Laporan Simulasi Turbofan CFM 56-3 Pada CATIA V5R19

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.

http://www.youtube.com/

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:





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



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:





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:





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:




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:





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:





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:





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


Workbench Part Design


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.

Laporan Simulasi Turbofan CFM 56-3 Pada CATIA V5R19

Documents

Transcript of Laporan Simulasi Turbofan CFM 56-3 Pada CATIA V5R19