Limits dan Fits Pada Poros (Shaft)
Dalam ilmu teknik, fit (kecocokan) mengacu pada jarak antara dua bagian tersambung. Pilihan fit menentukan apakah kedua bagian dapat bergerak relatif satu sama lain dalam hal kecocokan jarak bebas, atau bertindak secara keseluruhan jika fit ketat. Sementara (limit) batasan dan kesesuaian berlaku untuk semua jenis bagian tersambung, penggunaan utamanya adalah untuk mengatur ukuran poros dan lubang sambungan untuk kinerja terbaik.
Perancang bebas untuk mengadopsi geometri apa pun yang cocok untuk poros dan lubangnya. Ada dua standar untuk limit dan fit yang terkenal di dunia. Yang satu berdasarkan satuan inci dan yang lainnya berdasarkan satuan metrik. Perbedaannya terletak pada nomenklatur, definisi, dan organisasi. Tidak ada poin yang akan dilayani secara terpisah mempelajari masing-masing dari dua sistem. Versi metrik adalah yang lebih baru dari keduanya dan terorganisir.
Limits (Batasan)
Ukuran maksimum dan minimum yang diizinkan dari ukuran komponen sebenarnya disebut limit. Limit ditetapkan dengan mengacu pada ukuran dasar dimensi itu. Batas atas (Batas tinggi) untuk dimensi itu adalah ukuran terbesar yang diizinkan dan yang terendah limit adalah ukuran terkecil yang diizinkan untuk dimensi tersebut.
Istilah-istilah
- Basic size: Ukuran teoretis yang tepat yang dicapai oleh desain (ukuran nominal).
- Actual size: Ukuran bagian seperti yang dapat ditemukan dengan pengukuran.
- Maximum limit of size: Lebih besar dari dua batas ukuran.
- Minimum limit of size: Lebih kecil dari dua batas ukuran.
- Allowance: Perbedaan yang disengaja antara batas material maksimum dari bagian tersambung. Merupakan clearance minimum atau interferensi maksimum antara bagian tersambung.
- Deviation: Perbedaan aljabar antara ukuran (aktual, maksimum, dll.) dan ukuran dasar yang sesuai.
- Actual deviation: Perbedaan aljabar antara ukuran sebenarnya dan dasar yang sesuai ukuran.
- Upper deviation: Perbedaan aljabar antara batas maksimum ukuran dan ukuran dasar yang sesuai.
- Lower deviation: Perbedaan aljabar antara batas minimum ukuran dan ukuran dasar yang sesuai.
Fits (Kecocokan)
Ketika dua bagian akan digabungkan, hubungan yang dihasilkan dari perbedaan antara ukuran mereka sebelum perakitan disebut fit. Fit dapat didefinisikan sebagai tingkat keketatan dan kelonggaran antara dua bagian tersambung.
Clearance Fit
Fit jenis ini berarti ada celah antara dua bagian tersambung. Mari kita lihat skema berikut representasi dari clearance fit. Diameter poros lebih kecil dari diameter lubang. Ada celah antara poros dan lubang. Oleh karena itu poros dapat dengan mudah meluncur ke dalam lubang.
Dalam clearance fit, perbedaan antara ukuran maksimum lubang dan ukuran minimum poros dikenal sebagai clearance maksimum dan perbedaan antara ukuran minimum lubang dan ukuran maksimum poros dikenal sebagai clearance minimum.
Interference Fit
Tidak ada celah antara wajah dan akan terjadi persilangan material. Diameter poros lebih besar dari diameter lubang. Akan terjadi persilangan dua komponen tersambung akan terjadi. Oleh karena itu poros akan membutuhkan kekuatan tambahan untuk masuk ke dalam lubang.
Perbedaan antara ukuran maksimum poros dan ukuran minimum lubang ini dikenal sebagai interferensi maksimum dan perbedaan antara ukuran minimum poros dan ukuran maksimum lubang dikenal sebagai interferensi minimum.
Transition Fit
Transition fit tidak longgar atau ketat seperti clearance fit dan interferensi fit. Toleransi zona poros dan lubang akan tumpang tindih antara interferensi dan clearance.
Sistem Fit
Sistem fit adalah sistem tunjangan standar yang sesuai dengan kisaran ukuran dasar tertentu.
Hole Basis System (Sistem Dasar Lubang)
Dalam sistem dasar lubang, ukuran lubang dijaga konstan dan ukuran poros divariasikan untuk mendapatkan berbagai jenis fit. Dalam sistem ini, deviasi lubang yang lebih rendah adalah nol, yaitu batas bawah lubang adalah sama dengan ukuran dasar. Batas tinggi lubang dan dua batas ukuran untuk poros adalah bervariasi untuk memberikan jenis kecocokan yang diinginkan. Sistem dasar lubang biasanya digunakan karena lebih nyaman untuk membuat lubang yang benar dengan ukuran tetap, karena bor standar, keran, reamer dan cabang dll tersedia untuk memproduksi lubang dan ukurannya tidak dapat disesuaikan. Di sisi lain, ukuran poros yang dihasilkan dengan memutar, menggiling, dll dapat dengan mudah divariasikan.
