Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
BAB I PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG Dalam dunia industri, hampir semua mesin-mesin untuk industri maupun mesin-mesin yang dipakai oleh
masyarakat,
menggunakan sistem transmisi (gear box). Untuk mempermudah menjalankan beban yang berat agar motor dapat dengan mudah untuk memindah, mengangkat atau mendorong beban yang berat tersebut. Dalam hal ini penulis mengambil judul “PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI (GEAR BOX)”. Dalam tugas ini membahas mengenai segala sesuatu yang ada dalam sistem transmisi (gear box).
1.2. MAKSUD DAN TUJUAN PENULISAN Mengacu pada tujuan pendidikan di perguruan tinggi, maka maksud penulisan ini adalah: 1. Menyiapkan mahasiswa menjadi anggota masyarakat yang memiliki kemampuan akademik yang dapat menerapkan, mengembangkan dan menciptakan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk berperan serta dalam pembangunan. 2. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan . 3. Memperdalam ilmu dan merencanakan dimensi bagian mesin serta hal-hal lain, sehinggga dapat diterapkan di lapangan.
1
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Tujuan dari penulisan ini adalah mentransmisikan daya dari putaran penggerak (motor listrik, turbin motor bensin, dll).
1.3. BATASAN MASALAH Dalam perencanaan gear box ini diperlukan elemen-elemen pendukung yang memiliki kekuatan tertentu sesuai dengan kebutuhan dengan besarnya daya yang dipindahkan. Masalah dari tugas ini adalah pada dimensi dari elemen yang mempengaruhi perencanaan sistem transmisi (gear box), diantaranya adalah: 1. Roda gigi.
4. Bantalan.
2. Poros
5. Pelumasan
3. Pasak
1.4. SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika pembahasan pada tugas ini adalah sebagai berikut : BAB I
: PENDAHULUAN Berisi
tentang
latar
belakang
masalah,
batasan
permasalahan dan sistematika penulisan. BAB II
: TEORI PENUNJANG Berisi tentang teori penunjang yang digunakan dalam penyelesaian permasalahan-permasalahan pada tugas ini yaitu mengenai roda gigi, poros, pasak, bantalan dan pelumasan.
BAB III
: PERENCANAAN RODA GIGI (GEAR BOX)
2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Berisi tentang gambar mengenai perencanaan sistem transmisi (gear box) BAB
IV
: PERANCANGAN POROS, PASAK, BANTALAN, DAN PELUMASAN Bab ini berisi tentang perhitungan perencanaan poros, perhitungan perencanaan pasak, perhitungan perencanaan bantalan, perhitungan perencanaan pelumas.
BAB V
: PENUTUP Berisi tentang kesimpulan hasil perencanaan eksperimen sistem transmisi (gear box).
3
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
BAB II TEORI PENUNJANG
2.1 SISTEM TRANSMISI (RODA GIGI) Pada dasarnya sistem transmisi ( roda gigi ) merupakan suatu alat atau mekanisme mentransmisikan daya. Tranmisi daya dengan memakai sistem tranmisi ( RODA GIGI ), adalah pemindahan daya yang dapat memberikan putaran yang tetap maupun putaran yang berubah. Sehingga banyak dipergunakan pada bidang industri baik berskala besar maupun
kecil.
Dengan
menggunakan
sistem
transmisi
ini
menguntungkan, diantaranya: 1. Dapat dipakai untuk putaran tinggi maupun rendah. 2. Kemungkinan terjadinya slip kecil 3. Tidak menimbulkan kebisingan. Sedangkan sistem transmisi ( RODA GIGI ) tersebut memiliki bermacam macam jenis dan kegunaannya.
2.2 MACAM – MACAM SISTEM TRANSMISI (RODA GIGI) 2.2.1 RODA GIGI LURUS (SPUR GEAR) Roda gigi lurus harus dipakai untuk mentransmisikan daya dan gerak pada dua poros pararel. Dalam suatu rangkaian roda gigi berpasangan. PINION merupakan roda gigi penggerak dan GEAR merupakan roda gigi yang digerakkan.
4
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Gambar 2.1. Roda Gigi Lurus Persamaan yang digunakan pada spurs gear: a)
Perbandingan kecepatan / ratio velocity ( rv ) D
n 2 Nt1 d1 n 1 Nt 2 d 2
Dimana: rv
= perbandingan percepatan
n1, n2 = putaran roda gigi (rpm). Nt1, Nt2 = jumlah gigi (buah). d1 ,d2 b)
=
Diameter Roda gigi (mm).
Jarak poros antara dua roda gigi (C).
C
d1 d 2 2
Inch
Dimana:
c)
C
= jarak poros antara dua roda gigi (inch).
d
= diameter roda gigi (inch).
Diametral Pitch (P). 5
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
P
JumlahGigi Inchi
Nt d
Dimana: Nt
= jumlah gigi (buah).
d
= diameter lingkaran pitch (inch).
d)
Standart ukuran roda gigi:
14
Nama
1 2
20°
20° dipotong
25°
Addendum (A)
1 P
1 P
0,8 P
1 P
Dedendum (b)
1,157 P
1,25 P
1 P
1,25 P
Tinggi gigi ©
2,157 P
2,25 P
1,8 P
2 P
Tinggi kontak (d)
2 P
2 P
1,6 P
2 P
celah
0,157 b a / P c d
0,25 P
0,2 P
0,25 P
e)
Jari – jari base circle : Rb = r cos ; r
d 2
Dimana: r = radius pitch circle (in) = sudut kontak (o) f) Kecepatan putaran roda gigi (Vp).
6
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
vp
πdn 12
Dimana:
g)
Vp
= kecepetan putaran
D=
diameter roda gigi (inch).
N=
putaran roda gigi (rpm). Gaya – gaya pada roda gigi lurus, meliputi:
Torsi yang dipindahkan (T).
T 63000
daya lb n in
Gaya tangensial (Ft).
Ft
33.000 N Vp
Dimana: Ft
=
Gaya tangensial.
N= daya. Vp
=
kecepatan garis kontak
n = putaran roda gigi (rpm)
Gaya Normal (Fn).
Fn
Ft cos
lb
Gaya Radial (Fr).
Fr Fn Sin
7
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Gaya Dinamis (Fd).
600 Vp Fd Ft 600
Untuk 0 < Vp 2000 ft / menit
1200 Vp) Fd Ft Untuk 2000 4000 Ft/menit 78
Dimana Fw Fd dan Fb Fd Dimana: Fd
= beban dinamis ( lb )
Vp
= kecepatan putaran roda gigi ( Ft/menit )
Ft
= Gaya tangensial.
h)
Menentukan lebar gigi ( b ).
b
Fd d .Q.k
Q
2d 2 d1 d 2
Dimana: b
=
lebar gigi ( inchi ).
Fd
=
beban dinamis ( lb ).
d1
=
diameter pinion.
d2
=
diameter gear.
Q
=
factor beban.
k
=
factor beban terkecil.
8
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
9 13 b p p
Syarat keamanan:
Gambar. 2.2. Distribusi Gaya-Gaya. Penjelasan distribusi gaya-gaya:
Gaya radial ( Fr )
= Gaya yang berimpit dengan jarijari.
Gaya tangensial
= Gaya yang biasa disaebut sebagai garis singgung.
Gaya normal i)
= Gaya yang tegak lurus bidang.
Menentukan baban ijin bending ( Fb ). Fb s0 .b.
y p
9
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Dimana: y = faktor bentuk Lewis s = ketahanan permukaan ijin j)
Koreksi Metode AGMA. Sad
=
Sat Ki Psi Kt x Kr
Dimana : Sad
=
Tegangan ijin max perencanaan ( Psi )
Sat
=
Tegangan ijin bahan ( Psi )
Ki
=
Faktor umur = 1 sembarang umum
Kt
=
Faktor tempratur = 1
Kr
=
Faktor keamanan = 1,333
Tegangan yang pernah terjadi pada kaki gigi ( t ). t =
Ft Ko P Ks Km Kv B j
t =
Tegangan yang terjadi ( Psi )
Ft =
Gaya tangensial ( lb )
Ko =
Faktor koreksi beban lebih 1, 25
Ks
=
Faktor koreksi ukuran = 1
Km
=
Faktor koreksi distrubusi beban
Kv
=
Faktor koreksi distribusi beban 10
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
j
=
Faktor koreksi beban lebih 1, 25
P
=
diameter Pitch
b
=
lebar gigi
Syarat keamanan; sad > t
2.2.2 RODA GIGI KERUCUT / KONIS ( BEVEL GEAR ) Roda gigi ini dipakai untuk memindahkan daya dengan kedudukan poros yang tidak pararel dan saling berpotongan, baik yang membentuk sudut 900 maupun yang lebih, Bevel gear ini paling baik untuk jenis roda gigi konis, karena yang memuat gigi memang sudah berbentuk konis, dan tidak berbentuk silindris. Type-type Bevel Gear: a).
