Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
m = modul roda gigi = 6 mm Y = factor bentuk gigi = 0,33
f
v
= factor dinamis, untuk u = 20 ÷50 mm
54 ,
34 5
, 5
5 ,
5 5
, 5
5 ,
5
+ =
+ =
u
= 0,483 Sehingga :
F
b
’ = 40.6. 0,33 . 0,483 F
b
’ = 38,29 kgmm Maka lebar roda gigi b :
b = F
t
F
b
’ = 3327, 26 38,29 = 86,9 diambil 87 mm . Tegangan tarik yang timbul pada roda gigi adalah :
95 ,
39 483
, .
33 ,
. 6
, 87
26 ,
3327 .
. .
= =
=
v t
b
f m
b F
γ σ
kgmm
2
Dari persamaan di atas diperoleh
B
σ ≥
b
σ dengan demikian konstruksi roda gigi aman terhadap tegangan tarik dan beban lentur yang terjadi.
4.8 Putaran Kritis
Mengingat sempitnya celah antara rotor dan stator, rotor haruslah dalam keadaan balans dan harus dipasang pada rumah turbin dengan teliti dengan
bantalan yang sebaik-baiknya. Namun demikian keadaan balans sempurna tidak pernah tercapai. Dalam hal tersebuit terakhir harus diingat bahwa rotor
mempunyai frekuensi getaran pribadi. Jika putaran rotor sama dengan frekuensi pribadinya, keadaan tidak balans
tersebut akan menyebabkan terjadinya resonansi yang dapat menimbulkan bahaya kerusakan mesin. Putaran tersebut dinamai putaran kritis. Putaran kritis dapat
berada diatas maupun dibawah putaran kerja. Rotor adalah kakau juka putaran kritisnya diatas putaran kerjanya. Rotor
adalah fleksibel apabila putaran kritisnya dibawah puitaran kerjanya. Dalam hal ini disarankan putaran kritis berada diatas putaran kerjanya.
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Untuk menghitung putaran kritis harus menghitung terlebih dahulu pembenahan yang terjadi pada poros. Pembenaan yang dimaksud adalah
pembebanan statis yang disebabkan berat cakram total, berat roda gigi dan berat poros itu sendiri.
1. Berat sudu gerak baris pertama G
sl
=. F
1
.l
1
.z
1
Dimana : = spesifik grafitasi sudu = 0,00785 kgcm
3
F = luas penampang sudu gerak baris pertama = 1,135 cm
2
l = tinggi rata-rata sudu gerak baris pertama = 1,553 cm z = jumlah sudu baris pertama = 156 buah
Maka : G
sl
= 0,00785 . 1,135 . 1,553 . 156 G
sl
= 2,16 kg 2. Berat sudu baris kedua
G
s2
=. F
1
.l
2
. z
2
G
s2
= 0,00785 . 1,135 . 2,601. 192 G
s2
= 4,45 kg 3. Berat poros
G
p
= γ
π
. .
4
2 p
p
l d
Dimana : d
p
= diameter poros = 10 cm l
p
= panjang poros = 100 cm direncanakan Maka :
G
p
=
00785 ,
. 100
. 10
4
2
π
G
p
= 61,62 kg 4. Berat roda gigi pinion
G
rg
=
2 2
. .
. 4
p Pin
d D
b −
γ π
Dimana :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
D
pin
= diameter pinion = 13 cm = grafitasi roda gigi = 0,011 kgcm
b = lebar roda gigi = 8,7 cm Maka :
G
rg
=. 0,0118 . 8,7 . 13
2
- 10
2
G
rg
= 5,43 kg 5. Berat Cakra
+
+ −
+ −
=
o o
O
y r
y y
r r
y r
R G
. 2
. .
2 1
1 2
1 2
2 2
2 2
π γ
Dimana : R = jari-jari cakram tertular
= 39,29 cm r
2
= jari-jari cakram sampai pelek rim = 13,15 cm
r
1
= jari-jari cakram sampai kelepak = 9 cm
y = tebal cakram pada jari-jari r
2
= 1,2 cm y
1
= tebal cakram pada jari-jari r
1
= 4,5 cm y
o
= tebal cakram pada jari-jari r
o
= 8 cm Maka :
+
+
− +
− =
8 .
9 2
5 ,
4 2
, 1
9 15
, 31
8 15
, 31
29 ,
39 .
14 ,
3 .
00785 ,
2 2
2 2
2 o
G G
o
= 191,51 kg Berat persatuan panjang poros :
cm kg
Q Q
d Q
p
62 ,
4 10
. 14
, 3
. 00785
, 4
. .
