dimana : w
s
= berat sudu Z
i
= jumlah sudu = 5 buah L = panjang sudu = 114,95 mm
b
1
= lebar laluan pada sisi masuk = 14 mm b
2
= lebar laluan pada sisi keluar = 5 mm t
1
= tebal sudu pada sisi masuk = 0,8 mm t
2
= tebal sudu pada sisi keluar = 3,5 mm = berat jenis bahan sudu besi tuang
= 76,8 Nmm
3
maka : w
s
= 5.114,595
14+5 2
.
0,8+3,5 2
. 76,8
= 9,016 N Berat total impeler :
w
is
= w
i
+ w
s
= 4,085 + 9,016 = 13,074 N
5.2 Berat Poros
Sama halnya dengan perhitungan berat impeler, karena poros direncanakan kontruksinya bertingkat dimana perbedaan diameter sepanjang poros, maka perhitungan berat
poros dilakukan untuk tiap tingkat diameter. Adapun dimensi poros yang direncanakan adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.2 Bentuk dan Ukuran Poros
Berat poros tiap bagian dapat dihitung dengan persamaan :
w
p
=
4
2
.l
p
.
dimana : w
p
= berat poros tiap bagian D
p
= diameter poros l
p
= panjang poros = berat jenis bahan poros
stainless stell AISI SAE 1020 = 7860 Nm
3
Maka berat poros dapat dilihat pada tabel 5.2 berikut : Tabel 5.2 Berat Poros
Bagian D
p
m l
p
m w
p
N 1
2 3
4 5
0,016 0,025
0,030
0,025
0,016 0,06
0,12 0,10
0,04 0,06
0,926 4,52
5,42 1,51
0,926
=13,3
Universitas Sumatera Utara
5.3 Gaya Radial
Gaya radial adalah gaya yang arahnya tegak lurus terhadap garis sumbu. Pada pompa poros horizontal, gaya radial ini timbul sebagai akibat berat komponen pompa poros dan
impeler. Dalam menghitung gaya radial pada poros, beban dianggap terbagi rata. Diagram pembebanan digambarkan sebagai berikut :
Gambar 5.3 Pembebanan Pada Poros
Dengan menggunakan kesetimbangan momen pada titik A, maka gaya reaksi pada tumpuan B dapat diperoleh yaitu :
ΣM
B
= 0 -250W
is
+W
p1
-160 W
p2
+100R
A
-50W
p3
+20W
p4
+50W
p5
= 0 -25012,761+0,926-1604,524+100R
A
-505,429+201,508+500,926=0 R
A
= 44,71 N ΣF
y
= 0 0 = W
p
+W
is
-R
A
-R
B
R
B
= W
p
+W
is
-R
A
R
B
= -18,697 tanda - menandakan berlawanan arah.
5.4 Gaya aksial
Gaya aksial adalah gaya yang arahnya sejajar dengan garis sumbu. Pada pompa poros horizontal, gaya aksial timbul akibat aliran fluida. Akibat aliran fluida. Akibat aliran ini
Universitas Sumatera Utara
timbul perubahan momentum dan perbedaan tekanan fluida antara sisi isap dan sisi tekan impeler. Tekanan pada sisi isap lebih kecil daripada tekanan pada sisi tekan. Oleh sebab itu
gaya ini selalu mengarah ke sisi isap. Gaya akibat perubahan momentum berlawanan arah dengan gaya yang disebabkan
perbedaan tekanan.
5.4.1 Gaya akibat perbedaan tekanan
Gaya ini dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
F
a
=
4
D
s 2
-
D
H
2
P
1
-P
Dimana : P
1
-P =
3 4
.
2 2
−
1 2
2
.
u
1
= kecepatan tangensial pada sisi masuk impeler 5,74 mdet u
2
= kecepatan tangensial pada sisi keluar impeler 21,4 mdet D
s
= diameter mata impeler 47 mm D
H
= diameter hub impeler 22 mm = berat jenis fluida 9319,5 Nm
3
sehingga : P
1
-P =
3 4
.
21,4
2
−5,74
2
2.9,84
.
9319,5
= 151410,667 Nm
2
arah ke sisi isap
5.4.2 Gaya Aksial Akibat Momen Fluida
Gaya ini dapat dihitung dengan persamaan :
F
m
=
.
Universitas Sumatera Utara
=
9319,5.
0,00335 .2 9,81
F
m
= 6,365 N Besarnya gaya aksial total yang bekerja pada poros:
F
A
= F
A-P
– F
AM
= 205,13 – 6,365
= 198,765 N arah ke sisi isap Gaya aksial yang terjadi pada pompa akan ditanggung oleh bantalan aksial. Semakin besar
gaya aksial akan semakin besar pula bantalan yang digunakan. Agar bantalan yang digunakan tidak terlalu besar, gaya aksial ini harus dikurangi. Umumnya untuk mengatasi gaya aksial
digunakan beberapa cara antara lain : 1. Torak pengimbang
2. susunan berimbang 3. Kombinasi wearing ring cincin penahan aus dengan balance hole lubang
pengimbang 4. Cakram pengimbang
Pada perancangan ini digunakan metode kombinasi wearing ring dan balancing hole. Pemakaian wearing ring, gaya yang dikurangi masih kecil sehingga harus dikombinasikan
dengan balancing hole yang diletakkan dibelakang impeler pada diameter yang relative sama
dengan mata impeler. Metode ini dapat mengurangi gaya aksial sebesar 75-90 .
Besarnya gaya aksial yang terjadi : F
AF
= 0,1 – 0,25 F
A
= 0,1 – 0,25 x 198,765 N
= 19,876 – 49,69 N
Gaya aksial yang terjadi diambil yang maksimum yaitu F
AF
= 49,69 N
Universitas Sumatera Utara
5.5 Perhitungan defleksi Pada Poros
Pembebanan pada poros adalah akibat dari berat impeler dan berat poros itu sendiri. Dalam perhitungan defleksi ini poros dianggap sebagai beban terbagi rata dengan
pembebanan sebagai berikut :
Gambar 5.4 Beban pada poros
Pada analisa putaran kritis, diasumsikan bahwa poros mempunyai diameter rata-rata dan massanya terbagi rata, sehingga berat tiap bagian yang dipisahkan oleh tumpuan dapat
dianggap sebagai beban terpusat. Beban yang menyebabkan putaran kritis adalah beban akibat impeler dan berat poros.
Gambar 5.5 Beban Poros Terbagi Rata
Diameter rata-rata poros : D
sm
=
4 .
.
γ
dimana :
Universitas Sumatera Utara
w
p
= berat poros = 13,3 N l
p
= panjang poros = 0,38 m = berat jenis bahan poros = 76800 Nm
3
sehingga : D
sm
=
4.13,3 .0,38.76800
= 0,024 m = 24 mm Besarnya beban terbagi rata akibat beban rata-rata poros :
q =
4 2
. γ
=
4
0,024
2
. 76800
q = 34,74 Nm q = 0,347 Ncm
Besarnya beban terbagi rata tiap poros : q
1
=
1
+
2 1
+
2
=
0,926+4,52 60+120
= 3,02.10
-2
Nmm
q
2
=
3 3
=
5,42 100
= 0,0542 Nmm
q
3
=
4
+
5 4
+
5
=
1,51+0,926 40+60
=0,0243 Nmm
F
A
= 198,765 N w
is
= 8,05 N
5.6 Defleksi Akibat Berat Impeler
