KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayah-NYA serta kesehatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan “Tugas Rancangan Elemen Mesin” Berdas Berdasark arkan an kuriku kurikulum lum pada pada pergu pergurua ruan n tinggi tinggi Instit Institut ut Tekhno Tekhnolog logii Medan Medan (ITM), dimana setiap mahasiswa/I Fakultas Tekhnologi Industri khususnya jurusan Tekhnik Tekhnik Mesin, wajib menyelesaikan menyelesaikan tugas rancangan rancangan roda gigi. Dalam kesempatan kesempatan ini penulis membuat rancangan roda gigi YAMAHA VEGA ZR dengan data sebagai berikut: Daya
: 6 KW
Puta Putaran ran : 7500 7500 rpm rpm Dalam Dalam rancan rancangan gan ini penuli penuliss menyaj menyajika ikan n perhit perhitung ungan an untuk untuk memper memperole oleh h ukuran-ukuran dan bahan yang akan digunakan pada roda gigi YAMAHA VEGA ZR. Penuli Penuliss menyad menyadari ari masih masih banyak banyak kekura kekuranga ngan n dalam dalam penyus penyusuna unan n lapora laporan n ini dan masih jauh dari yang diharapkan. Untuk itu penulis dengan lapang dada menerima kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Pada Pada kesemp kesempata atan n ini penuli penuliss tidak tidak lupa lupa menguc mengucapk apkan an banyak banyak terimak terimakasih asih kepada: 1. Kedua orang tua penulis, atas semua nasihat dan pengorbanan moril dan material serta do’anya kepada penulis sehingga terselesaikannya tugas ini. 2. Bapak Ir.Nasri pilly,MT selaku dosen pembimbing penulis dalam menyusun tugas rancangan roda gigi ini 3. Kepada teman-teman mahasiwa yang membantu penulis dalam menyelesaikan menyelesaikan tugas ini Semoga laporan ini bermanfaat bagi penulis dan sebagai bahan pertimbangan untuk tugas lainnya. TERIMAKASIH Medan ,27 mei 2013 Penulis
( DIAN SYAHPUTRA) Nim : 10 202 067
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................ ................................................................... ........................................... .................... 1 DAFTAR ISI ........................................................ ............................................................................... ............................................. ...................... 2 SKET GAMBAR RODA GIGI ............................................. .................................................................... ........................... .... 3 KETERANAGAN GAMBAR .............................. ..................................................... ........................................... .................... 4 CARA KERJA ……………. ............................................. .................................................................... ............................... ........ 5 BAB BAB I
PENDA PENDAHUL HULUAN UAN ....... .......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... 6 1.1 Pengertian Pengertian Roda Gigi .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ....... 6 1.2 Jenis-jenis Jenis-jenis Roda Gigi ............. .................. .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ... 6 1.3 Pemilihan Jenis Roda Roda Gigi ........................................... .......................................................... ............... 11
BAB II
POROS ....... ............ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ....... ........... ................ .......... .......... .......... .......... ....... .. 12 2.1 Pengertian Poros……………………………………………….. 12 2.2 Perhitungan Poros……………………………………………… 13 2.3 Perhitungan Perhitungan Poros Poros Output……………………………………… 19
BAB III SPLINE SPLINE DAN NAAF……. NAAF……. …......... ….............. .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... ..... 23 3.1 Spline dan Naaf………........................ Naaf………............................................... ........................................ ................. 23 3.2 Perhitungan Perhitungan Spline dan Naaf ............. .................. .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... ....... .. 24 BAB IV PERENCANA PERENCANAAN AN RODA RODA GIGI... GIGI... ....... ............ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ..... 34 4.1 Perencanaan Perencanaan Roda Gigi........ Gigi............. .......... ....... .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ... 34 BAB BAB V
BANTA ANTALA LAN… N……… ………… ………… ………. ….…… ………… ………… ………… ………… ………… ……… … 50 5.1 Bantal Bantalan… an………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………. ……...
50
5.2 Perenc Perencana anaan an Banta Bantalan lan……… ……………… ……………… ……………… ……………… …………. …. 52 BABVI BABVI PELUMASA PELUMASAN N DAN TEMPERAT TEMPERATUR UR KERJA MESIN..... MESIN.......... .......... ......... .... 58 BAB VII PERAWATA PERAWATAN N .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ....... 63 BABVIII BABVIII KESIMPULA KESIMPULAN N DAN SARAN SARAN .............. ................... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ....... .. 65 LITERATUR ............................................ ................................................................... .............................................. .................................. ........... 69
2
3
KETERANGAN GAMBAR
NO
NAMA BAGIAN
JUMLAH
1
Rumah roda gigi
1
2
Pinion A
1
3
Pinion B
1
4
Pinion C
1
5
Pinion D
1
6
Bantalan input
2
7
Poros input
1
8
Bantalan output
2
9
Poros out put
1
10
Gear F (4)
1
11
Gear G (3)
1
12
Gear H (2)
1
13
Gear I (1)
1
14
Spline
4
15
Baut pengikat
5
4
PRINSIP KERJA RODA GIGI
Pada posisi netral
Putaran dari poros engkol diteruskan melalui melalui sistem transmisi ke poros input. input. Pada transmisi , putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi yang terdapat pada poros input. Karena gigi-gigi pada poros input tidak berhubungan dengan gigi-gigi pada poros output, maka putaran dari poros input tidak dapat diteruskan ke poros output.
Kecepatan I
Bilaa ped Bil pedal al pem pemind indah ah day dayaa (pe (persen rsenell elling ing)) dit diteka ekan n ke dep depan, an, mak makaa gar garpu pu pemindah gigi akan menggerakkan pinion B sehingga menyatu dengan pinion A. Sehinggan putaran dari poros input diteruskan ke gear I dengan perantaraan yang berlawanan dengan poros input, selanjutnya selanjutnya poros output ditransmisikan ke belakang.
Kecepatan II
Untuk mengubah kecepatan cukup dengan menekan pedal pemindah gigi ke depan, maka garpu akan menekan pinion B ke kanan. dan akan menggerakan gear I (1) kekanan menyatu dengan gear H (2). Sehingga putaran dari poros input dapat diteruskan ke poros output melalui hubungan antara gear H(2) dengan pinion B.
Kecepatan III
Untu Un tuk k ke kece cepa pata tan n III ga garp rpu u pe pemi mind ndah ah me meng ngge gera rakk kkan an pi pini nion on B ke keka kana nan n sehingga sehin gga menyatu menyatu pada pinion pinion C. Dengan berhubungn berhubungnya ya pinion ini, maka putaran putaran dari poros input dapat diteruskan ke poros output melalui roda gigi G (3).
Kecepatan IV
Pada Pa da ke kecep cepat atan an IV ga garp rpu u pe pemi mind ndah ah gi gigi gi ak akan an me meng ngge gerak rakan an ge gear ar G( G(3) 3) sehingga berhubungan langsung dengan gear F(4), sehingga putaran dari poros input dapat diteruskan keporos output melalui pinion D ke gear F(4).
5
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Pengertian Roda Gigi
Roda oda
gigi igi
adal adalah ah sala salah h
satu satu mekan ekanis ism me
yan yang
diper ipergu gun nakan akan untu untuk k
memindahkan daya putaran dari poros yang satu ke poros yang lain. Pada umumnya putaran poros yang digerakkan lebih besar putarannya dari pada putaran poros penggerak, tetapi dapat juga terjadi sebaliknya dan biasanya poros-poros penggerak dengan poros yang digerakkan mempunyai putaran yang berlawanan. Sistem pemindahan daya dan putaran tidak hanya dapat dilakukan oleh roda gigi, tetapi juga dapat dilakukan dengan sabuk dan rantai. Fungsi transmisi adalah : Memperbesar momen pada saat momen yang besar diperlukan. •
Memperkecil momen pada saat kendaraan berjalan dengan kecepatan tinggi, hal ini akan mengurangi bahan bakar dan memperkecil suara yang terjadi pada kendaraan.
•
Untuk memundurkan jalannya kendaraan dengan adanya perkaitan gigi-gigi pada transmisi dikarenakan mesin hanya berputar pada satu arah.
1.2 Jenis-jenis Roda Gigi
1.2.1 Roda gigi dengan poros sejajar.
Yaitu dimana roda giginya sejajar pada bidang slinder (bidang jarak bagi), dimana slinder tersebut saling bersinggungan.
a. Roda a. Roda gigi lurus. Roda gigi lurus berfungsi untuk mentransmisikan daya yang positif antara dua poros yang sejajar dengan sebuah perbandingan kecepatan angular (sudut) yang konstan.
6
Gambar. 1.1 Roda 1.1 Roda gigi lurus
b. Roda b. Roda gigi miring. Roda gigi miring berbeda dengan roda gigi lurus. Dalam hal ini gigi yang dibuat tidak sejajar dengan poros slinder, namun mempunyai sudut helix. helix. Jumlah gigi membentuk kontak serentak pada roda gigi miring. Roda gigi miring jumlah pasangan gigi yang membentuk kontak serentak lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan momen dan putaran putaran melalui gigi tersebut terjadi secara halus. Sifat ini sangat bagus untuk mentransmisikan putaran yang tinggi dan daya yang besar. Namun roda gigi ini lebih besar karena berbentuk ulir sehingga menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan poros.
Gambar. I.2. Roda I.2. Roda gigi miring
c. Roda c. Roda gigi miring ganda. ganda. Roda gigi miring ganda ini mempunyai gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur gigi bentuk “V” yang gaya-gayanya akan saling meniadakan. Roda gigi ini mempunyai perbandingan reduksi kecepatan keliling dan daya yang diteruskan dapat diperbesar, akan tetapi melihat bentuknya sangatlah sukar dalam pembentukannya.
7
Gambar.I.3 Roda Gambar.I.3 Roda gigi miring
d. Roda d. Roda gigi dalam. Roda gigi ini dipergunakan sebagai alat pemindah daya untuk ukuran-ukuran kecil dengan perbandingan reduksi yang besar. Sebab roda gigi pinionnya terletak didalam roda giginya dan biasanya searah.
Gambar. I.4. Roda Roda gigi dalam
e. Batang e. Batang gigi dan Pinion. Pinion. Batang gigi ini merupakan profil dasar pembuatan gigi pasangan. Batang gigi dari pinion dipergunakan untuk membuat putaran menjadi gera kan halus.
8
1.2.2. Roda gigi dengan poros berpotongan dimana porosnya tidak sejajar dan tidak segaris.
a. Roda gigi kerucut lurus. Seperti gambar dibawah ini roda gigi kerucut mempunyai bidang gerak bagi dan batang kerucut, puncaknya terletak di titik potong sebagai poros. Roda gigi kerucut adalah yang paling mudah dipakai dan dibuat, tetapi roda gigi ini menimbulkan suara yang cukup besar ( berisik) diakibatkan perbandingan kontaknya yang kecil.
Gambar. I.5. Roda Roda gigi kerucut lurus
b. Roda b. Roda gigi kerucut spiral. Roda gigi ini mempunyai perbandingan yang besar dan dapat mentransmisikan daya dan putaran yang tinggi dengan beban yang besar.
Gambar. I.6. Roda Roda gigi kerucut spiral.
9
1.2.3. Roda gigi yang mempunyai poros tegak lurus.
Roda gigi ini dipakai pada poros-poros yang menjulang dan tegak lurus tanpa adanya adanya slip slip yang yang besar, besar, dan merupa merupakan kan pemind pemindaha ahan n daya daya yang yang dibutu dibutuhka hkan n pada pada konstruksi permesinan. Roda gigi ini dapat digolongkan menjadi:
a. Roda gigi silang. Roda gigi silang ini mempunyai poros yang menyilang antara poros penggerak dengan poros yang digerakkan.