Straight bevel gear ( untuk putaran rendah, paling sederhana )
b).
Zerol bevel gear ( memiliki gigi melengkung dengan spiral nol )
c).
Spiral bevel gear.
d).
Hypoid bevel gear.
Keterangan: 1. Roda gigi konis dengan gigi lurus ( straight bevel gear ) adalah jenis bevel gear yang paling sederhana, dimana berdasarkan kenyataan bahwa giginya dipotong / dibuat lurus, mengecil ke dalam ( taper ). Perbandingan kecepatan untuk bevel gear adalah: 11
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
rv =
n driven n driver
Sedang sudut antara kedua poros roda gigi adalah jumlah dari sudut pitch-nya: =+ Dimana: = sudut poros = sudut pitch gear = sudut pitch pinion Sudut picth dapat dicari dengan rumus: Tan =
sin Σ (Ntp / Ntg) cos Σ
tan =
sin Σ (Ntg / Ntp) cos Σ
Dengan demikian apabila sudut poros = 900, maka: tan =
Ntg Ntp
tan =
Ntp Ntg
2. Jumlah gigi equivalent dapat dihitung dengan :
12
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Nt’g =
Ntg ; cos Γ
Nt’p =
Ntp cos γ
Dimana: Nt’ = jumlah gigi equivalent Nt
= jumlah gigi sebenarnya
3. Kekuatan gigi bevel. 4. Bahan dinamis untuk bevel gear. Kecepatan pitch-line = Vp, dan yang dipakai pada persamaan ini dicari pada pitch diameter rata-rata Diharapkan besarnya = Fb Fd 5. Beban keausan ijin dapat memakai rumus: Estimasi beban keausan ijin dapat memakai rumus:
Fw =
dp . k . Q ' cos γ
dp = diameter pitch diukur dari bagian belakang gigi
Q =
2 N' tg N' tp N' tg
Dimana: N’tp dan N’tg = jumlah gigi eqivalent pada pinion dan gear. 6. Metode AGMA untuk perencanaan bevel gear. Faktor koreksi khusus bevel gear persamaanya adalah:
13
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
t =
Ft . ko . P . Ks . Km Kv . b . j
Dimana: t
= Tegangan yang terjadi sepanjang kontak gigi ( psi )
Ft
= Beban transmisi ( lb ) didasarkan pada harga diameter picth yang paling besar.
Kt
= Faktor keamanan ( kepercayaan )
Dari dua persamaan diatas, maka harga t harus lebih kecil atau sama dengan Sad ……..maka t Sad. Ko
= Faktor koreksi beban lebih ( lihat table pada spurs gear….table 4 )
P
= Diameter pitch, diambil harga yang palig besar.
Ks
= Faktor koreksi ukuran ( diambil dalam grafik )
Km
= Koreksi distribusi beban.
Kv
= Faktor dinamis, memakai grafik untuk spor gear.
b
= lebar gigi.
J
= factor geometri, dilihat dari grafik untuk sudut tekan 20 0 dan 250 pada bevel gear dan gigi lurus.
Tegangan maksimum untuk perencanaan menurut AGMA:
14
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Sad =
S at . K l K t. Kr
Dimana: Sad
= Tegangan ijin maksimum perencanaan.
;( psi )
Sat
= Tegangan ijin material
;( psi )
Kl
= Faktor umur………………………… lihat pada spurs gear = Faktor temperatur……lihat cara mencari pada spor gear.
7. Keausan Untuk perhitungan keausan, persamaan AGMA dapat dipakai sebagai dasar perhitungan
c = Cp .
Ft . C o . C s . C m . C f Cv . d . b . I
c
= Tegangan kontak yang terjadi.
Cp
= Koefisien yang dipengaruhi oleh sifat elastis beban.
Ft
= Gaya tangensial yang terjadi / dipindahkan yang didasarkan pada harga diameter picth yang terbesar.
Co
= overload faktor.
Cv
= faktor dinamis.
d
= diameter pitch pinion diambil yang terbesar ( in )
15
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
b
= lebar gigi, diukur pada lebar gigi yang bersentuhan dengan gigi pasanganya.
Cs
= faktor ukuran.
Cm
= Faktor distribusi beban.
I
= faktor geometri.
Cf
= faktor kondisi permukaan
Setelah mencari harga c, kemudian harga ini harus memenuhi persyaratan;
C . CH c Sac . L C T . C R Dimana: Sac
= Tegangan kontak ijin.
CL
= Faktor umur
CH
= Faktor pengerasan
CT
= Faktor temperatur
CR
= Faktor keamanan.
Daya maksimum yang dapat dipindahkan bila didasarkan pada keausan dapat dicari dengan rumus:
Pac =
Sad . C L . C H np . b . I . Cv 126000 . Cs . Cf. Co C p . C T . C R
16
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Gambar 2.3. Roda Gigi Kerucut
2.2.3. RODA GIGI MIRING ( HELICAL GEAR ) Roda gigi miring dipakai untuk memindahkan daya yang kedudukan porosnya pararel maupun tidak pararel. Perbedaan secara umum dengan roda gigi lurus, pada roda gigi miring dipakai untuk putaran tinggi ( > 3600 rpm ) dan pemindahaan daya besar serta masalah kebisingan tidak menjadi masalah. Kerugian roda gigi ini adalah sudut HELIX yang menimbulkan beban frusit ( beban aksial terhadap poros ) sehingga harus memakai bantalan. Bearing bone yang dapat menahan beban tersebut sebaik beban radial. Rumus-rumus yang terdapat pada Helical Gear: a) Ukuran geometri pada Helical Gear
Normal circular pitch ( Pn ) adalah jarak antara dua titik pada gigi yang ada pada satu bidang yang tegak lurus terhadap sudut helix.
17
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Transverse Circular pitch ( P ) adalah diukur pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.
Aksial picth ( Pa ) adalah jarak yang diukur dari bidang yang sejajar sumbu poros. Pn
= P . cos
Pa
= P . cos
P
=
Nt d
Dimana: P
= diameter pitch pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.
t
= jumlah gigi gear
d
= diameter circle
Pn
= normal diameter pitch P.p = ; Pn . Pn = dan Pn =
P cos φ
b) Jumlah gigi equivalent Radius ellip
Nc
=
d 2 cos 2 φ
Jumlah gigi equivalent dapat dihitung dengan rumus; Nte = Pn . 2 . rc
18
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Dimana Pn = normal diameter pitch, dengan demikian;
Nte = Pn . 2
d 2 cos 2 φ
c) Beban dinamis pada helical gear Dapat diperkirakan dengan rumus :
Fd
=
78 Vp 78
Ft
Dimana: Vp
= pitch line velocity
d) Tegangan bending pada helical gear Persamaan lewis :
Fb
=
s. b. y Kf . Pn
Dimana : Fb
= bidang normal.
Pn
= diameter pitch t
=
Sad
=
Ft . ko . P . Ks . Km Kv . b . j
S at . K l K t. Kr
19
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Dimana: Ko
= faktor beban lebih.
Kv
= faktor dinamis
Km
= faktor distribusi beban.
J
= faktor geometri
Gambar 2.4. Roda Gigi Miring
2.2.4. RODA GIGI CACING ( Worm Gear ) Fungsi roda gigi ini adalah untuk menstransmisikan daya pada poros yang paling tegak lurus dan sebagai reduser dengan perbandingan kecepatan yang besar. Keuntungan dari Worm Gear adalah tidak timbulnya pukulan yang terjadi pada roda gigi yang lain. Ukuran dan persamaan:
20
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Persamaan kinematik yang penting pada Worm gear adalah : tan =
I Vpq π . dw Vpw
dimana: Vpq
= kecepatan pitch line pada gear.
Vpw
= kecepatan pitch line pada worm.
w
= sudut lead pada worm.
