b. Diameter jarak bagi cacing
c. Diameter inti cacing
d. Sudut kisar
e. Jarak bagi
f. Kisar
g. Tinggi gigi
h. Tinggi kepala
i. Tinggi kaki
j. Jarak sumbu
k. Diameter lingkaran kaki dari roda cacing
l. Diameter jarak bagi roda cacing
m. Diameter tenggorok roda cacing
n. Diameter luar ada cacing
o. Lebar roda cacing
4.3.2. Perencanaan Ukuran Roda Cacing
Data – data roda gigi cacing yang direncanakan adalah : Daya Motor Listrik
N = 20 hp
= 15 KW Transmisi Ratio i
= 24 ; maka : Z
I
= i. Z
2
1. Momen Puntir
= 24 Putaran Motor n
= 1460 rpm Selanjutnya akan dihitung ukuran – ukuran roda gigi cacing yang berdasarkan
data – data tersebut di atas.
Moment Puntir Poros Drum T
D
Universitas Sumatera Utara
T
D
= 9,74 x 10
5 D
n P
kg mm dimana :
P = daya yang dihasilkan oleh motor listrik = 15 KW
n
D
= putaran pada poros drum = 61,6 rpm
maka : T
D
6 ,
61 15
= 9,74 x 105 = 237175 kg mm
Momen Puntir Poros Cacing T
c
T
C C
n p
= 9,74 x 105 kg mm
dimana : P = daya yang dihasilkan oleh motor listrik
n
C
= putaran pada poros cacing maka :
T
C
= 9,74 x 10
5
24 6
, 61
15 x
= 9882,3 kg mm
2. Bahan Poros
Bahan Poros dipilih SF50 dengan kekuatan tarik σ
B
= 50 kgmm.
Universitas Sumatera Utara
Faktor Keamanan Sf
1
: Sf
2
= 2,15 Tegangan Geser Izin dapat dihitung dari :
τ
a 2
1 B
Sf .
Sf σ
=
= 15
, 2
. 6
, 5
50
= 4,15 kgmm
3. Diameter Poros
Diameter Poros Drum d
s2
d
s2
mm T
x τ
5,1
D a
=
237175 15
, 4
1 ,
5 x
=
= 66 mm Diameter Poros Cacing d
s1
d
s2
mm T
x τ
5,1
D a
=
3 ,
9882 15
, 4
1 ,
5 x
=
= 23 mm
4. Modul Normal m
a
Modul normal dapat dihitung dari :
Universitas Sumatera Utara
m
n
mm Dp
25,4 =
……………………………………………. Lit. 4 hal 215 dimana :
D
p
= jarak bagi diameter jumlah gigi per inch diameter = 2 diambil, agak ukuran kompak …. Lit. 4 hal 216, Tabel 6.2
maka : m
n
2 4
, 25
=
= 12,7 mm
5. Jumlah ulir gigi cacing z
1
Jumlah gigi roda cacing z = 1
2
= 24 Sudut kisar γ
= 14,5
6. Modul Aksial m
dipilih
Cacing dan poros merupakan satu kesatuan
s
m
s
γ cos
n
m =
………………………………………………… Lit. 4 hal 277
5 ,
14 cos
7 ,
12 =
= 13,1 mm
7. Jarak Bagi t
a
t
a
= π . m
8. Diameter Jarak Bagi
s
= 3,14 . 13,1 = 41,3 mm
Universitas Sumatera Utara
Diameter Jarak Bagi Cacing d
1
d
1
mm γ
Sin m
. z
n 1
=
14,5 Sin
12,7 .
1 =
= 51 mm Diameter Jarak Bagi Roda Cacing d
2
d
2
= z
2
. m
s
9. Jarak Poros a
mm = 24 . 13,1
= 314 mm
a
mm 2
d d
2 1
+ =
……………………………..…………. Lit. 4 hal 277
=
2 314
51 +
= 182, 5 mm
10. Tinggi Kepala Gigi Cacing h
k
h
k
Beban tangensial yang terjadi pada roda cacing dapat dihitung dari : F
t
V η
N. .
102
w
= dimana :
N = daya motor rencana
η
w
= effisiensi roda cacing
Universitas Sumatera Utara
= 100
. 60
n .
d .
τ
2 2
= 1000
. 60
6 ,
61 314
14 ,
3
= 1,01 mmin Sehingga :
F
t
V η
. N
. 102
w
=
= 01
, 1
57 .
. 1156
. 102
= 665,44 kg Dalam perencanaan ini dipilih bahan untuk cacing dai Baja Karbon Tempa
SF50 dengan k ekuatan tarik σ
a
= 55 kgmm
2
sedangkan bahan untuk Roda Cacing dipilih Besi Cor Kelabu dengan spesifikasi :
Tegangan lentur yang diizinkan σ
ba
= 5,5 kg 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
= σ
ba
. b
e
. h
k
. Y = 5,5 . 54,02 . 1,7 . 0,314
= 1184,8 kg Beban permukaan gigi yang diizinkan F
ac
dapat dihitung dari : F
ac
= K
e
. d
2
. b
e
. K dimana :
K
e
= Faktor tahan arus untuk bahan cacing
Universitas Sumatera Utara
= 0,035 kg mm
2
Baja Celup Dingin ……... Lampiran 4 K
γ
= Faktor sudut kisar = 1,25 untuk γ = 10
– 15 …..…………. Lit. 4 hal 280
maka : F
ac
= 0,035 . 314 . 54,02 . 1,25 = 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
t
sehingga dapat disimpulkan bahwa roda 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 di bawah ini :
Gambar 4.3. Analisa Gaya Roda Gigi Cacing Dari gambar di atas terlihat tiga komponen gaya orthogonal, yaitu :
W
x
= W. Cos ф
n
+ μ . cos λ W
y
= W . sin ф
n
– μ . sin λ
Universitas Sumatera Utara
dimana : W
= gaya normal W
x
= gaya searah sumbu x = gaya aksial pada poros cacing
W
y
= gaya searah sumbu y = gaya radial yang menyebabkan momen bengkok pada
poros cacing W
z
= gaya searah sumbu z Gaya tangensial yang bekerja pada poros cacing
Pada kenyataannya terdapat gesekan antara cacing dengan roda cacing, sehingga persamaan tersebut di atas menjadi :
W
x
= W cos ф
n .