Gambar. I.7. Roda Roda gigi miring silang
b. Roda b. Roda gigi cacing. (worm gear). gear). Roda gigi cacing fungsinya untuk memindahkan daya yang tidak berpotongan ( tegak lurus). Batang penggerak jenis ulir dipasang pada sebuah atau lebih roda gigi dan biasanya disebut roda cacing. Roda gigi cacing ini mempunyai fungsi yang sama, hanya gerakannya saja yang berbeda. Gerakan roda gigi globoid lebih globoid lebih halus dari pada gigi silindris. gigi silindris.
10
Gambar. I.8.Roda gigi cacing slindris
Sela Selain in roda roda gigi gigi yang yang diur diurai aika kan n diat diatas as ada ada lagi lagi roda roda gigi gigi yang yang dapa dapatt meneruskan putaran seperti: 1. Roda Roda gigi gigi Hipo Hipoid id.. 2. Roda Roda gigi gigi Perm Permuk ukaan aan..
I.3. Pemilihan Jenis Roda Gigi.
Dari jenis roda gigi yang penulis ketahui, penulis lebih cenderung memilih roda gigi lurus. Alasan Alasan penuli penuliss memili memilih h roda roda gigi gigi lurus lurus karena karena sangat sangat mudah mudah untuk untuk dimeng dimengerti erti,, apalagi fungsinya untuk mentransmisikan daya yang positif antara dua poros yang sejajar dengan sebuah perbandingan kecepatan angular (sudut) yang konstan.
11
BAB II POROS
2.1. Pengetian Poros
Poros Poros merupa merupakan kan salah salah satu bagian bagian yang yang terpen terpentin ting g dalam dalam setiap setiap mesin. mesin. Hampir Hampir semua semua mesin mesin meneru meneruska skan n tenaga tenaga bersama bersama-sam -samaa dengan dengan putaran putaran.. Putaran Putaran utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Macam-macam poros
Poros untuk untuk penerus daya daya di klasifikasikan menurut menurut pembebanannya sebagai berikut: 1. Poros Transmisi Poros Poros semacam semacam ini mendap mendapat at beban beban puntir puntir murni murni atau atau puntir puntir lentur lentur.. Daya Daya di transmisikan pada poros ini melalui koling, roda gigi, puli, sabuk atau sprocket rantai, dan lain-lain. 2. Spindel Poros transmisi yang relative pendek, sepeti poros utama mesin perkakas, di mana beban utamanya berupa puntiran, di sebut spindle. spindle. 3. Gandar Poros Poros seperti seperti ini di pasang pasang di antara antara
roda-r roda-roda oda kereta kereta barang, barang, dimana dimana tidak tidak
mendapat mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang kadang-kadang tidak boleh berputar, berputar, di sebut gandar.
Tata cara perencanaan tersusun dalam sebuah diagram aliran, hal-hal yang perlu di perhatikan antara lain, yaitu: Pertama kali ambillah suatu kasus di mana daya P( kW ) harus ditransmisikan dan putaran poros n ( Rpm ). Dalam hal ini perlu dilakukan pemeriksaan terhadap daya P. Daya yang besar mungkin terjadi pada saat start atau mungkin beban yang besar terjadi terus-menerus setelah start, dengan demikian perlu adanya factor koreksi.
Jika p adalah daya nominal yang di keluarkan oleh motor penggerak, maka berbagai macam factor keamanan yang dapat di ambil. Jika factor koreksi adalah fc, maka daya rencana Pd ( kW ) sebagai patokan adalah : Pd = fcxP
....................................[1] ....................................[1] 12
Jika daya di berikan dengan Power Staring ( PS ) maka harus di kalikan dengan 0,73 untuk mendapatkan daya dalam kW. Pd = 0,735 xP
Jika momen puntir ( di sebut juga sebagai momen rencana ) adalah T ( Kg.mm ) maka T = 9,74 x105
Tegangan geser yang di izinkan
τ a
Pd n
.............. [2]
( Kg.mm ) untuk pemakaian umum pada
poros dapat di peroleh dengan berbagai cara, dalam hal ini digunakan metode SF. Dimana harga Sf 1 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan, sedang sedangkan kan harga harga untuk untuk Sf 2 yait yaitu u poro poross diti ditinj njau au akan akan di beri beri pasa pasak k atau atau di buat buat bertangga karena pengaruh kosentrasi tegangan cukup besar, adalah 1,3 sampai 3,0. B kekuatan tarik ( Kg/mm 2) Dan σ τ a
=
B σ Sf 1 xSf 2
..................... [3]
Untuk mendapatkan diameter poros ds (mm) ada factor K t yaitu, di pilih 1,0 jika bebab dikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi te rjadi sedikit s edikit kejutan atau tumbukan, 1,5-3,0 jika terjadi beban atau tumbukan yang besar. Dan juga factor C b diambil 1,22,3 , jika tidak akan terjadi beban lentur cukup di ambil 1,0. 5,1 xK t xC b xT d s = τ a
1 3
................. [4]
Sedangkan Sedangkan tegangan geser yang terjadi
τ (
Kg/mm2 )di karnakan karnakan adanya adanya
momen rencana T (Kg.mm), dan dan pada suatu diameter poros poros d (mm), yaitu : τ a
=
5,1 xT 3
d s
.................................. [5]
2.2. Perhitungan Poros
Dalam merencanakan suatu elemen mesin pasti ada hal-hal yang penting dan perlu diperhatikan. Begitu pula pada poros. poros. Pada perencanaan poros ini antara lain : •
Pemasangan yang mudah dan cepat
•
Ringkas dan ringan
•
Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan yang kecil
13
•
Gerakan aksial pada poros sedikit mungkin sebab pada waktu panas terjadi pemuaian.
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dalam setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Putaran utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Dalam bab ini akan di bicarakan adalah proses penerus daya yang dipakai untuk meneruskan momen. Oleh karena itu perlu diperhatikan jenis bahan yang dipergunakan biasanya dalam proses di buat dari baja yang mempunyai mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : •
Tahan terhadap momen puntir
•
Mempunyai elastisitas yang baik
•
Tidak mudah patah
Dalam Dalam tugas tugas rancan rancangan gan poros poros pemind pemindaha ahan n ini spesifi spesifikasi kasi yang yang dipili dipilih h adalah adalah untuk kendaraan roda dua, yaitu: “VEGA ZR “dengan data-data sebagai berikut: •
Daya (P)
: 6 kW
•
Putaran (n)
: 7500 rpm
•
Gigi transmisi
: 4 speed
•
Pola pe pengoperan ran
: NN- 1 - 2 - 3 - 4. 4.
Jika P merupakan daya nominal out put dari motor penggerak, maka daya rencana pada (kW) adalah daya nominal dikalikan factor keamanan keamanan f c maka dapat di tulis Pd = P . f c
Table 2.1 harga factor keamanaan
Daya yang di transmisikan Daya rata-rata yang diperlukan
0.8-1,2
Daya maksimum
1,2-2.0
Daya nominal Nilai
fc
1,5 – 1,5
f c = 1,2 - 2.0 (Daya maksimum ), dari table 2.1 f c = 1,5 ( diambil )
Maka daya rencana hasil koreksi di dapat : Pd = P . f c
14
= 6 kW . 1,5
= 9 Kw
Momen puntir (T) Poros Input 5 pd T = 9,74 x10 ................................................[7] n
Dimana : T = Momen Pd = Daya rencana ( 9 kW ) n = Putaran (7500 rpm ) Maka diperoleh Tin =
9,74
Pd
x10 5 n
9 kW 5 7500 rpm = 9,74 x 10
= 1168,8 Kg.mm
Tabel 2.2 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros ………… [8]
Standart dan
Lambang
Perlakuan
Kekuatan tarik
Keterangan
macam Baja karbon
S30C
panas Penormaan
(Kg/mm2) 48
konstruksi mesin
S35C
“
52
(JIS G 4501)
S40C
“
55
S45C
“
58
S50C
“
62
Batang baja yang
S55C S35C-D
“ _
66 53
Ditarik Ditarik dingin, dingin,
difinis dingin
S45C-D
_
60
digerinda,
S55C-D
_
72
dibu dibubu but, t,
atau atau
gabungan anta antara ra terebut.
15
halhal-ha hall
Bahan poros dipilih dari bahan baja karbon kontruksi mesin (JIS G 4501) S45C dan kekuatan tarik yaitu 58 Kg/mm 2 dengan tegangan geser yang di izinkan
dapat dirumuskan sebagai berikut : a τ
Dimana :
=
B σ Sf 1 xSf 2
( Kg/mm2)........ [ 9]
= Tegangan geser yang diizinkan (Kg/mm 2)
a
B = Tegangan patah izin poros poros 58 Kg/mm 2
Sf1 =
Faktor Faktor keam keamana anan n untuk untuk penga pengaruh ruh massa massa untu untuk k bahan bahan SC (baj (bajaa karbon), 5,6 s/d 6,0 maka diambil 6 sesuai dengan standart ASME
Sf2 = Faktor keamanan untuk bentuk poros, dimana harga ini sebesar 1,31,33,0. Maka diambil 1,6 sesuai standart ASME Maka : τ a = =
B σ Sf 1 xSf 2
58 Kg / mm
2
6 x1,6
6.041 Kg/mm2 = 6.041 Kg/mm
Perhitungan Untuk Mencari Diameter Poros Input (ds in)
ds in
5,1 xCbxKtxT = τ a
1
3
(mm) ...................................[10]
Dimana : ds in = diameter poros in put Cb
= Faktor keamanan terhadap beban lentur roda gigi “1,2 – 2,3” ( diambil 1,8 )
Kt
= Faktor keamanan standart ASME, jika beban dikenakan dengan kejutan atau
T
tumbukan besar 1,5-3,0 ( diambil 2,3 )
= Mom Momen tors torsii ren rencan cana 1168, 168,8 8 Kg.m Kg.mm m
Maka : ds in
5,1 xCbxKtxT = a τ
1
3
5,1 x1,8 x 2,3 x1168,8 Kg .mm = 2 6.041 Kg / mm
= 15.98 15.98 mm
1
3
≈ 16 16 mm (di (di ambil ambil dari tabel 2.3 )
Table 2.3 Diameter Poros Standart ( SULARSO 1987)
16
4
10
*224
40
(24) 11
4,5
25
*11,2
28
12
30
42
45
*31,5 5
14
50
35
55
*35,5
56
(15) 6
16
*6,3
*224
(105)
240
110
250
420
260
440
*112
280
450
120
300
460
*315
480
125
320
500
130
340
530
140
*3350
560
150
360
160
380
48
*12,5
*5,6
100
38
60
17
170
18
63
180
19
190
20
200
22
65
7
70
*7,1
71
400
600
630
220
75 8
80 85
9
90 95
Keterangan tabel 2.3, yaitu : 1.
Tanda * menyatakan bahwa bilangan bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standart standart
2.
Bilangan Bilangan dlm kurung kurung ( ) hanya hanya dipakai dipakai untuk untuk bagian bagian dimana dimana dipasang dipasang bantalan bantalan gelindi gelinding ng
3.
Bilang Bilangan an bercetak bercetak tebal, tebal, mirin miring, g, dan bergari bergariss bawah bawah merupak merupakan an bilang bilangan an yang yang diambi diambill pada pada perencanan perhitungan perhitungan ini.
