RANCANG BANGUN MULTIPURPOSE DRIVETRAIN UNTUK MENINGKATK MENINGKATK AN UTILITAS UTILITAS ATAU ATAU KEMANFAATAN KENDARAAN MULTI GUNA PEDESAAN
DOSEN PEMBIMBING: Prof.Dr. I NYOMAN SUTANTRA, M.Sc, Phd. YOHANES, ST, MSc. Eng
LATAR BELAKANG
Untuk meme memenuhi nuhi kebutu kebutuha han n masa masara raka katt pede pedesa saa an akan kan kenda kendara raa an multiguna multiguna seba sebaga gaii alat lat transpo transporta rtasi si yang yang mampu mampu berope beropera rasi si pada pada kondisi kondisi on-roa on-road d maupun maupun of-roa of-road d dan seba sebaga gaii alat lat bantu bantu untuk mempro memprose ses s hasil hasil perta pertania nian n
PERUMU PERUMUSAN SAN MASALA MASA LAH H PERMASALAHAN PERMASALAHAN YANG AKAN DI KAJI DAN DISELESAIKAN DISELESAIKAN DAL AM PENELITIAN INI MELIPUTI MEL IPUTI:: 1.
Peranca rancanga ngan n sistem sistem plane planeta tary ry gea gear set set denga dengan n rasio rasio yang yang ditentuk ditentuka an oleh oleh analis. nalis.
2.
Ana Analisa lisa kekua kekuata tan n siste sistem m plane planeta tary ry gea gear set set untuk untuk beba beban n maksi maksimum mum yang yang da dapat pat mendukung mendukung daya daya engine engine.. Ana Analisa lisa ini mengguna menggunaka kan n metode metode AGMA AGMA 200 2001 1-D04 -D04..
3.
Peranca rancanga ngan n meka mekanis nisme me pemin peminda daha han n kondis kondisii kerja kerja ( Ge Gear Switc Switchin hing g ). ).
4.
Peranca rancanga ngan n mode modell transm transmisi isi multi multigun guna a.
TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah dihasilkan model transmisi multiguna yang memiliki satu in-put daya dengan tiga pilihan output kondisi kerja dimana ketiga ou-put tersebut mempunyai rasio yang berbeda.
BATASAN MASAL AH PADA ANALISA INI DIGUNAKAN BEBERAPA BATASAN MASALAH AGAR DAPAT MEMPERJEL AS RUANG LINGKUP ANALISA, BEB ERAPA BATASAN TERSEBUT ADALAH : 1.
Rasio yang digunakan adalah rasio yang didapat dari analisa drivertrain yang dibahas oleh peneliti lain.
2.
Penelitian hanya dibatasi pada perancangan dimensi transmisi dan spesifikasi setiap komponennya.
3.
Tidak membahas analisa mekanika getaran dan analisa pelumasan.
4.
Tidak membahas lebih lanjut tentang analisa proses produksi.
TINJAUAN PUSTAKA KAJIAN PUSTAKA Howard Simpson, Howard Simpson, sistem hidrolik digunakan untuk proses switching atau untuk mendapatkan perubahan rasio
Planetary gear simpson mempunyai konstruksi yang lebih rumit dan membutuhkan tambahan daya yang diambil dari engine untuk melakukan proses switching (proses pemindahan tingkat transmisi) dengan system hidrolik pump.
