1. Daya Yang Dipindahkan
Daya adalah rata-rata kerja yang dilakukan dan dinyatakan dengan rumus :
PowerForce x Velocity
1 HP setara dengan 33,000 ft.lb/minute, maka:
1HP33,000 f.b HP , Untuk sistem yang berputar, gaya F dalam persamaan ini dapat diganti dengan torsi (lb.inc) dibagi dengan radius r (inc):
F Tabel 2.12 Faktor koreksi daya. (Sularso,Suga Kiyokatsu,1997) Daya yang Akan Ditransmisikan
fc
Daya Rata-Rata yang Diperlukan
1,2 - 2,0
Daya Maksimum yang Diperlukan
0,8 - 1,2
Daya Normal
1,0 - 1,5
Kecepatan linier V pada radius r adalah:
V f
T 2πrn HP HP 33.r 01200 63.T.nT.0n25 Bila
ω n
Hp =
atau
Bila dinyatakan dengan satuan SI adalah:
WNV watts kW kW = kW = =
T 1000 r D Tn NV
, dimana N =
, dan V =
D
x
2 9.549.000
( T dalam Nmm)
Menentukan Daya Motor Listrik
Diketahui :
Wmtr
= 50 Ton
n
= 2800 (rpm)
Length = 1500 mm (1,5 m) T p = W = F x L = 500.000 N x 1500 mm = 750.000.000 N mm
, .. .. , p .. .
W = NV , (kW) = kW = kW = Pn = Pn =
Pn = 23017,5934 Watt atau 23,01 kW Pn = 30 kW (Untuk Keamanan, agar tidak terjadi trip pada saat pros es)
Disarankan untuk pemilihan Daya Motor Berdasarkan Beban Aksial yang Beroperasi adalah 40 HP atau 30 kW. Sudah dapat dikatakan Aman.
Untuk Daya Motor Awal adalah 50 HP = 37,5 kW, alasan pemilihan motor 50 HP adalah sebagai berikut :
Perencanaan poros
Poros digunakan sebagai transmisi daya ulir cacing dari motor penggerak untuk membuka atau menutup plate gate valve. Parameter Perencanaan yang perlu diperhitunghkan diantaranya : beban yang diampu poros, diameter poros , dimensi ulir cacing dan pasak.. Diketahui bahwa plate menggunakan SA516 grade 70 dengan mass a 58.55 Kg.
GAMBAR
C
∑ 0 ; 0 59.000 870 1300 0 51.330 . 1300 0 = 39.484,61 ∑ 0 ∑ 0 0 39.484,61 59.000 0 19.515 ∑ 0 ∑ 0 19.515 0
19.515 ∑ 0 ; 19.151 0 19.515 . ∑ 0 ∑ 0 19.515 59.000 0 39.485 ∑ 0 ; 19.515 870 59.000 0 16.661.370 39.485 . Gambar Diagram benda geser
Gambar Diagram benda momen Jika X di isi jarak maka akan didapatkan nilai momen pada poros. Momen terbesar terjadi pada jarak 853 mm dengan besar nilai momen 17.019.335 N.mm. angka ini dijadikan referensi mencari diameter poros. Jika poros menggunakan material VCN dengan tegangan geser = 835 Mpa maka diameter poros :
260 2 60 37,28005 127.953 .
127.953 . 17.019.335 N.mm 17.017.657 16 57 16 17. 083517.6 D = 48 mm untuk keamanan diameter poros yang digunakan 50 mm
B. Perencanaan pasak Diketahui pada perhitungan diameter poros yaitu 50 mm. Maka untuk lebar dan tebal psak dapat dilihat pada tabel berikut ( Tabel Pasak Standar Sumber : R.S. Khurmi,2002)
Shaft diameter (mm) upto and including 6 8 10 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75
Key Cross-Section Width (mm) 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Thickness (mm) 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 14
Shaft diameter (mm) upto and including 85 95 110 130 150 170 200 230 260 290 330 380 440
Key Cross-Section Width (mm) 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100
Thickness (mm) 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50
Jika diasumsikan bahan pasak sama dengan bahan poros dan tegangan geser pada poros tidak melebihi 39.484 N maka panjang pasak akibat geseran :
, , ..