Dari Dari tabe tabell 2.3 2.3 dapa dapatt dili diliha hatt diam diamet eter er stand standar artt poro poross berd berdasa asark rkan an hasi hasill perhitungan diameter poros input maka diambil harga yang terdekat dari diameter standart yaitu 16 mm. Maka tegangan geser ( input. Yaitu :
17
) yang terjadi pada diameter poros
τ
T = 5,1 3 ..............................................................[12] ds
1168,8 2 Kg / mm 3 16
= 5,1
= 1,45 Kg/mm 1,45 Kg/mm2 Berdasarkan perhitungan diatas maka poros input tersebut aman untuk dipakai karena tegangan tegangan geser yang terjadi ( izin (
a
) lebih kecil sama dengan dari tegangan geser
)
1,45 Kg/mm 2
≤ ≤
a
6,041 Kg/mm 2
2.3 Perhitungan Poros Output
Pada poros output, putaran terjadi berubah-ubah berubah-ubah sesuai kecepatan yang di kehendaki. Untuk itu putaran yang direncanakan adalah putaran ( n ) yang tertinggi pada poros output yaitu :
n out =
n i
Di mana, n out = putaran poros output n I
= putaran putaran poros input = Perbandin Perbandingan gan poros poros putaran putaran yang yang di reduksi, reduksi, dimana dimana nilai i ≤ 4 untuk
roda gigi lurus . n out
= =
n i 7500rpm 4
= 1875 rpm
Nilai
f c = 1,2 - 2.0 (Daya maksimum ), dari tabel 2.1 f c = 1,5 ( diambil )
Maka daya rencana hasil koreksi di dapat : Pd = P . fc...................................................................[13] = 6 kW . 1,5
18
= 9 kW
Momen puntir Poros Output(T out)
pd ...........................................[14] n
T = 9,74 x105
Dimana : T
= Momen
Pd
= Daya rencana (9 kW)
n out = Putaran (1875 rpm ) Maka diperoleh 9,74
T out =
Pd ............................................[15] nout
x10 5
9k W = 9,74 x 10 5 1875 rpm = 4675,2 Kg.mm
Bahan poros dipilih dari bahan baja karbon kontruksi mesin (JIS G 4501) dan Kg/mm2 dengan kekuat kekuatan an tarik tarik yaitu yaitu 55 Kg/mm dengan tegang tegangan an geser geser yang yang di izinka izinkan n dapat dapat
dirumuskan sebagai berikut : =
a τ
Dimana :
σ B
Sf 1 xSf 2
( Kg/mm2)................................[16]
a =Tegangan geser yang diizinkan (Kg/mm 2)
B = Tegang Tegangan an patah patah izin izin poros poros 58 Kg/m Kg/mm m2
Sf1 = Faktor keamanan untuk pengaruh massa mas sa untuk bahan SC (baja karbon), maka diambil 6 sesuai dengan standart ASME Sf2 = Faktor keamanan untuk bentuk poros, dimana harga ini sebesar 1,3-3,0. Maka diambil 1,9 sesuai standart ASME Maka : τ a = =
B σ Sf 1 xSf 2
58 Kg / mm 2 6 x1,9
5,088 Kg/mm2 = 5,088 Kg/mm Perhitungan Untuk Mencari Diameter Poros Output (ds out)
ds out
5,1 xCbxKtxT = a τ
1
3
( mm) ............................[17]
19
Dimana : ds out = diameter poros in put Cb
= Faktor keamanan terhadap beban lentur roda gigi “1,2 – 2,3” ( diambil 1,8 )
Kt
= Faktor keamanan standart ASME, jika beban dikenakan dengan kejutan atau
tumbukan besar 1,5-3,0 ( diambil 2,3 )
Tout = Momen torsi poros output 4787,2 Kg.mm
Maka : ds out
xCbxKtxT out 5,1 xCbxKtxT = τ a
1 3
5,1 x1,8 x 2,3 x 4675,2 Kg .mm = 5,088 Kg / mm 2
= 26.87 26.87 mm
1 3
≈ 28 28 mm (di (di ambil ambil dari tabel 2.3 )
Dari Dari tabe tabell 2.3 2.3 dapa dapatt dili diliha hatt diam diamet eter er stand standar artt poro poross berd berdasa asark rkan an hasi hasill perhitungan diameter poros output maka diambil harga yang terdekat dari diameter standart yaitu 28 mm. Maka tegangan geser (
) yang terjadi pada diameter poros
output. Yaitu :
T out τ = 5,1 ........................................................[18] 3 ds out 4675,2 2 Kg / mm = 5,1 3 28 = 1,086 Kg/mm 1,086 Kg/mm2 Berdas Berdasark arkan an perhit perhitung ungan an diatas diatas maka maka poros poros output output tersebu tersebutt aman aman untuk untuk dipaka dipakaii karena karena tegangan tegangan geser geser tegangan geser izin (
yang yang terjadi terjadi (
) lebih kecil sama dengan dari
a)
1,086 Kg/mm 2
≤ ≤
a
5,088 Kg/mm2
BAB III SPLINE DAN NAAF
3.1. Spline Dan Naaf
20
Spline adalah alur-alur yang terdapat pada poros sebagai tempat dudukan roda gigi yang memeliki naaf.
Spline Spline diguna digunanak nakan an bertuj bertujuan uan untuk untuk meneru meneruskan skan daya, daya, dan dalam dalam hal ini putaran poros ke roda gigi. System ini dijumpai pada banyak system permesinan. Gambar spline terlihat pada
Gambar 3.1. Spline
Untuk mendapatkan suatu nilai dimensi atau ukuran pada rancangan ini ada beberapa ketentuan-ketentuan untuk medapatkan ukuran-ukuran ukuran-ukuran tersebut: Ds = Diameter spline ds = Dia Diame mete terr poro poross = 0,810 x D s ws = Teba Teball splin splinee =0,15 x D s Hs = Tinggi spline spline = 0,095 x Ds
Dalam merancang suatu poros, karna karna spline ini adalah adalah termasuk dalam poros poros maka harus diperhitungkan nilai-nilai keamanannya
Tegangan geser yang di izinkan
τ a
( Kg.mm ) untuk pemakaian umum pada
poros dapat di peroleh dengan berbagai cara, dalam hal ini digunakan metode Sf. Dimana harga Sf 1 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan, sedangkan harga untuk Sf 2 yaitu poros ditinjau akan di beri pasak atau di buat bertangga karena pengaruh kosentrasi tegangan cukup besar, adalah 1,3 sampai B kekuatan tarik ( Kg/mm2) 3,0. Dan σ τ a
=
B σ Sf 1 xSf 2
21
Sedangkan tegangan geser yang terjadi
τ (
Kg/mm2 )di karenakan adanya
momen rencana T (Kg.mm), dan pada suatu diameter poros d (mm), yaitu : τ a
=
5,1 xT d s3
3.2 PERHITUNGAN SPLINE DAN NAAF
Spline adalah alur-alur yang terdapat pada poros sebagai tempat dudukan roda gigi yang memeliki naaf. Pada perencanaan ini ada dua jenis spline yaitu spline peros input dan spline pada poros output. output.
Spline Spline diguna digunanak nakan an bertuj bertujuan uan untuk untuk meneru meneruskan skan daya, daya, dan dalam dalam hal ini putaran poros ke roda gigi. Sistem ini dijumpai pada banyak sistem permesinan. Gambar spline terlihat .
Gambar 3.2. Poros 3.2. Poros Spline
3.2.1. PERHITUNGAN SPLINE DAN NAAF PADA POROS INPUT
Di ketahui :
Daya ( P in )
= 6kW
Putaran ( n in)
= 7500 rpm
Torsi ( T in )
= 1168,8 Kg/mm
Pada perencanaan spline ini terdapat ketentuan-ketentuan antara lain sebagai berikut: Ds in
= Dimeter Spline Input
ws in
= Tebal Spline Input
hs in
= Tinggi Tinggi Spline Spline Input Input = 0,095 0,095 D s
= 0,15 D s
22
ds in
= Diameter poros Input = 0,810 D s
Diameter spline Dan Naaf Input (Ds in)
ds in
= 0,810 Ds
Ds in
= =
ds in 0,810 16mm 0,810mm
= 19,75 mm( 19 mm untuk spline, 19,75 mm untuk naaf )
Tebal Spline Dan Naaf Input Input (ws in)
ws in = 0.156 x Ds
in
= 0,156 x 19,75 mm = 3,08 mm (3 mm untuk slpine, 3,08 mm untuk naaf )
Tinggi Spline Dan Naaf Input ( hs in )
hs = 0,0 0,095 95 x Ds in = 0,095 x 19,75 mm = 1,87 mm ( 1,87 mm untuk untuk spline, 2 mm untuk untuk naaf naaf )
Panjang Alur Spline Input (Ls in) “untuk poros pejal”.
Ls in =
De 3 dsin
dimana :
2
De = Diameter efektif
De = =
Ds Dsin + dsin 2 19,75 +16 2
= 17,8 mm Ls in =
De3 dsin
2
3
=
17,8 mm 2
16 mm
= 22 mm
Jumlah Spline Dan Naaf Input ( ns
in
)
23
mm
mm
ns in
π ( dsin + hsin x2) = wsin gigi 2
3,14(16mm + 2mmx2) = 3,08mm ( gigi ) 2
= 10 ≈ ( 10 gigi spline = 10 gigi naaf )
Pemeriksaan Kekuatan Poros Spline Input
Diketahui Diketahui : Diameter Diameter Spline Spline Input ( Ds in) = 19,75 mm Torsi Input ( T in )
= 1168.8kg/mm
Pemeriksaan Tegangan Geser Izin Bahan poros dipilih dari bahan baja karbon kontruksi mesin (JIS G 4501) dan Kg/mm2 dengan kekuat kekuatan an tarik tarik yaitu yaitu 55 Kg/mm dengan tegang tegangan an geser geser yang yang di izinka izinkan n dapat dapat
dirumuskan sebagai berikut : a τ
Dimana :
=
σ B
Sf 1 xSf 2
( Kg/mm2)
a =Tegangan geser yang diizinkan (Kg/mm 2)
B = Tegang Tegangan an patah patah izin izin poros poros 55 Kg/m Kg/mm m2
Sf1 Sf1 = Fakt Faktor or keam keaman anan an untu untuk k peng pengaru aruh h massa massa untu untuk k baha bahan n SC (baj (bajaa karbon), maka diambil 6 sesuai dengan standart ASME Sf2 = Faktor keamanan untuk bentuk poros, dimana harga ini sebesar 1,33,0. Maka diambil 1,6 sesuai standart ASME
Maka : τ a = =
B σ Sf 1 xSf 2
55 Kg / mm 2 6 x1,6
5,729 Kg/mm2 = 5,729 Kg/mm Tegangan Geser Yang Terjadi τ
T = 5,1 in 3 Dsin
24
1168,8 2 Kg / mm = 5,1 3 19,75 = 0,77 Kg/mm 0,77 Kg/mm2 Berdasarkan perhitungan diatas maka poros spline input tersebut aman untuk dipaka dipakaii karena karena tegangan tegangan geser geser tegangan geser izin (
yang yang terjadi terjadi (
) lebih kecil sama dengan dari
a)
≤
a
0,77 Kg/mm 2 ≤ 5,729 Kg/mm 2
3.2.2 PERHITUNGAN POROS SPLINE DAN NAAF OUTPUT
Di ketahui ketahui : Daya ( P out )
= 6 kW
Putaran ( n out ) = 1875 rpm Torsi ( T out )
= 4675,2 Kg.mm
Pada perencanaan spline ini terdapat ketentuan-ketentuan antara lain sebagai berikut: Ds out = Dimeter Spline Output hs out
= Tinggi Spline Output
= 0,095 Ds
ds out
= Diameter poros Output
= 0,810 Ds
Diameter Spline Dan Naaf Output (Ds out)
ds out = 0,810 Ds out Ds out = =
ds out 0,810 27,08mm 0,810 mm
= 33,43 mm ≈ ( 33 mm umtuk spline, 33,43 33,43 untuk naaf naaf )
Tebal Spline Dan Naaf Output (ws out)
ws out
= 0.156 x Ds
out
= 0,156 x 33,43 mm = 5,21 mm ( 5 mm untuk spline, 5,21 5,21 mm untuk untuk naaf )
25
Tinggi Spline Dan Naaf Output ( hs
hsout
= 0,095 x Ds
out
)
out
= 0,095 x 33,43 mm = 3,17 mm ( 3,17 mm untuk spline, 4 untuk naaf )
Panjang Alur Spline Output (Ls in) “untuk poros pejal”.