I
=
lead = Ntw x Paw = jumlah gigi atau ulir pada worm x axial pitch pada worm.
dw
= pitch diameter worm
Pencegahan besarnya dw menurut AGMA memakai rumusan berikut : C 0,875 dw 3 pq 2,2
Dimana: pq = circular pitch pada gear dalam satuan inch perbandingan kecepatan :
rv =
wq Ntw l ww Ntq π . dq
Kekuatan worm gear. Mencari kekuatan gigi pada gear yaitu:
21
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Fb =
s. y. b s. P . y . Pn Pn
Beban dinamis Beban dinamis dapat diperkirakan dengan memakai rumusan:
1200 Vpq Fd = Ft 1200 Dimana: Vpq
= kecepatan pada pitch line dari gear dalam feet permenit
Ft
= Besarnya beban yang ditransmisikan besarnya daya yang bekerja diterima pada gear.
Beban keausan Rumus untuk mencari beban keausan: Fw = dq . b . k’ Dimana: dq
= diameter pitch dari gear.
b
= lebar permukaan gigi.
k'
= konstanta yang berkaitan dengan material serta ukuran dari roda gigi.
22
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Gambar 2.5. Roda Gigi Cacing
2.3. POROS ( SHAFT ) Poros adalah merupakan bagian / elemen dari mesin yang dalam penggunaannya dapat berfungsi sebagai poros yang meneruskan tenaga, poros penggerak kelep (cam-shaft) poros penghubung dan lainnya. Beberapa definisi dari poros 1. Shaft
:
memindahkan
adalah daya
poros dari
yang mesin
ikut ke
berputar
untuk
mekanisme
yang
digerakkan. 2. Axle
: adalah poros yang tetap dan mekanisme yang
berputar pada poros tersebut, juga berfungsi sebagai pendukung.
23
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
3. Spindle
: adalah poros yang pendek terdapat pada mesin
perkakas dan mampu / sangat aman terhadap momen bending. 4. Line shaft: (juga disebut “power transmission shaft”), adalah suatu poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari penggerak ke mekanisme tersebut. 5. Jack shaft: adalah poros yang pendek, biasanya dipakai pada dongkrak “jack” mobil. 6. Fleksibel
shaft:
memindahkan daya
adalah
poros
yang
juga
berfungsi
dari dua mekanisme (antara motor dan
mekanisme), dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros yang lainya. Daya yang dipindahkan relatif rendah.
Poros dapat dibedakan menjadi: a.
Poros Lurus
Sebatang logam
yang berpenampang lingkaran berfungsi
memindahkan putaran atau mendukung beban. Beban yang didukung poros adalah puntir dan beban bending.
Gambar 2.6. Poros Lurus
24
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
b. Poros Bintang Sebatang logan yang berpenampang lingkaran dan terdapat sirip yang mempunyai bintang, poros dihubungkan dengan roda gigi tanpa memakai pasak. 7. Persamaan yang digunakan pada poros bintang : a) Tegangan geser maksimum ( max ) max =
0,5 x Syp Psi N
Dimana: max
=
tegangan geser maksimum ( Psi )
N
=
faktor keamanan
Syp
=
yield posisi dari material
b) Diameter poros
d=
16 x M B2 T 2 Syp π x 0,5 x N
Dimana: d
= diameter poros (inch)
MB
= momen bending yang diterima poros (lb. in)
T
= momen torsi myang diterima poros
25
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
2.4. PASAK ( KEY ) Pasak adalah beagian dari elemen mesin, disamping digunakan untuk menyambung, juga digunakan untuk menjaga hubungan putaran relatif antara poros dari mesin dengan perlatan mesin yang lain. Seperti roda gigi, pulley, sproket, cam, lever, flywheel, impeller, yang disambungkan dengan poros mesin tersebut. Adapun macam-macam pasak: a.
Pasak datar segi empat ( standart square key ) Type pasak ini adalah suatu type yang umumnya mempunyai dimensi ( w ) yaitu lebar dan tinggi ( H ) yang sama, yang kira-kira sama dengan ¼ dari diameter poros.
b.
Pasak datar standart ( standart flat key ) Pasak ini adalah jenis pasak yang yang sama dengan pasak datar segi empat, tetapi hanya disini tinggi pasak tidak sama dengan lebar pasak tetatp itngginya mempunyai dimensi yang tersendiri. Dimensinya adalah:
c.
W =
lebar pasak.
L =
panjang pasak
H =
tinggi pasak.
Pasak tirus (tapered keys)
26
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Pasak ini biasanya digunakan untuk menghubungkan poros roda dimana poros sering direncanakan untuk menerima gaya kompresi apabila pasak ini terpasang secara tetap pada alur pasak diporos maupun diklopnya. d.
Pasak bidang lingkaran ( Woodruff Keys ) Pasak ini adalah salah satu pasak yang dibatasi oleh satu bidang datar pada bagian atas dan bidang bawah merupakan busur lingkaran ( semi circular ) hampir berupa setengah lingkaran.
. Gambar 2.7. Macam-macam Pasak 27
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Persamaan yang digunakan pada pasak: a. Gaya ( F ) F=
2T T = D D/2
Dimana: F
= besarnya gaya ( lb )
T
= besarnya torsi ( lb/in )
D = diameter poros ( in ) b. Tegangan geser yang terjadi ( s ) s =
2xT F A W. L. D
Dimana: F
= gaya pada pasak. ( lb )
W
= lebar pasak ( in )
L
= panjang pasak ( in )
D
= diameter pasak ( in )
Syarat keamanan:
Ssyp =
2xT W. L. D
Dimana: Ssyp = 0,58 x Syp 28
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
N
= faktor keamanan
c.
Tegangan kompresi yang timbul ( c ) c =
4xT syp σc x Wd N
2.5. BANTALAN ( BEARING ) Bantalan dibuat untuk menerima beban radial, aksial, ataupun gabungan keduanya dan bantalan dapat dibedakan macamnya sebagai berikut: 1.
Bantalan gelinding bola radial : a. Bantalan gelinding dengan bola radial. b. Bantalan gelinding dengan bola radial dengan kotak penyudut. c. Bantalan gelinding aksial.
2.
Bantalan gelinding dengan rol. a. Bantalan rol silinder. b. Bantalan rol jarum. c. Bantalan rol tirus. d. Bantalan rol bentuk bola.
Persamaan yang digunakan pada bantalan: I.
Umur bantalan (L10) b
C L10 = 10 6 P
29
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Dimana:
II.
L10 =
umur bantalan ( jam )
C =
beban dinamis ( lb )
P =
beban equivalen ( lb )
b
konstanta tipe bantalan
=
Beban equivalen (P) P
= Fc . { (xv . Fy) + (yFa) }
Dimana: Fc =
konstanta beban.
x
=
konstanta radial
v
=
faktor putaran
y
=
konstanta aksial
Fr =
beban radial
Fa =
beban aksial
Beberapa bentalan dinetralisis seperti terlihat pada gambar 2.9 Adapun jenis bantalan yang lain adalah bantalan rol silindris seperti yang ditujukan pada gambar 2.10.
30
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Gambar 2.8. Macam-macam bantalan Keterangan: a. Rool lurus b. Rool aksial berbentuk bola. c. Rool aksial kerucut. d. Jarum. e. Rool kerucut. f. Rool kerucut bersudut enam.
2.6. TEORI DASAR PELUMASAN Perawatan roda gigi merupakan kelengkapan yang harus diberikan agar kondisi operasional roda gigi selalu berjalan dengan baik. Salah satu perawatan adalah dengan minyak pelumas pada bagian-bagian mesin yang bergerak. Tugas dari pemberian pelumas pada system trasmisi antara lain:
31
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
1. Untuk mengurangi keausan yang terjadi akibat dari adanya gesekan antara dua bagian yang saling bergerak. 2. Mengurangi suara berderit pada bagian-bagian mesin yang saling bersentuhan. 3. Mengurangi kehilangan daya akibat adanya gaya gesek antara bagian-bagian
yang
bergerak
yang
dapat
menaikkan
temperatur. 4. Membawa kotoran atau geram yang dihasilkan akibat adanya gesekan. Ditinjau dari segi temperatur, viskositas minyak pelumas dipengaruhi besarnya temperatur. Semakin tinggi temperatur, maka viscositas minyak pelumas akan turun dengan demikian untuk pengoperasian
selanjutnya
minyak
pelumas
perlu
diganti
bila
viscositasnya sudah terlalu rendah. Dalam pemilihan cara pelumasan agar mendapat hasil baik, sangat perlu diperhatikan konstruksi dari elemen mesin yang akan dilumasi, kondisi kerja dan letak bantalan. Disamping itu pula tempat pelumasan, bentuk serta kekasaran alur pelumasnya juga merupakan hal yamg penting untuk diperhatikan. Oleh karena itu dalam memilih cara pelumasan yang spesifik untuk problem yang ada, tergantung dari berapa besar perhatian yang harus diberikan pada bantalan dan juga bagaimana pentingnya bantalan dalam suatu bagian dari system tersebut.
