3 z
154 152
149 147
144 141
4 P
u
kg 5,32
5,6 5,73
5,87 6,66
6,22 5
b
kgcm
2
73,2 125,55
179,5 225,63
296,5 376,1
Nilai tegangan lentur akibat tekanan uap yang diperoleh dari hasil perhitungan sudah memenuhi syarat ,σ
b
≤ 380 kgcm² untuk turbin dengan pemasukan penuh. P. Shlyakhin, 1990.
5.6. Konstruksi Cakram
Rotor turbin impuls terdiri dari sejumlah cakram yang dipasang pada poros. Rotor dengan cakram yang disambungkan pada poros dipakai untuk
temperature kerja 250°C atau dibawahnya. Diameter lubang cakram dibuat sedikit lebih kecil daripada diameter poros. Cakram dipanaskan dalam air atau minyak
yang mendidih selama kurang lebih satu jam, yang sesudahnya dipaksa masuk ke dalam poros sewaktu masih panas dan mengerut setelah mendingin. Konstruksi
cakram yang digunakan untuk turbin banyak tingkat adalah dengan menggunakan cakram tebal konstan dengan hub karena akan memudahkan konstruksi.
Gambar 5.6. Cakram tebal konstan dengan hub
Universitas Sumatera Utara
5.7. Tegangan yang Bekerja pada Cakram
Bila cakram suatu turbin sedang berputar, tegangan-tegangan akan terinduksi akibat adanya gaya sentrifugal cakram dan sudu-sudu yang dipasang
padanya. Untuk menentukan bahan yang akan dipakai untuk cakram, akan dihitung tegangan yang bekerja pada cakram dengan diameter rata-rata D = 1058
mm. Untuk perhitungan diambil tingkat pertama. Total gaya sentrifugal pada sudu gerak
ΣC
b
= ΣC
b brsl
+ ΣC
b brsl
= z
1
x C
b1
+ z
2
x C
b2
= 215 x 108 kg + 215 x 101,3 = 44996,2 kg
Dimensi cakram : tebal cakram y
1
= 21 mm tebal hub y
2
= 60 mm r
o
= 140 mm r
hub
= 180 mm tinggi rim = 40 mm
r
2
= =
= 479 mm = 0,479 m mencari gaya sentrifugal pada rim :
Volume rim V
r
V
r
= π x r
2 3
- r
2 2
x b
b
= π x 519² - 479² x 21 = 2632325 mm³ = 2632,33 cm³
dengan : r
3
= jari-jari rim terluar = 2
20 1058
2 −
= − l
D = 519 mm
D-1’’ – 2 x tinggi rim 2
1058- 20 – 2x40 2
Universitas Sumatera Utara
r
2
= jari-jari rim terdalam b
b
= lebar cakram = 21 mm Berat rim G
r
G
r
= V
r
x γ = 2632,33 cm³ x 0,078 kgcm³ = 205,3 kg bahan rim terbuat dari baja
nikel chrom dengan γ = 0,078 kgcm³ Gaya sentrifugal pada rim C
r
C
r
=
2 2
2
81 ,
9 30
3000 .
479 ,
. 3
, 205
. .
= x
g r
G
r
π ϖ
= 988461,8 kg Tegangan radial σ pada jari-jari r
2
= 47,9 cm dengan x = 0,5 σ
r2
= 1
, 2
. 9
, 47
. .
2 8
, 988461
. 5
, 2
, 44996
. .
. 2
.
1 2
π π
+ =
+ Σ
y r
C x
C
r b
= 853,6 kgcm² dengan x = koefisien yang memperhitungkan pengaruh lubang-lubang penyama
tekanan; dimana x = 0,5 – 0,7 untuk bagian di luar daerah lubang penyama tekanan dan 1 untuk bagian yang berada di daerah lubang penyama-tekanan.
Tegangan σ
ro
biasanya diandaikan sama dengan 50 kgcm². Untuk cakram-
cakram dengan beban yang berat, nilai σ
ro
dapat diambil sampai 100 kgcm² atau bahkan sampai 150 kgcm². P. Shlyakhin, 1990
Tegangan radial σ pada jari-jari r
o
= 140 mm diandaikan σ
ro
= - 50 kgcm² Tegangan pada penampang yang lebih tipis
a. pada jari-jari r
2
= 0,479 m u
2
= 30
3000 .
18 ,
. 30
. .
π π
= n
r
hub
= 56,5 ms
Universitas Sumatera Utara
σ’
u
= g
xu
hub 2
γ = 0,08 x u
hub 2
= 0,08 x 56m5² = 255,6 kgcm² persaman-persamaan yang menentukan besarnya tegangan yang bekerja pada
bagian terluar dan terdalam cakram, dan pada kelepak adalah : σ
ro
= 1
o
. σ’
n
+ 1
o 1
.