Shaft Basis System (Sistem Basis Poros)
Dalam sistem basis poros, ukuran poros dijaga konstan dan kecocokan yang berbeda diperoleh dengan memvariasikan ukuran lubang. Sistem dasar poros digunakan ketika ground bar atau drawn bar tersedia. Bar ini tidak memerlukan pemesinan lebih lanjut dan kecocokan diperoleh dengan memvariasikan ukuran lubang. Dalam sistem ini, deviasi atas (deviasi fundamental) poros adalah nol, yaitu batas tinggi poros sama dengan ukuran dasar dan berbagai kecocokan diperoleh dengan memvariasikan batas bawah poros dan kedua batas lubang.
Analisis poros dengan FEA
Untuk mendesain struktur yang kompleks dengan detail dan interaksi beban yang rumit seperti pada kasus shaft, salah satu cara yang paling umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin critical speed adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain poros. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor : Daris Arsyada
Sumber:
Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.
https://ncet.co.in/assets/pdf/e_learning/me/ol/semIII/18MET32/MODULE%202-System%20of%20Limits,%20Fits,tolerances.pdf (diakses pada tanggal 2 Desember 2021)
Komponen Poros (Shaft) Lain-lain
Poros adalah komponen paling penting pada peralatan yang bergerak memutar. Poros perlu dilindungi dengan komponen lain agar kinerjanya andal. Tidak hanya bantalan saja yang mampu melindungi poros, tetapi ada beberapa komponen lain yang dapat mendukung kinerja poros.
Setscrews
Tidak seperti baut dan sekrup tutup yang bergantung pada tegangan untuk mengembangkan kekuatan penjepit, setcrew tergantung pada kompresi untuk mengembangkan kekuatan penjepit. Ketahanan terhadap gerakan aksial atau hub relatif terhadap poros disebut daya tahan (holding power). Holding power ini merupakan hambatan gaya karena hambatan gesekan dari menyentuh bagian dari collar dan poros saat setscrew ke dalam poros.
Tabel di bawah menunjukkan nilai torsi dudukan dan holding power yang sesuai untuk setcrew seri inci. Nilai-nilai yang tercantum berlaku untuk daya tahan aksial, untuk menahan gaya dorong, dan daya tahan tangensial, untuk menahan torsi. Faktor keamanan yang khas adalah 1,5 hingga 2,0 untuk beban statis dan 4 hingga 8 untuk berbagai beban dinamis. Setscrews harus memiliki panjang sekitar setengah dari diameter poros.
Keys (Pasak) dan Pins (Susuk)
Pasak dan susuk digunakan pada poros untuk mengamankan elemen berputar, seperti roda gigi, katrol, atau roda lainnya. Pasak digunakan untuk mentransmisikan torsi dari poros ke elemen yang didukung poros. Susuk digunakan untuk penentuan posisi aksial dan untuk transfer torsi atau dorong atau keduanya.
Gambar di bawah menunjukkan berbagai macam pasak dan susuk. Susuk berguna ketika beban utama adalah geser dan ketika torsi dan gaya dorong hadir. Susuk lancip berukuran sesuai dengan diameter di akhir yang besar. Diameter ujung kecil adalah d = D − 0.0208L di mana d = diameter pada ujung kecil, D = diameter pada ujung besar, dan L = panjang susuk.
Untuk aplikasi yang kurang penting, pin dowel atau pin drive dapat digunakan digunakan. Berbagai macam ini tercantum dalam katalog produsen. Pasak persegi juga tersedia dalam ukuran persegi panjang. Diameter poros menentukan ukuran standar untuk lebar, tinggi, dan kedalaman pasak. Perancang memilih panjang pasak yang sesuai untuk memikul beban puntir. Kegagalan pasak bisa dengan geser langsung, atau dengan menahan tegangan. Panjang maksimum pasak dibatasi oleh panjang hub dari elemen yang terpasang, dan umumnya tidak boleh melebihi sekitar 1,5 kali diameter poros untuk menghindari puntiran yang berlebihan dengan defleksi sudut poros. Beberapa pasak dapat digunakan untuk membawa beban yang lebih besar, biasanya berorientasi pada 90o dari satu lain. Faktor keamanan yang berlebihan harus dihindari dalam desain pasak, karena lebih diinginkan pasak gagal daripada komponen yang lebih mahal.
Cincin Penahan (Retaining Rings)
Cincin penahan sering digunakan sebagai pengganti bahu poros atau selongsong untuk memposisikan komponen secara aksial pada poros atau lubang housing. Seperti ditunjukkan pada gambar, alur dipotong di poros atau lubang untuk menerima penahan pegas. Untuk ukuran, dimensi, dan tingkat beban aksial, katalog pabrikan harus diperhatikan.
