Upload
eben-joachim
View
352
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN MAJOR ASSIGNMENT
AE4027 PEMROGRAMAN CAD
TURBOFAN CFM 56-3
Diserahkan sebagai persyaratan kelulusan mata kuliah
AE-4027 PEMROGRAMAN CAD
Disusun oleh:
Eben Joachim Limbong (13607018)
Ricky Tonny Nirwanto (13607038)
Rudy Zelmido H.Z. (13607058)
Dosen Pembimbing:
DR. RAIS ZAIN
PROGRAM STUDI AERONOTIKA DAN ASTRONOTIKA
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2011
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LatarBelakang
Salah satu mata kuliah pada program studi teknik penerbangan yang memberikan
wawasan dan kemampuan kepada mahasiswa untuk dapat memodelkan suatu produk
atau benda menggunakan software komputer adalah Pemrograman CAD AE4027 dimana
menggunakan software Catia V5-R19. Program ini adalah sebuah plat form multi-CAD
/CAM/CAEyaitu software komersial yang dikembangkan oleh perusahaan Dassault
Systemes Perancis. Program ini ditulis dalam bahasa pemrograman C++.
Kuliah Pemrograman CAD AE4027 memberikan integrasi terhadap kemampuan dan
pengetahuan mahasiswa akan CAD terutama yang berkaitan dengan masalah Aeronotika
dan Astronotika. Pada akhir kuliah Pemrograman CAD AE4027 diberikan major
assignment sebagai syarat kelulusan dan juga bertujuan untuk mempresentasikan
kemampuan dan pengetahuan yang telah dicapai mahasiswa dalam kuliah ini..
TopikUmum: Turbofan
Dalam tugas ini penulis berencana membuat produk yang berkaitan dengan tugas
akhir sarjana. Sebagai kelompok propulsi produk yang dipilih adalah engine Turbofan
yang akan mempresentasikan kemampuan dan pemahaman CAD penulis yang didapat
selama kuliah. Tipe turbofan yang dipilih sebagai topik final project adalah High by Pass
Ratio engine turbofan.
Sumber Informasi Turbofan
Dalam menunjang major assignment Pemrograman CAD penulis menggunakan
beberapa buku referensi demi mendapatkan hasil yang sedekat mungkin dengan real
Engine Turbofan. Sumber yang dijadikan referensi adalah :
a. “Elements of Propulsion: Gas Turbines and Rockets” by John D. Mattingly
b. “Aircraft Propulsion “ by Saeed Farokhi
c. “Aircraft Engine Design” by John D. Mattingly
d. www.youtube.com
e. Training Manual CFM International CFM 56-3
Gambar-gambar utama yang dijadikan panduan oleh penulis adalah :
Engine CFM 56
Engine CFM 56-3
Dari gambar diatas, part-part utama penyusun Turbofan CFM 56-3 antara lain adalah:
1. Fan berfungsi sebagai komponen penghasil thrust utama.
2. Kompresor berfungsi sebagai komponen untuk meningkatkan tekanan udara sebelum
masuk combustion chamber
3. Turbin berfungsi sebagai komponen yang mengekstrak energi kinetik udara untuk
menggerakkan kompressor melalui shatf.
4. Shaft berfungsi sebagai penghubung antara komponen dibelakang combustion
chamber dan komponen di depan combustion chamber.
5. Nozzle berfungsi sebagai komponen untuk meningkatkan kecepatan udara sehingga
thrust semakin besar.
6. Casing ( Cowling) sebagai komponen untuk melindungi bagian dalam engine dari
gangguan di luar engine
1.2 Tujuan Umum: Turbofan
Mekanisme yang akan ditampilkan adalah putaran fan, putaran compressor, dan
putaran turbin. Pada simulasi ini Combustion chamber tidak akan disimulasikan dengan
detail sebab hal yang diutamakan pada simulasi ini adalah mekanika gerakan Turbofan.
Sehingga final project ini tidak termasuk aliran fluida udara maupun aliran fluida bahan
bakar.
