Maka : GD
2
= GD
2 rot
+ GD
2 coupl
Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.300 = 0,8538 + 0,011772
= 0,8655 [kgm
2
] Sehingga momen gaya dinamik ketika start adalah :
M
dyn
= η
δ .
n.t .v
G .
975 ,
375t n
. GD
.
s 2
s 2
′ +
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.297 Dimana :
δ = koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi 1,1
s d
1,25 = 1,15 diambil
G` = kapasitas angkat rencana [10000 kg] t
s
= waktu start 3 sampai 8 [detik] t
s
= 3 [detik] diambil N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.300
v = kecepatan angkat 7,0 mmenit = 0,116 mdet n = putaran motor = 730 [rpm]
η = efisiensi sistem transmisi penggerak = 0,85 diasumsikan Jadi :
M
dyn
= 723
, 85
, 3
740 116
, 10000
975 ,
3 375
740 8655
, 15
, 1
2
= +
[kg.m]
b. Momen Gaya Start Motor yang diperlukan
M
mot
= M
st
+ M
dyn
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.300 = 22,26 + 0,723
= 22,983 [kg.m]
Universitas Sumatera Utara
c. Momen gaya ternilai motor tersebut.
Karena motor listrik yaitu arus AC maka momen juga ternilai pada moto : 2
75 ,
1 −
=
rated maks
M M
N.Rodenko, Mesin Pengangkat, hal.296 dimana : M
ma
= M
motor
M
rated
= 75
, 1
maks
M N.Rodenko, Mesin Pengangkat, hal.296
= 75
, 1
983 ,
22
= 13,133[kgm]
d. Pemeriksaan motor terhadap beban lebih.
Beban lebih motor selama start M
maks
= M
mot
rated maks
daya maks
M M
M M
= 2
Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.301
= 133
, 13
983 ,
22 2
= 1,75 2 Maka pemakaian motor terhadap beban lebih overload adalah aman.
3.5.2 Motor Penggerak Troli
Troli dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya puli dan hook. Disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, troli juga
berfungsi sebagai pembawa beban yang melintas di atas rel pada girder.
Universitas Sumatera Utara
Gaya maksimum yang bekerja pada troli : P
max
= 4
q Q
+
Dimana : q = berat troli 1000 kg diambil dari data survey
maka : P
max
=
4 1000
12000 +
= 3250 [kg] Berdasarkan data survey :
- Diameter roda troli D
w
= 15 [cm] - Diameter poros roda troli d
w
= 7 [cm]
Gambar 3.8 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek
Tahanan akibat gesekan pada roda troli adalah : W = Q + q
Dw K
dw 2
01 ,
+
Dimana : µ = koefisien gesek pada bantalan 0,1 K = koefisien gesek roda gelinding 0,5
Universitas Sumatera Utara
Maka : W = 12000 + 1000
15 5
, 2
7 01
, +
= 923 [kg] Daya motor penggerak yanng dibutuhkan pada kecepatan konstan :
N =
[ ]
HP .
75 .
η V
W
Dimana : W = Tahanan untuk menggerakkan troli
η = Efisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 V = Kecepatan jalan troli direncanakan = 0,2 ms
Maka : N =
8 ,
. 75
2 ,
. 923
= 3,07 Hp = 2,28 Kw Sehingga, diilih elektromotor dengan N = 3,07 Hp, putaran n = 1200 rpm
disesuaikan dengan standar.
3.5.3 Motor Penggerak Girder
Besar tahanan akibat gesekan pada roda jalan adalah : W
w
= W
cr w
D K
2 µ.d
w
+
Dimana : µ = koefisien gesek pada bantalan = 0,01
W
cr
= berat total girder dan troli 12000 kg data survey d
w
= diameter poros roda jalan = 3,8 cm = 4 cm D
w
= diameter roda jalan = 9 cm K = koefisien gesek gelinding roda = 0,05
Universitas Sumatera Utara
Maka : W
w
= 12000 9
05 ,
. 2
0,01.4 +
= 180 kg Pada kecepatan konstan daya motor yang dibutuhkan adalah :
N
g
=
[ ]
HP .
