TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II RODA G
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Makalah Elemen Mesin 2
“PERANCANGAN RODA GIGI LURUS”
Disusun Oleh :
Nama
: Mochammad Haidi Mursyidan F
N.I.M
: 13210012
Jurusan
: TeknikMesin S-1
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
JAKARTA
2015
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
1
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim, Assalamu‘alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah segala puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena
atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas “Elemen
Mesin 2” yang berjudul “Perancangan Roda Gigi”. Tugas ini disusun sebagai sebagai
salah satu tugas mata kuliah.
Dalam penyusunan Tugas ini penulis banyak mendapat saran, dorongan,
bimbingan serta keterangan-keterangan dari berbagai pihak yang merupakan pengalaman
yang tidak dapat diukur secara materi. Oleh karena itu dengan segala hormat dan
kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada Yth :
1. Dosen mata kuliah “Elemen Mesin 2” Bapak Danhardjo, Ir.MSc.H
2. Kedua orang tua yang selalu memberikan dukungan dan doanya.
3. Seluruh teman–teman Teknik Mesin yang telah memberikan motivasi.
Dalam penyusunan tugas ini, penulis menyadari masih terdapat banyak
kekurangan yang dibuat baik sengaja maupun tidak sengaja, dikarenakan keterbatasan
ilmu pengetahuan dan wawasan serta pengalaman yang penulis miliki. Untuk itu penulis
mohon maaf atas segala kekurangan tersebut tidak menutup diri terhadap segala saran dan
kritik serta masukan yang bersifat kontruktif bagi diri penulis.
Akhir kata semoga dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, institusi pendidikan dan
masyarakat luas. Amin.
Wassalamu ‘alaikum Wr. Wb
Jakarta, 10 juli 2015
M.Haidi Mursyidan F
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
2
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Tugas perencanaan mesin ini merupakan tugas yang diberikan guna melengkapi nilai
tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi dan Industri Institut Sains
dan Teknologi Nasional Jakarta, pada Jenjang Sarjana. Selain itu bahwa dalam tugas ini
berguna untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa Teknik Mesin terutama dibidang teknik.
Dalam perancangan mesin kali ini, mencoba mengangkat permasalahan tentang roda
gigi. Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan porosporos roda gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat berputar dengan baik dengan
sedikit mungkin gesekan yang terjadi.
Selain harus memiliki konstruksi yang tepat, terdapat beberapa kriteria yang harus
dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang timbul akibat perputaran dan
gesekan antar roda gigi.
Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan pemenuhan kriteria yang dibutuhkan,
maka kami bermaksud membuat produk tersebut sebagai objek pembuatan Tugas Perancangan
Elemen Mesin. Pembuatan produk tersebut dengan memperhatikan spesifikasi yang
diinginkan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
3
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
1.2.
Batasan Masalah
Karena dalam masalah perencanaan roda gigi adalah sangat luas, menyangkut berbagai
macam disiplin ilmu, maka dilakukan pembatasan permasalahan. Permasalahan yang akan
dibahas pada perancanaan elemen mesin tentang roda gigi ini antara lain :
a.
Perencanaan Roda Gigi
b.
Perencanaan Poros
c.
Perencanaan Pasak
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
4
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Roda Gigi
Pada dasarnya sistem roda gigi merupakan pemindahan gerakan putaran dari satu poros
ke poros yang lain hamper terjadi disemua mesin. Roda gigi merupakan salah satu yang
terbaik antara saran yang ada untuk memindahkan suatu gerakan. Roda gigi dikelompokkan
menurut letak poros putaran atau berbentuk dari jalur gigi yang ada. Keuntungan dari
penggunaan sistem transmisi diantaranya :
1. Dapat dipakai untuk putaran tinggi maupun rendah
2. Kemungkinan terjadinya slip kecil
3. Tidak menimbulkan kebisingan
Adapun klasifikasi dari roda gigi antara lain :
2.1.1. Roda Gigi Lurus (Spur Gear)
Roda gigi lurus dipakai untuk memindahkan geakan putaran antara poros-poros yang
sejajar. Yang biasanya terbentuk silindris dan gigi-giginya adalah lurus dan sejajar dengan
sumber putaran. Penggunaan roda gigi lurus karena putarannya tidak lebih dari 3600 rpm dan
kecepatan keliling tidak lebih dari 5000 ft/menit. Ini tidak mutlak, spur gear dapat juga dipakai
pada kecepatan diatas baas-batas tertentu.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
5
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Gambar 2.1. Roda Gigi Lurus
2.2.