Pada final project ini fan yang dibuat akan memakai airfoil fan US patent
6739835.Airfoil yang digunakan pada compressor dan turbine adalah airfoil simetris
dengan sudut incidence (sudu antara arah aliran terhadap chord ) tertentu. Sudut pasang
antara compressor dan turbine hanya berbeda arah hal ini disebabkan karena fungsi
kompressor yang menaikkan tekanan total sedangkan turbine mengekstrak energy pada
tekanan tersebut diubah menjadi energy kinetik. Fan, compressor dan turbine
dihubungkan oleh dua shaft yang menjadi penggerak komponen tersebut.Pada engine
real putaran shaft ditentukan oleh besar energi yang dapat diekstrak turbine dari
combustion chamber namun pada tugas ini nilai putaran langsung di berikan saat
simulasi. Pada saat simulasi semua komponen diharapkan dapat bergerak secara simultan
untuk menunjukkan gerakan turbofan high by pass ratio.
Simulasi kinematik yang akan dibuat dalam produk engine high by pass ratio
CFM56-3 ini adalah putaran bilah sudu dari fan, compressor, dan turbine yang saling
terhubung satu sama lainnya dengan 2 shaft yang berbeda, yakni shaft high pressure dan
shaft low pressure.
Top-Down Approach
Dalam mengerjakan major assignment metode yang digunakan adalah metode top-down
approach yang dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
a. Pertama, dengan membuat casing Turbofan sesuai dengan dimensi engine CFM 56-3
sebenarnyamenggunakan workbench Wireframe And Surface design bagian sketch
kemudian dibuat menjadi solid dengan Work Bench Part Design. Part ini harus dibuat
semirip mungkin dengan geometri sebenarnya sebab part ini akan dijadikan acuan
untuk peletakkan komponen utama yang lain.
b. Membuat komponen utama yang lain secara terpisah, seperti kompresor, fan,turbin,
shaft, inner casing dan nozzle.
c. Komponen utama diatas dibedakan menjadi dua kelompok yaitu kelompok moving
part dan fixed part.
d. Komponen Fixed Part terdiri dari casing, combustion chamber, NGV, Nozzle,
Penyearah Aliran, dan Stator.
e. Komponen Moving Part terdiri dari Fan, Rotor kompresor ( yang terbagi lagi menjadi
High Pressure dan Low Pressure ), Rotor Turbine (yang terbagi lagi menjadi High
Pressure dan Low Pressure ) dan Shaft. Komponen moving part di bagi menjadi 2
sub-product yaitu high pressure component (shaft dalam, 4 th -11th Rotor kompresor ,
1st-2nd Rotor Turbine) dan low pressure component (shaft luar, 1st-3th Rotor
kompresor , 3th-4th Rotor Turbine).
f. Komponen fixed part yang terdiri atas dijadikan sub product, dan moving part terdiri
atas sub product high pressure component dan low pressure component. Sub produk
fixed part diberikan constrain fixed/anchor sehingga pada saat diberikan constrain
joint komponen fixed akan menjadi acuan bagi component yang lain yang melakukan
pergerakan. Komponen moving part diberikan joint tipe cylindrical pada workbench
DMU kinematic. Kedua komponen moing part diberikan cylindrical joint terhadap
foxed component dengan angle driven dan length driven, namun pada saat
memberikan inputan besar sudut putar kedua komponen moving part tersebut
berbeda. Besar sudut komponen high pressure diberi inputan sudut 00-21600 (6 kali
putaran), komponen low pressure diberi inputan sudut 00-10800 (3 kali putaran).
Sehingga pada saat dilakuan simulasi komponen high pressure akan berputar dengan
kecepatan sudut 2 kali dari komponen low pressure.
BAB II
PEMBUATAN PART CFM56-3
2.1. Casing
Casing merupakan komponen terluar dari dari engine CFM56-3, yang berfungsi sebagai
rumah dari engine yang menutupi dan melindungi engine. Casing merupakan sebuah
benda yang solid dimana seluruh komponen terhubung rerhadap casing.
Workbench yang digunakan dalam menggambar Casing yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan casing:
1. Membuat titik-titik penampang casing dari tampak samping, untuk penampang
atas dan bawah. Kemudian dari titik-titik tersebut di buat garis dengan spline
untuk membentuk kurva penampang airfoil.