Ls out =
De 3 dsout
2
dimana : De = Diameter efektif De
= =
Ls out =
Dsout + dsout 2
mm
33,43 + 26.87 2
De 3 dsout
2
mm = 30,15 mm
3
=
30,15 mm 2
26.87 mm
= 37.96 mm
Jumlah Spline Dan Naaf Output ( ns
ns out
out
)
π ( dsout + hsout x 2) = wsout gigi 2
3,14(26.87mm + 3,17mmx2)
=
gigi
5,21mm 2
= 18 gigi ≈ ( 18 gigi spline, 18 gigi naaf )
Pemeriksaan Kekuatan Poros Spline Output
Diketahui Diketahui : Diameter Diameter Spline Spline Output Output ( Ds out) = 33,43 mm Torsi Input ( T
out
)
=4675,2 kg.mm
26
Pemeriksaan Tegangan Geser Izin Bahan poros dipilih dari bahan baja karbon kontruksi mesin (JIS G 4501) dan Kg/mm2 dengan kekuat kekuatan an tarik tarik yaitu yaitu 55 Kg/mm dengan tegang tegangan an geser geser yang yang di izinka izinkan n dapat dapat
dirumuskan sebagai berikut : τ a
Dimana :
=
σ B
Sf 1 xSf 2
( Kg/mm2)
a =Tegangan geser yang diizinkan (Kg/mm 2)
B = Tegang Tegangan an patah patah izin izin poros poros 55 Kg/m Kg/mm m2
Sf1 Sf1 = Fakt Faktor or keam keaman anan an untu untuk k peng pengaru aruh h massa massa untu untuk k baha bahan n SC (baj (bajaa karbon), maka diambil 6 sesuai dengan standart ASME Sf2 = Faktor keamanan untuk bentuk poros, dimana harga ini sebesar 1,33,0. Maka diambil 1,9 sesuai standart ASME Maka : τ a = =
B σ Sf 1 xSf 2
55 Kg / mm
2
6 x1,9
4,824 Kg/mm2 = 4,824 Kg/mm Tegangan Geser Yang Terjadi
T out τ = 5,1 3 Dsout 4675,2 2 Kg / mm = 5,1 3 33,43
= 0,638 Kg/mm 0,638 Kg/mm2 Berdasarkan perhitungan diatas maka poros spline output tersebut aman untuk dipaka dipakaii karena karena tegangan tegangan geser geser tegangan geser izin (
yang yang terjadi terjadi (
) lebih kecil sama dengan dari
a)
≤
a
0,638Kg/mm2 ≤ 4,824 Kg/mm 2
3.2.3 PEMERIKSAAN PEMERIKSAAN KEKEUATAN KEKEUATAN NAAF INPUT
Naaf adalah tempat kedudukan poros spline. Yang berfungsi untuk menerusanka menerusankan n daya dari poros poros spline ke roda gigi. Naf terlihat terlihat pada gambar 3.3. 3.3. Direncanankan adalah sebagai berikut :
27
Gambar 3.3 Naaf Table 3.1 Nilai Konstanta Bahan ( C )
Bahan
B ( Kg/cm2 )
C ( Kg/cm2 )
Besi tuang Bt 18
350 - 450
25
Besi tuang Bt 26
550 – 650
35
Besi tuang Bt 52
700 – 1000
35 – 65
Baja St 34
700 – 900
55
Baja St 42
800 – 950
65
Baja St 50
850 – 1100
70
Baja St 60
950 – 1200
85
Baja St 70
1200 – 1400
100
Pada perancangan naaf ini diambil data – data dari tebel 3.1 yaitu Tabel Nilai Konstanta Bahan. Sebagai berikut: Bahan
: Besi tuang Bt 52
Kekuatan tarik (
: 700 – 1000 Kg/cm 2 = 70 – 100 Kg/mm 2
B)
Bahan naf dari bahan besi tuang Bt 52 dengan kekuatan tarik ( Kg/mm2, (di ambil 100 Kg/mm 2) sehingga tegangan geser izin (
g=
B Sf 1 xSf 2 σ
Dimana : Sf1 = 6 Sf2 = 2,1 Maka :
B =
=
B Sf 1 xSf 2 σ
100 Kg / mm
2
6 x 2,1
= 7,93 Kg/mm 2
28
B) = 70–100
g) pada naaf adalah:
Pada naaf ini juga perlu dilakukan pemeriksaan – pemeriksaan untuk menguji naaf tersebut, pemeriksaan yang dilakukan sebagai berikut :
Pemeriksaan tegangan geser ( a) yang terjadi naaf input Fbin
a=
→ Fb = Fs
W in xLnin
Dimana : Fbin = Fsin = gaya pada naaf & spline Win = lebar spline dan naaf Lnin = panjang naaf Gaya yang bekerja pada jari-jari naaf rata-rata (Fbin) T
Fbin = rm
=
T in
Dsin + dsin 2 1168,8 Kg / mm
= 19,75 +16 mm 2 = 65.38Kg Gaya yang bekerja pada setiap spline (Fs in = Fbin) Fsin = =
Fbin
Zin = Jumlah spline input = 10 buah
Z in 65.38Kg 10
= 6,538 Kg Maka pemeriksaan tegangan yang terjadi pada spline atau naaf sebagai berikut :
ain
=
Fbin W in xLnin 65.38 Kg
=
3,08mmx 22mm
= 0,96 Kg/mm 2 Pemeriksaan tegangan tumbuk pada naaf input (
cin =
=
Fbin
cin)
Dimana Acin = hsin x Lsin = 2mm x 22mm =44mm 2
Acin
65.38 Kg 44mm
= Luas yang mengalami tumbukan
2
= 1,48 Kg/mm
29
Menu Menuru rutt anal analisa isa perh perhit itun unga gan n yang yang tela telah h dila dilaku kuka kan n maka maka naaf naaf ini ini aman aman digunakan digunakan karena tegangan-teg tegangan-tegangan angan yang terjadi tidak ada yang melebihi tegangan tegangan geser izin. 3.2.4 PEMERIKSAAN PEMERIKSAAN KEKUATAN KEKUATAN NAAF OUTPUT
Pada perancangan naaf ini diambil data – data dari tebel 3.3 yaitu Tabel Nilai Konstanta Bahan. Sebagai berikut: Bahan
: Besi tuang Bt 52
Kekuatan tarik (
: 700 – 1000 Kg/cm 2 = 70 – 100 Kg/mm 2
B)
Bahan naf dari bahan besi tuang Bt 52 dengan kekuatan tarik ( Kg/mm2, (di ambil 100 Kg/mm 2) sehingga tegangan geser ijin (
g=
B) = 70–100
g) pada naaf adalah:
B Sf 1 xSf 2 σ
Dimana : Sf1 = 6 Sf2 = 2,1 Maka :
g =
=
B Sf 1 xSf 2 σ
100 Kg / mm
2
6 x 2,1
= 7,93 Kg/mm 2 Pada naaf ini juga perlu dilakukan pemeriksaan – pemeriksaan untuk menguji naaf tersebut, pemeriksaan yang dilakukan sebagai berikut :
Pemeriksaan tegangan geser ( a) yang terjadi naaf output Fbout
aout =
W out xLnout
Dimana : Fbout
→ Fbout = Fsout
= Fsout = gaya pada naaf & spline output
Wout
= lebar spline dan naaf out
Lnout
= panjang naaf out
Gaya yang bekerja pada jari-jari naaf rata-rata (Fbout) T
Fbout = rm
=
T out
Dsout + dsout 2
30
4675,2 Kg / mm
= 33,43 + 26.87 mm 2 = 155.06 Kg Gaya yang bekerja pada setiap spline (Fs out = Fbout) Fsout = =
Fbout
Zout = Jumlah spline output = 10 buah
Z out 155.06 Kg 10
= 15.506Kg Maka pemeriksaan tegangan yang terjadi pada spline atau naaf out sebagai berikut :
aout
= =
Fbout W out xLnout 155.06 Kg 5,21mmx37,74mm
= 0,0079 Kg/mm 2 Pemeriksaan tegangan tumbuk pada naaf output (
cout
=
Fbout Acout
cout)
Dimana Acout= hsout x Lsout = 4mm x 37,74mm
=150,9mm2 =
155.06 Kg
= Luas yang mengalami tumbukan
150,9mm 2
= 1,03 Kg/mm Menurut analisa perhitungan yang telah dilakukan maka naaf ini aman digunakan digunakan karena tegangan tegangan tegangan-tegan tegangan-tegangan gan yang terjadi tidak ada yang melebihi tegangan geser izin. BAB IV PERENCANAAN RODA GIGI 4.1. Perencanaan Roda Gigi
Dalam pembuatan roda gigi terlihat banyaknya variasi roda gigi ini bertujuan untuk memvariasikan kecepatan putar pada roda gigi. Dengan demikian putaran dapat di percepat ataupun diperlambat dengan perhitungan besarnya perbandingan diameter roda gigi. Terlihat pada rangkaian roda gigi pada gambar di bawah ini.
31
a
b
Gambar 4.1 Rangkaian 4.1 Rangkaian roda gigi gigi
Untuk perencanaan roda gigi telah diperoleh data-data sebagai berikut: Daya ( P )
= 6 kW
Putar utaran an ( n )
= 750 7500 0 Rpm Rpm
4.1.1. Perencanaan First Gear (Pinion Gear (Pinion 1)
First gear adalah roda gigi penggerak. Pada perencanaan ini disebut roda gigi 1 pada pemakaiannya. Adapun perhitungan perhitungan dari roda gigi ini adalah sebagai berikut :
Table 4.1. Konstanta Bahan ( C )
Bahan Besi tuang Bt 18
( Kg/cm2) 350 – 450
σ B
C( Kg/cm2) 25
Besi tuang Bt 26
550 – 650
35
Besi tuang Bt 52
700 – 1000
35 – 65
32
Baja St 34
700 – 900
55
Baja St 42
800 – 950
65
Baja St 50
850 – 1100
70
Baja St 60
950 – 1200
85
Baja St 70
1200 – 1400
100
Table 4.2. Faktor pemasangan ( λ ) λ
Cara Pemasangan Dengan kolager dst
Sampai 30
Pemasangan teliti teliti
Sampai 25
Pemasangan biasa
Sampai 15
Jumlah gigi, z = 20 λ
= 25 (untuk pemasangan teliti)
c = konstanta bahan baja St 60, C = 85 kg/cm
2
Sehingga : m =3
45618 xP λ xCxZ xCxZ 1 xn
=3
45618 x6 2
25 x85 Kg / cm x 20 x7500 Rpm
= 0.09 0.09 mm = 0.1mm 0.1mm Besar modul yang di gunakan di sesuaikan dengan harga modul standart JIS B 1701 –1973. Table 4.3 Harga modul stsndart ( JIS B 1701 – 1973 )
Seri ke1 0,1
Seri ke2 0,15
0,2
Seri ke3
Seri ke1
Seri ke2 3,5
0,25
4
4,5
0,3
0,35
5
5,5
0,4
0,45
6
7
0,5
0,55
8
9
0,6
0,7
10
11
0,8
0,75
12
14
1,0
0,9
16
18
1,25
1,75
20
22
0,65
33
Seri ke3 3,75
6,5
1,50
25
2,0
32
2,25
2,5
2,75
3,0
40 3,25
50
28 36 45
Keterangan ; Dalam pemilihan utamakan seri ke 1, jika terpaksa baru kemudian kemudian ke seri 2 dan 3
Maka diameter puncak (Dp) dapat dicari dengan persamaan : Dp = M . z = 0.1 x 20 = 2 mm ; d = dp = Diameter puncak. Maka lingkaran dedendum (Dd) : Dd = dp dp + (2 (2 x m) m) = 2 + (2 x 0.1) = 2.2 mm. Lingkaran addenum (Da) : Da =Dp – 2 . 1,25 1,25 . M = 2.2 – (2 x 1,25 x 0.1) = 1.95 mm. Tinggi kepala (addendum) Ha : Ha = m Ha = 0.1 0.1 mm. mm. Tinggi kaki (dedendum) Hf : Hf = 1,2 1,25 5 xM = 1,25 x 0.1 = 0.125 mm.
