Cetakan pasir yang digunakan merupakan campuran pasir silika, lempung bentonit dan air. Ketiga bahan tersebut dicampur menurut komposisi masing
– masing. Adapun kehalusan butiran silika dan permeabilitas campuran pasir cetak diketahui
melalui proses pengujian atau perhitungan teoritis jika pengujian tidak memungkinkan. Bahan baku yang digunakan ialah kuningan Cu 60 Zn 40 . Sifat
– sifat materialnya didapatkan melalui uji kekerasan hardness testing dan uji tarik tensile
testing.
3.2 Pembuatan desain
Pembuatan desain dimulai dengan perhitungan dimensi yang diperoleh melalui sebuah program kalkulator yang ditulis dengan bahasa pemrograman C C sharp. Untuk
melengkapi skripsi ini, perhitungan secara manual terlampir pada Lampiran 6. Perhitungan dilakukan menggunakan rumus
– rumus yang ada di literatur - literatur yang telah dipelajari. Setelah ukuran dimensi didapat, maka dilanjutkan dengan
penggambaran desain dengan program AutoCAD 2013. Adapun desain
– desain yang akan dibahas ialah : desain runner propeller, desain poros dan desain pasak.
3.2.1 Perhitungan dimensi runner propeller
Rumus – rumus yang dipergunakan adalah sebagai berikut:
a. Debit air dalam satuan ls :
Q =
. .H.η
..................................................................................... 3-1 Keterangan : rumus ini dipakai untuk mencari nilai P dan
h
o
melalui program kalkulator dengan cara trial and error hingga didapatkan nilai Q
yang mendekati 12 ls. W bernilai 9810 Nm
3
b. Diameter dalam atau boss dalam satuan meter m :
D
b
= n. D………………..…………………………………………….3-2 c.
Kecepatan aliran air dalam satuan ms : V =
. .π. D −D
………………………....………………………...3-3
Universitas Sumatera Utara
d. Rasio aliran air :
ψ =
√ . .H
……………….…………………………….……...………3-4 Keterangan : g bernilai 9,81 ms
2
e. Kecepatan tepi rim diameter boss dan diameter luar dalam m :
u
b
=
π.D
b
.N
………………………………………………..…………..3-5 u =
π.D.N
f. Kecepatan pusaran air whirl diameter boss dan diameter luar ms :
u =
H
. .H .
…………….…………………………………………....3-6 u =
H
. .H .
Keterangan : nilai h
H
yang ditentukan harus menghasilkan nilai u
wb
u
b
dan nilai u
w
u g.
Lebar lengkungan arc sudu dalam satuan m : w =
π.D Z
………………..………..…………………………………3-7 w =
π.D Z
h. Sudut sudu blade pada area fluida masuk inlet :
tan −
=
−
…………………….…………………..3-8 tan
− =
−
i. Sudut sudu blade pada area fluida keluar outlet :
tan φ = ………...………………………………….……………3-9 tan φ =
j. Sudut sudu pemandu pada inlet diameter luar :
tan α = ………………………..………………………….……3-10
Universitas Sumatera Utara
k. Sudut sudu pemandu pada inlet diameter boss :
tan α = …………………..……………………...……………3-11
Nilai – nilai rencana berikut ditetapkan untuk memulai perhitungan :
a. Daya rencana P
: 118 W b.
Diameter luar D :0,16 m
c. Efisiensi total h
o
: 50 d.
Perbandingan D dan D
b
n : 0.35
e. Head H
: 2 m
f. Putaran sudu N
:150 rpm
g. Efisiensi hidrolik η
H
: 0.1 h.
Jumlah sudu Z : 4
buah Data hasil perhitungan dimensi runner dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut :
Tabel 3.1 Data hasil perhitungan dimensi runner Debit Q
12,03 ls Diameter boss D
b
0,056 m Kecepatan air V
f
0,68 ms Rasio aliran
ψ 0,11
Kecepatan tepi diameter boss u
b
0,44 ms Kecepatan tepi diameter luar u
1,25 ms Kecepatan pusaran diameter boss u
wb
0,04 ms Kecepatan pusaran diameter luar u
w
0,01 ms Sudut sudu inlet diameter boss
120
o
Sudut sudu inlet diameter luar 151
o
Sudu outlet dameter boss ϕ
b
57
o
Sudu outlet dameter luar ϕ
28
o
Sudut pandu inlet diameter boss α
b
86
o
Sudut pandu inlet diameter luar α
89
o
Lebar sudu diameter boss Wb 0,04 m
Lebar sudu diameter luar W 0,12 m
Universitas Sumatera Utara
Ketebalan sudu ditetapkan 4 mm dengan alasan bagian produk dengan ketebalan dibawah 4 mm rentan mengalami penghambatan aliran logam cair. Tinggi
boss sebesar 80 mm. Diameter lubang poros, diameter lubang baut, dan ukuran jalur pasak akan dibahas pada sub-bab yang berikutnya.
3.2.2 Perhitungan diameter poros dan lubang poros