2. Membuat titik dan kurva penampang casing tampak depan sebagai guide curve
pada saat melakukan multi-section surface.
3. Membuat gambar surface 2D dari kurva-kurva yang telah dibuat kemudia pada
workbench part design furface tersebut dibuat menjadi solid dengan closed
surface.
Casing
2.2. Nozzle
Workbench yang digunakan dalam menggambar Nozzle yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan Nozzle:
1. Membuat titik penampang nozzle kemudian gabungkan kedua titik tesebut
menjadi sebuah kurva lalu, revolve sehingga menjadi sebuah permukaan yang
tertutup. Langkah ini di lakukan pada workbench Wireframe and Surface Design.
2. Pada workbench part design dengan menggunakan thick surface pemukaan
tersebut di buat menjadi sebuah pelat yang memiliki ketebalan sekitar 2mm.
Nozzle
2.3. Fan
Komponen ini dibuat dengan menggabungkan teknik pembuatan wing pada workbench
wireframe and surface design dengan transformation feature tipe circular pattern pada
workbench Part design dengan terlebih dahulu membuat komponen hasil wireframe menjadi
body dengan close surface pada surface base features. Kesulitan dari komponen ini adalah
menyesuaikan geometri span pada fan dengan gemometri fan CFM 56-3. Masalah ini
diselesaikan denga cara mengkikuti kontur span CFM 56-3 dengan sketch. Sehingga dapat di
scaling sesuai dengan ukuran sebenarnya.
Fan Hasil Major Assignment
Workbench yangdigunakandalammenggambarfanyaitu:
1. Work bench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Designdigunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan fan:
1. Fan adalah komponen yang menggunakan pola circular pattern untuk
membentuk komponen keseluruhan. Untuk itu part yang mula-mula yang
dibentuk adalah blade untuk fan. Untuk membuat part ini mula-mula dibuat
parameter.
2. Penulis kesulitan dalam menemukan airfoil yang digunakan pada fan. Oleh
karena itu penulis mencari airfoil yang cocok digunakan pada fan dengan
internet dan memilih airfoil US patent US6739835 dengan pertimbangan airfoil
tersebut menyerupai airfoil fan CFM 56-3. Setelah mendapatkan geometri airfoil
tersebut, penulis berusaha membuat design table yang sesuai dengan gambar US
patent US6739835. Desain table yang digunakan pada airfoil menggunakan 11
poin pada upper line dan 8 poin pada lower line.
US patent US6739835
3. Setelah mendapat airfoil yang sesuai langkah berikutnya adalah mendapatkan
geometri yang sesuai dengan blade CFM 56-3. Penulis juga memakai metode
design table untuk menetapkan poin poin pada line leading edge dan line
thrilling edge. Design table ini bertujuan agar bentuk geometri fan tetap dapat
diperbesar/diperkecil tanpa mengubah geometri fan.
2.4. Rotor Compressor
Rotor compressor merupakan komponen utama dalam sebuah engine turbofan,karena
komponen ini yang menghasilkan pergerakan udara dalam sebuah engine,selain itu fungsi
utama rotor compressor adalah mengkompresi udara yang masuk ke dalam sebelum
memasukin ruang bakar agar proses pembakaran berjalan sebagaimana yang diharapkan.
Rotor kompresor terdiri atas bilah-bilah sudu yang tersusun secara rapi membentuk lingkaran.
Workbench yang digunakan dalam menggambar Rotor Compressor yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan rotor compressor:
1. Membuat parameter pada rotor compressor, hal ini ditujukan karena dalam
sebuah engine turbofan CFM56-3 memiliki 11 tingkat kompresi yang
membutuhkan 11 buah compressor yang bentuknya sama hanya ukurannya dan
letaknya saja yang berbeda. Sehingga dengan membuat 1 buat roto compressor
dengan parameter maka rotor ini dapat digunkanakan kembali pada setiap
tingkatnya hanya dengan mengubah parameter dan titik origin.