75 .
η V
W
Dimana : V = kecepatan crane jalan direncanakan = 0,33dtk µ = efisiensi = 0,8
maka : N =
8 ,
. 75
33 ,
. 180
= 0,99 = 1 Hp Sehingga, dipilih motor dengan N = 1 Hp, putaran n = 1200 rpm.
3.6 Sistem Transmisi Roda Gigi. 3.6.1 Transmisi roda gigi pada gerakan naik turun
Perencanaan transmisi roda gigi dilakukan terhadap transmisi roda gigi
gerakan hoisting crane gerakan naik turun. Sistem transmisi roda gigi pada perencanaan ini mempunyai fungsi untuk mereduksi putaran dari motor penggerak
ke drum. Pada umumnya putaran motor yang tersedia lebih tinggi dibandingkan dengan putaran drum yang sesuai dengan kecepatan angkat yang direncanakan.
Pada perencanaan transmisi roda gigi hal – hal yang direncanakan adalah sebagai berikut:
a. Putaran poros drum. b. Ukuran utama roda gigi.
c. Poros roda gigi. d. Pasak.
Universitas Sumatera Utara
Adapun gambar dari sistem transmisi roda gigi yang direncanakan pada bagian ini adalah sebagai berikut :
Gambar 3.9 Sistem Transmisi Roda Gigi
Keterangan gambar : 1.
Poros I. 5. Roda gigi 4
9. Drum 2.
Roda gigi 1. 6. Roda gigi 5
10. Poros II 3.
Roda gigi 2. 7. Roda gigi 6
11. Poros III 4.
Roda gigi 3. 8. Motor
12. Poros IV A,B = Bantalan poros I
C,D = Bantalan poros II E,F = Bantalan poros III
G,H = Bantalan poros IV
Universitas Sumatera Utara
3.6.1.1 Putaran poros drum.
Putaran pada poros I sama dengan putaran motor penggerak yaitu sebesar 730 [rpm]. Untuk menentukan putaran pada drum digunakan rumus putaran
drum : n
drum
=
drum drum
D V
. π
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.235 dimana : V
drum
= 2 x V
angkat
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.60 = 2 x 7,0
= 14 [mmenit] V
drum
= π D
drum
. n
drum
14 = 3,14 . 0,195 [m] . n
drum
n
drum
= 86
, 22
195 ,
. 14
= π
[rpm] jadi putaran drum adalah 23 [rpm]
3.6.1.2 Perbandingan transmisi roda gigi.
Untuk memperoleh ukuran utama roda gigi ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :
a. Menentukan perbandingan transmisi.
b. Menentukan jumlah gigi.
c. Menentukan modul.
Perbandingan total putaran roda gigi ditentukan melalui persamaan : i
tot
=
drum motor
n n
minimum putaran
maksimum putaran
= Sularso, Elemen Mesin, hal.263
i
tot
=
23 730
= 31,7
Universitas Sumatera Utara
Menurut literatur Elemen Mesin, Sularso, hal.216, perbandingan transmisi roda gigi dianjurkan 4 – 5 untuk roda gigi lurus. Maka perbandingan transmisi
untuk poros I dan II dipilih i
1
= 5, sehingga : i
1
=
2 1
n n
Sularso, Elemen Mesin, hal.268
5 =
2
730 n
n
2
= 146 [rpm] jadi n
2
= n
3
=146 [rpm] karena satu poros Perbandingan poros II dan III = i
2
ditentukan sebesar 5, sehingga : i
2
=
4 3
n n
5 =
4
146 n
n
4
= 29,2 [rpm] jadi n
4
= n
5
= 29,2 [rpm] karena satu poros dari perbandingan diatas maka diperoleh :
I
tot
= i
1
.i
2
. i
3
29,7 = 5,5 . i
3
i
3
= 1,188 = 2 diambil sehingga diperoleh :
i
3
=
6 5
n n
2 =
6
n 2
, 29
n
6
= 14,6 [rpm]