Tinggi gigi (Ht) : Ht = Hf + Ha. = 0.125 + 0.1 = 0.225 mm. Tebal gigi (Tt) : Tt =
π . M
2
34
=
3,14 ×0.1 2
= 0.157 mm. Lebar gigi (b) : b
= (G-10) x M = 8 x 0.1 = 0.8 mm.
a. Pemeriksaan kekuatan gigi pada first pada first gear .
Pada pemeriksaan roda gigi ini banyak sekali fenomena yang terjadi pada gigi tersebut, mulai dari gaya-gaya yang bekerja pada gigi, tegangan lanjut dan momen lentur.
Gaya tangensial yang terjadi pada gigi (Ft) : Ft = ν
=
102. Pd
(kg)
v .dp.nl
π
(m/det)
60.1000
dimana: Ft = gaya tangensial Pd = daya rancangan V = kecepatan keliling
Maka Maka Ft: Ft:
=
102 x9 3.53
.
= 260.1 kg Sedang momen yang terjadi (M) : M = Ft . z = 260.1 x 20 = 5202 kg.mm.
Table 4,4 Faktor bentuk gigi Y.
Jumlah gigi 10
Y 0,201
Jumlah gigi 25
Y 0,339
11
0,226
27
0,349
12
0,245
30
0,358
35
13
0,261
34
0,371
14
0,276
38
0,383
15
0,289
43
0,396
16
0,295
50
0,408
17
0,302
60
0.421
18
0,308
75
0,434
19
0,314
100
0,446
20
0,320
150
0,459
21
0,327
300
0,471
23
0,333
Batang gigi
0,484
Untuk mencari tegangan lentur yang terjadi dapat dilihat sebagai berikut : Ft = Tb . b . M . Y Tb =
Ft b. M .Y
Dimana : Tb = Tegangan Tegangan lentur lentur (kg/mm (kg/mm2) Ft = Gaya Gaya tang tangen ensia siall (kg) (kg) b
= Lebar gigi (mm)
Y = Faktor Faktor bentuk bentuk gigi gigi (Tabel (Tabel 4.4) 4.4)
Untuk :
z
= 20
Y
= 0,320
Tb = =
Ft b. M .Y
260.1 0.8 x 0.1 x 0,320
= 10160.2 kg/mm 2.
b. Ukuran utama counter main shaft first gear (1). gear (1).
Untuk mencari harga-harga dan diameter roda gigi penggerak (gear) harus diketahui besarnya perbandingan transmisi antara roda gigi yang berpasangan “i” , yaitu jumlah gigi pada gear berbanding jumlah gigi pada pinion.
36
Harga dan perbandingan transmisi untuk roda gigi biasanya antara 4 – 5, maka untuk speed satu diambil i = 4 sehingga didapat persamaan dengan rumus : no =
nl i
Dimana : no = Putara Putaran n count counter er gear. gear. nl = Put Putar aran an roda roda gigi gigi i
= Perb Perban andi ding ngan an tran transm smis isii : 4 (dia (diamb mbil il))
Disubstitusikan : no =
7500 4
= 1875 rpm.
Untuk mencari z2 (jumlah pada gear) maka dapat dilihat dibawah ini : z2 = z1 . i Dimana : z1 = Jumlah gigi pada pinion i
= Perbandingan transmisi (dipilih)
Disubstitusikan ke angka : z2 = 20 . 4 = 80. Dalam hal roda gigi berpasangan antara pinion dengan gear, besarnya harga modul, lebar gigi, tebal gigi, dan tinggi gigi dinilai sama. Maka harga diameter dari roda gigi (gear) dapat dicari yaitu : Dp = Lingka Lingkaran ran puncak puncak =M.z = 0.1 . 80 = 8 mm. Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = dp – 2 . 1,25 1,25 . M = 8 – 2 x (1,25 x 0.1) = 0.75 mm. Lingkaran addendum (Da) : = dp + 2 . M = 8 + 2 .x0.1
37
= 8.2 mm.
4.1.2. Perencanaan Ukuran utama Main utama Main Shaft Second Gear (Pinion Gear (Pinion 2)
Pada perencanaan pinion 2 roda gigi sama juga dengan perhitungan roda gigi penggerak pada pinion 2. Dalam hal ini harga modul dan jumlah gigi ditentukan terlebih dahulu. Direncanakan jumlah gigi ke 2 (z) : 21 (diambil). Maka :
M =3
45618 x 6 25 x85 Kg / cm 2 x 21 x7500 Rpm
=0.09 mm = 0.1 mm Maka diameter puncak dari roda gigi (pinion 2) dapat diketahui : Dp = M . z = 0.1 X 21 = 2.1 mm Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = Dp Dp + 2 . M = 2.1 + 2 X 0.1 = 2.3 mm Lingkaran addendum (Da) : Da = Dp – 2 . 1,25 1,25 . M = 2.1 – 2 . (1,25 ( 1,25 X0.1) = 0.53 mm. Tinggi kepala (addendum) Ha : Ha = M = 0.1 mm. Tinggi kaki (dedendum) Hf : Hf = 1,2 1,25 5 .M = 1,25 . 0.1 = 0.125 mm. Tinggi gigi (Ht) : Ht = Hf + Ha = 0.125 + 0.1 = 0.225 mm.
38
Tebal gigi (Tt) : Tt = =
π . M
2
3.14 ×0.1 2
= 0.157 mm Lebar gigi (b) : b
= (G – 10) . M = 8 X 0.1 = 0.8 mm
a. Pemeriksaan terhadap kekuatan gigi pada pinion 2.
Dalam konstruksi roda gigi ini banyak sekali fenomena yang terjadi pada gigi tersebut, maka gaya-gaya yang bekerja pada gigi : tegangan lentur, momen lentur. Gaya tangensial yang terjadi pada gigi (Ft) : Ft = V =
102. Pd
V π . Dp.nl
60.1000
(m/det)
Dimana : n
= mome momen n punt puntir ir ranc rancan angn gn
V = kecepatan keliling Ft = gaya tangensial Pd = daya rancangsan Dp = Diamete Diameterr puncak puncak
Maka : V =
π × 2.1 × 7500
60.1000
= 0,83 m/det.
Sehingga harga Ft dapat dicari : Ft =
102 ×9 0.83
= 1113.7 kg
39
Sedangkan momen yang terjadi (M) : M = Ft . r = 1113.7 . 21 = 23388.5 kg . mm Untuk mencari tegangan lentur yang terjadi dapat dilihat sebagai berikut : Tb
Ft
=
b. M .Y
Dimana:Y = 0.320 M =momen yang terjadi Ft =gaya tangensial Tb=tegangan lentur yang terjadi Tb =
1113.7 0.8 ×0.1 ×0.320
= 43503.9 kg/mm 2. b. Ukuran utama counter shaft seconder gear (II).
Untuk mencari harga-harga dari diameter roda gigi penggerak (gear) harus diketahui besarnya perbandingan transmisi antara roda gigi berpasangan (i). Harga i = 3 diambil untuk speed 2. no = =
nl i 7500 3
= 2500 rpm. Dan untuk mencari z 2 (jumlah gigi pada gear) maka dapat dilihat sebagai berikut : z2 = i . z = 3 . 21 = 63 mm. Maka pada roda gigi yang berpasangan antara pinion dan gear dapat dihitung parameternya yaitu : Dp = M . z = 0,1 . 63 = 6.3 mm. Lingkaran addendum (Da) : Da = Dp – 2 (1,2 (1,25) 5) M = 6.3 – 2 (1,25) 0.1
40
= 6.05 mm. Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = Dp Dp + 2 . M = 6.3 + 2 . 0,1 = 6.5 mm. 4.1.3 Perencanaan Utama Main Utama Main Shaft Gear (Pinion (Pinion III).
Untuk mengetahui harga- harga dari roda gigi penggerak yang ke 3 harus terlebih dahulu direncanakan / ditentukan parameternya yaitu modul dan jumlah gigi yang akan dirancang. Dalam hal ini jumlah gigi (z) = 22.
Maka diameter puncak dapat dicari : Dp = M . z = 0.1 . 22 = 2.2 mm. Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = Dp Dp + 2 . M = 2.2 + 2 . 2 = 6.2 mm. Lingkaran addendum (Da) : Da = Dp – 2 (1,25 (1,25 . M) = 2.2 – 2 (1,25 . 0,1) = 1.95 mm. Tinggi kepala (addendum) Ha : Ha = M = 0.1 mm Tinggi kaki (dedendum) Hf : Hf = 1,2 1,25 5 .M = 1,25 . 0,1 = 0.125 mm Sedangkan tinggi gigi (Ht) : Ht = Hf + Ha = 2,5 + 0,1 = 0.25 mm 41
Tebal gigi (Tt) : M
Tt = π .
2 0 .1
=π.
2
= 0.05 mm. Lebar gigi (b) : b
= (G – 10) . M = 8 . 0,1 = 0.8 mm
a. Pemeriksaan terhadap kekuatan gigi pada pinion ke tiga.
Dalam konstruksi roda gigi ini banyak yang harus di perhatikan, yaitu gaya yang bekerja pada gigi, tegangan lentur yang terjadi, dan momen lentur. Gaya tangensial yang terjadi pada gigi (Ft) : Ft = V = =
102. Pd
V . Dp.no
π
60.1000
.2.2 × 2500
π
60.1000
= 0.29 rad/det. Maka : Ft = =
102. Pd
V 102.9 0.29
= 3165,5 g Sedangkan momen yang terjadi (M): M = Ft . r = 3165.5 . 22 = 69641.37 69641.37 g . mm b. Ukuran utama counter shaft third gear (III) .
Untuk mengetahui harga-harga dan diameter roda gigi yang digerakkan, harus diketahui terlebih dahulu besarnya perbandingan transmisi (i). Harga i = 2 untuk speed 3.
42
Maka : n2 = =
nl i 7500 2
= 3750 rpm. Dan Dan untu untuk k menc mencar arii z2 (jumla (jumlah h gigi gigi pada pada pinion pinion)) dapat dapat dihitu dihitung ng dengan dengan persamaan sebagai berikut : z2 = i . z = 2 . 22 = 44 buah. Maka Maka pada pada roda roda gigi gigi yang yang berpas berpasang angan an ini antara antara gear gear dan pinion pinion dapat dapat dihitung parameternya yaitu : Diameter puncak (Dp) : Dp = M . z2 = 0,1 . 44 = 4,4 mm. Lingkaran addendum (Da) : Da = Dp – 2 (1,25 (1,25 . M) = 4.4 – 2 (1,25 . 0,1) = 4.15 mm. Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = Dp Dp + 2 . M = 4.4 + 2 . 0,1 = 4.6 mm. Sedangkan Sedangkan harga dari addendum, addendum, dedendum, dedendum, tinggi gigi, dan tebal gigi sama dengan pinion 3
Main Shaft (Pinion IV) 4.1.4.Perencanaan Ukuran Utama Utama Main
Roda gigi penggerak terakhir adalah pinion 4 dimana akan menggerakkan gigi empat dan posisinya adalah top speed. Dalam hal ini gigi dan harga modul juga ditentukan terlebih dahulu. z = 25 buah.