Rumus Dasar Roda Gigi
Dalam perencanaan ini saya menggunakan jenis roda gigi lurus karena ada beberapa
pertimbangan yaitu :
Dilihat dari poros, karena sejajar maka yang paling cocok dipergunakan adalah roda
gigi lurus.
Karena daya dan putaran relative rendah, maka lebih cocok bila menggunakan roda
gigi lurus.
Adapun rumus dasar yang berhubungan dengan perencanaan roda gigi antara lain
sebagai berikut :
a. Diameter Pitch Circle (P)
D1 :
( 2a )
(1 i )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
6
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Dimana :
i : perbandinngan transmisi
a : jarak antara poros
b. Perbandingan Kecepatan
Rumus dari buku deutschman (hal 525)
rv =
Nt p d
W
n
=
=
=
W
Nt g d
n
Diamana :
n1,n2
= Putaran roda gigi (rpm)
Nt1,Nt2
= Jumlah gigi (buah)
d1,d2
= Diameter roda gigi (inch)
c. Jarak Poros (C)
Rumus dari buku deutschman (hal 528)
a=
d +d
Diamana :
mm
a
= Jarak poros antara dua roda gigi
d
= Diameter roda gigi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
7
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
d. Kecepatan Pitch Line / Garis Kontak (Vp)
Rumus dari buku deutschman (hal 563)
Vp =
π. d. n
Dimana :
Vp
ft/mnt
= Kecepatan putaran
e. Torsi Yang Bekerja
WTx
DG
2
Dimana :
T
= Torsi yang bekerja
�� = Diameter pitch pada roda gear
WT = Beban tangensial
f. Lebar Gigi (b)
*) Roda gigi tuangan dan penampang tidak baik 6-8 mm
*) Roda- roda gigi yang dikerjakan dan di topang normal 10-15 mm
*) Roda-roda gigi yang dikerjakan dengan sangat baik 15-30 mm
g. Resultan beban pada roda gigi
WR 1 : WN 2 Wg 2 2WN.Wg. cos
Dimana :
WN : Beban Normal
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
8
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
WG : Beban Roda gigi
h. Standart ukuran Roda Gigi
Tabel 2.2. Standart Ukuran Roda Gigi
∅=
Nama
Addendum (A)
Dedendum (b)
.
Tinggi Gigi ©
.
Tinggi Kontak (d)
Celah
.
�
dipotong
�
�
.
�
�
�
.
�
�
�
/
−
−
.
�
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
.
�
�
.
�
.
�
.
�
�
.
�
�
�
.
�
9
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Gambar 2.2. Bagian-bagian pada roda gigi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
10
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
2.3.
Poros
Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar, biasanya berpenampang bulat,
dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, roda gila dan elemen pemindah daya
lainnya. Poros dapat menerima beban-beban lentur, tarik, tekan atau putaran yang bekerja
sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Definisi yang pasti dari poros
adalah sesuai dengan penggunannya dan tujuan penggunan.
Dibawah ini terdapat definisi dari poros :
a) Shaft adalah poros yang ikut beputar untuk memindahkan daya dari mesin ke
mekanisme yang digunakan.
Gambar 2.3. Shaft
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
11
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
b) Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada poros tersebut,
juga berfungsi sebagai pendukung.
Gambar 2.4. Axle
c) Spindel adalah poros yang terpendek pada mesin perkakas dan mampu atau sangat
aman terhadap momen bending.