32
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
A.
Macam macam pelumasan menurut bentuknya: Pelumasan padat Pelumasan semi padat. Pelumasan cair.
B.
Menurut caranya yang paling banyak dipakai adalah:
Pelumasan tangan ( Hand Oiling ): dipakai untuk beban yang ringan dan kerja yang tidak kontinyu ( dilakukan oleh tangan ), system ini tidak bekerja secara terus menerus. Kekurangan dari metode ini adalah banyak terjadi kebocoran, aliran pelumasan tidak teratur, tidak kontinyu, tidak cukup menghasilkan lapisan film pelumas. Pelumas cara ini biasanya dipakai bila tidak ada alternative cara lain yang dapat dipakai.
Pelumasan tetes ( Drop – Feed Oiler ): minyak diteteskan dengan jumlah yang teratur melalui sebuah katup jarum. Cara ini juga dapat dikontrol dengan mengatur posisi waktunya, sehingga kebutuhan pelumas sesaui dengan yang diinginkan, dan juga kontinyuitas aliran dapat dipertahankan. Cara ini juga lebih baik dari cara pelumasan
tangan,
hanya
cukup
berbahaya
bagi
bantalan apabila pelumasnya mengandung kotoran yang dapat menutup lubang katup sehingga aliran terhenti.
33
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Pelumasan sumbu ( Weck – Feed Oiler ): pelumasan dengan menggunakan sumbu untuk menghisap minyak dan dicelupkan salah satu ujungnya kedalam reservoir pelumas dan ujung yang lainnya di kontak langsung dengan bantalan yang akan dilumasi, dengan gaya kapiler pelumas
terhisap
dan
diteruskan
melalui
sumbu
kebantalan. Cara ini lebih baik dari pada cara pelumasan tangan, karena aliran pelumas dapat lebih kontinyu dan kontinyuitas aliran juga dapat di control, ini sangat tergantung terhadap bahan dan kontruksi sumbunya.
Gambar 2.9 Pelumasan Sumbu
Pelumasan percik dan celup ( Splash – Systems Oiled ): bila mesin menggunakan bagian-bagian yang berputar dan ada bantalan, minyak dari bak penampung dipercikkan dan biasanya digunakan dalam pelumasan torak, silinder motor yang mempunyai putaran tinggi. Seperti pada poros 34
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
engkol ( crank shaft ), roda gigi ( gear ), maka cara pelumasan ini sangat cocok untuk mekanisme yang mempunyai rumah kotak seperti, kotak roda gigi dengan mekanisme gigi-giginya.
Gambar 2.10 pelumasan percik
Pelumasan cincin ( Ring – Oiled Bearing ): pelumasan ini menggunakan cincin atau rantai yang digantung pada poros dekat bantalan sehingga cincin ini ikut berputar bersama poros dan mengangkat minyak yang diperlukan dari bawah. Cara ini dipakai pada beban-beban sedang dan putaran relative tinggi.
Pelumasan pompa ( Pump Oiled ): cara ini bertujuan untuk memberikan pelumasan kebantalan atau bagianbagian yang perlu pelumasan dimana dari konstruksinya sulit dilaksanakan dengan cara-cara terdahulu, dalam hal ini diperlukan pompa untuk memompa pelumas kebagianbagian tersebut. Cara ini banyak digunakan pada akhirakhir ini, baik untuk mekanisme putaran tinggi dan beban
35
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
besar. Panas akan dilepaskan, karena di reservoir dilakukan pendinginan. Variabel utama dengan cara ini adalah tekanan yang dihasilkan dari pompa. Disini pompa digunakan untuk mengalirkan minyak ke bantalan karena letaknya sulit.
Pelumasan gravitasi: dari sebuah tangki diatas bantalan minyak dialirkan oleh gaya beratnya sendiri.
Pelumasan rendam: sebagian dari komponen mesin direndam dalam minyak.
Tujuan dari pelumasan adalah untuk mencari viscositas absolut dan mencari jenis pelumasan yang akan digunakan yaitu SAE. Perencanaan viscositas absolut dari pelumas
180 Z t 0,22.Sus Sus Dimana : Z = Absolute viscositas ( cp ) t = Spesific gravity pada temperatur test ( t ) Kp = 1,45 x 10-7 Reynold Jenis pelumas SAE ( Society American of Engineering ) Dengan mengetahuiviskositas absolut suatu pelumas dalam reynold, dimana:
Z 1,45x107 Reynold
36
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Dengan menggunakan figure 8-13 ( A.D. Deutschman hal.426 ) dimana ( temperature test of ) maka diperoleh jenis minyak pelumas SAE tertentu.
37
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
BAB III PERENCANAAN RODA GIGI
3.1. Perencanaan roda 1 dan 2 (Perhitungan tingkat kecepatan 1) Dengan data-data sebagai berikut:
Daya motor ( N )
= 30 hp
Putaran input ( ninp )
= 4000 rpm
Putaran output ( n1 )
= 1000 rpm
Asumsi :
- ( sudut kontak )
= 25 full depth
- C ( arak poros I dan II ) = 8 in - P ( diametral pitch )
= 10
Menentukan diameter roda gigi 1 & 2. a. perbandingan kecepatan (rv). rv
nout 1000 1 nin 4000 4
1000 d1 4d 1 d 2 4000 d 2
b. Karena jarak sumbu poros © = 8 in, maka : c
d1 d 2
2 16 d 1 4d 1
8
8
d 1 3.2 in
;
d1 d 2
2 16 3.2 d 2 d 2 12.8 in
Jadi: d1 = 3.2 in d2 = 12.8 in 38
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
c. Menentukan jumlah gigi Karena diametral pitch (P) = 10, maka :
P
Nt d
Nt1 = P. d1 = 10. 3.2 = 32 gigi Nt2 = P. d2 = 10. 12.8 = 128 gigi
d. Menentukan addendum dan dedendum untuk = 25 full depth
1 1 0.1 in P 10 1.25 1.25 Dedendum 0.125 in p 10 0.25 0.25 Celah 0.025 in P 10 2 2 Tinggi Kontak 0.2 in P 10 2.25 2.25 Tinggi Gigi 0.225 in P P 1 Diameter Addendum d1 2 3.2 2 0.1 3,4 in P 1.25 Diameter Dedendum d1 2 3.2 2 0.125 1.45 in P 1 Diameter Addendum d 2 2 12.8 2 0.1 13 in P Addendum
1 Diameter Dedendum d 2 2 12.8 2 0.125 12.55 in P e. Jari jari base circle (rb1,rb2) rb1 = r1 . cos
d1 3.2 . cos 25 .0.91 1,45 2 2
rb2 = r2 . cos
d2 12.8 cos 25 0.91 5.82 in 2 2
39
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
f. Kecepatan keliling (Vp)
Vp
.d1 .nin 12
3,14.3,2.4000 33489 ft menit 12
g. Perhitungan gaya gaya yang terjadi pada roda gigi 1 & 2
gaya roda gigi 1 T = 63025.
gaya roda gigi 2
N n
T1 = 63000.
30 = 472.5 lb. in (roda gigi 1) 4000
T2 = 63000.
30 = 1890 lb . in (roda gigi 2) 1000
Gaya tangensial ( Ft )
Ft1
33000 N 33000 30 295.61 lb Vp 3349
Ft2 = Ft1 (arahnya berlawanan)
Gaya normal (Fn)
Fn1
Ft1 295.61 326.17 lb cos cos 25
Fn2 = Fn1 (arahnya berlawanan)
Gaya radial (Fr)
40
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Fr1 = Fn1.sin = 386,664 sin 25 = 163,559 lb Fr2 = Fr1 (arahnya berlawanan)
Gaya dinamis (Fd) Untuk 2000 < vp 4000 ft
menit
1200 vp .Ft 1200 1200 3349 295.61 1120.61 lb 1200
Fd
h. Menentukan lebar gigi
b
Fd d1 .q.k
Dimana: Q
2.d 2 2.12.8 1.6 d1 d 2 3 12.8
k = 200 (Steel BHN 275) Tabel 10.11 Maka: b = b
Cek lebar gigi :
1120.61 1.09 in 3.2 1,6 200
9 13 b P P
karena 0.9 < 1.09 < 1.3 maka lebar gigi aman.
i. Mencari beban ijin bending (Fb) :
Fb So.b.
