BAB V PERANCANGAN SUDU GERAK DAN CAKRAM
Sudu gerak dimaksudkan untuk mengkonversikan energi kinetik uap yang mengalir menjadi kerja mekanis pada poros turbin. Kerja yang dilakukan oleh uap
ditransmisikan ke poros melalui cakram yang padanya sudu gerak dipasang.
5.1. Profil Sudu Gerak Tingkat Pengatur Dua Baris
Sudu gerak tingkat pertama terdiri dari dua baris dalam satu cakram yang ukuran sudutnya berbeda satu dengan yang lain tergantung dari sudut kecepatan
relatif uap masuk dan keluar sudu gerak. Bentuk penampang sudu gerak ditentukan oleh sudut kecepatan relative
uap masuk sudu gerak. β
1
= 22,7° untuk baris pertama dan 75° untuk baris kedua dan sudut kecepatan relatif uap keluar sudu
gerak β
2
= 19° untuk baris pertama dan 72° untuk baris kedua. Lebar sudu gerak b
b
ditentukan sebesar 15 mm. Maka dari data yang tersedia dapat digambarkan sudu gerak :
5a.Sudu gerak baris pertama
5b.Sudu gerak baris kedua Gambar 5.1.Dimensi sudu gerak tingkat pengatur dua baris
Universitas Sumatera Utara
5.2. Profil Sudu Gerak Tingkat Tekanan
Bentuk penampang sudu gerak tingkat tekanan ditentukan oleh sudut kecepatan relative uap masuk sudu gerak β
1
= 27° dan sudut kecepatan relative uap keluar sudu gerak β
2
= 24°. Lebar sudu gerak b
b
ditentukan sebesar 21 mm. Lebar sudu yang disarankan diantara 20 – 25 mm untuk turbin – turbin
kapasitas menengah dan besar, dan dalam sembarang hal lebih dari 12 – 14 mm P.Shlyakhin, 1990. Maka dari data yang tersedia dapat digambarkan sudu gerak:
Gambar 5.2. Dimensi sudu gerak tingkat tekanan dalam mm
5.3. Metode Pemasangan Sudu Gerak
Penampang yang paling berbahaya menahan tegangan adalah pada akar sudu, karena penampang ini diperlemah oleh adanya lubang paku keling. Oleh
sebab itu, penampang sudu dibuat lebih besar pada akarnya untuk mengurangi konsentrasi tegangan seperti yang terlihat pada gambar 5.3. Cara pemasangan
sudu gerak pada cakram adalah dengan menggunakan akar bergerigi. Susunan yang demikian membantu dalam menjaga tegangan dukung dalam batas-batas
yang diizinkan, baik pada tangkai sudu maupun pada cakram.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.3. Pemasangan dengan akar bergerigi dalam mm
5.4. Mencari Momen Perlawanan
Wy
Sudu Gerak
Momen perlawanan W
y
dapat ditentukan dengan metode grafik.
Gambar 5.4.Metode grafik untuk mencari momen perlawanan
5.4.1. Luas Penampang Sudu Gerak Sudu gerak dibagi beberapa segmen sejajar dengan sumbu poros turbin.
Luas setiap segmen didekati dengan luas trapesium dan segitiga. Tinggi masing- masing segmen adalah 1 mm.
Tabel 5.1. Luas sudu gerak dan jarak 1
i
tiap segmen Segmen
Luas Satuan
Jarak Satuan
1 0.61
mm2 0.5
mm
Universitas Sumatera Utara
2 1.55
mm2 1.5
mm 3
2.34 mm2
2.5 mm
4 3.52
mm2 3.5
mm 5
5.4 mm2
4.5 mm
6 8.82
mm2 5.5
mm 7
15.44 mm2
6.5 mm
8 14.31
mm2 7.5
mm 9
13.28 mm2
8.5 mm
10 12.3
mm2 9.5
mm 11
10.955 mm2
10.5 mm
12 8.985
mm2 11.5
mm 13
5.515 mm2
12.5 mm
Luas sudu gerak = 103.03 mm² Untuk tingkat pengatur baris I = 61,9 mm² dan baris II = 32,1 mm²
5.4.2. Momen Luas Sudu Gerak Momen luas tiap segmen adalah luas tiap segmen x jarak 1
i
Tabel 5.2. Momen luas sudu gerak tiap segmen Segmen
Momen Luas Satuan
1 0.305
mm³ 2
2.325 mm³
3 5.85
mm³
Universitas Sumatera Utara
4 12.32
mm³ 5
24.3 mm³
6 48.51
mm³ 7
100.36 mm³
8 107.325
mm³ 9
112.88 mm³
10 116.85
mm³ 11
115.0275 mm³
12 103.3275
mm³ 13
68.9375 mm³
Total momen luas = penjumlahan momen luas tiap segmen
= 738.1 mm³ Untuk tingkat pengatur baris I = 364,5 mm³ dan baris II = 106,3 mm³
5.4.3. Jarak Titik Berat Sudu Gerak l
y
Untuk tingkat tekanan : l
y
= =
mm mm
33 .
115 1
. 738
2
= 6,4 mm
Untuk tingkat pengatur baris : l
y
=
2 3
89 .
61 5
. 364
mm mm
= 5,9 mm
dan baris II : l
y
=
2 3
1 .
32 3
. 106
mm mm
= 3,3 mm
Universitas Sumatera Utara
5.4.4. Momen Inersia Sudu Gerak Momen inersia tiap segmen : l
yi
= luas segmen ke-I l
i
- l
y 2
Hasil perhitungan dari momen inersia tiap segmen dapat ditampilkan dalam tabel dibawah ini :
Tabel 5.3. Momen inersia sudu gerak tiap segmen Segmen
Momen Luas Satuan
1 33.7920439
mm
4
2 64.34203274
mm
4
3 69.32293161
mm
4
4 69.48261771
mm
4
5 64.00930832
mm
4
6 52.63574197
mm
4
7 32.14556712
mm
4
8 2.807083458
mm
4
9 4.121553571
mm
4
10 29.82200846
mm
4
11 71.63199657
mm
4
12 113.6867081
mm
4
13 114.5307787
mm
4
Momen inersia penampungan sudu = penjumlahan momen luas tiap segmen = 722.3 mm
4
Untuk tingkat pengatur baris I = 221.5 mm
4
dan baris II = 41.6 mm
4
Momen perlawanan W
y
:
Universitas Sumatera Utara
Untuk tingkat tekanan : W
y
=
y y
I I
= mm
mm 9
. 7
3 .
722
4
= 90.9 mm
3
Untuk tingkat pengatur baris I : W
y
=
y y
I I
= mm
mm 9
. 5
3 .
221
4
= 37.6 mm
3
Untuk tingkat pengatur baris II : W
y
=
y y
I I
= mm
mm 3
. 3
6 .
41
4
= 12.6 mm
3
5.5. Tegangan yang Bekerja Pada Sudu Gerak
Kategori