61,328 63 atau 62 mm
Sumber : R.S. Khurmi,2002)
Maka dimensi dari pasak sebesar : Panjang = 63 mm Lebar
= 16 mm
Tebal
= 10 mm
Perhitungan Bearing
Sebuah poros memiliki kecepatan sebesar 2280 rpm, dengan memiliki diameter poros adalah 50mm. Beban transversal maksimum poros pada bantalan adalah 58,55 kg pada R 1.
Asumsi : Bantalan dalam keadaan stasioner . Gunakan rasio clearance 0,0020 dan rasio l/d 0,85. Gunakan bilangan Ocvirk yaitu sebesar 15.
Dicari: 1. Rasio eksentrisitas bantalan (
ℎ
2. Tekanan maksimum dan lokasinya (p) 3. Ketebalan lapisan minimum ( 4. Torsi (
5. Rugi – rugi daya (
6. Koefisien geskan (
Gambar Skematik:
Keterangan: P= 58,55kg = 129,55 lb d= 50mm = 1,96 in rasio clearance 0,0020 rasio l/d 0,85
Penyelesaian: 1. Konversikan kecepatan dari rpm ke rps kemudian cari kecepatan ta ngensial U
′ 1900 38 ′ 1,9638 233,86 / d=50mm=1,96 in
2. Cari diametral clearance dan radius clearance dengan menggunakan diameter yang diberikan dan rasio clearance yang diasumsikan
0,,00201,96 0,00392 0,00196 in
3. Panjang bantalan dicari dari rasio l/d yang diasumsikan sebesar 0,85
0, 8 51,961,666
4. Rasio eksentrisitas eksperimental dicari dengan menggunakan bilangan Ocvirk O N = 15
≅0,213940,38517log 0,0008 60 ≅0,213940,38517log150,000815600,702 [ 1 16 ] 41 ]/ ,[(−,−,)+, 129, 5 5 0, 0 0196 2,4.233,86 1,666 1,91
5. Cari Parameter tak berdimensi
2,44
6. Cari Viskositas pelumas
7. Cari tekanan rata-rata tekanan pelumas
,, , 39,674 0,702 − −√ + − − ,+, 174,25
8. Dicari sudut
dimana tekanan maksimum dengan menggunakan nilai
Eksperimental
=
9. Tekanan maksimum dapat dicari dengan mensubstitusikan θ max yang sudah diperoleh. Adapun nilai z = 0 karena tekanannya maksimum pada pertengahan panjang bantalan l.
+ , , 0 ,, ,, , +,,
p=
=
63,283
∅√ − ∅tan−
10. Cari sudut
yang menunjukkan posisi sumbu
0
sampai
terhadap beban P.
tan− √ . −,,34, 8 11. Stationary torque dan rotating torque dapat dicari dengan menggunakan nilai
− − 1,9110− ,. ,, − −, 0,01265 . ..sin∅0,01265129,55 .0,00137 sin34,8 0,113 .
∅
12. Rugi-rugi daya dapat dihitung sebagai berikut
Φ2′ ′ 2.0,113 . 380 26,96 ℎ
13. Koefisien gesekan pada bantalan dapat dicari dari rasio gaya geser terhadap gaya normal.
,.,. , 0,000322 14. Tebal lapisan pelumas minimum dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
ℎ 1 0,00196 . 10,702 5,8 10−
Dengan demikian jenis tersebut akan menyediakan nilai ini pada temperature 200
℉
.
Berdasarkan dari perhitungan diatas dan lingkungan penggunaan bearing maka digunakan katalog bearing SKF diameter dalam (d) 50mm yang menggunakan seal.