KARAKTERISTIK PGS Keungulan Planetari g ear
1. Memungkinkan perbandingan/ rasio gigi untuk merubah putaran menjadi torsi (Torque Converter) 2. Memungkinkan gerakan reverse (Pembalik) jika in-put pada sun, output pada ring dan fix pada carrier 3. Dengan perbandingan rasio yang sama antara PGS dan gear biasa, ternyata PGS memungkinkan dimensi yang lebih praktis ( lebih kecil) dibanding konstruksi gear biasa hal ini disebabkan karna pada PGS terdapat dua rasio : yang pertama rasio akibat perbedaan diameter pinion gengan gear. yang kedua rasio akibat kecepatan relatif gear planet yang berevolusi mengelilingi sun gear 4. memperingan kerja bearing, karna deflexi kearah radial gear relatif kecil karna sistemnya terdiri dari satu unit gear yang saling mengapit
KONSTRUKSI DASAR PLANETARY GEAR
Komponen utama PGS Planetary gear set adalah sistem transmisi daya yang terdiri dari tiga komponen utama. Sun bagian yang terletak di tengah, Planet tersusun mengelilingi Sun serta dipegangi oleh poros carier, Ring bagian paling luar sebagai orbit.
Gambar exploded komponen planetary gear
Gambar konstruksi planetary gear
Kajian lapangan
Mobil Multiguna yang ada pada masarakat
Mobil gerandong ledok
Mobil gerandong giling
Kajian Lapangan Tentang Mobil Gerandong
1.
Mobil tersebut memiliki mekanisme sistem drivetrain pully dan vanbelt dimana efisiensinya kurang baik d an tidak pr aktis
2.
Dikatakan Efisiensi yang kurang baik karna, pada pully dan vanbelt terdapat sli p yang m enimbulk an disipasi energi berupa panas. Dan jik a sudah mul ai panas vanbelt tersebut akan melembek dan ketahanannya terhadap tegangan tarik akan berkur ang, hal ini lah yang m enyebabkan vanbelt cepat rusak.
3.
Dikatakan tidak praktis karna, dengan drivetrain pully dan van belt, seorang pengemudi atau operator harus m emindahkan vanbelt secara manual dari pull y satu ke pully yang lain unt uk mengalihk an daya.
4.
Mobil tersebut tidak memenuhi kelayakan dalam berlaulintas.
Kinematika PGS Persamaan Umum Pada Planetari Gear Sistem 1. Persamaan umum perhitungan rasio atas dasar jar i-j ari pi tc h cir cl e
2.
Persamaan umum perhitungan rasio atas dasar ju ml ah gi gi
3.
Torsi pada planetary gear set
Sehinga didapat
PERSYARATAN DESAIN 1.
Terpenuhinya rasio desain yang nditentukan oleh analis
2.
Terpenuhinya model mekanisme switching / pergantian gigi dengan tiga mode operasi antara lain mode on-road, mode off road, dan mode multiguna proses produksi
3.
Terpenuhinya desain mekanisme pemindah tingkat transmisi
4.
Terpenuhinya model transmisi planetary gear system yang akan diusulkan
5.
Model transmisi mampu mewakili tuntutan nomor 1, 2 dan 3
TUNTUTAN RASIO IN PUT
SWITCHING
OUT PUT
RASIO
KETERANGAN
KONDISI
CARRIER
RING
SUN
0.28
DIPERCEPAT 3.5889 KALI
ON-ROAD
SUN
1 ÷1
DIRECT DRIVE
OF-ROAD
RING
0.72
DIPERCEPAT 1.3889 KALI
PROSES
CARRIER CARRIER
SUN
FLOWCHART PENGERJAAN START
STUDI PUSTAKA
STUDI LAPANGAN
PERSYARATAN PEREANCANGAN
NO
SIMULASI MEKANISME DENGAN SOLID WORK
YES STUDI MATERIAL DAN SPARE PART PENDUKUNG
A
PERANCANGAN
FLOWCHART PENGERJAAN
A
ANALISA KEKUATAN GEAR DAN POROS SERTA PEMILIHAN BEARING
DETAIL ENGINEERING DRAWING
KESIMPULAN
PENYUSUNAN LAPORAN
SELESAI
PERANCANGAN PLANETARY GEAR Agar dap at memenu hi tu nt ut an des ain mak a per lu di ket ahuai ter leb ih dahul u ko ndis i ker ja yang akan dibebankan pada sistem ini. Dimana sistem drivetrain ini dirancang mempunyai tiga kondisi kerja yang harus terpenuhi. Agar dapat memudahkan dalam memahami mekanisme yang akan dirancang maka perlu diberikan skema mekanisme aliran daya sebagai berikut.