Maka diameter puncak dari roda gigi dapat diketahui :
43
Dp = M . z = 0.1 . 25 = 2.5 mm Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = Dp Dp + 2 . M = 2.5 + 2 . 0,1 = 2.7 mm. Lingkaran adendum (Da) : Da = Dp – 2 (1,25 (1,25 . M) = 2.5 – 2 (1,25 . 0,1) = 2.25 mm. Tinggi kepala (addendum) Ha : Ha = M = 0.1 Tinggi kaki (dedendum) Hf : Hf = 1,2 1,25 5 .M = 1,25 . 0,1 = 0.125 mm Tinggi gigi (Ht) : Ht = Hf + Ha = 0.125 + 0,1 = 0.225 mm Tebal gigi (Tt) : Tt = π .
M 2
= 3,14 .
0,1 2
= 0,157 mm Lebar gigi (b) : b
= (6-10) . M = 8 . 0,1 = 0,8 mm
a. Pemeriksaan t erhadap kekuatan gigi pada pinion IV.
44
Hal-hal yang diperlukan pada konstruksi roda gigi adalah gaya tangensial yang bekerja seperti tegangan lentur dan momen lentur. Untuk mengetahui hal diatas akan dihitung dengan cara seperti dibawah ini : Ft = V = =
102. Pd
V π . Dp.nl
60.1000 π .50.2666,67
60.1000
= 6,98 rad/det. Maka : Ft =
102. Pd
V
102 .9,83 6,98
= 143,64 m/s.
Sedangkan momen yang terjadi adalah (M) : M = Ft . r = 143,64 . 25 = 3591 kg . mm. Untuk mencari tegangan lentur yang terjadi dipakai persamaan : Tb =
Ft b. M .Y
Dimana : Y = Fak Fakto torr ben bentu tuk k gig gigii Y = 0,399 Maka : Tb =
143,64 16 .2.0,339
= 13,24 kg/mm2
b. Ukuran utama counter shaft fourth gear (4).
Untuk Untuk menghitun menghitung g parameter parameter pada gear 4 juga harus diketahui diketahui perbandingan perbandingan transmisi (i) dalam hal ini i = 1,5. Maka :
45
nl
no = =
i 8000 1,5
= 5333,33 rpm. Dimana : nl = Putara Putaran n lentu lenturr shaft shaft four fourth th gear gear no = Puta Putaran ran roda roda gigi gigi.. Dan Dan untu untuk k menc mencar arii z2 (jum (jumla lah h gigi gigi pada pada gear) gear) dapa dapatt dihi dihitu tung ng deng dengan an persamaan dibawah ini : z2 = z1 . i = 25 . 1,5 = 37,5 mm. Diambil : 38
Maka diameter puncak (Dp) dapat dihitung : Dp = M . z = 2 . 38 = 76 mm. Lingkaran addendum (Da) : Da = Dp – 2 (1,25 (1,25 . M) = 76 – 2 (1,25 . 2) = 71 mm. Lingkaran dedendum (Dd) : Dd = Dp Dp + 2 . M = 76 + 2 . 2 = 80 mm. Haga-harga pada addendum, dedendum, tinggi gigi, lebar gigi, dan modul adalah sama untuk gigi yang berpasangan. Dalam hal ini yaitu pinion 4.
46
BAB V BANTALAN 5.1 Bantalan
Bantal Bantalan an adalah adalah elemen elemen mesin mesin yang yang menump menumpu u poros poros berbeb berbeban, an, sehing sehingga ga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur Klasifikasi Bantalan
Bantalan dapat di klasifikasikan sebagai berikut : 1. Atas dasar gerakan gerakan bantalan bantalan terh terhadap adap poros poros a. Bant Bantal alan an lunc luncur ur,, pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan
bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisa pelumas. b. Bantalan gelinding, pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian
yang yang berp berput utar ar deng dengan an yang yang diam diam mela melalu luii eleme elemen n geli gelind ndin ing g seprti seprti bola bola (peluru), rol, atau rol jarum, dan rol bulat. 2. Atas Atas dasar dasar beba beban n terha terhadap dap poro poross a. Bant Bantal alan an radi radial al,, arah beban yang di tumpu bantalan ini adalah tegak lurus
sumbu poros.
47
b. Bant Bantal alan an aks aksia ial, l, arah beban ini sejajar dengan sumbu poros. c. Bant Bantal alan an geli gelind ndin ing g khusu khusus, s, bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya
sejajar dan tegak lurus sumbu poros. Bagian-bagian bantalan dapat dilihat pada gambar 5.1 di bawah ini:
H Gambar 2.14. Nama bagian-bagian bantalan www.bonesbearings.com/gap/maintenance.html
Gambar.5.1 Bantalan Gambar.5.1 Bantalan Hal-Hal Penting Dalam Perancangan Bantalan Radial
Dalam Dalam peranc perancang angan an ini diambi diambill bantal bantalan an radial radial karena karena,, roda roda gigi gigi yang yang di gunakan adalah roda gigi lurus secara keseluruhan kes eluruhan yang dalam hal ini nilai gaya aksial a ksial Fa dianggap tidak ada. Sebelumnya kita menentukan nilai ekivalen P (Kg) P = X . Fr + Y . Fa Dima Dimana na :P
= Gaya Gaya ekiv ekival alen en (Kg) (Kg)
X = Faktor Ra Radial Y = Fakto aktorr Aksi Aksial al Fr = Gay Gayaa Rad Radia iall Fa = Gay Gayaa Aks Aksia iall
Fr =
T D
2
Dimana :
T = Torsi
D = Diameter luar bantalan
Beban dinamis spesifik (C) yang tejadi : fh C = P fn
Dima Dimana na : fh fh = Life Life fact factor or fn = Spe Speed ed fact facto or
48
Lh fh = 500
1 3
Dimana : Lh yaitu umur nominal bantalan bola 33,3 fn = n
1
3
Dimana : n = Putaran
5.2. PERENCANAAN BANTALAN ( BEARING )
Bantalan yaitu elemen mesin yang menumpu poros berbeban sehingga putaran atau gerak bolak-balik dapat berputar secara halus, aman dan tahan lama. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik, maka prestasi seluruh mesin akan menurun atau tidak bekerja dengan baik. Terlihat gambar bagian-bagian bantalan radial pada gambar (a) dan bantalan radial utuh pada gambar (b).
a
b Gambar 5.2 Bantalan 5.2 Bantalan radial
Dalam perancangan bantalan ini terdapat dua jenis bantalan yaitu, bantalan pada poros in put dan pada pada poros out put Gaya yang menekan bantalan adalah gaya yang bekerja pada roda gigi yang saling berhubungan, dan dalam perancangan ini di gunakan jenis bantalan radial. Perhitungan Bantalan Pada Poros Input
Bedasarkan hasil perhitungan poros input pada bab sebelumnya di peroleh bantalan dengan spesifikasi dengan melihat table 5.1 yaitu table ukuran bantalan. bantalan.
49
Table 5.1Ukuran bantalan
Nomor bantalan Jenis terbuka
Dua sekat
6000 6001 6002 6003* 6004 6005* 6006 6007 6008 6009 6010
6001ZZ 02ZZ 6003ZZ 04ZZ 05ZZ 6006ZZ 07ZZ 08ZZ 6009ZZ 10ZZ
6200 6201 6202 6203 6204 6205 6206 6207 6208 6209 6210
6300 6301 6302 6303 6304 6305 6306 6307 6308 6309 6310
Ukuran luar(mm) Dua sekat tanpa kontak
d
D
B
r
Kapasitas
Kapasitas
nominal
nominal
dinamis
statis
spesifik
spesifik C0
C(Kg)
(Kg)
6001VV 02VV 6003VV 04VV 05VV 6006VV 07VV 08VV 6009VV 10VV
10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50
26 28 32 35 42 47 55 62 68 75 80
8 8 9 10 12 12 13 14 15 16 16
0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
360 400 440 470 735 790 1030 1250 1310 1640 1710
196 229 263 296 465 530 740 915 1010 1320 1430
6200ZZ 01ZZ 02ZZ 6203ZZ 04ZZ 05ZZ 6206ZZ 07ZZ 08ZZ 6209ZZ 10ZZ
6200VV 01V 02VV 6203VV 04VV 05VV 6206VV 07VV 08VV 6209VV 10VV
10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50
30 32 35 40 47 52 62 72 80 85 90
9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20
1 1 1 1 1,5 1,5 1,5 2 2 2 2
400 535 600 750 1000 1100 1530 2010 2380 2570 2750
236 305 360 460 635 730 1050 1430 1650 1880 2100
6300ZZ 01ZZ 02ZZ 6303ZZ 04ZZ 05ZZ 6306ZZ 07ZZ 08ZZ 6309ZZ 10ZZ
6300VV 01VV 02VV 6303VV 04VV 05VV 6306VV 07VV 08VV 6309VV 10VV
10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50
35 37 42 47 52 62 72 80 90 100 110
11 12 13 14 15 17 19 20 23 25 27
1 1,5 1,5 1,5 2 2 2 2,5 2,5 2,5 3
635 760 895 1070 1250 1610 2090 2620 3200 4150 4850
365 450 545 660 785 1080 1440 1840 2300 3100 3650
* Angka yang bercetak tebal, miring, dan bergaris bawah adalah bantalan yang diambil pada perancangan ini Maka di peroleh bantalan poros input : 50
•
Diameter poros (ds) 16,1 mm
•
Diameter dalam bantalan (d) 17 mm
•
Lebar bantalan (B) 10 mm
•
Diameter luar bantalan (D) 35 mm
•
Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) 470 Kg
•
Kapasitas nominal statis (C0) 296 Kg Nomor bantalan 6003
•
Dalam rancangan bantalan poros intput ini yang di gunakan adalah bantalan radial, dimana gaya aksial Fa = 0. Pada bantalan ini gaya ekivalen (P) yang bekerja adalah P = X x Fr + Y x Fa
Dimana Dimana : X = Faktor Faktor radial = 0,56 0,56 (untuk (untuk baris tunggal) tunggal) dari table 5.2 Y = Fakt Faktor or axia axiall = 1,0 1,0 dari dari tab table le 5.2 5.2 `
Fr = Daya radial Fa = Gay Gayaa aksi aksial al = 0
Tabel 5.2 faktor-faktor V, X, Y dan X 0,0, Y 0
Jenis bantalan
Beban Putar Pada Cincin Dalam
Beban Putar Pada Cincin luar
V
Bantal an Alur Dalam
Fa/C0 = 0,014 = 0,028 = 0,056 = 0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56
Bantal an Bola Sudut
= 20o = 25o = 30o = 35o = 40o
1
1
Baris Tunggal
Baris Ganda
Fa/VFr>e
Fa/VFr≤ e Fa/VFr>e
X
Y
1,2
0,56
2,30 1,19 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00
1,2
0,43 0.41 0,39 0,37 0,35
1,00 0,87 0,76 0,66 0,57
51
Baris Tunggal
X
Y
e
X
Y 0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44
0,57 0,68 0,80 0,95 1,14
1
0
0,56
2,30 1,90 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00
1
1,09 0,92 0,78 0,66 0,55
0,70 0,67 0,63 0,60 0,57
1,63 1,41 1,24 1,07 0,93
Baris Ganda
X0
Y 0
X 0
Y 0
0,6
0,5
0,6
0,5
0,5
0,42 0,38 0,33 0,29 0,26
1
0,84 0,76 0,66 0,58 0,52
Untuk bantalan garis tunggal, bila F bila F a / VFr ≤ e, X = 1, Y = 0 Gaya radial
Fr
=
T in D
Dimana :Tin
= Torsi input = 1196,8 Kg/mm
2
1196,8 Kg .mm = 35mm 2
D = Diameter luar bantalan
= 68,38 Kg 68,38 Kg Maka: P = X x Fr + Y x Fa = 0,56 x 68,38 Kg + 1 x 0 = 38,29 Kg Table 5.3Bantalan untuk permesinan serta umurnya Lh Umur Lh
2000 2000-4 -400 000( 0(ja jam m) Pemakian jarang
Factor beban fw 1-1,1
Kerja halus tanpa tumbukan
Alat listrik rumah tangga,speda
1,1-1,3 Kerja biasa
1,2-1,5
Mesin pertanian
5000 5000-1 -150 5000 00((jam jam) 2000 200000-30 3000 000( 0(ja jam m) Pemakaian sebentar-sebentar Pemakaian terus(tidak terusmenerus menerus) Pompa, poros transmisi, separator, Konveyor, mesin pengayak , mesin pengangkat, lift, perkakas , pres tangga jalan putar , separator sentripugal , setrifus pemurni gula ,motor listrik Motor kecil, roda Otomobil, mesin meja, pemegang jahit pinyon, roda gigi reduksi, kereta rel
Kerja dengan getaran atau tumbukan
Alat-alat besar, unit roda gigi dengan getaran besar
400 4000000-6000 60000 0 (jam jam) Pemakaian terusmenerus dengan keandalan tinggi
Poros transmisi utama yang memang peranan penting motormotor listrik yang penting
Pompa penguras, rol kalender, kips angin, penggiling bola, motor rel kereta listrik
Penggetar, penghancur
Beban dinamis spesifk (C) yang terjadi adalah : C=P
fh fn
Dimana : fh : Life factor fn : Speed factor life factor ( fh) fh) adalah : Lh = umur umur nomi nomina nall untu untuk k bant bantal alan an bola bola.. Yait Yaitu u 6000 60000 0 jam( jam(di diam ambi bill pemakaian sebentar-sebentar). Berdasarkan table 5.3
52
Lh fh = 500
1
3
60000 = 500 500
1 3
= 4,93
Speed fector ( fh) fh) adalah : 33,3 fn = n
33,3 = 8000
1
n = putaran poros yaitu 8000 Rpm
3