Agar cincin terpasang dengan baik di bagian bawah alur, dan penyangga beban aksial terhadap sisi alur, jari-jari di bagian bawah alur harus cukup tajam, biasanya sekitar sepersepuluh dari lebar alur. Ini menyebabkan nilai stres yang relatif tinggi faktor konsentrasi, sekitar 5 untuk lentur dan aksial, dan 3 untuk torsi. Hati-hati dalam menggunakan cincin penahan, terutama dalam lokasi dengan tegangan lentur tinggi.
Desain komponen poros dengan FEA
Untuk mendesain struktur yang kompleks dengan detail dan interaksi beban pada komponen-komponen yang rumit seperti pada kasus komponen shaft, salah satu cara yang paling umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin critical speed adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain poros. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor : Daris Arsyada
Sumber:
Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.
defleksi poros (shaft deflections) dan putaran kritis poros
Beberapa komponen segel putar memiliki perpindahan poros lateral yang signifikan yang harus ditangani dengan benar untuk kinerja segel yang memuaskan. Contoh perpindahan poros lateral adalah defleksi.
Defleksi poros yang terdiri dari linier dan sudut, harus diperiksa pada roda gigi dan bantalan. Defleksi yang diizinkan akan bergantung pada banyak faktor, dan katalog bantalan dan roda gigi harus digunakan untuk panduan pada misalignment (ketidaksejajaran) yang diperbolehkan untuk bantalan dan roda gigi tertentu.
Contoh Soal Defleksi Poros
Jika poros dibebani dengan gaya F, batang poros akan melengkung ke bawah dengan defleksi di titik C adalah yC, seperti gambar di bawah.
RA = Fb/L ; RB = Fa/L ; MAC =Fbx/L dan MBC = (Fa/L) (L-X) untuk 0 <= X <= a
Defleksi yang timbul sepanjang AC (yAC) adalah: yAC = [Fbx/(6EIL)](L2-X2-b2)
Bila x = a, yc = [Fab/(6EIL)] (L2-x2-b2).
Dengan memasukkan L = a+b, defleksi di titik C adalah yc = Fa2b2/(3EIL).
I adalah momen inersia penampang dan E adalah modulus elastisitas bahan poros.
Putaran Kritis Poros (Critical Speed)
Putaran kritis adalah putaran sudut teoretis yang membangkitkan frekuensi alami benda yang berputar, seperti poros. Saat kecepatan rotasi mendekati frekuensi alami objek, objek mulai beresonansi yang secara dramatis meningkatkan getaran sistemik. Resonansi yang dihasilkan terjadi terlepas dari orientasi. Ketika kecepatan rotasi sama dengan nilai numerik getaran alami maka kecepatan itu disebut kecepatan kritis.
Untuk poros yang berputar ada kecepatan di mana, untuk setiap defleksi awal yang kecil, gaya sentrifugal sama dengan gaya pemulih elastis. Pada titik ini defleksi meningkat pesat dan poros dikatakan “berputar”. Di bawah dan di atas kecepatan ini efek ini sangat berkurang. Putaran kritis tergantung pada dimensi poros, material poros dan beban poros.
Putaran kritis poros ncr (RPM) dapat dihitung dengan rumus:
dengan g adalah percepatan gravitasi dan y1, y2, ….. yn adalah defleksi yang terjadi pada titik dimana F1, F2,…. Fn bekerja.
Contoh Soal Putaran Kritis Poros
Sebuah poros mendapat pembebanan dengan diameter poros d =2 in dan modulus elastis E = 3 x 107 psi. Tentukan defleksi di titik C dan D dan putaran kritis poros ncr.
Penyelesaian
Momen Inersia Penampang: I = (π/64) d4 = (π/64) 24 = 0,7854 in4
Berdasarkan rumus yAC = [Fbx/(6EIL)](L2-X2-b2)
Defleksi titik C akibat F1 saja: y =[(80x30x60)/(6×3.107x0,7854×90)] (902-602-302) = 0,04074 in
Deleksi titik C akibat F2 saja: y =[(120x20x30)/(6×3.107x0,7854×90)] (902-202-302) = 0,03848 in
Jadi defleksi di titik C akibat F1 dan F2 adalah yC = 0,040747 + 0,03848 = 0,07922 in
Defleksi titik D akibat F1 saja: y = [(80x30x20)/(6×3.107x0,7854×90)] (902-302-202) = 0,02565 in
Defleksi titik D akibat F2 saja: y = [(120x20x70)/(6×3.107x0,7854×90)] (902-202-702) = 0,03697 in
Jadi defleksi di titik D akibat F1 dan F2 adalah yD = 0,02565 + 0,03697 = 0,06262 in
Putaran kritis poros ncr dengan g = 386 in/s2 = 32,2 ft/s2 = 9,81 m/s2 adalah
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor : Daris Arsyada
Sumber:
Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.
http://www.morseairsystems.com.au/news-critical-speed-of-shafts.html (diakses pada tanggal 30 November 2021)
Malau, V. 2012. Diktat Elemen Mesin. Departemen Teknik Mesin dan Industri UGM.
desain tegangan shaft (poros)
Dalam proses transmisi daya pada kecepatan rotasi tertentu, poros secara inheren mengalami momen puntir, atau torsi. Dengan demikian, tegangan geser puntir (torsional) muncul di poros. Poros dapat dikenai berbagai kombinasi beban aksial, lentur dan torsional yang dapat berfluktuasi atau bervariasi terhadap waktu. Biasanya daya transmisi poros yang berputar dikenai torsi konstan bersama-sama dengan beban tekuk yang sepenuhnya terbalik, masing-masing menghasilkan tegangan puntir rata-rata dan tegangan tekuk bolak-balik.