Y P
Dimana : Y1 = 0,433 ( untuk Nt = 32 gigi ) table 10.2 Y2 = 0,530 ( untuk Nt = 128 gigi ) table 10.2 41
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Bahan cast steel (low carbon) 0.20% WTQ mempunyai So = 25000 psi (BHN250) table 10.3 -
Untuk pinion Fb1 = 25000 . 1,09 .
-
0,433 1179.93 psi 10
Untuk gear Fb2 = 25000 . 1,09 .
0,530 1444.25 psi 10
Karena Fb1 > Fd dan Fb2 > Fd, maka perencanaan roda gigi aman j. Pemeriksaan tegangan ijin maksimum perencanaan Sad
Sat.K1 K T .K R
Dimana : K1 : 1( umur tidak pasti ) KT : 1 ( temperatur pelumasan kurang dari 250F ) KR : 1,33 ( normal design, table 10.10 ) Sat : 39380 psi (Tabel 10.7) Maka :
Sad
39380.1.1 65139.85 psi 1(1,33 )
Tegangan yang terjadi 1
Ft .Ko.P.Ks.Km Kv.b. j
Dimana : Ko = 1,25 ( table 10.4 ) Ks = 1 ( spur gear ) Km = 1,3 ( table 10.5 ) 42
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
J = 0,36 ( Grafik 10.22 ) Maka:
Kv
50 50 Vp
50 0.46 50 3349
Maka:
1
( 295,91) (1,25 ) (10 ) (1.1,3 ) 26612.5 psi ( 0,46 ) (1,09 ) ( 0,36 )
Karena 1 ( 26612,5 psi ) < Sad ( 65139.85 psi ), maka perencanaan roda gigi aman.
3.2. Perencanaan roda 3 dan 4 (Perhitungan tingkat kecepatan II) Dengan data-data sebagai berikut: Daya motor ( N )
= 30 hp
Putaran input ( ninp )
= 4000 rpm
Putaran output ( n1 )
= 2000 rpm
Asumsi :
- ( sudut kontak )
= 25 full depth
- C ( jarak poros II dan III ) = 8 in - P ( diametral pitch )
= 10
Menentukan diameter roda gigi 3 & 4. a. perbandingan kecepatan (rv). rv
nout 2000 1 nin 4000 2
43
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
d3 2d 3 d 4 d4
b. Karena jarak sumbu poros © =8 in, maka :
c
d 3 d 4
2 16 d 3 2d 3
8
8
;
d 3 d 4
2 16 5,3 d 4 d 4 10,7 in
d 3 5,3 in Jadi: d3 = 5,3 in d4 = 10,7 in c. Menentukan jumlah gigi Bila diametral pitch (P) = 10, maka :
P
Nt d
Nt1 = P. d1 = 10. 5,3 = 53 gigi Nt2 = P. d2 = 10. 10,7 = 107 gigi
d. Menentukan addendum dan dedendum untuk = 25 full depth
1 Diameter Addendum d 3 2 5,3 2 0.1 5,5 in P 1.25 Diameter Dedendum d 3 2 5,3 2 0.125 5,05 in P 1 Diameter Addendum d 4 2 10,7 2 0.1 10,9 in P 1 Diameter Dedendum d 4 2 10,7 2 0.125 10,45 in P
e. Jari jari base circle (rb1,rb2) rb3 = r3 . cos
d3 5,3 cos 25 cos 25 2,402 in 2 2
;
44
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
d4 10,7 cos 25 cos 25 4,849 in 2 2
rb4 = r4 . cos
f. Kecepatan keliling (Vp).
Vp
.d 3 .nin
12
3,14.5,3.4000 5547,33 ft menit 12
g. Perhitungan gaya gaya yang terjadi pada roda gigi 3 & 4 T = 63000.
N n
T3 = 63000.
30 = 472,69 lb. in (roda gigi 3) 4000
T4 = 63000.
30 = 945,38 lb . in (roda gigi 4) 2000
Gaya tangensial (Ft)
Ft 3
33000 N 33000 30 178,46 lb Vp 5547,33
Ft4 = Ft3 (arahnya berlawanan)
Gaya normal (Fn)
Fn3
Ft 3 178,46 196,91 lb cos cos 25
Fn4 = Fn3 (arahnya berlawanan)
Gaya radial (Fr) Fr3 = Fn3 sin = 196,91 sin 25 = 83,22 lb Fr4 = Fr3 (arahnya berlawanan)
45
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Gaya dinamis (Fd) Fd
78
vp
.Ft 78 78 5547,33 178,46 948,43 lb 78
h. Menentukan lebar gigi.
b
Fd d 3 .q.k
Dimana: Q
2.d 4 2.10,7 1,34 in d 3 d 4 5,3 10,7
k = 51 ( BHN Steel 150) Tabel 10.11 Maka: b
348,87 0,96 in 5,3 1,34 51
Cek lebar gigi :
9 13 b P P
karena 0.9 < 1.22 < 1.3, maka lebar gigi dinyatakan aman. i. Mencari beban ijin bending (Fb) :
Fb So.b. Dimana :
Y P
Y3 = 0,481 ( untuk Nt = 53 gigi ) Y4 = 0,523 ( untuk Nt = 107 gigi )
Bahan cast steel (low carbon) 0,20% WTQ mempunyai So = 25000 psi (BHN 250) table 10.3 - Untuk pinion Fb3 = 25000 . 0,96 .
0,481 1154,4 psi 10
46
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
-
Untuk gear Fb4 = 25000 . 0,96 .
0,532 1276,8 psi 10
Karena Fb3 > Fd dan Fb4 > Fd, maka perencanaan roda gigi aman. j. Pemeriksaan tegangan ijin maksimum perencanaan Sad
Dimana :
Sat.K L K T .K R
KL : 1,1 ( table 10.8 ) KT : 1 ( temperatur pelumasan kurang dari 250F ) KR : 1,33 ( normal design, table 10.10 ) Sat : 39380 psi (Tabel 10.7)
Maka:
Sad
39380.1,1 32569,93 psi 1.1,33
Tegangan yang terjadi 1 Dimana :
Ft .Ko.P.Ks.Km Kv.b. j
Ko = 1,25 ( table 10.4 ) Ks = 1 ( spur gear ) Km = 1,3 ( table 10.5 ) J
= 0,47 ( figure 10.22 )
Maka:
Kv
50 50 Vp
50 50 5547,33
0,402
47
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Maka:
1
(178,46 ) (1,25 ) (10 ) (1) (1,3 ) 15988,18 psi 0,402.0,96.0,47
Karena 1 (15988,18) < Sad (32569,93), maka perencanaan roda gigi aman.
3.3. Perencanaan roda 5 dan 6 (Perhitungan tingkat kecepatan III) Dengan data-data sebagai berikut: Daya motor ( N )
= 30 hp
Putaran input ( ninp )
= 4000 rpm
Putaran output ( n3 )
= 4000 rpm
Asumsi :
- ( sudut kontak )
= 25 full depth
- C ( jarak poros )
= 8 in
- P ( diametral pitch )
= 10
Menentukan diameter roda gigi 3 & 4. a. perbandingan kecepatan (rv). rv
nout 4000 1 nin 4000 1 d5 d5 d6 d6
b. Karena jarak sumbu poros © = 8 in, maka :
48
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
c
d 5 d 6
2 16 d 5 d 6
8
Jadi: d5 = 8 in d6 = 8 in c. Menentukan jumlah gigi Bila diametral pitch (P) = 10, maka :
P
Nt d
Nt1 = P. d5 = 10.8 = 80 gigi Nt2 = P. d6 = 10. 8 = 80 gigi
d. Menentukan addendum dan dedendum untuk = 25 full depth.
1 Diameter Addendum d 5 2 8 2 0.1 8,2 in P 1.25 Diameter Dedendum d 5 2 8 2 0.125 7,75 in P 1 Diameter Addendum d 6 2 8 2 0.1 8,2 in P 1 Diameter Dedendum d 6 2 8 2 0.125 7,75 in P e. Jari jari base circle (rb5,rb6) rb5 = r5 . cos = r5 cos 25
d5 8 cos 25 cos 25 3,63 in 2 2
rb6 = r6 . cos = r6 cos 25
d5 8 cos 25 cos 25 3,63 in 2 2
f. Kecepatan keliling (Vp).
Vp
.d 5 .nin 12
3,14.8.4000 8373,33 ft menit 12
49
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
g. Perhitungan gaya gaya yang terjadi pada roda gigi 5 & 6 T = 63000.
N n
T5 = 63000.
30 = 472,69 lb. in (roda gigi 5) 4000
T6 = 63000.
