80 Maka besarnya gaya aksial yang terjadi pada poros adalah :
F
∆T
= Wip + F
at
= 30,935 + 1131.12 = 1162,055 N
5.1.3 Mengatasi Gaya Aksial
Untuk mengatasi gaya aksial yang terjadi, dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :
a. Torak Pengimbang
Sistem ini menggunakan torak pengimbang yang dipasang diujung pompa dekat impeler tingkat terakhir. Pada salah satu sisi torak bekerja tekanan yang
berasal dan zat cair yang keluar dari impeler terakhir. Ruang pada sisi yang lain dari torak dihubungkan dengan sisi isap tingkat pertama. Dengan demikian pada
torak ini akan bekerja gaya total yang arahnya berlawanan dengan gaya aksial yang ditimbulkan oleh impeler.
Gambar 5.3 Torak pengimbang
Universitas Sumatera Utara
81
b. Susunan Berimbang
Pompa yang bertingkat banyak mempunyai banyak impeler yang disusun dalam dua kelompok yang sama jumlahnya dan saling bertolak belakang.
Gambar 5.4. Pompa dengan impeler saling bertolak belakang
c. Lubang Pengimbang
Cara ini menggunakan impeler yang menggunakan cincin penyekat di dinding belakang impelernya untuk membentuk ruang pengimbang. Ruang ini
dihubungkan dengan sisi isap impeler oleh ruang pengimbang. Dengan demikian hampir tidak terdapat selisih tekanan antara sisi belakang dan sisi depan sisi isap
sehingga gaya aksial dapat diperkecil secara drastis.
Gambar 5.5 Lubang pengimbang
Universitas Sumatera Utara
82 Pada perencanaan ini digunakan sistem lubang pengimbang karena
konstruksinya sederhana serta dapat mereduksi gaya aksial yang relatif cukup besar. Cara ini dapat mereduksi gaya aksial sebesar 75-90 dari gaya aksial
yang timbul. Maka gaya aksial yang timbul adalah : dianggap gaya aksial yang direduksi 80 .
F
∆T
= F
∆T
-80 x F
∆T
F
∆T
= 1162,055-0,85x1162,055 F
∆T
= 174,3 N
5.2 Putaran Kritis
Pada putaran tertentu poros akan memberikan getaran yang berlebihan. Kecepatan sudut poros yang berputar dimana terjadinya getaran tersebut
dinyatakan dengan kecepatan kritis atau putaran kritis. Suatu poros yang bekerja dekat putaran kritisnya tidak dapat beroperasi untuk jangka waktu yang lama.Oleh
sebab itu perlu diketahui besarnya kecepatan kritis untuk poros yang dirancang. Pada analisa putaran kritis ini diambil asumsi bahwa poros mempunyai
diameter yang sama dan massanya terbagi rata, sehingga berat tiap bagian yang dipisahkan dapat diangga sebagai beban terpusat. Disamping itu beban yang dapat
menyebabkan putaran kritis ini adalah gaya sentrifugal yang terjadi pada impeler. Selanjutnya dalam menganalisa putaran kritis ini, untuk defleksi yang terjadi,
poros pompa dianggap horizontal yang dibebani oleh beban-beban statis.
Universitas Sumatera Utara
83 Adapun diameter rata-rata poros pompa adalah :
D
s
=
l l
l l
l d
l d
l d
l d
4 3
2 1
4 4
3 3
2 2
1 1
. .
. .
+ +
+ +
+ +
D
s
= 152
132 284
18 52
. 17
132 .
24 284
. 18
18 .
10 +
+ +
+ +
+
D
s
= 19,2 mm = 0,0192 m
5.2.1 Perhitungan Putaran Kritis
Putaran kritis pada pompa sentrifugal tergantung pada besarnya defleksi yang terjadi pada poros itu sendiri dan gaya-gaya statis lain pada saat poros
bekerja. Putaran kritis poros dapat dihitung dengan persamaan : η
c
= π
ω
. 2
. 60
c
................................... lit 1 hal 288 Dimana :
ω
c
= Kecepatan sudut kritis radiandetik Besarnya
ω
c
dapat dihitung dengan persamaan :
ω
c
=
. g
∑ ∑
2
Wy Wy
=
π. 2
.
60
g
∑ ∑
2
Wy Wy
Maka : η
c
= 187,5
∑ ∑
2
Wy Wy
................................... lit 1 hal 288
Untuk menetukan defleksi yang terjadi pada poros akibat gaya sentrifugal, dimana gaya sentrifugal yang terjadi dianggap sebagai beban terpusat yang
bekerja pada tumpuan sederhana yang ditumpu oleh bantalan seperti gambar halaman berikut :
Universitas Sumatera Utara
84
Gambar 5.6 Defleksi akibat gaya diantara A - B Untuk menentukan defleksi yang terjadi digunakan persamaan :
Y =
[ ]
L b
X L
I E
x b
F −
+
2 2
. .
. 6
. .
Dimana : E
= Modulus elastis bahan poros = 206,9 . 10 Nm
2
I = Momen inersia rata-rata
=
4 4
0192 ,
64 64
π π
= d
I = 6.10
-9
m F
= Gaya sentrifugal yang terjadi = m.r.
ω
c
= 0,408.0,058.
2
60 2970
. .
2
π
= 2286,74 N Adapun gaya-gaya yang bekerja pada poros yaitu
Gambar 5.7 Diagram gaya reaksi pada tumpuan
Universitas Sumatera Utara
85 Sehingga :
Y1 =
[ ]
2 2
2 9
9
429 ,
347 ,
043 ,
429 ,
. 10
. 6
. 10
. 9
, 206
. 6
043 ,
. 386
, .
74 ,
2286 −
+
−
= -7,33.10
-4
N Y2
=
[ ]
2 2
2 9
9
429 ,
314 ,
115 ,
429 ,
. 10
. 6
. 10
. 9
, 206
. 6
115 ,
. 314
, .
74 ,
2286 −
+
−
= 1,86.10
-3
N Y3
=
[ ]
2 2
2 9
9
429 ,
242 ,
187 ,
429 ,
. 10
. 6
. 10
. 9
, 206
. 6
187 ,
. 242
, .
74 ,
2286 −
+
−
= 2,93.10
-3
N Y4
=
[ ]
2 2
2 9
9
429 ,
170 ,
259 ,
429 ,
. 10
. 6
. 10
. 9
, 206
. 6
259 ,
. 170
, .
74 ,
2286 −
+
−
= 2,77.10
-3
N
Maka : η
c
= 187,5
2 3
2 3
2 3
2 4
3 3
4
10 .
77 ,
2 10
. 93
, 2
10 .
86 ,
1 10
. 33
, 7
10 .
77 ,
2 10
. 93
, 2
3 10
. 86
, 1
10 .
33 ,
7 3
+ +
+ +
+ +
η
c
= 3789,2 rpm
Putaran kritis menurut lit 1, hal 292 sedikitnya harus 20 diatas dan dibawah putaran operasi. Putaran operasi tidak boleh berada pada interval :
η
c
= 3798,2 {1- 0,2 + 1 + 0,2 = 3038,56 + 4557,84 rpm
Oleh karena putaran operasi berada dibawah putaran kritis, maka poros rancangan aman digunakan.
Universitas Sumatera Utara
86
5.3 Gaya Reaksi Pada Tumpuan