2. Membuat kurva yang membentuk sebuah bilah compressor dengan menggunakan
parameter yang ada. Kurva yang pelu di buat adalah penampang airfoil dari rotor
tersebut dan dari MAC yang akan digunakan sebagai guide pada saat membuat
surface dengan multi sectio surface. Pembuatan kurva pembentuk aorfoil rotor
menggunakan design tabel. Langkah ini di lakukan pada workbench Wireframe
and Surface Design.
3. Setelah permukaan rotor telah dibuat maka workbench yang digunakan di ubah
menjadi part design. Dalam part design permukaan tersebut dibuat menjadi
sebuah benda solid dengan menggunakan close surface. Setelah menjadi sebuah
benda yang solid bilah rotor tersebut di circular patern agar bilah tersbut tersusun
secara melingkar.
Rotor Kompressor Hasil Major Assignment
4. Dalam membuat seluruh rotor compressor dalam sebuah engine CFM56-3 yang
memiliki 11 tingkat compressor, dari file rotor yang telah dibuat di atas di copy
sebanyak 11 buah dalam sebuah folder kemudian parameter dari compressor
tersebut diubah sesuai dengan ukuran dari compressor setiap tingkat.
2.5. Rotor Turbine
Rotor turbine merupakan komponen dalam sebuah engine turbofan yang
menggerakan fan dan compressor pada saat engine turbufan beroperasi dengan dihubungkan
dengan shaft. Turbine mendapatkan aliran udara dari ruang bakar dengan suhu dan kecepatan
yang sangat tinggi sehingga rotor turbine dapat bergerak. Sebagaimana rotor compressor,
rotor turbine juga terdiri atas bilah-bilah sudu yang tersusun secara rapi membentuk
lingkaran. Perbedaan dengan rotor compressor hanya bentuk dan orientasi airfoilnya.
Workbench yang digunakan dalam menggambar Rotor Turbine yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan rotor turbine:
1. Membuat parameter pada turbine, hal ini ditujukan karena dalam sebuah engine
turbofan CFM56-3 memiliki 5 tingkat rutbine untuk menggerakan 11 tingkat
compressor dan fan. Bentuk dari setiap ringkat turbine sama, hanya ukurannya
dan letaknya saja yang berbeda. Sehingga dengan membuat 1 buat roto turbine
dengan parameter maka rotor ini dapat digunkanakan kembali pada setiap
tingkatnya hanya dengan mengubah parameter dan titik origin.
2. Membuat kurva yang membentuk sebuah bilah turbine dengan menggunakan
parameter yang ada. Kurva yang perlu di buat adalah penampang airfoil dari
turbine tersebut dan dari MAC yang akan digunakan sebagai guide pada saat
membuat surface dengan multi sectio surface. Pembuatan kurva pembentuk
aorfoil rotor menggunakan design tabel. Penampang airfoil yang digunakan untuk
rotor adalah E423. Langkah ini di lakukan pada workbench Wireframe and
Surface Design.
3. Setelah permukaan rotor telah dibuat maka workbench yang digunakan di ubah
menjadi part design. Dalam part design permukaan tersebut dibuat menjadi
sebuah benda solid dengan menggunakan close surface. Setelah menjadi sebuah
benda yang solid bilah rotor tersebut di circular patern agar bilah tersbut tersusun
secara melingkar.
Rotor Turbine Hasil Major Assignment
4. Dalam membuat seluruh rotor turbine dalam sebuah engine CFM56-3 yang
memiliki 5 tingkat turbine, dari file rotor yang telah dibuat di atas di copy
sebanyak 5 buah dalam sebuah folder kemudian parameter dari turbnietersebut
diubah sesuai dengan ukuran dari turbine setiap tingkat.
2.6. Shaft
Komponen ini dibuat menggunakan metode revolve pada workbench Wireframe and
Surface Design untuk memutar satu garis terhadap satu acuan.
Workbench yang digunakandalammenggambarShaftyaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Designdigunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan shaft :
1. Membuat parameter untuk shaft bagian dalam dan shaft bagian luar
Shaft bagian dalam
Shaft bagian luar
2. Membuat spline dengan terlebih dahulu meletakkan titik-titik dengan metode
Sketchsesuai dengan gambar acuan yang didapatkan agar menjadi shaft bagian depan.
