui pipa dan sirip (fin) condenser sehingga refrigeran mengalami perubahan fasa dari uap menjadi cair. Condenser memastikan refrigeran 4 yang siap mengalir kembali ke sistem untuk melanjutkan siklus pendinginan. Proses perpindahan panas ini bergantung pada efisiensi aliran udara di sekitar coil condenser. 2.3 Condenser Fan Condenser fan adalah komponen pendukung pada condenser yang berperan menyediakan aliran udara yang diperlukan untuk mendinginkan kondensor. Kipas ini biasanya menggunakan motor tipe eksternal rotor dengan desain baling-baling aksial. Desain ini memungkinkan fan menghasilkan laju aliran udara yang cukup tinggi (misalnya, pada spesifikasi model FE050–VDQ 41.A7P1, laju aliran mencapai 120 m³/menit dengan tekanan statis sekitar 98 Pa) sehingga udara segar dapat mengalir melalui coil kondensor dan membantu melepaskan panas dari refrigeran. Dengan demikian, condenser fan tidak hanya membantu proses kondensasi dengan cara meningkatkan efisiensi perpindahan panas, tetapi juga berkontribusi terhadap pengoperasian sistem pendingin yang stabil dan hemat energi. Setiap trainset MRT memiliki 2 buah condenser blower seperti di gambar 1.2. Gambar 2.2 Ilustrasi Condenser Blower Pada Trainset MRT 2.4 Ball Bearing Ball Bearing adalah salah satu komponen di condenser fan yang berfungsi untuk mengurangi beban gesekan pada rotor condenser fan. Komponen ini tersusun dari cincin dalam, cincin luar, dan bola gelinding. Dengan adanya bola gelinding yang berputar di antara cincin luar dan cincin dalam, koefisien gesekan dapat berkurang. 5 2.5 Basic Static Load Rating (ππ ) Basic static load rating adalah beban pada bearing yang menghasilkan deformasi permanen sebesar 0,0001 kali diameter bearing. 2.6 Basic Dynamic Load Rating(πππ ) Basic dynamic load rating adalah beban radial pada bearing yang menyebabkan 10% bearing mengalami kegagalan pada umur yang sudah ditentukan oleh manufaktur. Rumus yang digunakan dalam menghitung basic dynamic load rating adalah sebagai berikut: π₯π 1/π π10 = ππ πΉπ· ( 1) π₯0 + (π − π₯0 )(1 − π π· )π π10 = basic dynamic load rating, lbf atau kN ππ = application factor πΉπ· = desired radial load, lbf atau kN π₯π = design life 2.7 Application Factor Application Factor adalah koefisien yang digunakan untuk menghitung kondisi operasional bearing secara spesifik bergantung dengan apllikasi bearing yang akan dihitung. Load factor untuk tiap aplikasi dapat dilihat pada gambar 2.3. Gambar 2.3 Load Factor 6 2.8 Weibull Parameter Weibull parameter adalah variable yang digunakan untuk melakukan analisis keandalan dan pemodelan waktu kegagalan. Nilai-nilai Weibull parameter rating lives dapat dilihat pada gambar 2.4. Gambar 2.4 Weibull Parameters Rating Lives 7 Bab 3 Metodologi dan Data Penelitian 3.1 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian dilakukan dengan mengikuti diagram alir seperti pada gambar 3.1. Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian 3.2 Data Penelitian Spesifikasi dari condenser fan didapatkan pada MRTJ CP108 Project Maintenance Manual Chapter 8 Air Conditioning System (referensi) sebagai berikut: 8 Gambar 3.2 Spesifikasi Condenser Fan Bearing yang digunakan pada condenser fan adalah single row deep groove ball bearing with seals or shields dengan spesifikasi yang didapatkan dari laman distributor bearing sebagai berikut: Gambar 3.3 Dimensi Bearing Gambar 3.4 Bearing Performance Fan yang digunakan pada condenser ini memiliki 2 bearing dengan posisi seperti di gambar 3.5. Bearing tersebut menahan stator yang memiliki berat 5.5 Kg. 9 Gambar 3.5 Gambar Layout Condenser Fan 10 Bab 4 Analisis 4.1. Beban Desain Ball Bearing Gaya axial yang diterima oleh bearing tersebut adalah sebesar massa dari stator yang ditahan oleh bearing dibagi 2, karena terdapat 2 bearing sehingga didapatkan: Fa = 5.5 ππ × 9.81 π/π 2 : 2 = 26,9775 N Gaya radial yang diterima oleh bearing berasal dari gaya udara yang melewati bilah kipas dan ketidakseimbangan massa yang diasumsikan sebesar 50 N. Dari data tersebut, dapat dihitung beban desain bearing dengan perhitungan sebagai berikut: πΉπ = √26,97752 + 502 = 56,813 π 4.2. Dimensionless Multiple of Rating Life ball Bearing Nilai Xd dihitung dengan menggunakan rumus: π₯π = 60 × πΏπ·×ππ πΏ10 Dimana nilai πΏπ· didapatkan dengan asumsi penggunaan fan selama 12 jam setiap hari selama 4 tahun, 6 tahun, dan 8 tahun. πΏπ4 = 12 × 365 × 4 = 17520 jam πΏπ6 = 12 × 365 × 6 = 26280 jam πΏπ8 = 12 × 365 × 8 = 35040 jam Nilai nd didapatkan sebesar 1330 rpm dan nilai L10 sebesar 10^6, sehingga didapatkan nilai Xd: 60 × 17520 × 1330 = 1398,096 106 60 × 26280 × 1330 π₯π4 = = 2097,144 106 60 × 35040 × 1330 π₯π4 = = 2796,192 106 π₯π4 = 4.3. Basic Dynamic Load Rating 11 Nilai basic dynamic load rating didapatkan dengan menggunakan rumus. Nilai ππ didapatkan dari gambar 2.3, nilai π₯0 , b, dan π didapatkan dari gambar 2.4, dengan divariasikan untuk penggunaan 4 tahun, 6 tahun, dan 8 tahun. 