Tidak perlu mengevaluasi tegangan pada poros di setiap titik; beberapa berpotensi lokasi kritis sudah cukup. Lokasi kritis biasanya berada di permukaan luar, di lokasi aksial di mana momen lentur besar, di mana torsi hadir, dan dimana konsentrasi tegangan ada. Dengan perbandingan langsung dari berbagai titik di sepanjang poros, beberapa lokasi kritis dapat diidentifikasi sebagai dasar desain.
Biasanya torsi masuk ke poros di satu gigi dan meninggalkan poros di gigi lain. Diagram benda bebas dari poros akan memungkinkan torsi pada setiap bagian ditentukan. Torsi sering relatif konstan pada operasi kondisi tunak (steady). Tegangan geser akibat torsi akan paling besar pada permukaan luar.
Momen lentur (bending) pada poros dapat ditentukan dengan shear dan bending moment diagram. Karena sebagian besar masalah poros menggabungkan roda gigi atau puli yang memasukkan gaya ke dalam dua bidang, diagram momen geser dan lentur umumnya akan diperlukan dalam dua bidang. Momen yang dihasilkan diperoleh dengan menjumlahkan momen sebagai vektor di titik-titik penting di sepanjang poros.
Shear Force Diagram (SFD) dan Bending Moment Diagram (BMD)
Contoh:
Persamaan Dasar
Persamaan sederhana di bawah ini terkait dengan perkiraan torsi yang dihasilkan dari daya yang ditransmisikan dan tegangan geser permukaan yang dihasilkan dari torsi yang ditransmisikan.
- Sy = Tensile yield strength (N/m2)
- Ssy = Shear yield strength (N/m2)
- T = Torsi Poros (Nm)
- P = Daya yang ditransmisikan (kW)
- n = RPM ( revs/min )
- D = Diameter poros (m)
- T = Torsi (N.m)
- M = Momen bending (N.m)
- I = Momen Inersia
- KM = Faktor fatigue kejut. (Momen)
- Kt = Shock / fatigue factor. (Torsi)
- σ = Tegangan langsung (N/m2)
- σx ,y, z = Tegangan pada sumbu x ,y and z (N/m2)
- σ1 ,2, 3 = Principal Stresses (N/m2)
- τ = Tegangan geser (N/m2)
- τxy = Tegangan geser pada bidang xy (N/m2)
- ω = Kecepatan sudut (rads/s)
- θ = Defleksi sudut (rads)
T = P.1000/ω = (P.1000.60)/(2.pi.n) = P.9549/n
Untuk poros padat yang mengalami torsi dan momen lentur: τ = 16 T / π D3 ; σ = M.r/I = 32M/ π D3
Ini sangat relevan dengan logam ulet. Rumus ini konservatif dan relatif mudah diterapkan. Diasumsikan bahwa kegagalan terjadi ketika tegangan geser maksimum mencapai nilai tertentu. Nilai ini menjadi nilai kekuatan geser pada saat keruntuhan pada uji tarik. Dalam hal ini, tepat untuk memilih titik hasil sebagai kegagalan praktis. Jika titik luluh = Sy dan ini diperoleh dari uji tarik dan dengan demikian merupakan tegangan utama tunggal maka tegangan geser maksimum Ssy mudah diidentifikasi sebagai Sy /2 .
Ssy = Sy /2
Tegangan Geser Maksimal = τ max = ( σ1 – σ2 ) / 2 ; ( σ2 – σ3 ) / 2 ; ( σ1 – σ3 ) / 2 = ( σ1 – σ3 ) / 2
Factor of Safety = FoS = Sy / ( 2 . τ max ) = Sy / ( σ1 – σ3 )
Perhitungan tegangan dengan FEA
Untuk mendesain struktur yang kompleks dengan detail dan interaksi beban yang rumit seperti pada kasus shaft, salah satu cara yang paling umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin critical speed adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain poros. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor : Daris Arsyada
Sumber:
Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.
https://roymech.org/Useful_Tables/Drive/Shaft_design.html (diakses pada tanggal 29 November 2021)
shaft layout (tata letak poros)
Di awal desain, Engineer perlu menentukan tata letak pada poros. Engineer perlu memutuskan di mana semua roda gigi, bantalan, puli, dll akan bersentuhan dengan poros. Kemudian engineer perlu menentukan jenis beban apa yang akan diletakkan objek pada poros. Setelah melakukan ini, free body diagram dibuat untuk melihat bagaimana gaya akan berinteraksi sebagai penentu di mana tegangan dan perpindahan maksimum akan terjadi. Ini juga akan memungkinkan untuk membuat diagram geser dan momen, yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan tegangan geser dan tegangan lentur pada setiap titik pada balok.
