95 Tegangan–tegangan yang diizinkan untuk masing–masing hal ditentukan
dengan memperhatikan sifat–sifat fisis baja maupun temperatur operasi cakra yang direncanakan. Umumnya tegangan-tegangan
yang diizinkantidak
pernah lebih dari 0,4 kali tegangan titik serah bahan pada temperatur yang direncanakan.
Dari hasil perhitungan tegangan-tegangan pada bagian-bagian yang penting untuk cakra yang direncanakan, bahan yang dipakai dipilih dari kategori III dimana
titik serahnya: 75 kgmm
2
7500 kgcm
2
. Dan tegangan yang diizinkan adalah:
σ
max
= σ
t1
≤ 0,4 x 7500 σ
t1
= 2284,990 ≤ 3000 kgcm
2
Sehingga desain cakra ini sudah memenuhi.
4.6 Perhitungan putaran kritis
Putaran kritis adalah putaran permenit yang secara numerik berimpit dengan frekuensi alami getaran getaran poros. Secara teoritis putaran kritis menyebabkan
lendutan poros cenderung untuk memperbesar sampai ke tak hingga. Jadi pengoperasian pada putaran kritis haruslah dihindari ,untuk menghitung putaran kritis
harus menghitung terlebih dahulu pembebanan yang terjadi pada poros. Pembebanan yang dimaksud adalah pembebanan statis yang disebabkan berat cakram,sudu
gerak,dan berat poros itu sendiri. Berat cakram pada tingkat terakhir ke-10 dapat dihitung melalui persamaan berikut ini :
Berat sudu gerak : Berat sudu gerak baris 10
w
sg
= γ . F . l . z
Universraitas Sumatera Utara
96 Dimana :
F = luas penampang sudu = 4,47 cm
2
l = tinggi sudu gerak rata-rata =
cm mm
2 ,
34 342
2 356
328 =
= +
z = jumlah sudu gerak pada suatu tingkat terakhir , 216 buah γ = berat spesifik bahan sudu, 0,007875 kgcm
3
maka : w
sg
= 0.00785 x 4,47 x 34,2 x 216 = 259,213 kg, selanjutnya untuk berat sudu gerak tingkat 1 sampai dengan 9 dihitung dengan
cara yang sama dan diperoleh berat total sudu gerak adalah, G
sg
total = 499,60 kg lampiran 6.
Berat cakram : Berat cakram tingkat 10
2 .
. .
1 2
1 2
2 2
2 1
y y
r r
Y r
r w
o ck
+ −
+ −
=
π γ
+
− +
− =
2 8
2 175
, 14
35 ,
28 16
2 ,
11 175
, 14
1415 ,
3 00785
,
2 2
2 2
ck
w = 104,113 kg.
Selanjutnya untuk berat cakram tingkat 1 sampai 9 dihitung dengan cara yang sama dan diperoleh berat total cakram adalah , w
ck
total = 529,32 kg lampiran 6. Berat poros, w
P
kg l
d w
p p
69 ,
618 200
4 00785
, 4
, 22
1415 .
3 4
2 2
= ×
× ×
= ×
× ×
= γ
π
Dimana : d
p
= diameter poros = 224 mm = 22,4 cm γ
= bobot spesifik bahan = 0,00785 kgcm
3
l = panjang poros = 200 cm
Universraitas Sumatera Utara
97 Maka bobot pada poros sebesar w
:
kg w
kg w
w total
w total
w w
p ck
sg
61 ,
1647 69
, 618
32 ,
529 60
, 499
= +
+ =
+ +
=
Sebelum menghitung putaran kritis poros terlebih dahulu ditentukan: a.
Modulus elastisitas poros E = 2,1 x 10
6
kgcm
2
b. Mencari reaksi pada bantalan
160 Ø24
Satuan cm
Ø22
Wp 200
Fcr F10
Ø22
25
RA RB
Gambar 4.5 Pembebanan pada Poros Σ M
A
= 0 ; W
cr
120 + W
P
100 – R
B
200 = 0 459,78 120 + 618,69100 – R
B
200 = 0 R
B
= 630,99 kg ΣF
y
= 0 ; R
A
+ R
B
– W
cr
+W
p
= 0 R
A
+ 630,99 – 459,78+618,69 = 0 R
A
= 539,04 kg c.
Momen inersia untuk poros, dicari dengan persamaan : I =
64
4 p
d ×
π =
64 24
4
× π
= 16286,054 cm
4
d. Defleksi pada poros ditentukan dengan : δ
1
= 003461
, 054
, 16286
10 .
1 ,
2 48
200 69
, 618
48
6 3
3
= ×
× ×
= EI
PL cm ,akibat berat poros
Universraitas Sumatera Utara
98 δ
2
= 004051
, 054
, 16286
10 .
1 ,
2 768
200 51
, 66
768
6 4
4
= ×
× ×
= EI
qL cm,akibat berat cakram
Selanjutnya ditentukan: ∑F
i
y
i
= Wp. δ
1
+ W
cr .
δ
2
= 710,25 x 0,003461 + 66,51 x 0,004051 = 2,7277 kg.cm
∑F
i
y
i 2
= 618,69 x 0,003461
2
+ 66,51 x 0,004051
2
= 0,0096 kgcm
2
Maka Putaran kritis diperoleh dengan persamaan
[13,313]
: n
kr
= 300
∑ ∑
2 i
i i
i
y F
y F
..... [4.32]
n
kr
= 300
0096 ,
7277 ,
2
= 5056,88 rpm. Sehingga besarnya perbedaaan putaran kritis dengan putaran normal turbin, diperoleh
:
100 -
x n
n n
n
kr t
kr
= ∆
= 100
5700 5056,88
- 5700
x = 11,28
Dari praktek ternyata, bila putaran kritis berbeda dengan putaran normal sebesar 15 sampai 20 , dapat dipastikan bahwa turbin sudah berada dalam operasi
yang aman, akan tetapi kebanyakan pabrik pembuat turbin memakai kepesatan operasi normal lebih tinggi atau lebih rendah daripada kepesatan kritis sebesar 30
sampai 40.
4.7. Roda Gigi
