5.1.2 Berat Sudu Impeler
Pada roda impeler terdapat 5 buah sudu, dimana masing-masing sudu mempunyai bentuk dan ukuran yang sama. Berat sudu dapat dicari dengan persamaan :
+
+
= 2
2 .
2 1
2 1
t t
b b
L Zi
w
s
dimana :
s
w = berat sudu Zi = jumlah sudu = 5 buah
L = panjang sudu = 114,95 mm b
1
= lebar laluan pada sisi masuk = 14 mm b
2
= lebar laluan pada sisi keluar = 5 mm t
1
= tebal sudu pada sisi masuk = 0,8 mm t
2
= tebal sudu pada sisi keluar = 3,5 mm λ = berat jenis bahan sudu besi tuang
= 7,68x10
-5
Nm
3
maka : 0000768
, 2
5 ,
3 8
, 2
5 14
959 ,
114 .
5 x
x w
s
+
+ =
= 0,912 N Berat total impeler :
s i
is
w w
w +
= = 11,849 + 0,912
= 12,761 N
5.2 Berat Poros
Universitas Sumatera Utara
Sama halnya dengan perhitungan berat impeler, karena poros direncanakan kontruksinya bertingkat dimana perbedaan diameter sepanjang poros, maka perhitungan
berat poros dilakukan untuk tiap tingkat diameter. Adapun dimensi poros yang direncanakan adalah sebagai berikut :
120 100
40 60
φ
= 25
φ φ
= 30 = 25
φ
= 16 = 16
φ
Gambar 5.3 Bentuk dan Ukuran Poros
Berat poros tiap bagian dapat dihitung dengan persamaan : γ
π
. 2
. 4
p p
p
l D
w =
dimana :
p
w
= berat poros tiap bagian
p
D
= diameter poros
p
l = panjang poros γ = berat jenis bahan poros besi tuang = 76800 Nm
3
Maka berat poros dapat dilihat pada tabel 5.2 berikut :
Tabel 5.2 Berat Poros
Bagian
p
D
m
p
l
m
p
w
N 1
0,016 0,06
0,926 2
0,025 0,12
4,52 3
0,030 0,10
5,42 4
0,025 0,04
1,51 5
0,016 0,06
0,926
∑
wp
=13,3
5.3 Gaya Radial
Universitas Sumatera Utara
Gaya radial adalah gaya yang arahnya tegak lurus terhadap garis sumbu. Pada pompa poros horizontal, gaya radial ini timbul sebagai akibat berat komponen pompa
poros dan impeler. Dalam menghitung gaya radial pada poros, beban dianggap terbagi rata. Diagram pembebanan digambarkan sebagai berikut :
60 mm
Wp5
A B
40 mm 100 mm
120 mm 60 mm
Wp4 Wp3
Wp2 Wp1
Wis +
Gambar 5.3 Pembebanan Pada Poros
Dengan menggunakan kesetimbangan momen pada titik A, maka gaya reaksi pada tumpuan B dapat diperoleh yaitu :
∑
= 0
B
M
-250W
is
+W
p1
-160 W
p2
+100R
A
-50W
p3
+20W
p4
+50W
p5
= 0 -25012,761+0,926-1604,524+100R
A
-505,429+201,508+500,926=0 R
A
= 44,71 N
∑
Fy
= 0 0=W
p
+W
is
-R
A
-R
B
R
B=
W
p
+W
is
-R
A
R
B
= -18,697 tanda - menandakan berlawanan arah
5.4 Gaya aksial
Universitas Sumatera Utara
Gaya aksial adalah gaya yang arahnya sejajar dengan garis sumbu. Pada pompa poros horizontal, gaya aksial timbul akibat aliran fluida. Akibat aliran fluida. Akibat
aliran ini timbul perubahan momentum dan perbedaan tekanan fluida antara sisi isap dan sisi tekan impeler. Tekanan pada sisi isap lebih kecil daripada tekanan pada sisi
tekan. Oleh sebab itu gaya ini selalu mengarah ke sisi isap. Gaya akibat perubahan momentum berlawanan arah dengan gaya yang disebabkan
perbedaan tekanan.