3. Membuat garis lurus sesuai dengan gambar acuan yang didapat sehingga menjadi
shaft bagian belakang
4. Pada tempat peletakkan kompresor dibuat berlubang sesuai dengan diameter batang
shaft bagian dalam ditambah 1mm sebagai clearence. Nilai 1mm didapat dari gambar
yang diskalakan pada bentuk 3D.
5. Batang shaft bagian dalam memiliki diameter yang lebih kecil dibandingkan dengan
shaft bagian luar.
6. Dengan demikian pada komponen shaft terdapat 2 part masing-masing dihubungkan
dengan satu shaft yaitu bagian depan shaft dan tempat peletakkan low
pressurecompressor dengan low pressure turbine yang dihubungkan dengan inner
shaft lalu bagian high pressure compressor dengan high pressure turbine yang
dihubungkan dengan outer shaft
2.7. Stator
Stator merupakan komponen yang tidak bergerak dalam sebiah engine CFM56-3, stator
berfungsi untuk membelokan aliran udara yang keluar melalui rotor compressor agar sudut
aliran udara yang masuk kedalam rotor compressor tingkat selanjutnya sama dengan sudut
aliran udara yang masuk pada rotor compressor sebelum-nya. Sehingga aliran udara yang
masuk kedalam setiap tingkat rotor compressor besarnya sama.
Workbench yang digunakan dalam menggambar Strator yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan Stator:
1. Pada pembuatan stator dapat digunakan file dari rotor compressor, karena secara
keseluruhan bentuk dari stator mirip dengan bentuk rotor compressor yang
berbeda hanya sudut pasang bilah sudu dan pada stator terdapat 2 buah ring yang
menghubungnkan semua bilah sudu stator. Rotor compressor memiliki parameter
yang dapat di ubah-ubah sesuai dengan ukuran dari stator.
2. Pengubahan sudut pasang bilah sudu diubah menjadi berkebalikan dengan sudut
pasang bilah sudu rotor compressor, setelah itu pembuatan ring dengan
menggambar surface yang berbentuk lingkaran kemudian di extrude ke arah
sumbu x dengan panjang sesuai chord dari bilah sudu kemudian pada workbench
part design permukaan tersebut diberi ketebalan dengan thick surface.
3. Dalam membuat seluruh stator dalam sebuah engine CFM56-3 yang memiliki 11
tingkat stator, dari file stator yang telah dibuat di atas di copy sebanyak 11 buah
dalam sebuah folder kemudian parameter dari stator tersebut diubah sesuai
dengan ukuran dari stator setiap tingkat.
2.8. NGV
Sama seperti stator, NGV (Nozzle Guide Vanes) merupakan komponen yang tidak
bergerak dalam sebuah engine CFM56-3, NGV berfungsi untuk membelokan aliran udara
yang keluar melalui combustion chamber agar sudut aliran udara yang masuk kedalam rotor
turbine sama dengan sudut aliran udara yang masuk pada rotor turbine setelah-nya. Sehingga
aliran udara yang masuk kedalam setiap tingkat rotor turbine besarnya sama.
Workbench yang digunakan dalam menggambar Strator yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan NVG:
1. Pada pembuatan NGV dapat digunakan file dari rotor turbine, karena secara
keseluruhan bentuk dari NGV mirip dengan bentuk rotor turbine yang berbeda
hanya sudut pasang bilah sudu dan pada stator terdapat 2 buah ring yang
menghubungnkan semua bilah sudu NGV. Rotor turbine memiliki parameter
yang dapat di ubah-ubah sesuai dengan ukuran dari NGV.
2. Pengubahan sudut pasang bilah sudu NGV diubah menjadi berkebalikan dengan
sudut pasang bilah sudu rotor turbine, setelah itu pembuatan ring dengan
menggambar surface yang berbentuk lingkaran kemudian di extrude ke arah
sumbu x dengan panjang sesuai chord dari bilah sudu kemudian pada workbench
part design permukaan tersebut diberi ketebalan dengan thick surface.