Biasanya, geometri poros adalah silinder bertingkat. Ini akan membantu memposisikan komponen. Ini juga akan membantu mendukung komponen ketika ada gaya aksial akibat beban dorong. Contoh komponen yang akan menghasilkan beban dorong adalah roda gigi cacing. Profil bertingkat poros hanya akan menahan komponen di satu sisi. Jika perlu menahan kedua sisi harus ditopang dengan cincin penahan, spacer, atau klem untuk menahan komponen di kedua sisi. Dengan memiliki komponen yang mendukung dengan kuat tidak hanya membantu penyelarasan, tetapi juga dapat membantu mengurangi getaran dan suara bising dari komponen saat sedang beroperasi.
Tata Letak Aksial (Sumbu) Poros
Penempatan komponen aksial sering ditentukan oleh tata letak housing dan komponen penyambung lainnya. Secara umum, yang terbaik adalah komponen pendukung pembawa beban antara bantalan daripada bantalan tempel kantilever. Katrol dan sproket sering kali perlu dipasang di luar untuk kemudahan pemasangan sabuk atau rantai. Panjang kantilever harus tetap pendek untuk meminimalkan defleksi.
Hanya dua bantalan yang harus digunakan dalam banyak kasus. Untuk membawa poros yang sangat panjang beberapa komponen bantalan mungkin perlu menyediakan lebih dari dua bantalan pendukung. Dalam hal ini, perhatian khusus harus diberikan pada penyelarasan bantalan.
Poros harus dijaga tetap pendek untuk meminimalkan momen lentur dan defleksi. Beberapa ruang aksial antara komponen diinginkan untuk memungkinkan aliran pelumas dan untuk menyediakan ruang akses untuk pembongkaran komponen dengan penarik. Komponen bantalan beban harus ditempatkan di dekat bantalan, sekali lagi untuk meminimalkan momen lentur di lokasi itu mungkin memiliki konsentrasi tegangan, dan untuk meminimalkan defleksi pada komponen pembawa beban.
Tata Letak Transmisi Torsi Poros
Sebagian besar poros berfungsi untuk mentransmisikan torsi dari roda gigi input atau katrol, melalui poros, ke roda gigi atau katrol keluaran. Tentu saja, poros itu sendiri harus berukuran untuk mendukung tegangan puntir dan defleksi torsi. Juga perlu menyediakan sarana untuk mentransmisikan torsi antara poros dan roda gigi. Elemen transfer torsi yang umum adalah:
- Keys (pasak)
- Splines
- Setscrews (sekrup)
- Pins
- Press atau Shrink Fit
- Tapered Fit
Selain mentransmisikan torsi, banyak dari perangkat ini dirancang untuk gagal jika torsi melebihi batas operasi yang dapat diterima supaya melindungi komponen yang lebih mahal.
Salah satu cara yang paling efektif dan ekonomis untuk mentransmisikan torsi tingkat sedang hingga tinggi adalah melalui key (pasak) yang sesuai dengan alur masuk poros dan roda gigi. Komponen berpasak umumnya memiliki selip yang pas ke poros, jadi perakitan dan pembongkarannya mudah. Pasak menyediakan untuk orientasi sudut positif dari komponen, yang berguna dalam kasus sudut fase penting ditinjau.
Akhirnya, ingat selama desain, selalu penting untuk memikirkan bagaimana merakit dan membongkar komponen ke dalam dan ke luar poros. Umumnya, komponen yang dipasang di tengah poros memiliki diameter hub yang lebih besar yang akan semakin mengecil menjelang ujung poros. Jika poros memerlukan bahu di setiap sisi komponen, poros perlu menggunakan semacam cincin penahan atau penjepit. Terakhir, jika poros menggunakan komponen yang dipasang dengan press fit, toleransi harus diperhatikan.
Desain tata letak poros dengan FEA
Untuk mendesain struktur yang kompleks dengan detail dan interaksi beban yang rumit seperti pada kasus shaft, salah satu cara yang paling umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin critical speed untuk menentukan layout yang paling optimal adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain poros. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor : Daris Arsyada
Sumber:
Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.
https://sbainvent.com/mechanical-design/mechanical-design-of-a-shaft/ (diakses pada tanggal 26 November 2021)
pengenalan perpipaan
Di perkotaan modern perpipaan mengangkut fluida dari sumber pasokan air ke titik-titik distribusi mengangkut limbah dari bangunan tempat tinggal dan komersial dan fasilitas sipil lainnya ke fasilitas perawatan atau tempat pembuangan. Dalam pabrik kimia, pabrik kertas, pabrik pengolahan makanan, dan perusahaan industri sejenis lainnya, sistem perpipaan digunakan untuk membawa cairan, bahan kimia, campuran, gas, uap, dan padatan dari satu lokasi ke lokasi lain.
Desain, konstruksi, operasi, dan pemeliharaan pada sistem perpipaan melibatkan pemahaman tentang dasar-dasar perpipaan, bahan, desain generik, pertimbangan khusus, fabrikasi dan instalasi, pemeriksaan, dan pengujian dan inspeksi.