Universitas Sumatera Utara
3.6.1.3 Menentukan jumlah gigi.
Sama halnya dengan perbandingan putaran, maka untuk jumlah gigi, perbandingannya adalah sebagai berikut :
i
1
=
5 6
3 3
4 2
1 2
z z
i ;
z z
i ;
z z
= =
Sularso, Elemen Mesin, hal.216 Pada perencanaan roda gigi ini jumlah gigi minimum pada z, ditentukan
sebanyak 30 buah gigi. Maka untuk jumlah gigi lainnya adalah : i
1
=
1 2
z z
Sularso, Elemen Mesin, hal.216
z
2
= i
1
. z
1
= 5 . 30 = 150 buah gigi.
Begitu juga dengan perbandingan putaran poros II yaitu : i
2
=
3 4
z z
, dimana z
3
ditentukan 30 buah gigi. z
4
= i
2
. z
3
= 5 . 30 = 150 buah gigi. Sedangkan :
i
3
=
5 6
z z
, dimana z
5
ditentukan 30 buah gigi. Maka :
z
6
= i
3
. z
5
= 2 . 30 = 60 buah gigi.
Universitas Sumatera Utara
3.6.1.4 Menentukan modul dan ukuran roda gigi.
Untuk menentukan modul roda gigi diawali dari roda gigi penggerak m
1
dan untuk jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.10 dibawah ini. Untuk daya :
N = 19,3 HP atau N = 19,3 x 0,735 [Kw]
N = 14,18 [Kw] Dan putaran motor : n = 730 [rpm]
Maka diperoleh modul roda gigi lurus : m
1
= 3 dengan sudut kemiringan gigi α
= 20
o
Sularso, Elemen Mesin, hal.219
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Diagram Pemilihan Modul Roda Gigi Lurus
Untuk menentukan ukuran-ukuran utama roda gigi dapat dilihat Gambar 3.11 bagian roda gigi.
1 Diameter lingkar jarak bagi.
d
o1
= z
1
. m Sularso, Elemen Mesin, hal.214
dimana : d
o1
= diameter lingkaran jarak bagi. z
1
= jumlah gigi. m = modul.
d
o1
= 30 x 3 = 90 [mm]
Universitas Sumatera Utara
2 Jarak bagi lingkaran.
t
1
=
1 1
. z
d
o
π Sularso, Elemen Mesin, hal.214
t
1
= 30
90 .
π
t
1
= 9,42 [mm]
3 Tinggi gigi.
H
1
= 2m + C
k
Sularso, Elemen Mesin, hal.234 Dimana :
C
k
= kelonggaran puncak = 0,25 m
= 0,25 . 3 = 0,75 [mm]
H
1
= 2 . 3 + 0,75 = 6,75 [mm]
4 Diameter lingkar kepala diameter luar.
d
k1
= z
1
+ 2 m Sularso, Elemen Mesin, hal. 219
d
k1
= 30 + 2 3 = 96 [mm]
5 Diameter lingkar kaki
d
f1
= d
o1
+ 2h
f
dimana : h
f
= 1,25 x m = 1,25 x 3
= 3,75 [mm] d
f1
= 90 – 2 3,75 = 82,5 [mm]
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11 Bagian Roda Gigi
Dengan cara yang sama, maka ukuran-ukuran utama roda gigi lainnya dapat dihitung dan hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 3.5 Ukuran-Ukuran Roda Gigi Roda gigi
Z n
rpm M
D mm
t mm
H mm
d
k
mm d
f
mm
1 30
730 3
90 9,42
6,75 96
82,5 2
150 146
3 450
9,42 6,75
456 32,5
3 30
146 4
120 12,56
8 128
110 4
150 29,2
4 600
12,56 8
608 140
5 30
29,2 6
180 18,84
13,5 192
165 6
60 14,6
6 720
18,84 13,5
732 718,5
Universitas Sumatera Utara
e Pemeriksaan kekuatan roda gigi.