PERANCANGAN PLANETARY GEAR
Mekanisme mode on-road adalah inpu t pada carier, out-put p ada sun dengan rasio 3.5 ÷ 1 yang dipercepat kemudian diteruskan ke por os s un sedangkan pada ring d ibuat diam/ fix menggunakan sink romes yang kontak dengan bodi diam. Daya dari sun shaft (pri mer out-put) diterus kan ke cross j oint dan ke differensial.
PERANCANGAN PLANETARY GEAR
Mekanisme mode off-road adalah inpu t pada carier dan out-put pada sun dengan rasio 1÷ 1 kemudian diteruskan ke poros sun s edangkan pada ring dibuat diam/ fix menggunakan sinkromes yang ko ntak dengan bodi diam. Daya dari s un sh aft (primer out-put) diteruskan ke cross joint dan ke differensial.
PERANCANGAN SISTEM TRANSMISI MULTIGUNA
Mekanisme mode pros es adalah inpu t pada carier dan out-put pada rin g dengan rasio 1÷ 1.38 diperlambat kemudian diteruskan ke ring shaft menuju ke middle shaft hingga ke poros multiguna (skunder out-put ). sedangkan pada sun di buat diam/ fix mengg unakan sinkro mes yang ko ntak dengan bodi diam. Daya dari poros multiguna (skunder out-put) dit eruskan oleh sprocket ke peralatan pro ses.
KONSTRUKSI DAN KOMPONEN TRANSMISI MULTIGUNA KOMPONEN TRANSMISI MULTIGUNA DALAM KENDISI ASEMBLY
KOMPONEN TRANSMISI MULTIGUNA KOMPONEN TRANSMISI MULTIGUNA DALAM KENDISI EXPLODED DRAWING
Exploded drawing sangat penting untuk memberikan panduan pada s aat proses assembly
PERANCANGAN MEKANISME PEMINDAH KONDISI KERJA
MEKANISME SWITCHING Perpin dahan rasio dan kond isi kerj a menggunakan Mekanisme sinkr omes
Nama Komponen Mekanisme Switching
PERANCANGAN PLANETARY GEAR
Exploded drawing dengan beberapa nama part penting
KESIMPULAN
1.
Didapatkan rancangan model Tranmisi multiguna yang memiliki kemampuan sesuai dengan persyaratan desain.
2.
Model sistem Tranmisi multiguna menggunakan sistem Planetary gear sistem untuk pengalihan daya dan sistem sincromize untuk perubahan rasio pada kondisi kerja.
3.
Model transmisi mampu menyalurkan daya 18 kW, Torsi 49 N.m, Pada putaran maksimal 3000 rpm .
4.
Didapatkan rancangan detail engineering drawing .
5.
Kelebihan rancangan adalah memberikan kemudahan dalam hal splitting daya dan perpindahan kondisi kerja
6.
Kelemahan rancangan adalah menggunakan komponen yang cukup banyak sehingga memerlukan proses masining yang cukup banyak dan konsekwensinya adalah biaya produksinya menjadi lebih tinggi.
ANALISA KEKUATAN POROS Analisa kekuatan poros didasarkan pada analisa statik dan teori kegagalan fatiq Distorsi energi. Tujuan dari Analisa ini adalah digunakan sebagai pembanding dari hasil studi lapangan mengenai dimensi poros.