3. Dalam membuat seluruh NGV dalam sebuah engine CFM56-3 yang memiliki 5
tingkat NGV, dari file NGV yang telah dibuat di atas di copy sebanyak 5 buah
dalam sebuah folder kemudian parameter dari NGV tersebut diubah sesuai
dengan ukuran dari NGV setiap tingkat.
2.9. Combustion Chamber
Combustion chamber adalah bagian dari sebuah engine turbofan CFM56-3 dimana
proses pencampuran aluran udara dan bahan bakar, kemudian dibakar sehingga aliran udara
yang keluar dari combustion chamber terlah memiliki energi yang cukup besar untuk
memutar turbine dan manghasilkan thust.
Workbench yang digunakan dalam menggambar Combustion Chamber yaitu:
1. Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
2. Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan Combustion Chamber :
1. Pada workbench wireframe dan surface, digambar titik-titi yang membentuk
penampang combustion chamber dari tampak samping, kemudian hubungkan
titik-titik tersebut dengan menggunakan spline sehingga terbentuk kurva
penampang combustion chamber dari tampak samping lalu revolve dengan
sumbu x sebagai refrensi. Kemudian buat pemukaan untuk inlet combustin
chamber dengan menggunakan surface.
2. Pada workbench part design seluruh surface yang telah dibuat pada workbench
wireframe dan surface, diberi ketebalan dengan menggunakan thick surface.
Setelah itu inlet dari combustion chamber diberi lubang sebagai celah untuk
aliran udara dari compressor tingkat terakhir masuk kedalam ruang bakar dengan
mengguakan pad dan circular pattern
.
2.10. Penyearah Aliran
Penyearah aliran merupakan komponen fixed part pada CFM56-3 yang terletak paling
belakang sebelum aliran udara keluar dari engine. Penyearah aliran pada CFM56-3 terdapat 2
buah, yang pertama terdapat setelah fan, yang kedua terdapat setelah rotor turbine terakhir,
hal ini dilakukan agar aliran udara yang keluar dari engine searah dengan aliran udara luar.
Bentuk dari penyearah aliran mirip dengan stator dan NGV namun tidak terdapat sudut
pasang bilah dan airfoil yang digunakan airfoil simetris.
Workbench yang digunakan dalam menggambar penyearah aliran yaitu:
Workbench Wireframe and Surface Design
Dalam work bench ini seluruh gambar 2D dibuat (garis,titik,surface,dll)
Workbench Part Design
Workbench Part Design digunakan untuk membuat surface menjadi benda yang
solid.
Langkah-langkah pembuatan rotor turbine:
1. Membuat parameter penyearah, hal ini ditujukan karena dalam sebuah engine
turbofan CFM56-3 memiliki terdapat 2 buah, yang pertama terdapat setelah fan,
yang kedua terdapat setelah rotor turbine terakhir. Bentuk dari kedua penyearah
aliran tersebut sama, hanya ukurannya dan letaknya saja yang berbeda. Sehingga
dengan membuat 1 buat penyearah aliran dengan parameter maka penyearah
aliran ini dapat digunkanakan kembali dengan mengubah parameter dan titik
origin.
2. Membuat kurva yang membentuk sebuah bilah penyearah aliran dengan
menggunakan parameter yang ada. Kurva yang perlu di buat adalah penampang
airfoil dari penyearah aliran tersebut dan MAC yang akan digunakan sebagai
guide pada saat membuat surface dengan multi sectio surface. Pembuatan kurva
pembentuk aorfoil rotor menggunakan design tabel. Penampang airfoil yang
digunakan untuk penyearah aliran adalah airfoil simetris NACA 0012. Kemudian
membuat ring sebagai penghubung bilah-bilah sudu penyearah aliran. Langkah
ini di lakukan pada workbench Wireframe and Surface Design.
3. Setelah permukaan penyearah aliran dan ring telah dibuat maka workbench yang
digunakan di ubah menjadi part design. Dalam part design permukaan tersebut
dibuat menjadi sebuah benda solid dengan menggunakan close surface dan thick
surface untuk ringnya. Setelah menjadi sebuah benda yang solid bilah penyearah
aliran tersebut di circular patern agar bilah tersbut tersusun secara melingkar.