Selama beroperasi, yang paling penting untuk diperhatikan adalah kekuatan gigi terhadap tekanan permukaan dan lenturan. Tekanan terjadi pada
permukaan roda gigi karena adanya gaya tangensial dan gaya radial.
Gaya tangensial Pemeriksaan roda gigi I.
F
t
=
V
d
Ρ .
102
Sularso, Elemen Mesin, hal. 238 Dimana :
P
d
= f
c.
P = 1,0 x 14,40 = 14,18 [Kw] V = kecepatan keliling
V =
1000 .
60 .
. n
d
π [ mdet] Sularso, Elemen Mesin, hal.238
Dimana : d
= diameter lingkar jarak bagi 90 [mm] n
= putaran 730 [rpm] sehingga :
v =
1000 .
60 730
. 90
.
π
= 3,43 [mdet] Maka :
F
t
= 43
, 3
18 ,
14 .
102
= 421,27 [kg]
Universitas Sumatera Utara
Tegangan lentur
v t
b
b.m.y.f F
= σ
Sularso, Elemen Mesin, hal.240 Dimana :
b = lebar roda gigi 24 mm. m = modul 3.
y = faktor bentuk gigi Sularso, Elemen Mesin, hal. 240.
= 0,358 untuk z = 30.
v 3
3 f
v
+ =
untuk kecepatan 0,5 – 10 mdet
= 43
, 3
3 3
+ = 0,46
Sehingga tegangan lentur menjadi :
.0,46 0,358
. 3
. 24
67 ,
421
b
= σ
= 35,58 [kgmm
2
] Bahan yang dipakai adalah SNC 21 JIS G 4102 dengan tegangan lentur
yang diijinkan adalah
a
σ = 35 – 40 [kgmm
2
] dan kekerasan Brinell HB = 600 untuk yang dicelup dingin dalam air. Maka bahan roda gigi aman bila ditinjau
dari tegangan lentur yang terjadi. Beban permukaan
2 1
2 o1
v
z z
2.z .
KH.d .
f H
F +
= ′
Sularso, Elemen Mesin, hal. 244
Universitas Sumatera Utara
Dimana: KH = faktor tegangan kontak. Sularso, Elemen Mesin, hal 243
= 0,569 kgmm
2
untuk kekerasan HB = 600 H
F ′= 0,46.0,569.90.
150 30
150 .
2 +
= 39,26 [kgmm
2
] Lebar sisi-sisi roda yang diperlukan
H F
F b
t
′ =
Sularso, Elemen Mesin, hal.264
= 26
, 39
67 ,
421
= 10,74 [mm] Lebar roda gigi yang direncanakan adalah sebesar 18 mm. Maka roda gigi
aman terhadap tegangan permukaan. Dengan cara yang sama, maka pemeriksaaan terhadap semua roda gigi yang
digunakan hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3.6 Jenis-Jenis Roda Gigi
Roda Gigi
Bahan
b
σ kgmm
2 a
σ kgmm
2
H F
′
kgmm
2
b mm
Ket
1 SNC 21
35,58 35 – 40
39,26 10,74
Aman 2
SNC 21 27,74
35 – 40 38,86
10,85 Aman
3 SNC 21
45,64 40 – 55
86,65 18,34
Aman 4
SNC 21 35,59
35 – 40 129,73
18,56 Aman
5 SNC 21
57,09 40 – 55
149,12 35,92
Aman 6
SNC 21 25,82
35 – 40 596,46
41,34 Aman
Universitas Sumatera Utara
3.7 Poros Roda Gigi
