Dari standrat poros yang ada maka dipilih diameter poros yang direncanakan adalah dp = 400 mm. Lit 5 hal 9
4.2.2 Pemeriksaan kekuatan poros
Ukuran poros yang diperoleh harus diuji kekuatannya. Pengujian dilakukab dengan memeriksa tegangan geser akibat momen puntir yang berkerja pada poros
Apabila tegangan geser ini melampaui tegangan geser izin yang dapat ditahan oleh bahan, maka proses akan mengalami kegagalan. Untuk analisa keamanan dapat
dilakukan perhitingan berikut ini ; •
Tegangan geser yang timbul pada proses selama beroperasi σ
g
2 3
5
59 ,
7 400
10 .
39 ,
934 1
, 5
7 5
1 ,
5
3
mm kg
x hal
Lit d
T x
d g
= =
= σ
Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa tegangan geser yang timbul pada poros selama beroperasi σ
g
= 7,59 kg mm
2
jauh lebih kecil dari tegangan geser izin poros σ
a
= 12,22 kg mm
2
.Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa poros aman untuk digunakan.
4.3 Perencanaan pasak
Untuk memindahkan daya dan putaran dari poros kompresor ke impeler dipakai pasak. Ukuran-ukuran yang digunakan ditentukan berdasarkan diameter
poros yang dipakai.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 Ukuran dan bentuk pasak Dari hubungan diameter poros dengan ukuran pasak, maka diperoleh ukuran
pasak sebagai berikut :
mm dp
t mm
W H
mm dp
W
50 8
400 8
100 100
4 400
4 =
= =
= =
= =
=
Momen torsi yang berkerja pada poros sksn menimbulkan gaya tangensial Ft pada permukan sekligas poros. Gaya tangensial ini menimbulkan tegangan
geser dan tekanan permukaan pda pasak. Besar gaya tangensial adalah :
Universitas Sumatera Utara
25 5
. 2
hal Lit
dp T
Ft =
Dimana : T = Momen torsi pada poros = 934,39 . 10
5
kg.mm dp = Diameter poros =503 mm
Maka
kg Ft
476500 400
10 .
39 ,
934 .
2
5
= =
Bahan pasak direncanakan sama degan 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 muler 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
σ
s
Ag Ft
s
=
σ
Dimana , Ag = luas bidang geser = W x L Sayarat perancanaan ;
s f
sy
S S
σ ≤
Dimana S
f
= Faktor keamanan direncanakan 2
Universitas Sumatera Utara
Maka ;
mm L
L 51
, 183
. 100
476500 2
93 ,
51
= =
Gaya tangensial yang terjadi disekeliling poros juga akan menyebabkan terjadinya tegangan permukan
σ
p
pada pasak. Besarnya tegangan permukan dapat dihitung dengam persamaan berikut :
As Ft
p
=
σ
Dimana : As = luas permukan = t x L
Maka :
2
93 ,
51 51
, 183
25 ,
66 476500
mm kg
x
p
= =
σ
Karena σ
p
σ
b
maka pasak aman untuk digunakan.
4.4 Penentuan Dimensi Annulus dan Putaran Kompresor
Annulus kompresor adalah ruang antar rumah dengan disk kompresor tempat sudu-sudu kompresor menghisap udara. Dimensi awal annulus ditentukan untuk
mendapatkan putaran kerja kompresor, yang merupakan parameter yang sangat penting dalam perhitungan-perhitungan selanjutnya. Annulus pada kompresor ada 3
jenis ; •
Annulus dengan radius tip ujung sudu konstan; •
Annulus dengan radius rata-rata konstan; dan
Universitas Sumatera Utara
• Annulus dengan radius hub pusat sudu konstan.
Annulus dengan diameter luar konstan umum digunakan pada turbin gas pesawat terbang, sedangkan yang umum digunakan dalam kompresor untuk instalasi
turbin gas keperluan industri adalah annulus dengan diameter dalam konstan dan annulus dengan diameter rata-rata yang konstan. Dalam hal ini dipilih kompresor
dengan annulus dengan diameter rata-rata r
m
yang konstan. Dalam menentukan dimensi awal annulus dan putaran kerja kompresor terlebih
dahulu ditetapkan beberapa hal yaitu: •
Kecepatan aksial udara dalam kompresor untuk turbin gas keperluan industri adalah 150 ms, dianggap konstan sepanjang annulus.
• Kecepatan ujung sudu dengan diameter terbesar dalam hal ini diameter rotor
tingkat 1 yang baik untuk keamanan sudu terhadap tegangan adalah 350 ms. •
Digunakan Variabel Inlet Vanes VIGVs atau sudu pengarah yang dapat diatur, untuk mengurangi bilangan Mach pada aliran udara di permukaan sudu rotor
tingkat 1. Bilangan Mach yang dianjurkan hendaknya tidak melebihi Mach 0,86.
Gambar 3.6 Penampang Anulus
Universitas Sumatera Utara
Katerangan gambar: r
t
= jari-jari tip ujung sudu m r
r
= jari-jari root pangkal sudu m r
m
= jari-jari rata-rata m = r
t
+ r
r
2 h
= tinggi sudu m = r
t
- r
r
C
a
= kecepatan aksial udara sepanjang annulus ms Kecepatan sudu terbesar terletak pada ujung sudu dengan diameter paling besar yaitu
sudu rotor tingkat 1, maka kecepatan relatif V
1
kecepatan aliran udara sepanjang permukaan sudu tidak boleh melebihi Mach 0,86. Dalam hal ini dipilih bilangan
Mach untuk aliran udara 0,86.
4.5 Perencanaan Sudu Kompresor
