4.2.3. Pemeriksaan Kekuatan roda gigi cacing
Pemerikasaan kekuatan roda cacing dilakukan dengan cara membandingkan beban lentur yang diizinkan atau beban permukaan gigi yang
diizinkan dengan beban teangensial yang dialami oleh permukaan gigi cacing. Harga terkecil diantara F
min
dan F
ac
diambil sebagai F
min
Roda gigi cacing dikatakan aman jika F
min
lebih besar dari pada F
t
. Beban tangensial yang terjadi pada roda gigi cacing dapat dihitung dari :
F
t
=
v N
∞
η
. .
102
Dimana : N
= daya Motor rencana = 15,5 x 0,746 kW
= 11,56 kW
∞
η = effisiensi roda cacing
= 0,57 V
= Kecepatan radial roda cacing
=
1000 .
60
2 2
n d
π
=
1000 60
6 .
61 314
14 .
3 x
x x
Universitas Sumatera Utara
= 1,01 mmin
Sehingga :
F
t
=
v N
∞
η
. .
102
F
t
=
01 .
1 57
. 56
. 11
. 102
x x
F
t
= 44
, 665
kg
Dalam perencanaan ini dipilih bahan untuk cacing dari baja karbon tempa SF50 dengan kekuatan tarik
a
σ = 5,5 kg sedangkan bahan untuk roda cacing dipilih besi cor kelabu dengan spesifikasi:
Tegangan lentur yang diizinkan = 5.5 kg Faktor bentuk Y
Y = 0.314 dipergunakan untuk dua arah putaran ……………….. lit. 4 hal 279 selanjutnya beban lentur yang diizinkan bahan pada roda cacing F
ab
dapat dihitung dari:
F
ab
= Y
h b
k c
ba
. .
. σ
= 5,5 . 54,02 . 1,7 . 0,13 = 1184,8 kg
Universitas Sumatera Utara
Beban permukaan gigi yang diizinkan dapat dihitung dari: F
ac
=
t c
c
K b
d k
. .
.
2
Dimana : K
c
= faktor tahan aus untuk bahan cacing = 0,035 kgmm
2
baja celup dingin…………. Lampiran 4
K
γ
= faktor sudut kisar
= 12,5 untuk γ =10
o
-15
o
……………. literature 4 hal 280
Maka : F
ac
= 0,035 . 314 . 54,02 . 12,5 = 742,1 kg
Seperti telah disebutkan terdahulu bahwa harga terkecil diantara F
ab
dan F
ac
diambil sebagai F
min
= 742.1 kg disini harga F
min
lebih besar dari pada F sehingga dapat disimpulkan bahwa roda gigi cacing aman terhadap beban lentur.
4.2.4. Analisa Gaya pada Roda Gigi Cacing Gaya yang timbul pada roda gigi ini adalah gaya W seperti yang terlihat
pada gambar dibawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3. Analisa Gaya Roda Gigi Cacing Dari gambar diatas terlihat tiga komponen gaya orthogonal yaitu:
W
x
= W . Cos
n
φ + µ . Cos λ
W
y
= W . Sin
n
φ
W
z
= W . Cos
n
φ + µ . Sin λ
Dimana : W
= gaya Normal W
x
= gaya searah sumbu x = gaya aksial pada poros cacing
W
y
= gaya searah sumbu y = gaya radial yang menybabkan momen bengkok pada poros cacing
W
z
= gaya searah sumbu z
Universitas Sumatera Utara
= gaya tangensial yang bekerja pada poros cacing Pada kenyataannya terdapat gesekan antara cacing dengan roda cacing,
sehingga persamaan tersebut diatas menjadi:
W
x
= W . Cos
n
φ . Sinλ + µ . Cos λ
W
y
= W . Sin
n
φ
W
z
= W . Cos
n
φ . Cos λ + µ . Sin λ
Untuk menghitung gaya gaya diatas, maka terlebih dahulu dicara gaya normal W.
W =
cos .
sin cos
λ µ
λ φ
+
n wt
W …………………. lit.2 hal 288
Dimana : W
=
c
V Nd
. 33000
Dimana: N
d
= Daya motor rencana = 15,5 hp
V
c
= Kecepatan garis puncak
= 12
. .
n D
p
π
Dimana:
Universitas Sumatera Utara
D
p
= diameter puncak = 2 inch
n = putaran motor
= 1460 rpm Maka:
V
c
==
12 1460
. 2
. 314
= 764 fpm Sehingga:
W
wt
=
764 5
, 15
. 33000
= 820,68 lb
n
φ = sudut masuk cacing
= tg
-1
tg λ
γ cos .