2 1
y y .σ
rl
+ 1
o 2
. σ
t hub
σ
t1
= σ
t hub
+
−
2 1
1 y
y .υ.σ
rl
dengan υ = koefisien pemampatan melintang = 0,3 σ
tl
= k. σ
u
+ k
1
. σ
r2
+ k
2
. σ
t2
σ
tl
= 1. σ
u
+ 1
1
. σ
r2
+ 1
2
. σ
t2
koefisien 1
o
, 1
o 1
, 1
o 2
. 1, 1
1
. 1
2
, k, k
1
, k
2
dicari : P. Shlyakhin,1990
1
o
=
+
−
2 2
. 2125
, 7875
, 8
3 ,
3
o hub
hub e
r r
r r
=
+
−
2 2
140 180
. 2125
, 180
140 7875
, 8
3 ,
3 = 0,22
1
o 1
= 0,5
2 2
. 1
+
o hub
hub o
r r
r r
= 0,5
2 2
140 180
. 180
140 1
+ = 1,36
1
o 2
= - 0,5
2 2
. 1
−
o hub
hub o
r r
r r
= - 0,5
2 2
140 180
. 180
140 1
− = - 0,33
Universitas Sumatera Utara
k =
−
−
2 2
2 2
. 21525
, .
575 ,
7875 ,
8 3
, 3
hub hub
r r
r r
=
−
−
2
180 479
. 21525
, 479
180 .
575 ,
7875 ,
8 3
, 3
= - 0,33
k
1
= - 0,5
2 2
2 2
. 1
−
hub hub
r r
r r
= - 0,5
2 2
180 479
. 479
180 1
− = - 3,04
k
2
= 0,5
2 2
2 2
. 1
+
hub hub
r r
r r
= 0,5
2 2
180 479
. 479
180 1
+ = 4,04
l =
+
−
2 2
2 2
. 2125
, 7875
, 8
3 ,
3
hub hub
r r
r r
=
−
−
2
180 479
. 21525
, 479
180 7875
, 8
3 ,
3 = - 0,89
l
1
= 0,5
2 2
2 2
. 1
+
hub hub
r r
r r
= 0,5
2 2
180 479
. 479
180 1
+ = 4,04
l
2
= - 0,5
2 2
2 2
. 1
−
hub hub
r r
r r
Universitas Sumatera Utara
= - 0,5
2 2
180 479
. 479
180 1
− = - 3,04
Nilai koefisien yang telah dicari dimasukkan ke dalam persamaan- persamaan tegangan cakram, sehingga diperoleh :
0,476 σ
rl
– 0,33 σ
t hub
= - 106,23 σ
tl
– σ
t hub
– 0,195 σ
rl
= 0 σ
tl
– 4,04 σ
t2
= - 3200,53 σ
tl
+ 3,04 σ
t2
= 5070,34 dengan menyelesaikan persamaan di atas diperoleh :
σ
rl
= 1082,41 kgcm² σ
t2
= 1311,54 kgcm² σ
tl
= 2096 kgcm² σ
t hub
= 1883,21 kgcm² Tegangan radial pada jari-jari r
hub
= 180 mm σ
r hub
= 60
21
2 1
rl
x y
y σ
x 1082,41 = 378,84 kgcm² Tegangan tangensial pada jari-jari r
o
= 140 mm
k
o
=
−
−
2 2
2 2
. 21525
, .
575 ,
7875 ,
8 3
, 3
hub hub
r r
r r
=
−
−
2
140 180
. 21525
, 180
140 .
575 ,
7875 ,
8 3
, 3
= 0,036
k
o 1
= - 0,5
2 2
2 2
. 1
−
hub hub
r r
r r
Universitas Sumatera Utara
= - 0,5
2 2
140 180
. 180
140 1
− = - 0,33
k
o 2
= 0,5
2 2
2 2
. 1
+
hub hub
r r
r r
= 0,5
2 2
140 180
. 180
140 1
+ = 1,33
σ
to
= k
o
. σ’
u
+ k
o 1
. σ
t hub
+ k
o 2
. σ
thub
= 0,036 . 255,56 – 0,33 . 378,84 + 1,33 . 1883,21 = 2383,75 kgcm² Dengan melihat tegangan yang terjadi pada cakram, pemakaian baja
kategori III 32 XHM yang mempunyai tegangan yang diizinkan sebesar 3000 kgcm² sudah cukup aman. P. Shlyakhin, 1990.
Universitas Sumatera Utara
BAB VI PERANCANGAN POROS TURBIN DAN KOMPONENNYA
