PERENCANAAN RODA GIGI
3.1 Perhitungan Pasangan Roda Gigi Pada Tahapan Reduksi Awal
Pasangan roda gigi tahapan reduksi awal, terdiri dari pinyon yang melekat pada poros utama dan roda gigi besar yang melekat pada poros transisi. Jarak antara
sumbu poros utama dan sumbu poros transisi direncanakan sebesar 80 mm. Daya dan putaran poros utama ditransmisikan keporos transisi melalui pasangan roda gigi
dengan perbandingan transmisinya 3,8. Daya rencana dari poros utama adalah 9,504 kW dan putarannya adalah 9000 rpm, data ini didapatkan pada Bab I Perencanaan
Poros. Untuk mentransmisikan daya tersebut melalui pasangan roda gigi maka perlu
direncanakan sebuah pasangan roda gigi dengan diameter, ketebalan dan bagian bagian lain dari roda gigi yang sesuai dengan daya dan putaran tersebut.
Diameter sementara dari pasangan roda gigi dapat ditentukan dengan mempergunakan persamaan berikut:
mm 67
, 126
mm 33
, 33
8 ,
4 mm
608 8
, 4
mm 160
8 ,
3 1
mm 8
, 3
80 2
8 ,
3 1
mm 80
2 1
2 1
2
2 1
2 1
2 1
2 1
d d
d d
d d
i i
a d
i a
d
Berdasarkan diagram pemilihan modul, maka modul yang dipilih adalah 2,5. Jumlah gigi z dari setiap roda gigi dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut:
mm 68
, 50
mm 33
, 13
5 ,
2 mm
67 ,
126 5
, 2
mm 33
, 33
2 1
2 1
2 2
1 1
z z
z z
m d
z m
d z
o o
Gambar 3.1 Diagram Pemilihan Modul Roda Gigi Lurus
Dari perhitungan diatas ada empat kemungkinan susunan jumlah gigi dari pasangan roda gigi yaitu: 13 : 50 , 13 : 51, 14 : 50, 14 : 51; dari keempat
kemungkinan tersebut maka perbandingan 13 : 50 lebih mendekati dengan perbandingan transmisi yaitu 3,84; oleh karena itu jumlah gigi dari pasangan roda
gigi ditetapkan sebagai berikut: z
1
= 13 dan z
2
= 50, kemudian diameter sebenarnya dari pasangan roda gigi dapat ditentukan sebagai berikut:
mm 125
50 mm
5 ,
2 dan
mm 5
, 32
13 mm
5 ,
2
2 2
1 1
z m
d z
m d
o o
Pada pasangan roda gigi, di antara lingkaran kepala dan lingkaran kaki biasanya terdapat celah yang sering disebut dengan kelonggaran puncak c
k
yang besarnya adalah 0,25 x m atau lebih, namun dalam perencaaan ini c
k
diambil 0,25m, maka harga c
k
= o,25 x 2,5 = 0,625 mm. Ukuran-ukuran lain dari roda gigi dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut:
a. Diameter kepala d
k
d
k1
= z
1
+ 2m = 13 + 2 x 2,5 mm = 37,5 mm d
k2
= z
2
+ 2m = 50 + 2 x 2,5 mm = 125 mm
b. Diameter kaki d
f
d
f1
= z
1
– 2 m – 2 x c
k
= 13 –2 x 2,5 – 2 x 0,625 = 26,25 mm d
f2
= z
2
– 2 m – 2 x c
k
= 50 – 2 x 2,5 – 2 x 0,625 = 118,75 mm c. Tingggi gigi H
H = 2 x m + c
k
= 2x 2,5 + 0,625 = 5,625 mm d. Factor bentuk gigi
Factor bentuk gigi ini dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini
Tabel 3.1 Faktor Bentuk Gigi Jumlah
gigi Y
Jumlah Gigi
Y Jumlah
Gigi Y
10 11
12 13
14 15
16 17
18 0,201
0,226 0,245
0,261 0,276
0,289 0,295
0,302 0,308
19 20
21 23
25 27
30 34
38 0,314
0,320 0,327
0,333 0,339
0,349 0,358
0,371 0,383
43 50
60 75
100 150
300
batang gigi 0,396
0,408 0,421
0,434 0,446
0,459 0,471
0,484
Sumber: Dialer Suzuki
Keterangan: Y
1
= 0,261 Y
2
= 0,408
e. Kecepatan keliling roda gigi v kecepatan keliling roda gigi dihitung berdasarkan diameter jarak bagi dari roda
gigi dengan persamaannya sebagai berikut: ms
30 ,
15 60000
9000 5
, 32
1000 60
1 1
n d
v
b
f. Factor koreksi terhadap kecepatan f
c
Semakin tinggi kecepatannya, semakin besar pula variasi beban atau tumbukan yang terjadi, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi terhadap gaya yang terjadi pada
roda gigi. Factor koreksi dapat dilihat pada tabel dibawah ini
Tabel 3.2 Faktor Dinamis Kecepatan rendah
v f
v
3 3
Kecepatan sedang
v f
v
6 6
Kecepatan tinggi
v f
v
5 ,
5 5
, 5
Berdasarkan tabel diatas maka untuk roda gigi reduksi ini, factor koreksinya dapat digunakan persamaan:
282 .
30 ,
15 6
6 6
6
v f
v
g. gaya tangensial roda gigi Roda gigi yang berputar dengan kecepatan tertentu akan menghasilkan gaya
tangensial sebesar: F
t
= 102P v = 102 x 9,504 15,30 = 63,36 kg h. Bahan roda gigi
Bahan roda gigi dapat kita pilih berdasarkan tabel 3.3. Berdasarkan tabel tersebut bahan untuk:
Pinyon ; S 45 C σ
B
= 58 kg mm
2
H
B
= 200 σ
a
= 30 kg mm
2
Roda gigi ; FC 30 σ
B
= 30 kg mm
2
H
B
= 200 σ
a
= 13 kg mm
2
Berdasarkan pemilihan bahan untuk pasangan roda gigi reduksi ini maka a. Beban lentur yang diizinkan adalah F’b
F’
b1
= 30 x 2,5 x 0,261 x 0,282 = 5,5 kg F’
b2
= 13 x 2,5 x 0,408 x 0,282 = 3,73 kg b. Beban permukaan yang dizinkan F’
H
F’
H
= 0,079 x 32,5 x 2 x 50 63 = 4,075 kg Tabel 3.3 Tegangan Lentur Yang Diizinkan Pada Bahan Roda Gigi
Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin 1987
i. Lebar roda gigi b Lebar roda gigi biasanya ditetapkan antara 6 – 10 m, roda gigi dengan sisi
sangat lebar cenderung mengalami deformasi, khususnya jika bekerja sebagai pinyon. Oleh karena itu lebar roda gigi dihitung berdasarkan beban minimum yang
diizinkan dengan menggunakan persamaan berikut: b =F
t
F’
tm
= 63,36 kg 3,73 kg = 16,99 mm, dibulatkan menjadi 17 mm. Pemeriksaan perhitungan roda gigi dapat dilakukan dengan membandingkan
beberapa dimensi dari roda gigi yaitu: b m = 17 2,5 = 6,8
kontruksi aman
d b = 32,5 17 =1,9 kontruksi aman
Syarat keamanan untuk pemeriksaan ini adalah d b harus lebih besar dari 1,5; berarti syarat kedua ini juga telah terpenuhi, dengan demikian roda gigi reduksi ini
adalah aman untuk digunakan.
3.2 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan pertama
Kategori