sin λ + μ . cos λ W
y
= W . sin ф
n
W
z
= W cos ф
n
λ cos
. μ
λ sin
cos φ
W W
n wt
+ =
. cos λ – μ . sin λ Untuk menghitung gaya – gaya di atas, maka terlebih dahulu dicari gaya
normal W. ………………….……….. Lit. 2 hal 228
dimana :
c d
V N
. 33000
W =
dimana :
Universitas Sumatera Utara
N
d
= Daya motor rencana = 15,5 hp
V
c
= π D = kecepatan garis puncak
p
. n 12
dimana : D
p
= diameter puncak = 2 inch
n = putaran motor
= 1460 rpm maka :
V
c
12 1460
. 2
. 14
, 3
= = 764 fpm
sehingga : W
wt
764 5
, 15
. 33000
= = 820,68 1b
ф
n
= sudut masuk cacing = tg
-1
tgγ . cos λ dimana :
γ = sudut kisar gigi = 14,5
λ = tg
-1
L π . D
p
dimana : L = P
e
. z
1
P
c
= puncak aksial
Universitas Sumatera Utara
= π D
p
= 3,142 = 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 : ф
n
= tg
-1
tg 14,5 . cos 14,04 = 14,15
μ = Koefisien gesekan
Untuk menghitung koefisien gesekan terlebih dahulu harus dihitung kecepatan luncur V
s-
V
s
λ cos
V
c
=
= 04
, 14
cos 764
= 787,6 fpm Dari grafik koefisien ges
ek μ dan kecepatan luncur V
s
diperoleh untuk harga V
s
= 787,6 fpm maka μ = 0,028.
Gambar 4.4. Grafik Koefisien Gesek μ dan Kecepatan Luncur V
s
Sehingga gaya normal menjadi :
Universitas Sumatera Utara
W =
14,04 cos
. 0,028
14,04 sin
14,15 cos
820,68 +
= 3156,9 lb Selanjutnya dapat dihitung ketiga komponen gaya orthogonal lainnya, yaitu :
W
x2
W
y2
dan W
z-
W
x
= W {cos ф
n
. sin λ + μ . cos λ} = 1433 {cos 14,15 . sin 14,04 + 0,028 . cos 14,04}
= 372,5 kg
W
y
= W. sin ф
n
= 1433 . sin 14,15 = 350,3 kg
W
z
= W {cos ф
n
⇒ Gaya aksial
W . cos λ – μ . sin λ}
= 1433 {cos 14,15 . sin 14,04 – 0,028 . cos 14,4} = 1338,7 kg
Jadi gaya pada roda gigi cacing :
x
⇒ Gaya radial
W = 372,5 kg
y
⇒ Gaya tangensial W
= 350,3 kg
z
Berat roda gigi cacing W = 1338,7 kg
1
W dapat dihitung dari :
t
= π d
2 2
– d
s1 2
b. p 4
dimana : d
2
= diameter jarak bagi roda cacing = 314 mm
d
s2
= diameter poros roda cacing drum = 66 mm
Sehingga :
Universitas Sumatera Utara
W
t
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
yt
W
yt
= W
y
+ W
1
= 350,3 + 25,41 = 375,71
Berat puli penggerak drum
Puli penggerak dipilih dari bahan Besi Cor Kelabu yang memiliki massa jenis p = 7,8 x 10
-6
kg m
3
………………………………………. Lit. 3 hal 358 Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh diameter puli penggerak
D
puli
= 465 mm Tebal puli penggerak drum b
puli
b
puli
W = 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 :
2
= π d1
2
– d
s1 2
b
puli
= 3,14 465 . p . 40
4
2
– 66
2
119 . 7,8 x 10
-6
. 0,4 4
= 62 kg Jadi berat puli penggerak adalah 62 kg
Universitas Sumatera Utara
Gaya terjadi pada puli penggerak drum adalah gaya radial W
y2
, yang besarnya dapat dihitung :
W
y2
30 cos
} {
2
2 2
2 2
cw s
cw s
G W
G Q
G W
G Q
+ +
+ +
+ +
= dimana :
Q = berat penumpang + berat tali baja
= 1050 kg + {1,145 kgm x 70 m x 4 buah} = 1370,6 kg
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 ,
1370
2
+ +
+ +
+ +
= = 3155, 1 kg
Jadi gaya radial yang terjadi pada puli penggerak drum adalah sebesar 3155,1 kg.
4.3. PERENCANAAN POROS