30 = 472,69 lb . in (roda gigi 6) 4000
Gaya tangensial (Ft)
Ft 5
33000 N 33000 30 118,23 lb Vp 8373,33
Ft6 = Ft5 (arahnya berlawanan)
Gaya normal (Fn)
Fn5
Ft 5 118,23 130,45 lb cos cos 25
Fn6 = Fn5 (arahnya berlawanan)
Gaya radial (Fr) Fr5 = Fn5.sin = 130,45 sin 25 = 55,13 lb Fr6 = Fr5 (arahnya berlawanan)
Gaya dinamis (Fd) Untuk vp > 4000 ft
menit
78 vp .Ft 78 78 8373,33 118,23 256,93 lb 78
Fd
50
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
h. Menentukan lebar gigi.
b
Fd d 5 .q.k
Dimana: Q
2.d 6 2.8 1 d5 d6 8 8
k = 30 ( Steel BHN 150 ) Tabel 10.11 Maka: b
256,93 1,07 in 8 1 30
Cek lebar gigi :
9 13 b P P
karena 0.9 < 1.07 < 1.3 maka lebar gigi dinyatakan aman. i. Mencari beban ijin bending (Fb) :
Fb So.b. Dimana :
Y P
Y5 = 0,509 ( untuk Nt = 80 gigi ) Y6 = 0,509 ( untuk Nt = 80 gigi )
Bahan cast steel (low carbon) 0,20% WTQ mempunyai So = 25000 psi (BHN 250) table 10.3 -
Untuk pinion Fb5 = 25000 . 1,07 .
-
0,509 1361,58 psi 10
Untuk gear Fb6 == 25000 . 1,07 .
0,509 1361,58 psi 10
Karena Fb5 > Fd dan Fb6 > Fd, maka perencanaan roda gigi aman.
51
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
j. Pemeriksaan tegangan ijin maksimum perencanaan Sad
Dimana :
Sat.K L K T .K R
KL : 1,1 KT : 1 ( temperatur pelumasan kurang dari 250F ) KR : 1,33( normal design, table 10.10 ) Sat : 39380 psi (Tabel 10.7)
Maka :
Sad
39380.1,1 32569,93 psi 1.1,33
Tegangan yang terjadi 1
Ft .Ko.P.Ks.Km Kv.b. j
Dimana : Ko = 1,25 ( table 10.4 ) Ks = 1 ( spur gear ) Km = 1,3 ( table 10.5 ) J
= 0,45 (figure 10.22)
Maka:
Kv
50 50 Vp
50 50 8373,33
0,35
Maka:
1
118,23.1,25.10.1.1,3 11400,31 psi 0,35.1,07.0,45
52
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Karena 1 (11400,31) < Sad ( 32569,93 ), maka perencanaan roda gigi aman.
3.4. Perencanaan roda 7,8 dan 9 (Perhitungan tingkat kecepatan reverse) Dengan data-data sebagai berikut: Daya motor ( N )
= 30 hp
Putaran input ( ninp )
= 4000 rpm
Putaran output ( nr )
= 1000 rpm
Asumsi : - ( sudut kontak )
= 25 full depth
- C ( jarak poros )
= 8 in
- P ( diameter pitch )
= 10
Menentukan diameter roda gigi 7 & 8 a. perbandingan kecepatan (rv). rv
nrevers 1000 1 nin 4000 4
d8 d 9 4d 8 d9
b. Karena jarak sumbu poros c = 6 in, maka :
c
d 7 d 8
2 16 d 7 4d 7 d 7 3,2 in
8
c
;
d 7 d 9
2 16 3,2 d 9 d 9 12,8 in
8 1 d 8 .12,8 2 d 8 6,4 in
53
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
c. Menentukan jumlah gigi Bila diametral pitch (P) = 10, maka :
P
Nt d
Nt7 = P. d7 = 10.3,2 = 32 gigi Nt8 = P. d8
= 10.6,4 = 64 gigi
Nt9 = P. d9
= 10.12,8 = 128 gigi
d. Menentukan addendum dan dedendum untuk = 25 full depth
1 Diameter Addendum d 7.8 2 3,2 2 0.1 3,4 in P 1.25 Diameter Dedendum d 7.8 2 3,2 2 0.125 2,95 in P 1 Diameter Addendum d 9 2 6,4 2 0.1 6.6 in P 1 Diameter Dedendum d 9 2 6,4 2 0.125 6,15 in P e. Jari jari base circle (rb7.8,rb9) rb7 = r7 . cos
d7 3,2 cos 25 cos 25 1,45 in 2 2
rb8 = r8 . cos
d8 6,4 cos 25 cos 25 2,9 in 2 2
rb9 = r9 . cos
d9 12,8 cos 25 cos 25 5,8 in 2 2
f. Kecepatan keliling (Vp).
Vp
.d 7,8 .nin 12
3,14.3,2.4000 3349 ft menit 12
54
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Vp
.d 9 .nin 12
3,14.12,8.4000 3349,33 ft menit 12
g. Perhitungan gaya gaya yang terjadi pada roda gigi 7,8 & 9 T = 63000.
N n
T7.8 = 63000.
T9 = 63000.
30 = 472,69 lb. in ( roda gigi 7 & 8 ) 4000
30 = 1890,75lb . in ( roda gigi 9 ) 1000
Gaya tangensial ( Ft )
Ft 7.8
33000 N 33000 30 295,61 lb Vp 3349
Ft9 = Ft7,8 ( arahnya berlawanan )
Gaya normal ( Fn )
Fn 7.8
Ft 7.8 295,61 326,17 lb cos cos 25
Fn9 = Fn7,8 ( arahnya berlawanan )
Gaya radial ( Fr ) Fr7.8 = Fn sin = 326,17 sin 25 = 137,85 lb Fr9 = Fr7,8 ( arahnya berlawanan )
Gaya dinamis ( Fd ) Untuk 2000 < V p 4000 ft
menit
55
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
1200 vp .Ft 1200 1200 3349 .295,61 1120,61 lb 1200
Fd
h. Menentukan lebar gigi.
b
Fd d 7 .q.k
Dimana: Q
2.d 9 2.12,8 1,6 in d 7.8 d 9 3,2 12,8
k = 200 (Steel BHN 275) Tabel 10.11 Maka: b
1120,61 1,09 in 3,2 1,6 200
Cek lebar gigi :
9 13 b P P
karena 0.9 < 1,09 < 1.3 maka lebar gigi dinyatakan aman. i. Mencari beban ijin bending ( Fb ) :
Fb So.b.
Y P
Dimana : Y7 = 0,433 (untuk Nt = 32 gigi) Y8 = 0,495 (untuk Nt = 64 gigi) Y9 = 0,530 (untuk Nt = 128 gigi) Bahan cast steel (low carbon) 0,20% WTQ mempunyai So = 25000 psi (BHN 250) table 10.3 -
Untuk pinion Fb7 = 25000 . 1,09 .
0,433 1179,93 psi 10
56
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
- Untuk gear Fb8 = 25000 . 1,09 .
0,495 1348,88 psi 10
Fb9 = 25000 . 1,09 .
0,350 1444,25 psi 10
Karena Fb5 > Fd dan Fb6 > Fd, maka perencanaan roda gigi aman j. Pemeriksaan tegangan ijin maksimum perencanaan Sad
Dimana :
Sat.K l K T .K R
KL : 1,1 (table 10.8) KT : 1 ( temperatur pelumasan kurang dari 250F) KR : 1,33 ( normal design, table 10.10 ) Sat : 39380 psi (Tabel 10.7)
Maka :
Sad
39380.1,1 32569,93 psi 1.1,33
Tegangan yang terjadi 1 Dimana :
Ft .Ko.P.Ks.Km Kv.b. j
Ko = 1,25 ( table 10.4 ) Ks = 1 (spur gear) Km = 1,3 ( table 10.5 ) J
Kv
= 0,36 (figure 10.22)
50 50 Vp
50 50 3349
0,46
57
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Maka:
1
295,61.1,25.10.1.1,3 26612,5 psi 0,46.1,09.0,36
Karena 1 ( 26612,5 ) < Sad ( 32569,93 ), maka perencanaan roda gigi aman.
58
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
BAB IV PERENCANAAN POROS, PASAK, BANTALAN DAN PELUMASAN 4.1.