Penyearah Aliran Hasil Major Assignment
4. Dalam membuat seluruh penyearah aliran dalam sebuah engine CFM56-3 yang
terdapat 2 buah, dari file penyearah aliran yang telah dibuat di atas di copy
sebanyak 2 buah dalam sebuah folder kemudian parameter dari penyearah aliran
tersebut diubah sesuai dengan ukuran dari penyearah aliran pada fan dan turbine.
BAB III
ASSEMBLY dan KINEMATICS CFM56-3
Setelah membuat seluruh part yang menyusun engine high bypass turbofan “CFM56-3”
maka langkah yang selanjutnya adalah menggabungkan seluruh part yang telah dibuat
menjadi sub-product agar pada saat digabungkan menjadi file final product pengaturan joint
dan kinematiknya lebih mudah. Beberapa part yang akan digabungkan menjadi subproduct
adalah:
Sub-Product Fixed Part, yang terdiri atas:
o Cowling/Casing.
o Inner Casing.
o Combstion Chamber.
o Stator stage 1st-11th.
o NVG 1st-5th.
o Penyearah aliran Fan.
o Penyearah aliran Turbine.
o Nozzle.
Sub-Product High Presssure Component, yang terdiri atas:
o Shaft Dalam.
o Rotor Compressor stage 4th -11th.
o Rotor Turbine stage 1st-2nd.
Sub-Product Low Presssure Component, yang terdiri atas:
o Shaft Luar.
o Fan.
o Rotor Compressor stage 1st-3th.
o Rotor Turbine stage 3th -5th.
3.1 Sub-Product Fixed Part
Sub-Product Fixed Part merupakan sebuah sub-product dari final product CFM56-3
yang terdiri atas part: Cowling/Casing, Inner Casing, Combstion Chamber, Stator stage
1st-11th, NVG 1st-5th, Penyearah aliran Fan, Penyearah aliran Turbine, Nozzle. Part-part
tersebut di gabung menjadi sebuah sub product dimaksudkan agar pada saat assembly
dengn sub-product lainnya pada final product, karena seluruh part yang terdapat pada
sub-product fixed part merupakan komponen yang tidak bergerak sehingga pada saat
penggabungan di final product seluruh komponen tersebut dianggap 1 kesatuan
komponen. Jumlah part yang membentuk sub-product fixed part sebanyak 18 part.
Setelah semua part tersebut digabungkan menjadi sebuah sub-product fixed part dan
diberi konstrain rigid untuk semua part tersebut,maka didapat sub-product fixed part
secara keseluruhan sebagai berikut:
3.2 Sub-Product High Pressure Component
Sub-Product High Pressure Component merupakan sebuah sub-product dari final product
CFM56-3 yang terdiri atas part: Shaft Dalam, Rotor Compressor stage 4 th -11th, Rotor
Turbine stage 1st-2nd. Part-part tersebut di gabung menjadi sebuah sub product dimaksudkan
agar pada saat assembly dengn sub-product lainnya pada final product, karena seluruh part
yang terdapat pada sub-product High Pressure Component merupakan komponen yang
bergerak sehingga pada saat penggabungan di final product seluruh komponen tersebut
dianggap 1 kesatuan komponen dan dapat dengan mudah diberikan joint cilindrical dengan
angle driven agar seluruh komponen dari sub-product High Pressure Component berputar
terhadap fixed part. Jumlah part yang membentuk sub-product High Pressure Component
sebanyak 11 part.