Perencanaan Sambungan Mur Dan Baut Pada Flange
Valve gate dihubungkan pada bungker coal feeder dan coal mixer. Diketahui bahwa diameter efektif flange 500 mm disambung dengan 20 baut. Valve menahan beban coal dari baungker sekitar 50 Ton. Maka berat yang diampu valve 500 KN. Jika tegangan Tarik bahan baut tidak boleh melebihi 16.200 Maka baut yang digunakan :
Diameter baut yang dibutuhkan
4 000 20 16.4 248500./ 1.02.2.307400/ 1 . 9 6 √ 1,4 14
Tabel daftar ukuran baut dan mur standar (Sumber : Sularso )
Merujuk pada table diatas didapatkan diameter minor 14 mm, maka baut yang digunakan M18
20 0 00 14.500. 933 20
Tegangan geser torsional pada baut
Tegangan crushing pada ulir
18 500. 014,00933 317.500.15000 1.576,5 /
Perencanaan plat gate valve Plate yang digunakan berbahan baja karna sifat karakterisitik material metal ferrous yang mengakomodasi kinerja valve.
0 00 500. 2, 5 25.477,7 / 25.477,7 // 20010 1,27310− / 920 0.025477 / 20010 1,17 10−
Tegangan yang terjadi pada plat
Regangan
Deformasi
Perubahan panjang, lebar dan tebal Rasio poison baja = 0,25 – 0,33
− 1,1781610− 1,4310 − 4,73 10− 1,4310816 − 4, 7 3 10 3,86 10− 10 4,73 10− 4,73 10− Regangan lateral =
= 0.33 x
Perubahan lebar Perubahan tebal
Pemilihan material plat Simulasi pembebanan pada plat
Model Information
Model name: AutoRecover Of plate gate Current Configuration: Default
Solid Bodies Document Name and Reference
Treated As
Split Line1 Solid Body
Volumetric Properties Mass:58.8894 kg Volume:0.00750183 m^3 Density:7850 kg/m^3 Weight:577.116 N
Document Path/Date Modified C:\Users\Yusuf\AppD ata\Local\TempSWBa ckupDirectory\swxaut o\AutoRecover Of plate gate.SLDPRT Dec 20 23:52:38 2017
Material Properties Model Reference
Properties ASTM SA516 Linear Elastic Isotropic Default failure Max von Mises criterion: Stress Yield strength: 2.82685e+008 N/m^2 Tensile strength: 5.85e+008 N/m^2 Elastic modulus: 2.05e+011 N/m^2 Poisson's ratio: 0.29 Mass density: 7850 kg/m^3 Shear modulus: 8e+010 N/m^2 Thermal expansion 1.1e-005 /Kelvin coefficient: Name: Model type:
Curve Data:N/A
Components SolidBody 1(Split Line1)(AutoRecover Of plate gate)
Study Results Name
Type
Min
Max
Stress1
VON: von Mises Stress
4.13498e+007 N/m^2 Node: 8520
1.33769e+009 N/m^2 Node: 569
AutoRecover Of plate gate-Static 2-Stress-Stress1
Name
Type
Min
Max
Displacement1
URES: Resultant Displacement
0 mm Node: 1029
29.0292 mm Node: 2522
AutoRecover Of plate gate-Static 2-Displacement-Displacement1
Name
Type
Min
Max
Strain1
ESTRN: Equivalent Strain
4.38498e-005 Element: 6089
0.00435552 Element: 36
AutoRecover Of plate gate-Static 2-Strain-Strain1
Conclusion Stress : min 4.13498e+007 N/m^2 (Node: 8520 ) and max 1.33769e+009 N/m^2 (Node: 569 ) Displacement :min 0 mm (Node: 1029 ) and max 29.0292 mm (Node: 2522) Strain : min 4.38498e-005 (Element: 6089) and 0.00435552 (Element: 36)
