OPTIMASI DESAIN SHAFT GENERATOR 1 KW DENGAN MATERIAL AISI 4340 UNTUK APLIKASI TURBIN ANGIN SKALA MIKRO

Abstract

Generator adalah sebuah alat yang mengonversi energi kinetik yang dihasilkan oleh putaran rotor menjadi energi listrik. Shaft adalah salah satu komponen penting pada generator yang berfungsi sebagai tempat rotor yang akan diputar oleh turbin. Dalam mendesain shaft, diameter shaft harus diukur agar dapat memiliki kekuatan yang cukup untuk menahan beban kerja yang diterimanya. Beban kerja pada shaft generator terdiri atas puntir (torsion) dan bengkok (bending). Desain awal Shaft Generator 1 KW memerlukan diameter shaft sebesar 30 mm dengan material Mild Steel (ASTM A36). Optimasi desain dilakukan untuk mencari diameter minimum dengan alternatif material lain untuk bekerja pada aplikasi turbin angin skala mikro. Optimasi dilakukan berupa pengubahan material menjadi AISI 4340 dan pencarian nilai diameter minimum. Pada perhitungan metode Khurmi-Gupta dengan asumsi safety factor (FS) = 4, Torsi = 20 Nm, Momen maksimum = 170 Nm, dan material AISI 4340, didapatkan nilai diameter minimum sebanyak 15,65 mm. Setelah meninjau ukuran bearing yang tersedia, dilakukan simulasi puntir dan bending terhadap desain shaft berdiameter 20 mm dan 25 mm. Didapatkan, pada diameter 25 mm, shaft dapat bekerja dengan safety factor minimum sebesar 4,2 dan sebagian besar permukaan memiliki safety factor diatas 6. Hal ini menandakan bahwa desain shaft generator dengan diameter 25 mm dan material AISI 4340 sudah dapat digunakan untuk aplikasi turbin angin skala mikro.