Dimana: γ
= sudut kisar gigi = 14,5
o
λ = tg
-1
Dp L
. π
Universitas Sumatera Utara
Dimana: L
= P
c
.z
1
Pc = puncak aksial
Pc =
Dp π
Pc =
2 14
. 3
Pc = 1,57
z
1
= Perbandingan transmisi roda gigi = 1 sehingga :
λ = tg
-1
2 .
14 .
3 1
. 57
, 1
= tg
-1
0,25 = 14,04
Jadi:
n
φ = tg
-1
tg 14,5 . Cos 14,04
= 14,15
o
µ = koefisien gesekan
Untuk menghitung koefisien gesekan terlebih dahulu harus dihitung kecepatan luncur V
s
.
Universitas Sumatera Utara
V
s
= λ
cos
c
V
= 04
, 14
cos 764
= 787 fpm Dari grafik koefisien gesek
µ dan kecepatan dahulu harus dihitung kecepatan luncur V
s
diperoleh untuk harga Vs = 787,6 fpm maka µ = 0,028.
Gambar 4.4. Grafik Koefisien Gesek µ dan Kecepatan Luncur V
s
Sehingga gaya normal menjadi :
W =
04 ,
14 cos
. 028
, 04
, 14
sin .
15 ,
14 cos
68 ,
820 +
= 3156,9 lb
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya dapat dihitung ketiga komponen gaya orthogonal lainnya yaitu: W
x
,W
y
, dan W
z
.
W
x
= W {Cos .
λ φ Sin
n
+ λ
µ cos .
}
= 372,5 kg W
y
= W. Sin
n
φ
= 1433 . sin 14,15 = 350,3 kg
W
z
= W {cos λ
φ cos .
n
- µ .sinλ }
= 1338,7 kg Jadi gaya pada roda gigi cacing:
Gaya aksial W
x
= 372,5 kg Gaya radial
W
y
= 350,3 kg Gaya tangensial
W
z
= 1338,7 kg Berat roda gigi cacing W
1
dapat dihitung dari :
W
t
= ρ
π
. 4
2 1
2
22
b d
d
s
−
Dimana:
Universitas Sumatera Utara
d
2
= diameter jarak bagi roda cacing = 314 mm
d
s2
= diameter poros roda cacingdrum = 66 mm
Sehingga:
W
1
=
6 2
2
10 8
, 7
. 08
, 44
66 314
4 14
, 3
−
− x
= 25,41 kg Gaya radial yang terjadi pada roda gigi cacing W
y1
W
y1
= W
y
+ W
1
= 350,3 + 25,41 = 375,71
Berat puli penggerak drum Pulli penggerak dipilih dari bahan besi cor kelab yang memiliki massa
jensi ρ = 7,8 x 10
-6
kgm
3
……………………………. lit. 3 hal 358
Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh diameter puli penggerak D
puli
= 465 mm Tebal puli penggerakdrum b
puli
Universitas Sumatera Utara
b
puli
= 1,8 d = 1,8 . 66
= 119 mm Bagian yang kosong diasumsikan 60 dari keseluruhan volume
drumpuli penggerak, maka berat puli penggerak adalah 40 dari berat total, sehingga:
W
2
=
40 .
. 4
2 1
2
22
ρ π
puli s
b d
d −
W
2
=
40 .
10 8
, 7
. 119
66 465
4 14
, 3
6 2
2 −
− x
= 62 kg Jadi berat puli penggerak adalah 62 kg.
Gaya yang terjadi pada puli penggerak drum adalah gaya radial W
y2
yang besarnya dapat dihitung :
W
y2
= 30
} {
2
2 2
2 2
Cos W
G Q
G W
G Q
S CW
S
+ +
+ +
+ +
Dimana : Q
= berat penumpang + berat tali baja = 1050 kg + {1,145 kgm x 70 m x 4 buah}
= 1370,6 kg
Universitas Sumatera Utara
G
s
= bobot sangkar = 650 kg
G
cw
= berat bobot pengimbang = 1175 kg
W
2
= berat puli = 62 kg
Sehingga :
W
y2
= 866
, }
1175 62
650 1370
{ 2
1175 62
650 6
, 1376
2 2
+ +
+ +
+ +
= 3155,1 kg Jadi gaya radial yang terjadi pada puli penggerak drum adalah sebesar
3155,1 kg.
4.3. PERENCANAAN POROS
Kategori