1 3
= 0,16 Maka beban dinamis yang ditimbulkan yaitu : C = Px
fh fn
= 38,29 Kgx
4,93 0,16
=1179,81 Kg
Perhitungan Bantalan Pada Poros Output
Bedasarkan hasil perhitungan poros input pada bab sebelumnya di peroleh bantalan dengan spesifikasi dengan melihat table 5.1 yaitu table ukuran bantalan. bantalan. Maka di peroleh bantalan poros output : •
Diameter poros (ds) 27,08 mm
•
Diameter dalam bantalan (d) 25 mm
•
Lebar bantalan (B) 12 mm
•
Diameter luar bantalan (D) 47 mm
•
Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) 790 Kg
•
Kapasitas nominal statis (C0) 530 Kg
•
Nomor bantalan 6005
Dalam rancangan bantalan poros output ini yang di gunakan adalah bantalan radial, dimana gaya aksial Fa = 0. Pada bantalan ini gaya ekivalen (P) yang bekerja adalah Dimana Dimana : X Y ` Fr Fa Gaya radial
P = X . Fr + Y . Fa = Faktor Faktor radial = 0,56 0,56 (untuk (untuk baris tunggal), tunggal), dari table 5.2 = Fakto Faktorr axial axial = 1,0 1,0 . Dari Dari table table 5.2 = Daya radial = Gay Gayaa aksi aksial al = 0
53
Fr =
Tout D 2
Dimana :Tout
= Torsi output = 4878,2 Kg.mm
4878,2 Kg .mm Fr = 47mm 2
D
= Dia Diame mete terr luar luar bant bantal alan an
= 207,5 Kg 207,5 Kg Maka:
P
= X .Fr + Y. Fa = 0,56 x 207,5 Kg + 1 x 0 = 116,2 Kg
Beban dinamis spesifk (C) yang terjadi adalah : C
=P
fh fn
Dimana : fh : Life factor fn : Speed factor life factor ( fh) fh) adalah : Lh
= umur umur nomi nomina nall untu untuk k bant bantal alan an bola bola.. Yait Yaitu u 6000 60000 0 jam( jam(di diam ambi bill
pemakaian sebentar-sebentar). Berdasarkan table 5.1 Lh fh = 500
1
3
60000 = 500 500
1 3
= 4,93
Speed fector ( fh) fh) adal ad alah ah : 33,3 fn = n5
1
nout = putaran poros yaitu 9988,24 Rpm
3
= Putaran poros output pada kec 4
33,3 = 9988,24
1
3
= 0,149 Maka beban dinamis yang ditimbulkan yaitu : C = Px
fh fn
= 116,2 Kgx
4,93 0,149
= 3844,7 Kg
54
BAB VI PELUMASAN DAN TEMPERATUR KERJA MESIN
6.1. Pelumasan dan Temperatur Kerja Mesin
Pada perancangan pelumas kali ini disamakan atara pelumas roda gigi dengan pelumas mesin, karena gear box tercakup dalam klasifikasi mesin pada kendaraan roda dua ini. Sifat-sifat Utama Dari Pelumasan Yaitu : •
Sebagai Pelumas
Oli melumasi permukaan metal yang bersinggungan dengan cara membentuk lapisan film. Lapisan oli ( oil film ) tersebut berfungsi untuk mencegah kontak langsu langsung ng antara antara permuk permukaan aan metal metal yang yang membat membatasi asi keausan keausan dan kehila kehilanga ngan n tenaga minim. Terlihat pada gambar 6.1
55
Gambar 6,1 Roda 6,1 Roda Gigi yang Terlapisi Oli ( Oil Film ) Bersifat Pendingin
•
Pembakaran menimbulkan panas dan komponen mesin menjadi panas sekali. Hal Hal ini ini akan akan meny menyeb ebab abka kan n keau keausa san n yang yang cepa cepat, t, bila bila tida tidak k di turu turunk nkan an temper temperatu aturny rnya. a. Untuk Untuk melaku melakukan kan ini oli perlu perlu di sirkula sirkulasik sikan an di sekelil sekeliling ing komponen agar dapat menyerap panas dan mengeluarkannya dari mesin. Sebagai Perapat
•
Oli membentuk semacam selaput oli antara dua roda gigi atau lebih yang berkaitan. Ini berfungsi sebagai perapat ( seal ) yang dapat mencegah hilangnya tenaga masin.
Sebagai pembersih
•
Koto Kotora ran n akan akan meng mengen enda dap p dala dalam m komp kompon onen en-k -kom ompo pone nen n mesin mesin.. Ini Ini akan akan mena menamb mbah ah gesek gesekan an dan dan meny menyum umba batt salur saluran an oli. oli. Oli Oli akan akan memb members ersih ihka kan n kotoran-ko kotoran-kotoran toran yang menempel menempel dan mencegah mencegah tertimbunn tertimbunnya ya kotoran kotoran dalam mesin dengan pergantian oli secara bekala. sebagai Penyerap Tegangan
•
Oli menyerap dan menekan menekan tekanan tekanan lokal yang beraksi pada komponen komponen yang di lumasi, serta melindungi agar komponen tersebut tidak menjadi tajam saat tejadinya gesekan-gesekan pada bagian-bagian yang bersinggungan. Syarat-Syarat Oli Mesin atau Roda Gigi
Harus mempunyai kekentalan yang tepat
Keke Kekent ntal alan an haru haruss relat relativ ivee stab stabil il tanp tanpaa terp terpen enga garu ruh h adan adanya ya peru peruba baha han n temperatur
Oli harus sesuai dengan penggunaan metal
Tidak merusak dan anti karat terhadap komponen
Tidak menimbulkan busa
Perhitungan Pelumasan dan Temperatur Kerja Mesin
56
Untuk mecari luas bidang gesek pada roda gigi, dimana luas bidang gesek roda gigi A ( mm ), lebar gigi b ( mm ), tinggi gigi Ht atau tinggi kepala ditambah tinggi kaki, jumlah gigi Z ( gigi ). Maka : A = 2 x b x Ht x Z Karna dalam hal ini ada empat pasang roda gigi in dan out, maka luas total yaitu :
∑ Ain / out = A1 + A2 + A3 + A4 Untuk mendapatkan luas total A tot , yaitu: Atot = Ain + Aout Diambil diameter linkar jarak bagi rata-rata pada roda gigi input dan out put pada kecepatan 4 d4 (mm), dengan kecepatan keliling V ( m/s ), dan n 4 putaran kecepatan 4 (Rpm). V =
d 4 =
xd 4 xn4
π
60
d in + d out 2
Dimana : din = d1 pada kecepatan 4 dout = d2 pada kecepatan 4
6.2. PERHITUNGAN TEMPERATUR DAN PELUMASAN
Gesekan di sertai tenaga interaksi phisik antara obyek, dan gesekan selalu mengakibatkan keausan. Permukaan gigi adalah subyek gesekan akibat slip dan gesekan di karenakan putaran. Besarnya beban permukaan roda gigi, permukaan yang kasar dan kecepatan melu melunc ncur ur meng mengha hasi silk lkan an gesek gesekan an yang yang besar besar dan dan bert bertam amba bah h pana panass yang yang di timbulkan. Untuk Untuk alasan alasan tersebu tersebut, t, oli roda roda gigi gigi diperlu diperlukan kan dengan dengan memenu memenuhi hi kondis kondisii berikut : •
Kekentalannya harus sesuai
•
Mempunyai kemampuan memikul beban
•
Tahan terhadap panas dan oksidasi
57
Teliha Telihatt pada pada gambar gambar (a) bantal bantalan an yang yang terlum terlumasi asi dan (b) roda roda gigi gigi yang yang terlapisi dengan selaput oli:
a
b
Gambar 6.2 Bantalan 6.2 Bantalan dan Roda Roda Gigi yang Terlumasi Untuk mengetahui panas pada roda gigi sistem transmisi ini terlebih dahulu di cari luas penampang luas roda gigi tersebut:
6.2.1. Luas Bidang Gesek Pada Roda Gigi Input
Untuk Untuk mencari luas bidang bidang gesek pada roda gigi input di gunakan persamaan persamaan yaitu: Ain = 2 x b x Ht x Z in Dimana : Ain = Luas bidang gesek pada roda gigi input (mm 2) b
= Lebar gigi keseluruhan (mm)
Ht = Tinggi Tinggi gigi gigi keseluru keseluruhan han (mm) (mm) Zin = Jumlah roda gigi input Maka : Luas bidang gesek roda gigi input pada pada kecepatan 1 (Ain1) Ain1 = 2 x b x Ht x Z in1 = 2 x 30mm x 4,5mm x 18 = 4860 mm 2 Luas bidang gesek roda gigi input pada kecepatan 2 (A in2) Ain2 = 2 x b x Ht x Z in2 = 2 x 30mm x 4,5mm x 28 = 7560 mm 2 58
Luas bidang gesek roda gigi input pada kecepatan 3 (A in3) Ain3 = 2 x b x Ht x Z in3 = 2 x 30mm x 4,5mm x 37 = 9990mm 2 Luas bidang gesek roda gigi input pada kecepatan 4 (A in4) Ain4 = 2 x b x Ht x Z in4 = 2 x 30mm x 4,5mm x 44 = 11880 mm 2 Maka laus total bidang gesek roda gigi input ( A in )
∑A
in
= Ain1 + Ain2 + Ain3 + Ain4
= ( 4860 + 7560 + 9990 + 11880 ) mm 2 = 34290 mm 2
Ain
6.2.2. Luas Bidang Gesek Pada Roda Gigi output
Untuk mencari luas bidang gesek pada roda gigi output di gunakan persamaan yaitu:
Aout = 2 x b x Ht x Z out
Dimana : Aout = Luas bidang gesek pada roda gigi output (mm 2) b
= Lebar gigi keseluruhan (mm)
Ht
= Tin Tingg ggii gig gigii kes kesel elur uruh uhan an (mm) (mm)
Zout = Jumlah roda gigi output Maka : Luas bidang gesek roda gigi output pada kecepatan 1 (A out1) Aout1 = 2 x b x Ht x Z out1 = 2 x 30mm x 4,5mm x 71 = 19170 mm 2
Luas bidang gesek roda gigi output pada kecepatan 2 (A out2) Aout2 = 2 x b x Ht x Z out2 = 2 x 30mm x 4,5mm x 61 = 16470 mm 2
Luas bidang gesek roda gigi output pada kecepatan 3 (A out3)
59
Aout3 = 2 x b x Ht x Z out3 = 2 x 30mm x 4,5mm x 52 = 14040 mm 2
Luas bidang gesek roda gigi output pada kecepatan 4 (A out4) Aout4 = 2 x b x Ht x Z out4 = 2 x 30mm x 4,5mm x 44 = 11880 mm 2
Maka laus total bidang gesek roda gigi output ( A out )
∑A
out
= Aout1 + Aout2 + Aout3 + Aout4
= ( 19170 + 16470 + 14040 + 11880 ) mm 2 Aout = 61560 mm 2 Luas Total Pada Pada Semua Roda Gigi ( A tot ), Yaitu:
Atot = Ain + Aout = ( 34290 + 61560) mm 2 = 95850 mm 2 BAB VII PERAWATAN
Elem Elemen en-el -elem emen en mesi mesin n yang yang dire direnc ncan anak akan an untu untuk k trans transmi misi si mesi mesin n akan akan mengalami pembebanan sesuai dengan penggunaannya. Seiring dengan pembebanan itu akan mempengaruhi umur dari suatu elemen mesin atau masa pakai dari mesin itu sendiri. Terkadang Terkadang suatu peralatan tidak dapat dioperasikan dioperasikan sampai batas jam operasi operasi yang ditentukan oleh pabrik pembuat mesin itu sendiri, tetapi terkadang dapat juga melebi melebihi hi jam operasi operasi dan peralatan peralatan mesin mesin juga juga baik baik kondi kondisiny sinya. a. Hal itulah itulah yang yang menjadikan kita mengambil suatu tindakan yaitu peralatan tepat yang harus digunakan didalam bagian-bagian mesin. Dalam Dalam perenc perencana anaan an roda roda gigi gigi analis analisaa yang yang dilaku dilakukan kan adalah adalah berdas berdasark arkan an pembebanan-pembebanan yang terjadi
erat
hubungannya dengan pemakaian
kendaraan “YAMAHA ZUPITER Z” ini. Hal ini dibuktikan dengan beban maksimum yang dapat diangkat oleh kendaraan ini. Jika pada buku petunjuk pemakaian, kendaraan hanya diperbolehkan 2 orang saja,
60
petunjuk ini harus diteliti karena desain peralatan yang digunakan telah dirancang untuk semaksimal mungkin. Pada Pada saat saat meng mengen enda dara raii seped sepedaa moto motor, r, yang yang perl perlu u dipe diperh rhati atika kan n adal adalah ah pengaturan kecepatan pada saat pengoperasian transmisi kecepatan. Tidak dibenarkan meng mengop oper er gigi gigi pada pada saat saat puta putaran ran mesi mesin n masi masih h ting tinggi gi,, cara cara yang yang bena benarr dala dalam m mengurangi putaran mesin dari poros engkol sejenak dengan bantuan kopling. Dala Dalam m hal hal ini ini kopl koplin ing g yang yang digu diguna naka kan n adala adalah h kopl koplin ing g basa basah. h. Deng Dengan an diturunkannya tarikan mesin, maka secara otomatis kopling dalam pengoperasian gigi akan terjadi hentakan atau benturan. Semakin sering hal ini dilakukan maka tidak terutup kemungkinan gigi-gigi akan sompel / rusak. r usak.