Perencanaan poros I Data yang diketahui: Daya input
( Nin ) = 30 hp
Putaran input ( nin ) = 4000 rpm Sudut kontak ( )
= 25o full depth
Gaya yang terjadi a. Ft1 = Ft2 = 295,61 lb
Fr1 = Fr2 = 137,85 lb
Fn1 = Fn2 = 326,17 lb
b. Ft 3 = Ft 4 = 178,46 lb
Fr3 = Fr4 = 83,22 lb
Fn3 = Fn4 = 196,91 lb
c. Ft 5 = Ft 6 = 118,23 lb
Fr5 = Fr6 = 55,13 lb
Fn5 = Fn6 = 130,45 lb
d. Ft 7 = Ft8 = 295,61 lb
Fr7 = Fr8 = 137,85 lb
Fn7 = Fn8 = 326,17 lb
T = 473 lb.in
4.1.1. Perencanaan poros I kondisi 1 RBH C RAH
RA
A
RB
Fr1 RAV
B RBV
Fn1 12 in Ft1
4 in
59
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Analisa momen bending Fn1 A RA
C 4 in
B 12 in
RB
Reaksi di A dan B MA = 0 Fn1. AC – RB. AB = 0
RB
Fn1 AC 326,17 4 81,543 lb 16 16
v=0 RA – Fn1 + RB =0 RA = Fn1 – RB = 326,17 – 81,543 = 244,627 lb Momen bending yang terjadi pada poros daerah AC MC = 244,627 . 4 = 978,508 lb.in
978,508 lb.in lbin Diagram momen poros I kondisi 1
60
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
4.1.2. Perencanaan poros I kondisi 2 RBH B D RAH
A
Fr3
Fn3 8 in
RAV
RA
RBV
RB
Ft3 8 in
Analisa momen bending Fn3 A RA
B
D 8 in
8 in
RB
Reaksi di A dan B MA = 0 Fn3. AD – RB. AB = 0
RB
Fn3 AD 196,91.8 98,455 lb 16 16
v=0 RA – Fn3 + RB = 0 RA = Fn3 – RB = 196,91 – 98,455 = 98,455 lb
61
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Momen bending yang terjadi pada poros daerah AD MD = RA.AD=98,455 . 8 = 787,64 lbin
787,64 lbin Diagram momen poros I kondisi 2
4.1.3. Perencanaan poros I kondisi 3 RB H
E RA
Fr5
A
Fn5
H
R B
B RB V
6 in RA
R A
V
Ft 5
10 in
Analisa momen bending Fn5 A RA
E 10 in
B 6 in
RB
62
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Reaksi di A dan B MA = 0 Fn5. AE – RB. AB = 0
RB
Fn5 8 130,45.10 81,531 lb AB 16
v=0 RA – Fn5 + RB = 0 RA = Fn5 – RB = 130,45 – 81,531 = 48,919 lb Momen bending yang terjadi pada poros daerah AE ME=RA.AE = 48,919.10 = 489,19 lbin
489,19 lbin Diagram momen poros I kondisi 3 4.1.4. Perencanaan poros I kondisi 4 RB H
B
Fr
R FnB
RB
7
7
F RA
A
H
R A
RA V
V
Ft7 43 in
13 in
63
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Analisa momen bending Fn9 A
F 3 in
13 in
RA
B RB
Reaksi di A dan B MA = 0 Fn7. AF – RB. AB = 0
RB
Fn 7 AF 326,17 13 265,013 lb AB 16
v=0 RA – Fn7 + RB = 0 RA = Fn7 – RB = 326,17 – 265,013 = 61,157 lb Momen bending yang terjadi pada poros daerah AF MF =RA.AF = 61,157 . 13 = 795,041 lb.in
795,041 lb.in Diagram momen poros I kondisi 4
64
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Perencanaan diameter poros I Momen yang terjadi : Kondisi 1: 978,508 lbin ( MC ) Kondisi 2: 787,64 lbin ( MD ) Kondisi 3: 489,17 lbin ( ME ) Kondisi 4: 795,041 lbin ( MF ) Dimana:
M max = 978,508 lbin ( MD ) T
= 473 lb.in
Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1045 N dengan Syp = 61.000 psi ( tabel A-2 Apendix A ) dengan angka keamanan, N = 3,75.
max
0,58Syp 16 N D 3
Mb max 2 T 2
Diameter poros
D3
3
16 N 0,58 Syp
Mb max 2 T 2
16 3,75 3,14 0,58 61000
978,5082 4732
D 0,84 in Dengan
memperhitungkan
ukuran
bantalan
yang
tersedia maka diameter poros diambil 0,9843 in ( 25mm ). Pengecekan kekuatan poros Tegangan geser yang terjadi maximum yang diijinkan dari bahan (Ssyp)
65
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Ssyp
0,58 Syp N
0,58 61000 9434,67 psi 3,75
Tegangan geser yang terjadi pada poros ( max ) x 2 2 2
max
x Dimana:
32 M D3 32 978,508
0,9843
16 T D3 16 473
0,9843
10466,45 Psi
2529,68 Psi
Maka: 2 x 2 2
max
2
10466,45 2 2529,68 5812,57 Psi 2
Karena max
( 5812,57 Psi ) < Ssyp ( 9434,57 Psi ) maka
perencanaan diameter poros I aman.
66
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
4.2.
Perencanaan poros II Gaya yang terjadi Ft8
= 295,61 lb
Fn8
= 326,17 lb
Fr8
= 137,85 lb
T
= 473 lb
RIH
I RIV
J RHH H
2in n in
RHV 2in
Analisa momen bending.
Fn8 H
J
RHH
2 in
I
2 in
RIH
MA = 0 Fn8. 2 – RI. 4 = 0
RI
Fn8 2 295,61 2 147,805 lb 4 4
v=0 RH - Ft8+ RI= 0 RH=Ft8 – RI= 295,61 – 147,805= 147,805 lb
67
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Momen gaya: MJ = RH. HJ = 147,805 . 2 = 295,61 lb
295,61 lbin Diagram momen poros II.
a. Perencanaan diameter poros II: Dimana :M max = 295,61 lb.in T
= 473 lb.in
Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1045 N dengan Syp = 61.000 psi ( tabel A-2 Apendix A ) dengan angka keamanan, N = 3,75.
max
0,58 Syp 16 N D3
Mb max 2 T 2
Diameter poros
D3
3
16 N 0,58 Syp
Mb max 2 T 2
16 3,75 0,58 61000
295,612 4732
D 0,67 in Dengan memperhitungkan ukuran bantalan yang tersedia maka diameter poros diambil 0,984 (25 mm).
68
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Pengecekan kekuatan poros
Tegangan geser yang terjadi maximum yang diijinkan dari bahan (Ss)
Ssyp
0,58 Syp N
0,58 61000 9434,67 psi 3,75
Tegangan geser yang terjadi pada poros ( max) x 2 2 2
max
32 M D3
Dimana: x
32 295,61
0,9843
3161,94 psi
16 T D3 16 473
0,9843
2529,68 psi
2 x 2 2
Maka:
max
2
3161,94 2 2529,68 2
2983,08 psi
69
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Karena max ( 2983,08Psi ) < Ssyp ( 9434,67Psi ) maka perencanaan diameter poros II aman. Perencanaan poros III sama dengan perencanaan poros I,Aman.
4.3.
PERENCANAAN PASAK a. Perencanaan pasak spline pada poros I Data yang diketahui :
Bahan pasak AISI 1050 CD ; Syp = 104000 psi ; N=3
Diameter poros ( D ) = 0,9843 in
Jumlah spline ( n ) = 6 ( tabel 7-9 )
; T = 473 lbin.
Dari tabel 7-9 diperoleh : Lebar spline (W)
= 0, 25. in
Tinggi spline (H)
= 0,050 in
Diameter dalam spline
= 0,76 in
Gaya yang bekerja pada pasak
Ft
2 T 2 473 160,23 lb nxD 6 0,9843
Panjang spline L = b = 1,8 in ( panjang spline yang bekerja pada roda gigi ). Panjang spline keseluruhan sama dengan panjang poros. Pengecekan kekuatan pasak Ditinjau dari tegangan geser
70
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
L = b = 1,8 in
s
F A
s
F 160,23 356,07 Psi A 0,250.1,8
Ditinjau dari tegangan tekan / kompresi L = Bb = 1,8 in
c
F A
c
F 160,23 1780,33 Psi 0,5 H L 0,5 0,050 1,8
Syarat perencanaan aman : s dan c < Ssyp Dimana:
Ssyp
0,58 syp Ak 0,58 104000 20106,67 Psi 3
karena s dan c < Ssyp maka perencanaan pasak aman. b.