Gambar 2.5. Spindel
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
12
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
d) Line Shaft adalah poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang
digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor penggerak ke mekanisme
tersebut.
Gambar 2.6. Line Shaft
e) Jack Shaft adalah poros yang pendek, bisanya dipakai untuk dongkrak “JACK” mobil.
Gambar 2.7. Jack Shaft
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
13
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
f) Flexible adalah poros yang juga berfungsi memindahkan daya dari dua mekanisme,
dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros yang lainnya, daya yang
dipergunakan rendah.
Gambar 2.8. Flexible
Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah diheattreatment. Poros yang dipakai
untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerasan kulit yang tahan terhadap kehausan.
Poros dapat dibedakan menjadi 2 macam :
a. Poros Lurus
Adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran berfungsi memindahkan putaran
atau mendukung beban-beban yang didukung pada poros ini adalah beban puntir dan
bending.
b. Poros Bintang
Adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran dan terdapat sirip yang
menyerupai bintang. Poros dihubungkan dengan rada gigi tanpa menggunakan pasak.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
14
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Persamaan yang digunakan pada poros bintang :
a) Tegangan geser maksimum � max
σ max =
Dimana :
. xSyp
Psi
N
� max
= Tegangan geser maksimum (Psi)
Syp
= yield posisi dari material
�
= Faktor keamanan
b) Diameter poros
d=√
x√MB + T
Syp
πx . x
N
Dimana :
d
= Diameter poros (inch)
MB
= Momen bending yang diterima poros (lb.in)
T
= Momen torsi yang diterima poros
Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah di heatreatment. Poros yang dipakai
pada untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerjaan kulit yang sangat tahan terhadap kehausan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
15
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
2.4.
Pasak (keys)
Pasak digunakan untuk menyambung poros dan roa gigi, roda pulley, sprocket, cams,
lever, impeller, dan sebagainya.
Karena distribusi tegangan secara actual untuk sambungan pasak ini tidak dapat
diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan disarankan menggunakan factor
keamanan sebagai berikut :
1. Untuk beban torsi yang konstan (torque stedy).
>>N=15
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>>N=25
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik
>>N=45
Adapun macam-macam pasak yaitu :
1. Pasak datar segi empat (Standard square key).
Gambar 2.9. Pasak datar segi empat
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
16
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
2. Pasak datar standard (Standard flat key).
Gambar 2.10. Pasak datar standard
3. Pasak Tirus (Tepered key).
Gambar 2.11. Pasak tirus
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
17
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
4. Pasak Bintang Lingkaran (Wood ruff key).
Gambar 2.12. Pasak bintang lingkaran
5. Pasak Bintang (Splines).
Gambar 2.13. Pasak bintang
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
18
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
6. Pasak Bintang Lurus (Straight splines).
Gambar 2.14. Pasak bintang lurus
7. Pasak Bintang Involute (Involute spline).
Gambar 2.15. Pasak bintang involute
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
19
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Adapun berbagai macam pasak, namun yang dibahas adalah pasak standar (Standart
flat key ). Pemasangan pasak pada poros maupun roda yang disambungkan dan dibuat alur
pasak yang disesuaikan dengan ukuran pasak.
Keterangan :
F = Gaya yang bekerja.
h = Tinggi pasak.
A = Pasak.
b = Lebar pasak
B = Poros.
l = Panjang pasak.
2.4.1. Rumus Dasar Pasak
Ukuran lebar dan tinggi pasak ada dalam table yang disesuaikan dengan kebutuhan atau
tergantung pada diameter poros.
a. Panjang pasak sesuai dengan kebutuhan dan dimensinya.
W = Lebar pasak.
H = Tinggi pasak.
L = Panjang pasak.
Ss = Tegangan geser.
Gaya (F)
F=
T
D
dimana T = F
D
Ss =
F
dimana A = LW
A
Tegangan Geser ��
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
20
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Tegangan Kompresi �c
T=
Ss. W. L. D
Pada perhitungan ini dipergunakan faktor keamanan dengan asumsi sebagai berikut :
1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ).