Perpipaan meliputi pipa, flange, fitting, bolting, gasket, valve, dan komponen perpipaan lainnya. Komponen perpipaan juga termasuk gantungan (hanger) pipa, support dan item lain yang diperlukan untuk mencegah tekanan berlebih. Jelas bahwa pipa adalah salah satu elemen atau bagian dari perpipaan. Oleh karena itu, bagian pipa ketika bergabung dengan alat pendukung, katup, dan lainnya serta didukung dengan baik oleh hanger dan support, adalah disebut perpipaan.
Material Perpipaan
Bahan yang digunakan untuk pembuatan pipa harus dipilih sesuai dengan kondisi operasi sistem. Panduan memilih bahan yang benar dapat diperoleh dari standard dan kode. Sebagai contoh, Kode ASME untuk Perpipaan Tekanan berisi bagian tentang Perpipaan Listrik, Perpipaan Gas dan Udara Industri, Perpipaan Kilang dan Minyak, dan Pendinginan. Tujuan standar dan kode adalah untuk memastikan bahwa bahan yang digunakan sepenuhnya aman di bawah kondisi tekanan, suhu, korosi, dan erosi yang diharapkan. Beberapa bahan yang paling umum digunakan:
- Baja (steel): Baja adalah bahan yang paling sering digunakan untuk perpipaan. Baja tempa banyak digunakan untuk alat kelengkapan sedangkan baja tuang biasanya digunakan untuk aplikasi khusus. Pipa diproduksi dengan dua cara seamless (rol) dan dilas.
- Besi Cor: Besi cor memiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi dan abrasi dan digunakan untuk sistem penanganan abu, saluran pembuangan dan saluran air bawah tanah. Namun, sangat rapuh dan tidak cocok untuk sebagian besar operasi pembangkit listrik.
- Kuningan dan Tembaga: Bahan non-ferrous seperti tembaga dan paduan tembaga digunakan di pembangkit listrik dalam instrumentasi dan layanan air di mana suhu bukan merupakan faktor utama.
- Pipa plastik: Pipa plastik banyak digunakan karena sifatnya yang ringan, tahan bahan kimia, dan tidak korosif. Plastik sangat mudah untuk dipasang dan membuat sambungan pipa. Pipa plastik PVC adalah bahan perpipaan yang paling banyak digunakan untuk banyak aplikasi.
Sambungan Pipa
Panjang pipa dibatasi sebagian besar waktu dan untuk mencapai panjang yang sesuai kita memerlukan sambungan pipa untuk menggabungkannya. Beberapa jenis sambungan pipa yang paling umum:
- Socket or a coupler Joint
- Nipple Joint
- Union Joint
- Spigot and Socket Joint
- Expansion Joint
- Flanged Joint
- Hydraulic pipe Joint
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Nayyar, Mohinder L. 2000. Piping Handbook: Seventh Edition. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc.
https://www.theprocesspiping.com/introduction-to-piping-system/ (diakses pada tanggal 23 November 2021)
https://extrudesign.com/introduction-to-piping-system-what-is-piping/ (diakses pada tanggal 23 November 2021)
rencana pengoperasian pembangkit listrik tenaga air
Pembangkit listrik tenaga air memiliki jangkauan pembangkit listrik yang luas dan pengoperasian pembangkit yang baik sangat penting untuk meraih output maksimum dengan biaya operasi minimum. Artikel ini bertujuan untuk mencakup tinjauan semua aspek operasi pembangkit listrik tenaga air mempertimbangkan semua komponen dan parameter yang mempengaruhi operasi.
Pengoperasian sistem kelistrikan yang besar dan kompleks memerlukan kajian yang cermat dan perencanaan yang berkesinambungan. Insinyur pembangkit harus merencanakan ke depan untuk memperhitungkan faktor-faktor variabel yang dapat mempengaruhi pasokan listrik dari jam ke jam, sehari-hari dan berjangka panjang.
Perencanaan operasi umumnya terdiri dari:
- Keselamatan operasional (safety)
- Kewajiban hukum dan sosial (legal and social)
- Permintaan daya saat ini dan masa depan (power demand)
- Memaksimalkan nilai sumber daya (maximizing value of resources)
Keselamatan Operasional
Keselamatan operasional adalah upaya meniadakan risiko jika terjadi kegagalan agar proses industri menjadi andal. Keandalan proses industri diperlukan untuk menjaga biaya turun. Keamanan sangat penting dalam proses industri, karena jika gagal, tidak hanya biaya yang dikeluarkan lebih banyak, tetapi juga membahayakan manusia dan lingkungan.
Keselamatan operasional terdiri dari empat unsur utama:
- Analisis risiko: melibatkan pengembangan pemahaman tentang risiko. Analisis risiko memberikan masukan untuk evaluasi dan keputusan tentang apakah risiko perlu ditangani, strategi penanganan dan metode perawatan.