2 2
= =
= π
γ
Berat cakram total : G
ct
= G
c
+ G
s1
+ G
s2
G
ct
= 191,51 kg + 2,16 kg + 4,45 kg G
ct
= 198,12 kg Berikut ini diperlihatkan sket beban papan poros :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009 160
Ø24
Satuan cm
Ø22
Wp 200
Fcr F10
Ø22
25
RA RB
Gambar 4.6 Sketsa beban pada poros Mencari reaksi pada bantalan :
= ∑
y
F
G
rg
+ Q.30 + Q.70 + G
ct
= R
A
+ R
B
5,43 + 0,62 .70 + 198,12 + R
A
+ R
B
R
A
+ R
B
= 265,55 =
∑
A
M G
rg
.30 + Q.30.302 – Q.70.702 – G
ct
35 + R
B
.70 = 0 5,43.30 + 0,62.30.15 – 0,62.70.35 – 198,12.35 + R
B
.70 = 0 R
B
= 114,45 kg R
A
= 151,10 kg Defleksi pada poros berdasarkan persamaan Macaulay :
[ ]
[ ]
100 30
65 2
. .
. .
100 30
65 2
. .
. .
. .
.
2 2
2 2
2 2
− +
− +
− −
− ∫
= ∫
− +
− +
− −
− −
− =
− =
X R
x R
x G
x x
Q x
G dx
y d
I E
X R
X R
x G
x x
Q x
G dx
y d
I E
Mx dx
y d
I E
B A
ct rg
B A
ct rg
1 2
2 2
3 2
. .
100 2
. .
. 30
2 .
. .
65 2
. 6
. 6
. .
C x
R x
R x
R x
R x
G x
G x
Q x
G dx
dy I
E
B B
A A
ct ct
rg
+ +
− +
− −
+ −
=
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
1 2
2 2
3 2
. .
100 2
. .
. 30
2 .
. .
65 2
. 6
. 6
. .
C x
R x
R x
R x
R x
G x
G x
Q x
G dx
dy I
E
B B
A A
ct ct
rg
+ +
− +
− −
+ −
∫ =
∫
2 1
2 3
2 3
2 3
3 3
. .
. 50
6 .
. .
15 6
. .
. 5
, 32
6 .
24 .
6 .
. .
C x
C x
R x
R x
R x
R x
G x
G x
Q x
G y
I E
B B
A A
ct ct
rg
+ +
+ −
+ −
− +
− =
Syarat batas untuk menentukan C
1
dan C
2
Untuk x = 30 cm ……………………………………..……………………… y = 0 Untuk x = 100 cm ………………………………………………..………….. y = 0
Untuki x = 30 cm 0 = 1095165 + 30 C
1
+ C
2
………………….………………………… a Untuk x = 100 cm
0 = 2584333,33 + 100.C
1
+ C
2
………………………………………… b Dengan menguraikan persamaan a dan b akan diperoleh :
0 = 1095165 + 30. C
1
+ C
2
0 = 2584333,33 + 100. C
1
+ C
2
C
1
= - 21273,83 C
2
= - 456950 Dan harga dari :
E = 2,1 . 10
6
I = π 64 .dp
4
= 3,1464 . 10
4
= 490,625 cm
4
E.I = 2,1 . 10
6
. 490,625 = 10,3 . 10
8
kgcm
2
Defleksi pada x = 0 maka y
1
: cm
I E
C y
4 8
2 1
10 .
43 ,
4 10
. 3
, 10
456950 .
−
− =
− =
= Defleksi Pada x =50 maka y
2
: E.I.y
2
= 901483,33 cm
l E
y l
E y
4 8
2 2
10 .
75 ,
8 10
. 3
, 10
33 ,
901483 .
. .
−
= =
= Defleksi pada x = 65
E.I.y
3
= 1410490,52 cm
l E
y l
E y
4 8
3 3
10 .
68 ,
13 10
. 3
, 10
1410490 .
. .
−
= =
= maka:
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
∑ Fy = F
1
. y
1
+ F
2
. y
2
+ F
3
. y3 = G
rg
.y
1
– G
p
.y
2
+ G
ct
. y
3
= 5,43 -4,43.10
-4
+ 61,62.8,75.10
-4
+ 198,12.13,68.10
-4
= 0,32273 kg.cm ∑ F.y
2
= F
1
.y
1 2
+ F
2
. y
2 2
+ F
3
. y
3 2
= G
rg
. Y
1 2
+ G
p
. y
2 2
+ G
ct
. y
3 2
= 5,43.-4,43. 10
-4 2
+ 61,62.8,75. 10
-4 2
+ 198,12.13,68. 10
-4 2
= 0,00041954 kg.cm Putaran kritis :
00041954 ,
32273 ,
300 .
. .
300
2
= ∑
∑ =
kr kr
n y
F y
F n
n
kr
= 8320,54 rpm Oleh karena itu putaran operasional tidak berada pada putaran kritis,
dengan demikian bila putaran operasional sebesar 5000 rpm, maka turbin aman terhadap suatu resonansi. Pada kebanyakan pabrik pembuat turbin uap, memakai
putaran operasional lebih tinggi atau rendah dari putaran kritis sebesar 30 ÷ 40 P. Shlyakhin hal. 328 .
Pada rancangan ini perbedaan antara putaran kritis dan putaran normal diperoleh :
907 ,
39 100
49 ,
8320 49
, 8320
5000 =
− =
∆ x
n
4.9 Bantalan Dan Pelumasan