>> N = 1.5 2.
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>> N = 2.5 3.
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik.
>> N = 4.5
b. Tegangan geser yang diijinkan.
.
Syp
=
N
. Syp
N
c. Tegangan kompresi yang diizinkan.
Sc =
.T
L. W. D
d. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman.
Sc =
.T
Ssyp
≤
L. W. D
N
e. Tinjauan terhadap kompresi.
L=
.T
Sc. W. D
f. Tinjauan terhadap geser.
L=
.T
Ss. W. D
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
21
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB III
MEKANISME SISTEM TRANSMISI
3.1.
Input Data
Data-data yang diketahui :
Rencanakanlah Sepasang roda gigi lurus untuk memindahkan daya 36 HP dengan putaran
roda penggerak sebesar 2400 rpm. Perbandingan transmisi roda gigi i:4, Z1 :38, untuk
roda gigi penggerak dan belakang terbuat dari baja tuang, umur roda gigi di taksir 1400
jam. Data data lainnya yang belum diketahui dapat di ambil sesuai dengan lazimnya.
3.1.1. Pertimbangan Menggunakan Roda Gigi
Dalam perencanaan ini menggunakan roda gigi lurus karena beberapa pertimbangan,
yaitu :
Dilihat dari poros, karena porosnya sejajar maka roda gigi yang paling sesuai adalah
roda gigi lurus.
Karena daya dan putaran relative rendah maka lebih cocok menggunakan roda gigi
lurus
3.1.2. Pertimbangan Dalam Menggunakan Poros
Untuk menentukan diameter poros tergantung pada perhitungan yang akan dilakukan,
tetapi untuk menentukan bahan dari poros digunakan pertimbangan sebagai berikut :
Poros sebaiknya menggunakan bahan Alloy Stell.
Bahan poros sebaiknya dilakukan proses Hardening dan dilakukan awal dan
Annealling sebelum digunakan
Poros yang akan digunakan sebaiknya harus mampu menahan beban putar yang
memadai
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
22
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB IV
PEMBAHASAN STUDI KASUS
4.1.
Diketahui data-data sebagai berikut :
Rencanakanlah Sepasang roda gigi lurus untuk memindahkan daya 36 HP dengan putaran
roda penggerak sebesar 2400 rpm. Perbandingan transmisi roda gigi i:4, Z1 :38, untuk
roda gigi penggerak dan belakang terbuat dari baja tuang, umur roda gigi di taksir 1400
jam. Data data lainnya yang belum diketahui dapat di ambil sesuai dengan lazimnya.
4.1.1. Perhitungan Roda Gigi 1 Dan 2
Dik : m : 2
Z1
: 38
i:4
umur roda gigi : 1400 jam
Jawab : D 1 : m . Z1
D 2 : m . Z2
: 2 x 38
: 2 x 152
: 76
: 304
Z 2 : i . Z1
: 4 x 38
: 152
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
23
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Jarak antara poros
a:
:
*) Jumlah putaran roda gigi
( d 1 d 2)
2
D1 . n1
(76 304)
2
: D2 . n2
76 x 2400
: 190 mm
: 304 x n 2
n2
:
(76 2400)
304
: 600 rpm
*) Diameter lingkaran pitch dapat diperoeh dengan
D1 :
( 2a )
(1 i )
:
(2 x190)
(1 4)
:
(380)
5
D2 :
( 2.a .i )
(1 i )
: 304 mm
: 76 mm
*) Tusuk gigi (t)
t:m.π
*) Diameter lingkaran kepala (dk)
dk 1 : m ( Z1 + 2)
: 2 x 3,14
: 2 (38+2)
: 6,28 mm
: 2 (40)