5.4.1 Gaya akibat perbedaan tekanan
Gaya ini dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
1 2
4 P
P D
D F
H a
− −
=
π
dimana : γ
x g
u u
Ps Pd
2 4
3
2 1
2 2
− ⋅
= −
1
u = kecepatan tangensial pada sisi masuk impeler 5,74 mdet
2
u = kecepatan tangensial pada sisi keluar impeler 21,4 mdet
s
D = diameter mata impeler 47 mm
H
D = diameter hub impeler 22 mm γ = berat jenis fluida 9319,5 N
3
m sehingga :
5 ,
9319 .
81 ,
9 .
2 74
, 5
4 ,
21 4
3
2 2
1
− =
−
P P
= 151410,667 Nm
2
arah ke sisi isap
5.4.2 Gaya Aksial Akibat Momen Fluida
Universitas Sumatera Utara
Gaya ini dapat dihitung dengan persamaan :
g Vo
Q F
m
. γ
=
= 81
, 9
2 .
00335 ,
5 ,
9319 F
m
=6,365 N
Besarnya gaya aksial total yang bekerja pada poros: F
A
= F
A-P
– F
AM
= 205,13– 6,365 = 198,765 N arah ke sisi isap
Gaya aksial yang terjadi pada pompa akan ditanggung oleh bantalan aksial. Semakin besar gaya aksial akan semakin besar pula bantalan yang digunakan. Agar
bantalan yang digunakan tidak terlalu besar, gaya aksial ini harus dikurangi. Umumnya untuk mengatasi gaya aksial digunakan beberapa cara antara lain :
1. Torak pengimbang 2. susunan berimbang
3. Kombinasi wearing ring cincin penahan aus dengan balance hole lubang pengimbang
4. Cakram pengimbang Pada perancangan ini digunakan metode kombinasi wearing ring dan balancing
hole. Pemakaian wearing ring, gaya yang dikurangi masih kecil sehingga harus dikombinasikan dengan balancing hole yang diletakkan dibelakang impeler pada
diameter yang relative sama dengan mata impeler. Metode ini dapat mengurangi gaya aksial sebesar 75-90 .
Universitas Sumatera Utara
Besarnya gaya aksial yang terjadi : F
AF
= 0,1 – 0,25 F
A
= 0,1 – 0,25 x 198,765 N = 19,876 – 49,69 N
Gaya aksial yang terjadi diambil yang maksimum yaitu F
AF
= 49,69 N
5.5 Perhitungan defleksi Pada Poros
Pembebanan pada poros adalah akibat dari berat impeler dan berat poros itu sendiri. Dalam perhitungan defleksi ini poros dianggap sebagai beban terbagi rata
dengan pembebanan sebagai berikut :
150 mm 180 mm
100 mm 100 mm
Wis
Gambar 5.4 Beban pada poros
Pada analisa putaran kritis, diasumsikan bahwa poros mempunyai diameter rata- rata dan massanya terbagi rata, sehingga berat tiap bagian yang dipisahkan oleh
tumpuan dapat dianggap sebagai beban terpusat. Beban yang menyebabkan putaran kritis adalah beban akibat impeler dan berat poros.
Universitas Sumatera Utara
q
3 a
b c
d
q
1
q
2
Wis
Gambar 5.5 Beban Poros Terbagi Rata
Diameter rata-rata poros :
γ π .
. 4
p p
sm
l w
D =
dimana :
p
w
= berat poros = 13,3 N
p
l
= panjang poros = 0,38 m γ = berat jenis bahan poros = 76800 Nm
3
sehingga :
76800 .
38 ,
. 3
, 13
. 4
π
=
sm
D
= 0,024 m = 24 mm Besarnya beban terbagi rata akibat beban rata-rata poros :
= γ
π .
4
2 sm
D q
=
76800
. 024
, 4
2
π
= 34,74 Nm
Universitas Sumatera Utara
q = 0,347 Ncm Besarnya beban terbagi rata tiap poros :
•
mm N
l l
w w
q
p p
p pi
10 .
02 ,
3 120
60 52
, 4
926 ,
2 2
1 2
1 −
= +
+ =
+ +
=
•
mm N
l w
q
p p
0542 ,
100 42
, 5
3 3
2
= =
=
• mm
N l
l w
w q
p p
p p
0243 ,
60 40
926 ,
51 ,
1
5 4
5 4
3
= +
+ =
+ +
=
• N
F
A
765 ,
198 =
• N
w
is
05 ,
8 =
5.6 Defleksi Akibat Berat Impeler
Kategori