- Keamanan fungsional: bagian dari keamanan keseluruhan, berdasarkan sistem, yang tergantung pada ketepatan fungsi sistem terkait keselamatan dan pengurangan risiko perangkat eksternal.
- Pemakaian Alat Bantu Keselamatan: Perangkat keselamatan harus digunakan untuk melindungi orang dan lingkungan. Meskipun desain alat sudah aman ,risiko bahaya tetap ada. Tindakan perlindungan komplementer yang melibatkan peralatan tambahan (misalnya, emergency stop button) mungkin harus diterapkan.
- Pemberian panduan pengoperasian: Tidak mungkin meminimalkan risiko sepenuhnya. Dalam banyak kasus, risiko residual tetap ada. Operator harus diberitahu tentang risiko yang tersisa. Ini adalah fungsi penting dari panduan/instruksi. Risiko residual harus dijelaskan dan arahan operasi harus ditentukan. Tanpa panduan pengoperasian, operator tidak akan dapat mengoperasikan pembangkit listrik tenaga air dengan risiko yang dapat diterima.
Kewajiban Hukum dan Sosial
Selama seratus tahun terakhir, seperangkat undang-undang, perjanjian, dan kesepakatan yang kompleks diberlakukan untuk memandu operasi proyek pembangkit listrik tenaga air. Insinyur pembangkit yang bertanggung jawab untuk melaksanakan undang-undang, perjanjian, dan perjanjian ini tidak hanya mencakup pemilik proyek pembangkit listrik tenaga air, tetapi juga lembaga federal, negara bagian, lokal, dan agensi.
Untuk memahami struktur peraturan, akan sangat membantu untuk mengikuti dua jalur aktivitas. Satu jalur berkaitan dengan pengembangan dan regulasi utilitas publik dan swasta. Organisasi yang sekarang disebut sebagai Federal Energy and Regulatory Commission (FERC) dimulai dengan Federal Power Act tahun 1930. Dengan membentuk komisi yang dapat memilih untuk mengeluarkan atau tidak mengeluarkan lisensi untuk membangun dan mengoperasikan proyek, negara-negara mulai mengatur bagaimana tenaga air dapat diintegrasikan dengan baik ke dalam pengembangan saluran air umum yang komprehensif.
Permintaan Daya Masa Kini dan Masa Depan
Memasuki abad kedua puluh satu, kemakmuran ekonomi global mendorong konsumsi energi ke tingkat tertinggi, dengan konsumsi listrik diantisipasi untuk meningkat pada tingkat yang lebih cepat daripada pasokan energi secara keseluruhan. Sebagian besar (80 persen) energi saat ini disediakan dari sumber panas, yaitu batu bara, gas dan minyak. Ada kekhawatiran global yang berkembang mengenai kurangnya energi terbarukan dalam pemanfaatan energi jangka panjang.
Pada tahun 2050, populasi dunia diperkirakan akan meningkat sebesar 50 persen, dari 6 menjadi 9 miliar. Konsumsi enrgi per penduduk per tahun umumnya berkorelasi dengan standar hidup penduduk, yang merupakan ciri kesejahteraan dari segi ekonomi, sosial dan budaya. Negara berkembang di dunia, dengan 2,2 miliar penduduk, memiliki konsumsi per kapita tahunan sebesar 20 kali lebih kecil dari negara-negara industri (dengan 1,3 miliar penduduk), dan konsumsi listrik per kapita yang 35 kali lebih sedikit.
Saat ini pembangkit listrik tenaga air memasok sekitar 20 persen listrik dunia. Suplai tenaga air lebih dari 50 persen listrik nasional di sekitar 65 negara, lebih dari 80 persen di 32 negara dan hampir semua listrik di 13 negara.Sejumlah negara, seperti China India, Iran dan Turki, sedang melakukan proyek pembangunan pembangkit skala besar , dan ada proyek yang sedang dibangun di sekitar 80 negara.
Pemaksimalan Nilai Sumber Daya
Air adalah sumber daya terbarukan, fleksibel, besar. Operator dan pabrikan memiliki prosedur yang mapan untuk sumber daya ini untuk berpartisipasi ke pasar energi. Masih ada pekerjaan yang harus dilakukan jika tenaga air ingin menyediakan layanan secara kompetitif dan efisien untuk memasok energi di masa depan.
Kiat-kiat memaksimalkan nilai sumber daya air:
- Optimalisasi kerja pompa air
- Upgrade peralatan tambahan seperti pipa
- Pemaksimalan peralatan transmisi daya seperti turbin dan generator.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Gulliver, John S dan Roger E. A. Arndt. 1991. Hydropower Engineering Handbook. Amerika Serikat: Mc-Graw Hill, Inc.