MB = Momen Bending di tit ik B d B = Diameter minimal di titik B
Tin = Torsi input
Se = Tegangan tarik elastis material
n = faktor keamanan
SUt = Tegangan Ulti mate material
k f
= Koefisien takik
PEMILIHAN BEARING
Bearing adalah komp onen penting dalam s istem dri vetrain yang berfungsi unt uk menjaga agar setiap kompon en dapat bekerja pada kons trainn ya, Adapun Pemil ihan bearing didasarkan atas aspek fungsional dan reliabiliti. Dalam sistem drivetrain ini terdapat suatu mekanisme penting yang disebut mekanisme swi tching di mana untuk mendapatkan perubahan rasio, sebuah sin krom ize harus melakukan sli ding atau perpindahan kontak antara gigi s atu dengan gigi beri kut nya. Sink romi ze ini di pasang pada poros dan poros i ni dis angga oleh bearing. Dari mekanis me tersebut kit a dapat meng analisa sebuah fenomena yang terj adi pada sebuah bearing , dimana bearing tersebut disampi ng bekerja mendapatkan beban kont inyu k earah radial tetapi juga mendapatkan beban in termit en ke arah aksi al. Beban k e arah aksial i ni, terjadi p ada saat proses switching/ perpindahan gigi. Maka pada mekanisme ini dipilihlah tipe needle roll er bearin g doubl e groove. Namun karna ketersediaan bearing jenis ini sangat terbatas dan harganya juga sangat mahal maka bisa juga diganti dengan dua tip e ball bearing yang di pasang pararel. Penggantian ini t idak mempengaruhi k inerja dari sistem yang diduk ung oleh bearing t ersebut.
ANALISA BEARING
•
Perhitungan umur bearing ditujukan untuk mengetahui bearing mana yang menjadi bearing paling kritis atau cepat rusak. Metode perhitungan ini dikutip dari buku “ Machine Design “. Dalam perhitungan ini hanya menggunakan beban gaya radial dan mengabaikan gaya aksial karna dianggap sangat kecil dan pada sistem ini tidak menggunakan roda gigi Helix.
ANALISA RODA GIGI PL ANETARY
•
Dari t abel 4.5 dapat dig unakan sebagai perti mbangan bahwa roda gigi sun m engalami putaran yang paling banyak dengan kecepatan putaran paling ting gi. Jadi dari sini dapat di simpulkan bahwa roda gigi yang p aling kriti s adalah roda gigi sun, jika dibandingkan dengan roda gigi lainnya. Ketebalan roda gig i sun patut diperhitungk an agar mampu mendukung aliran daya dari engine. Analisa ini juga did asarkan pada asumsi d imana jenis material pada roda gig i su n, planet dan ri ng adalah satu jenis material yaitu VCN150 atau sama dengan AISI 4340 ini adalah mater ial yang umum di gu nak an unt uk gear den gan tu gas ber at yang memilik i ketangguhan ti nggi d an ketahanan terhadap keausan. Material ini akan mempunyai kekerasan yang lebih ti nggi l agi bila diberi perl akuan panas permuk aan (surface heat treatment) berupa inductio n hardening, nitr iding, sur face hardening. In-put
Switch
Out-Put
Rasio
Keterangan
Carrier
Ring
Sun
0.28 = = 3.5814
Out-put dipercepat 3.5814 kali
Carrier
Sun
Ring
0.72 = = 1.3889
Out-put dipercepat 1.3889 kali
TABEL 4.5
ANALISA KEKUATAN RODA GIGI PL ANETARY
perhitungan gear digunakan untuk menentukan lebar gigi minimal agar mampu menerima beban bending dan keausan dengan menggunakan metode AGMA 2001 – D04
DIMANA : St = Allowable banding stress for material
YN = Stress cycle factor fo r tress bending
J p = Geometri factor bending
Sc = AGMA s urface endurance strength
Nd = Diametral pitch.
I
K T = Temperatur factor
K s = Size correctio n
Cf = Surface faktor
K R = Reliabiliti faktor
K m = Load distribution correction
Wt = Transmited load
K B = Rim tic kness
K 0 = over load corr ection
Kv
= Dinamic factor
= Geometri factor kontak
Cp = Elastic koefisien F
= Lebar/ Tebal gigi minimal
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