Setelah semua part tersebut digabungkan menjadi sebuah sub-product High Pressure
Component dan diberi konstrain rigid untuk semua part tersebut,maka didapat sub-product
High Pressure Component secara keseluruhan sebagai berikut:
3.3 Sub-Product LowPressure Component
Sub-Product Low Pressure Component merupakan sebuah sub-product dari final product
CFM56-3 yang terdiri atas part: Shaft Luar, Fan, Rotor Compressor stage 1st-3th, Rotor
Turbine stage 3th -5th. Part-part tersebut di gabung menjadi sebuah sub product dimaksudkan
agar pada saat assembly dengn sub-product lainnya pada final product, karena seluruh part
yang terdapat pada sub-product Low Pressure Component merupakan komponen yang
bergerak sehingga pada saat penggabungan di final product seluruh komponen tersebut
dianggap 1 kesatuan komponen dan dapat dengan mudah diberikan joint cilindrical dengan
angle driven agar seluruh komponen dari sub-product Low Pressure Component berputar
terhadap fixed part. Jumlah part yang membentuk sub-product Low Pressure Component
sebanyak 8 part.
Setelah semua part tersebut digabungkan menjadi sebuah sub-product Low Pressure
Component dan diberi konstrain rigid untuk semua part tersebut,maka didapat sub-product
Low Pressure Component secara keseluruhan sebagai berikut:
3.4 Final Product
Final Product dari major assigmnet pemrograman CAD ini merupakan gabungan dari
3 buah sub product, yaitu sub-product Fixed Part, sub-product High Pressure
Component, dan sub-product Low Pressure Component. Dengan mengelompokkan part-
part tersebut menjadi 3 sub-product yang memiliki sifat yang sama maka pada saat
penggabungan menjadi sebuah final product menjadi lebih mudah karena sub-product
Fixed Part merupakan kumpulan part yang tidak bergerak, sub-product Low Pressure
Component merupakan komponen yang bergerak berputar terhadap fixed part, dan sub-
product High Pressure Component merupakan komponen yang bergerak berputar
terhadap fixed part dengan kecepatan putar 2 kali lebih cepat dari pada sub-product Low
Pressure Component.
3.5 Kinematics Final Product CFM56-3
Kinematics dari final product CFM56-3 adalah mekanisme dimana sub-product High
Pressure Component, dan sub-product Fixed Part bergerak berputar terhadap sub-
product Fixed Part dimana kecepatan putaran dimana sub-product High Pressure
Component dua kali daripada kecepatan putaran sub-product Low Pressure Component.
Dalam kinematic assembly ini, constraint atau joint yang digunakan antara lain:
Fixed Part ,
Fixed part diaplikasikan pada sub-product Fixed Part, sehingga pada saat diakukan
simulasi kinematik sub-product ini tidak akan bergerak.
Cilindrical Joint ,
Joint ini diaplikasikan untuk mekasisme putar pada turbofan CFM56-3. Untuk
Cilindrical Joint yang pertama komponen yang dipilih adalah sub-product Fixed Part
dan sub-product High Pressure Component dengan angle driven dan length driven.
Untuk Cilindrical Joint yang kedua komponen yang dipilih adalah sub-product Fixed
Part dan sub-product Low Pressure Component dengan angle driven dan length
driven.
Sudut pada angle driven yang pertama dan yang kedua, besar sudut angle driven yang
pertama 2 kali lebih besar dari pada sudut angle driven yang yang kedua.
3.6 Edit Simulation
Edit simulation yang digunakan untuk mensimulasikan gerakan putaran High Pressure
Component dan sub-product Low Pressure Component, adalah dengan menggunakan
comand dari angle driven Cilindrical Joint pertama dan kedua, namun untuk length
drivennya tidak digunakan hal ini dilakukan untuk mempermudah joint dan simulasi.
BAB IV
KESIMPULAN
Pemodelan dan simulasi gerak dari engine turbo high bypass ratio CFM56-3 berhasil
dilakukan pada CATIA v5r19 dengan menggunakan work bench part design, Workbench
Wireframe and Surface Design, dan Workbench dmu Kinematics.
Pada pemodelan kali ini hanya disimulasikan gerakan putaran shaft, fan, compressor,
dan turbine. Gerakan putaran tersebut dilakukan dengan melakukan simplifikasi model
engine CFM56-3, dimana gerakan thrust reverser yang awalnya direncanakan dilakukan tidak
jadi dilakukan karena terbatasnya waktu yang tersedia.
Pada kesempatan yang akan datang penulis berharap dilakukan perbaikan terhadap
bentuk-bentuk part yang masih di simplifikasi dari benda yang asli.