Perencanaan pasak pada poros II Type pasak pada poros II dipakai standard flat key. Direncanakan bahan pasak AISI 1050 CD ; syp = 104000 psi ; Ak = 3. Dengan data : Diameter poros (D)
= 0,984 in
Tinggi pasak ( H )
= 0,123 in
Lebar pasak ( W )
= 0,237 in
Torsi maksimum ( T ) = 473 lbin 71
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Pengecekan kekuatan pasak ( L = b = 1,8 in ) Ditinjau dari tegangan geser
s
F A
s
F 961,38 2253,59 Psi W L 0,237.1,8
Ditinjau dari tegangan tekan / kompresi
c
F A
c
F 961,38 8684,55 Psi 0,5 H L 0,5 0,123 1,8
Syarat perencanaan aman : s dan c < Ssyp
0,58 syp AK 0,58 104000 20106 Psi 3
Ssyp Dimana:
Karena s dan c < Ssyp maka perencanaan pasak aman. c.
Perencanaan pasak pada poros III Type pasak pada poros II dipakai standard flat key. Direncanakan bahan pasak AISI 1050 CD ; syp = 104000 psi ; Ak = 3. Dengan data : Diameter poros (D)
= 0,984 in
Tinggi pasak ( H )
= 0,074 in
Lebar pasak ( W )
= 0,246 in
Torsi maksimum ( T ) = 1890 lbin
72
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Pengecekan kekuatan pasak ( L = b = 1,8 in ) Ditinjau dari tegangan geser
s
F A
s
F 640,24 1445,89 Psi W L 0,246.1,8
Ditinjau dari tegangan tekan / kompresi
c
F A
c
F 640,24 4806,61 Psi 0,5 H L 0,5 0,074 1,8
Syarat perencanaan aman : s dan c < Ssyp
0,58 syp AK 0,58 104000 20106,67 Psi 3
Ssyp Dimana:
Karena s dan c < Ssyp maka perencanaan pasak aman.
4.4.
PERENCANAAN BANTALAN 4.5.1. Bantalan pada poros I Data yang diketahui:
Data perhitungan poros I
73
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Kondisi
RA (lb)
RB (lb)
1
244,672
81,543
2
98,455
98,455
3
48,919
81,531
4
61,157
265,013
Kecepatan putaran ( n )
= 4000 rpm
Diameter poros ( D )
= 0,9843 in
Fa (gaya aksial)
=0
Fr = RB
= 265,013 lb ( gaya terbesar )
Bantalan yang digunakan jenis Double Row Notch Ball Bearing dengan dimension series 32. Data Dari tabel 9-2 didapat C = 3700 lb
Mencari beban equivalen P = Fs (x.v.Fr + Y.Fa) Dimana: x = 1 v= 1,0 ( untuk ring dalam berputar ) Y= 0 Fs= 1 ( tabel 9-8, uniform and steady load ) P = 1 ( 1.1.265,013 + 0 ) =265,013 lb
74
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Mencari umur bantalan b
6 C 10 L10 P 60.n
Dimana:
( Jam )
b = 3,0 (type bantalan bola) 3
10 6 3700 L10 265,013 60.4000 = 11339,46 jam
4.5.2. Bantalan pada poros II Data yang diketahui:
Data perhitungan poros II Kondisi I
RH (lb)
RI (lb)
I
147,805
147,805
Kecepatan putaran ( n )
= 4000 rpm
Diameter poros ( D )
= 0,984 in
Fa ( gaya aksial )
=0
Fr = RI
= 147,805 lb ( gaya terbesar )
Bantalan yang digunakan jenis Double Roe Notch Ball Bearing dengan dimension series 32. Dari tabel 9-2 didapat C = 3700 lb Mencari beban equivalen P = Fs ( x.v.Fr + Y.Fa ) Dimana: x = 0 75
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
v
= 1,0 ( untuk ring dalam berputar )
Y
=0
Fs
= 1 ( tabel 9-8, uniform and steady load ) P = 1( 1.1.147,805 + 0 ) = 147,805 lb
Mencari umur bantalan b
6 C 10 L10 h P 60.n
Dimana:
(Jam)
b = 3,0 (type bantalan bola) 3
10 6 3700 L10 h 147,805 60.4000 = 65362,18 jam
4.5.3. Bantalan pada poros III Data yang diketahui:
Data perhitungan poros I Kondisi
RA (lb)
RB (lb)
1
244,672
81,543
2
98,455
98,455
3
48,919
81,531
4
61,157
265,013
Kecepatan putaran ( n )
= 4000 rpm
Diameter poros ( D )
= 0,9843 in 76
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Fa (gaya aksial)
=0
Fr = RB
= 265,013 lb ( gaya terbesar )
Bantalan yang digunakan jenis Double Row Notch Ball Bearing dengan dimension series 32. Data Dari tabel 9-2 didapat C = 3700 lb
Mencari beban equivalen P = Fs (x.v.Fr + Y.Fa) Dimana: x = 1 v= 1,0 ( untuk ring dalam berputar ) Y= 0 Fs= 1 ( tabel 9-8, uniform and steady load ) P = 1 ( 1.1.265,013 + 0 ) =265,013 lb
Mencari umur bantalan b
6 C 10 L10 P 60.n
Dimana:
( Jam )
b = 3,0 (type bantalan bola) 3
10 6 3700 L10 265,013 60.4000 = 11339,46 jam
77
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
4.5.
PERENCANAAN PELUMASAN Data yang diketahui:
Putaran ( nin )
= 4000 rpm
Temperatur operasi
= 150 F
Diameter poros
= 0,9843 in = 25 mm
D . n = 25 . 4000
o
o
= 100000 ( dengan temperatur kerja 150 F )
o
Minyak pelumas dengan viscositas 300 SUS pada temperatur 150 F. Z = t ( 0,22 SUS – 180 / SUS ) Dimana : Z
= Viscositas absolut ( cp )
SUS
= Saybolt Universal Seconds = 300
t
= Spesific gravity pada temperatur t
t
= .60 – 0,00035 ( t – 60 )
60
= Spesific gravity pada 60 F = 0,89
t
= temperatur test = 150 F
t
= 0,89. 60 – 0,00035 ( 150 – 60 ) = 0,8585
o
o
o
o
o
Maka : Z = 0,8585 ( 0,22 . 120 – 180 / 120 ) = 21,386 cp
Viscositas absolut dalam reyns -7
= 1,45.10 . Z
78
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box -7
= 21,38.10
=31,001. 10
. 1,45
-7
reyns o
Dari grafik 8-13 dengan T = 150 F dan = 31,001. 10
-7
reyns
didapat pelumas dengan SAE 20 sampai 50. Sistem pada pelumasan menggunakan sistem rendam.
79
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
BAB V KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan diperoleh: N
= 30 hp.
nin
= 4000 rpm.
n1
= 1000 rpm.
n2
= 2000 rpm.
n3
= 4000 rpm.
nreverse
= 1000 rpm.
Jarak poros
= 8 in.
Diametral pitch
= 10
5.1.Roda Gigi. Diameter roda gigi 1 (d1) = 3,2 in. Diameter roda gigi 2 (d2) = 12,8 in. Diameter roda gigi 3 (d3) = 5,3 in. Diameter roda gigi 4 (d4) = 10,7 in. Diameter roda gigi 5 (d5) = 8 in. Diameter roda gigi 6 (d6) = 8 in. Diameter roda gigi 7 (d7) = 3,2 in. Diameter roda gigi 8 (d8) = 12,8 in. Diameter roda gigi 9 (d9) = 6,4 in. 80
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
5.2.Poros. Diameter Poros I = 0,9843 in Diameter Poros I = 0,9843 in Diameter Poros III = 0,9843 in
5.3.Pasak. Poros I
Poros II
Poros III
(L)
= 1,8 in.
(W)
= 0,250 in.
(h)
= 0,050 in.
(L)
= 1,8 in.
(W)
= 0,237 in.
(h)
= 0,123 in.
(L)
=1,8 in.
(W)
= 0,246 in.
(h)
= 0,074 in.
5.4.Bantalan. Poros I
= Bearing bore (d)
: 0,9843 in
Diameter Luar (D) : 2,0472 in Lebar (b) Poros II
= Bearing bore (d)
: 1,8 in : 0,9843 in
Diameter Luar (D) : 2,0472 in Lebar (b)
: 1,8 in
81
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya FTI - Teknik Mesin Tugas Perencanaan Elemen Mesin Gear Box
Poros III
= Bearing bore (d)
: 0,9843 in
Diameter Luar (D) : 2,0472 in Lebar (b)
: 1,8 in
5.5.Pelumasan. Untuk pelumasan menggunakan SAE 20 sampai SAE 50 dengan sistem rendam.
82