4.3.1. Penggunaan 4 Tahun πΆ10 = 1,2 × 56,814( 1398,096 1/3 = 1 ) 1,483 0,02 + (4,459 − 0,02)(1 − 0,99) 276,299 N 4.3.2. Penggunaan 6 Tahun πΆ10 = 1,2 × 56,814( 2097,144 1/3 = 1 ) 1,483 0,02 + (4,459 − 0,02)(1 − 0,99) 316,283 N 4.3.3. Penggunaan 8 Tahun πΆ10 = 1,2 × 56,814( 4.4. 2796,192 1/3 = 1 ) 0,02 + (4,459 − 0,02)(1 − 0,99)1,483 348,115 N Perbandingan Nilai Hasil Perhitungan Dengan Katalog Nilai πΆ10 atau basic dynamic load raitng pada bearing 6002-2z C3 dari katalog memiliki nilai sebesar 5,85 kN. Jika nilai hasil perhitungan kurang dari nilai pada katalog, maka bearing tesebut akan mengalami failure sehingga condenser fan terssebut memerlukan maintanance pada waktu sebelum terjadi failure. Berikut perbandingna nilai dan hasil disajikan dalam data di tabel 4.1. Waktu Penggunaan (tahun) πΆ10 Katalog (N) 4 6 8 5850 πΆ10 perhitungan (N) Apakah terjadi failure? 276,299 Tidak 316,283 Tidak 348,115 Tidak Tabel 4.1 Perbandingan nilai hasil perhitungan dengan katalog 12 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis, didapatkan beberapa kesimpulan untuk menajwab tujuan dari penulisan laporan ini sebagai berikut: 1. Beban desain yang diterima oleh ball bearing pada condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 adalah sebesar 56,814 N. 2. Nilai basic dynamic load yang diterima oleh ball bearing pada condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 untuk jangka waktu 4 tahun, 6 tahun, dan 8 tahun adalah sebagai berikut: Waktu Penggunaan (tahun) πΆ10 Katalog (N) 4 πΆ10 perhitungan (N) 276,299 5850 6 8 316,283 348,115 Tabel 5.2 Nilai basic dynamic load 3. Hasil analisis yang didapat adalah ball bearing pada condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 dapat dilakukan maintanance dalam jangka waktu 8 tahun karena berdasarkan perhitungan ball bearing tidak akan mengalami failure karena beban desain pada jangka waktu 8 tahun. 5.2 Saran Setelah melakukan analisis dan memperoleh kesimpulan, saran yang dapat saya berikan kepada pihak yang terkait adalah: 1. Melakukan analisis lebih dalam dari aspek lain pada ball bearing pada condenser fan model FE050 – VDQ. 41. A7P1 yang dapat menyebabkan failure, sehingga hasil yang diperoleh lebih akurat. 2. Memiliki data-data lengkap untuk komponen yang spesifik untuk memudahkan analisis yang mungkin akan dilakukan, sehingga tidak menghabiskan banyak waktu. 13 Daftar Pustaka Richard G. dan J. Keith, Shigley’s Mechanical Engineering Design, Edisi 10, McGrawHill Education , New York 2015 Sumitomo Corporation, Document No. SRR-RST-GEN-0104-08D, MRTJ CP108 Project Maintenance Manual Robert L. Jackson, Journal of Tribology, Auburn University Beach, E. Journal of Failure Analysis and Prevention Editor’s Choice Awards. J Fail. Anal. and Preven. R.K. Upadhyay, L.A. Kumaraswamidhas, Md.Sikandar Azam, Rolling element bearing failure analysis: A case study, Case Studies in Engineering Failure Analysis, Volume 1, Issue 1, 2013, Pages 15-17, ISSN 2213-2902, https://doi.org/10.1016/j.csefa.2012.11.003. Funing Xu, Ning Ding, Nan Li, Long Liu, Nan Hou, Na Xu, Weimin Guo, Linan Tian, Huixia Xu, Chi-Man Lawrence Wu, Xiaofeng Wu, Xiangfeng Chen, A review of bearing failure Modes, mechanisms and causes, Engineering Failure Analysis, Volume 152, 2023, 107518, ISSN 1350-6307, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107518. Zaretsky, Erwin V, Rolling Bearing Life Prediction, Theory, and Application, NASA Glenn Research Center Cleveland, OH, United States 14
0
advertisement
Download
advertisement
Add this document to collection(s)
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersAdd this document to saved
You can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users