https://zt-hirtenlehner.at/wp-content/uploads/2018/08/plant_process_safety.pdf (diakses pada tanggal 22 November 2021)
https://www.brattle.com/insights-events/publications/maximizing-hydropowers-value-in-wholesale-electricity-markets-brattle-consultants-author-whitepaper-for-national-hydropower-association/ https://zt-hirtenlehner.at/wp-content/uploads/2018/08/plant_process_safety.pdf (diakses pada tanggal 22 November 2021)
https://www.ieahydro.org/media/ffab53b0/Hydropower%20and%20the%20World’s%20Energy%20Future%20.pdf https://zt-hirtenlehner.at/wp-content/uploads/2018/08/plant_process_safety.pdf (diakses pada tanggal 22 November 2021)
https://www.bchydro.com/toolbar/about/planning-for-our-future/operations-planning.html https://zt-hirtenlehner.at/wp-content/uploads/2018/08/plant_process_safety.pdf (diakses pada tanggal 22 November 2021)
https://fwee.org/nw-hydro-tours/how-the-northwest-hydro-system-works/how-hydroelectric-projects-are-regulated/ https://zt-hirtenlehner.at/wp-content/uploads/2018/08/plant_process_safety.pdf (diakses pada tanggal 22 November 2021)
Operation & Maintenance (O&M) Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Listrik Tenaga Air memiliki sejumlah peralatan yang bergerak dan potensi korosi terkena air. Pengoperasian dan pemeliharaan perlu dilakukan agar peralatan pembangkit berjalan efisien.
Pengoperasian dan pemeliharaan pembangkit listrik tenaga air harus bertujuan: mengurangi tingkat kegagalan dengan memastikan tingkat operasional yang lancar dari utilitas listrik. Ini dapat dilakukan dengan jadwal pemeliharaan tepat waktu mengenai semua area vital dari proyek pembangkit listrik.
Operation
Pengoperasian pembangkit listrik tenaga mikrohidro dimaksudkan tidak hanya untuk menghasilkan listrik daya dengan memutar generator tetapi juga untuk mengontrol peralatan pembangkitan dan untuk memasok listrik dengan kualitas yang stabil kepada konsumen, menjaga kondisi semua fasilitas tetap baik terkait.
Contoh Pengoperasian
- Pemeriksaan sebelum operasi:
- Pengecekan Transmisi
- Fasilitas jalur air: Pengecekan sedimen pada jalur air, dll
- Turbin, generator and controller: Isolasi sirkuit listrik, brush motor listrik, dll
- Memulai Operasi:
- Tutup flushing gate
- Buka pintu masuk dan ambil air ke dalam sistem saluran air.
- Buka katup masuk secara bertahap.
- Jika ada baling-baling pemandu, buka katup masuk sepenuhnya, lalu buka panduan baling-baling secara bertahap.
- Pastikan tegangan dan frekuensi atau kecepatan putar meningkat hingga nilai yang diatur.
- Hidupkan sakelar beban
- Kontrol katup masuk atau baling-baling pemandu sehingga tegangan dan frekuensinya dalam kisaran yang diatur
- Peran operator selama operasi:
- Kendalikan katup masuk atau baling-baling pemandu sehingga tegangan dan frekuensinya dalam kisaran yang diatur.
- Periksa getaran dan kebisingan peralatan, lalu hentikan pengoperasian jika diperlukan.
- Periksa suhu peralatan Periksa kondisi peralatan yang tidak normal, lalu hentikan operasi dan mengambil tindakan jika perlu.
- Catat hasil operasi dan kondisi peralatan sesuai dengan format tetap.
- Penghentian Pengoperasian:
- Tutup katup masuk atau baling-baling pemandu.
- Matikan sakelar beban
- Tutup katup masuk dan baling-baling pemandu sepenuhnya
- Tutup saluran masuk
Maintenance
Untuk mengoperasikan pembangkit listrik tenaga air dalam kondisi baik untuk waktu yang lama, fasilitas saluran air, peralatan listrik, saluran transmisi dan distribusi harus dipertahankan secara memadai. Operator harus mencoba mengamati bahkan masalah kecil dan mencegah kecelakaan fasilitas. Untuk itu, patroli harian dan berkala inspeksi sangat penting dan pencatatan serta penyimpanan data tersebut juga penting.
Patroli Harian
Untuk memeriksa apakah ada sesuatu yang aneh di fasilitas saluran air, listrik peralatan, jalur transmisi dan distribusi, operator melakukan patroli harian di sepanjang kursus yang telah ditentukan sebelumnya. Operator harus mencatat hasil patroli dan mengambil tindakan jika perlu.
Inspeksi Berkala
Operator harus melakukan inspeksi secara berkala untuk memeriksa apakah ada masalah di fasilitas dan peralatan. Pada pemeriksaan, operator terkadang merombak dan memperbaiki mereka jika perlu.
Perekaman
Operator harus mencatat hasil operasi dan pemeliharaan pembangkit. Perekaman tidak hanya membantu operator dalam mengingatkan diri mereka sendiri tentang operasi dan pemeliharaan yang harus dilakukan, tetapi juga mengetahui penyebab masalah di kasus kecelakaan.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Gulliver, John S dan Roger E. A. Arndt. 1991. Hydropower Engineering Handbook. Amerika Serikat: Mc-Graw Hill, Inc.
https://openjicareport.jica.go.jp/pdf/11737046_17.pdf (diakses pada tanggal 19 November 2021)