Pelumasan
Suatu Suatu hal yang yang perlu perlu diperh diperhati atikan kan adalah adalah peluma pelumasan. san. Dimana Dimana peluma pelumasan san fungsinya untuk mengurangi gesekan-gesekan antara dua bahan yang bersinggungan. Maka Maka dengan dengan adanya adanya peluma pelumasan san akan akan mengur mengurang angii keausa keausan n dan sekali sekaligus gus akan akan menambah umur dari peralatan, dalam hal ini adalah roda gigi dan bantalan. Pelu Peluma masa san n dipe diperh rhit itun ungk gkan an deng dengan an sekia sekian n jam opera operasi si atau atau sekia sekian n ribu ribu kilometer, kemudian pelumas harus diganti dengan yang baru.
Kebersihan
Suatu hal yang tidak boleh luput dari kita adalah kebersihan dari peralatan, karen karenaa peral peralat atan an ini ini adal adalah ah padu paduan an-p -pad adua uan n dari dari loga logam m dan dan juga juga berh berhub ubun unga gan n langsung dengan udara luar, yang mengakibatkan teroksidasinya peralatan-peralatan tersebut dan akhirnya menimbulkan korosi pada komponen mesin.
Bagian / komponen mesin yang harus diperhatikan kebersihannya yaitu : a.
Saringan ud udara, ag agar ud udara ya yang ma masuk ke ke sl slinder be bebas da dari ko kotorankotoran, sehingga menghasilkan proses yang baik pada saat pembakaran. Oleh karena itu saringan udara harus dibersihkan setiap 6000 km.
b.
Busi juga harus diperhatikan kebersihannya supaya terjadi proses pembakaran yang baik.
c.
Membersihkan s is isa p em embakaran yang t er erlihat pada s li linder, penutup blok dan permukaan atas piston dan saluran-saluran campuran bahan bakar setiap 3000 km. 61
BAB VIII KESIMPULA DAN SARAN 8.1 KESIMPULAN
Dari hasil analisa mulai dari bab II pada perencanaan roda gigi ini, maka dapat disimpulkan data-data perencanaan sebuah roda gigi kendaraan roda dua YAMAHA JUPITER-Z adalah sebagai berikut :
Daya
Putaran
Speed
: 4 kecepatan.
Pola pe pengoperasian
: NN-1-2-3-4-N (r (rotari)
: 88 Hp : 8000 rpm
1. Hasil perhitungan poros.
Bahan poros baja karbon (JIS G4501) S 45 C yang mempunyai tegangan tarik (Tb = 58 kg / mm 2).
Momen puntir puntir / momen momen rencana rencana (T) :1196,8 :1196,8 Kg.mm Kg.mm
62
Diameter poros out put
: 28 mm
Dimeter poros in put
: 16 mm
Tegangan geser yang terjadi
: 1,49 Kg/mm 2
Tegangan geser izin
: 6,041 Kg/mm 2
2. Hasil perhitungan spline.
Panjang spline (L)
: 22 mm
Lebar spline (W)
:.3,08 mm
Tinggi spline (h)
: 1,87 mm
Dimeter spline maksimum (D)
:.33,43 mm
Diameter spline minimum (d)
: 19,75 mm
Jumlah spline (K)
: 10
Tegangan geser yang terjadi pada spline (Tg)
Tegangan geser yang diizinkan pada spline (Tˉg) : 5,729 Kg/mm
: 0,79 Kg/mm 2
3. Hasil perhitungan roda gigi.
Bahan roda gigi yang direncanakan : Baja St 60
3.1.a Bahan shaft first gear
Diameter puncak (Dp)
: 40 mm
Tinggi gigi (ht)
: 4,5 mm
Tebal dasar gigi (Tp)
: 3,14 mm
Lebar gigi (B)
:.16 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm
Modul (M)
:2
Jumlah gigi (Zl)
: 20
Tegangan lentur
: 17,5 Kg/mm 2
3.1.b Counter shaft first gear
Diameter puncak (Dp)
: 160 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm 63
2
Jumlah gigi (Z 2)
: 80
3.2.a Main shaft second gear
Diameter puncak (Dp)
: 42 mm
Tinggi gigi (ht)
: 4,5 mm
Lebar gigi (Tt)
: 3,14 mm
Tebal gigi (B)
: 16 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm
Modul (M)
:2
Jumlah gigi (Z)
: 21
3.2.b Counter shaft second gear
Diameter puncak (Dp)
: 126 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm
Jumlah gigi (Z)
: 63
3.3.a Main shaft third gear
Diameter puncak (Dp)
: 44 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm
Jumlah gigi (Z)
: 22
Modul (M)
:2
Tinggi gigi (ht)
: 4,5 mm
Tebal gigi (Tt)
: 3,925 mm
Lebar gigi (B)
: 16 mm
3.3.b Counter shaft third gear
Diameter puncak (Dp)
: 88 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm 64
Jumlah gigi (Z)
: 44
3.4.a Main shaft fourth gear.
Diameter puncak (Dp)
: 50 mm
dedendum (hf)
: 2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm
Jumlah gigi (Z)
: 25
Modul (M)
:2
Tinggi gigi (ht)
: 4,5 mm
Tebal gigi (Tt)
: 3,14 mm
Lebar gigi (B)
: 16 mm
3.4.b Counter shaft fourth gear.
Diameter puncak (Dp)
: 76 mm
dedendum (hf)
:.2.5 mm
addendum (ha)
: 2 mm
Jumlah gigi (Z)
: 38
Modul (M)
:2
4. Hasil perhitungan bantalan
Nomor bantalan
: 6003
Diam Diamet eter er dala dalam m ban banta talan lan inpu inputt (d) (d)
:.17 :.17mm mm
Diame ameter lu luar ba bantalan input(D)
: 35mm
Tebal bantalan (B)
: 10mm
Diame ameter dalam bant antalan output
: 28 mm
Diameter luar bantalan output
: 47 mm
Lebar bantalan
: 12 mm
Kapasitas dinamis spesifik (C)
: 790Kg
Kapasitas statis spesifik (Co)
: 530Kg
5. Pelumasan.
65
Pelumasan yang dipakai
: Hidrodinamika.
Jenis pelumasan
: SAE 30.
Absolute (Viscosity)
: 3,988 Cp.
8.2 SARAN
Dala Dalam m hal hal ini ini penu penuli liss meng menghi himb mbau au kepa kepada da peng penggu guna na buku buku ini ini seba sebaga gaii referensi nantinya, hendaklah lebih teliti dalam menyelesaikan tugas rancangan Roda gigi ataupun tugas-tugas lainnya, sehingga tugas anda jauh lebih baik. Banyak Banyak sekali faedah yang dapat dipetik dari tugas rancangan rancangan Roda Gigi ini, jika dikerjakan sesuai prosedur yang sebagai mana mestinya. Diantaranya: 1. Sebagai pembelajaran untuk membuat skripsi 2. Menambah wawasan dengan banyaknya literatur yang diambil 3. Lebih bertanggung jawab dengan apa yang kita tulis. Akhi Akhirn rnya ya penu penuli liss meng menguc ucap apka kan n terim terimaa kasi kasi bany banyak ak kepa kepada da Bapa Bapak k Edy Edy Susanto, ST,MT sebagai pembimbing, kedua orang tua yang telah memebantu baik mori morill maup maupun un mate materil ril,, dan dan tak tak terlu terlupa paka kan n tema teman-t n-tem eman an yang yang tentu tentuny nyaa sedik sedikit it banyaknya turut berperan dalam penyelesaian tugas rancangan Roda Roda Gigi ini.
LITERATUR
1. DASAR-DASAR PERENCANAAN DAN PEMILIHAN MESIN, oleh Ir. Sularso Msc. PT. Pradya Paramita. Edisi satu 1987, Jakarta.
2. J.S. Sukai, L.D. Michael, Sandi Harahap. PERENCANAAN TEHNIK MESIN. Edisi IV. Jilid I. Penerbit Erlangga.
66
Jakarta 1984.
3. Umar Sutrisno, PERENCANAAN TEHNIK MESIN. Penerbit Erlangga 1986.
4. MECHANICAL ENGINEERING AND BOOK, By Kault.
5. DASAR-DASAR PERHITUNGAN KEKUATAN BAHAN. Penerbit Restu Agung Jakarta, Edisi I tahun 1986. 6. ELEMEN MESIN, Drs. Daryanto.Penerbit Rineke Cipta
67
