Tabel 5.3 Tegangan pada sudu gerak turbin TINGKAT
1 2
3
σ
1
Mpa 158,804
184,1214 346,57289
σ
2
Mpa 96,3119
85,4997 43,509
σ
ek
Mpa 149,949
143,7176 274,294
Dari tabel dan data-data perhitungan diatas dapat dilihat bahwa bahan sudu cukup aman untuk digunakan dalam perencanaan ini.
5.5. Perencanaan Turbin Disk
Bentuk cakram turbin dan ukuran-ukurannya secara umum direncanakan seperti gambar 5.7 berikut ini. Bahan cakram turbin yang direncanakan dari
Titanium Alloy ASTM B265-58T.
Gambar 5.7. Bentuk konstruksi cakram turbin
Dari gambar 5.7 diatas diperoleh : Dd = diameter disk cakram
= Tinggi rata-rata jari-jari root pada sudu gerak = ½ r
r2
+ r
r3
+ Dh Dh = Diameter lubang = diameter poros turbin d
p
= 500 mm t = tebal rata-rata cakram diambil dari tebal sudu gerak arah aksial W
+ tebal celah antara sudu c
Universitas Sumatera Utara
Maka : Dd
1
= ½ 1,0705 + 1,032 + 0,50 = 1,55125 m
Dh
1
= 500 mm = 0,50 m t = Wr + C
= 0,0884 + 0,0221 = 0,1105 m Berat cakram turbin sesuai dengan gambar 5.7 dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut : W
ck
= ¼ π Dd
2
– Dh
2
t ρ g … [Lit 13, Hal 312]
Dimana : Dd = diameter terbesar bagian cakram
Dh = diameter terkecil bagian cakram ρ = kerapatan bahan cakram
maka : W
ck
= ¼ π 1,55125
2
– 0,50
2
. 0,1105 . 4650 . 9,806 = 8.536,82492 N
Dengan cara yang sama, dimensi disk untuk tingkat selanjutnya diperoleh pada tabel 5.4 berikut ini.
Tabel 5.4 Dimensi disk untuk tiap tingkat turbin TINGKAT
1 2
3
t m 0,1105
0,2111 0,3981
Dd m 1,55125
1,43 1,20625
Dh m 0,5
0,5 0,5
W
ck
N 8536,82492
13574,942 17187,1074
Total berat keseluruhan cakram adalah : W
ck tot
= W
ck1
+ W
ck2
+ W
ck3
= 8536,82492 + 13574,942 + 17187,1074 = 39298,8743 N
Universitas Sumatera Utara
5.6 Perencanaan Pasak
Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian- bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, pulley, kopling, dll.
Gambar 5.8. Pasak
Bahan pasak yang digunakan disarankan memiliki kekuatan permukaan dan tegangan geser yang tinggi. Tetapi jangan sampai lebih tinggi dari kekuatan
poros. Tegangan geser pada pasak terjadi karena gaya tangensial dari poros yang besarnya [Lit 14, Hal 25] :
d T
F
p t
. 2
=
Ag Ft
g
= τ
Dimana,
F
t
= Gaya tangensial kg T = Torsi pada poros kg.mm
d
p
= Diameter poros mm τ
g
= Tegangan geser kgmm
2
Universitas Sumatera Utara
A
g
= Luas bidang geser mm
2
Gaya tangensial ini juga menyebabkan terjadinya tegangan normal : A
Ft
s p
= σ
Dimana, σ
p
= Tegangan normal kgmm
2
A
s
= Luas permukaan samping pasak mm
2
Untuk memindahkan daya dan putaran dari rotor ke poros turbin dipakai pasak benam. Selain itu pasak juga berfungsi untuk menguncimengikat poros
dengan rotor turbin. Ukuran diameter pasak disesuaikan dengan diameter poros yang telah direncanakan.
Dari hubungan diameter poros dengan ukuran pasak bujur sangkar, maka menurut [Lit 14, Hal 25], diperoleh ukuran pasak sebagai berikut :
mm d
W
p
125 4
500 4
= =
= H = W = 125 mm
mm d
t
p
5 ,
62 8
500 8
= =
=
Momen torsi yang bekerja pada poros akan menimbulkan gaya tangensial Ft pada permukaan sekeliling poros. Gaya tangensial ini menimbulkan tegangan
geser dan tegangan permukaan pada pasak. Menurut [Lit 14, Hal 25], besar gaya tangensial adalah :
p
d T
Ft .
2 =
Dimana : T = momen torsi pada poros = 154,5208144 . 10
6
kg.mm d
p
= diameter poros = 500 mm maka,
kg Ft
2 ,
618083 500
10 .
5208144 ,
154 2
6
= ×
= satuan kilogram gaya
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.9 Gaya tangensial pada pasak
Bahan pasak direncanakan sama dengan bahan poros yaitu baja krom nikel JIS G 4103 dengan kode SNCM 25 dengan kekuatan tarik σ
B
= 110 kgmm
2
atau 1078,726 MPa dan kekuatan mulur S
y
= 90 kgmm
2
= 882,594 MPa.
• Kekuatan geser bahan S
sy
S
sy
= 0,577 S
y …
[Lit 12, Hal 234] S
sy
= 0,577 90 = 51,93 kgmm
2
• Tegangan geser yang terjadi pada pasak τ
g
Ag Ft
g
= τ
Dimana, Ag = luas bidang geser = W x L Syarat perencanaan :
g f
sy
S S
τ
≤
Dimana S
f
= faktor keamanan direncanakan = 2 Maka :
L .
125 2
, 618083
2 93
, 51
≤ L
≤ 187,217 mm direncanakan sebesar 190 mm Maka panjang pasak yang akan direncanakan sebesar 190 mm
Universitas Sumatera Utara
Gaya tangensial yang terjadi disekeliling poros juga akan menyebabkan terjadinya tegangan permukaan σ
p
pada pasak. Besarnya tegangan permukaan dapat dihitung dengan persamaan berikut :
As Ft
p
=
σ Dimana :
As = luas permukaan samping pasak = t x L Maka :
2
0491 ,
52 190
. 5
, 62
2 ,
618083 mm
kg
p
= =
σ Karena σ
p
σ
B
, maka pasak aman untuk digunakan.
5.7. Perencanaan Bantalan