: 80 mm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
24
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Tinggi kepala gigi (hk)
dk 2 : m ( Z 2 + 2)
K : Faktor tinggi kepala : 1
: 2 (152+2)
hk : k . m
: 2 (154)
:1x2
: 308 mm
: 2 mm
*) Tinggi kaki gigi (hf)
K : Faktor tinggi kepala : 1
CK : kelonggaran puncak
: K . m + CK
: 0,25 x m
: 1 x 2 + 0,5
: 0,25 x 2
: 2 + 0,5
: 0,5
: 2,5
*) Tinggi gigi (H)
H : 2 x m + CK
dg 2
*) Diameter lingkarang dasar (dg)
dg 1 : m ( Z1 -2,5)
: 2 x 2 + 0,5
: 2 ( 38 -2,5)
: 4 + 0,5
: 2 (35,5)
: 4,5 mm
: 71
: m ( Z 2 - 2,5)
: 2( 152 – 2,5)
: 2 (149,5)
: 299
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
25
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Kecepatan keliling pada lingkaran
V2 :
jarak bagi
(xd1 xn)
V1 :
(100)
(xd 2 xn)
(100)
:
(3,14x304x2400)
(100)
: 5727,36 m/min = 95,456 m/det
(3,14x76x2400)
:
(100)
*) Daya yang ditransmisikan (H)
: 5727,36 m/min = 95,456 m/det
P : 36 HP = 26.845,2
P : Ft . v
Ft :
:
P
V
(26.845,2)
(95,46)
: 281,21 N
*) Lebar gigi (b)
*) Roda gigi tuangan dan penampang tidak baik 6-8 mm
*) Roda- roda gigi yang dikerjakan dan di topang normal 10-15 mm
*) Roda-roda gigi yang dikerjakan dengan sangat baik 15-30 mm
b: 10 x 2
: 20
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
26
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Berat roda gigi dapat diperoleh dengan :
4500x45
: 5726,3
(Wg)
Roda gigi penggerak
: 35,36 kg
2
Wg 1 : 0,118 x Zg x b x m (kg)
: 0,118 x 228 x 2 x 2 2
Beban normal (W N ) (jika θ : 14,5º)
Roda gigi penggerak
: 215,23 kg
Wr
(cos )
WN 1 :
Zg : 3 . Zp
: 3 x 38
:
: 114
35,56
(cos14,5)
: 37,04 kg
Dg : 2 . Zg
: 2 x 114 : 228 mm
WN 2 :
Wr
(cos )
*) Beban tangensial (Wr)
Roda gigi penggerak
WT 1 :
4500xP1
(V1 )
4500x45
: 5726,3
P 1 : 1,25 . P
P 1 : 1,25 x 36
: 45
WT 2 :
4500xP1
(V2 )
:
35,56
(cos14,5)
: 37,04 kg
= 35,36 kg
Resultan beban roda gigi
WR 1 : WN 2 Wg 2 2WN.Wg. cos
37,042 215,232 2 x37,04x215,23x cos14,5
: 251 kg
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
27
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Diasumsikan bahwa roda gigi bergantung di atas poros dan di ambil jarak dengan beban roda
adalah 10 cm, dimana momen bengkok yang terjadi adlah beban resultan :
Mb : WR x 10
: 251 x 10 : 2150 kgcm
Dan momen punter pada poros
WTx
D0
2
: 35,36 x
dg 3 :
4033,6
78,5
: 51,38
228
2
: 3,7
:4
: 4031 kgcm
Torsi equivalent = e Mb 2 2
Kita tahu bahwa diameter naaf roda gigi
e 215102 40312
: 1,8 . dg
= 4033,6 kgcm
:1,8 x 4
: 7,2 cm
Dimana dt: diameter poros roda gigi
digunakan Hubungan
e
16
4033,6 :
x s xdg 3
16
Dan panjang naaf
: 1,25 . dg
:1,25 x 4
: 5 cm
x400xdg 3 78,5dg 3
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
28
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Secara umum diketahui, bahwa untuk merencanakan suatu elemen mesin diperlukan
ketelitian yang sangat tinggi dan dengan pertimbanngan matang agar mendapatkan hasil yang
sesuai dengan yang direncanakan.
Perhitungan dan pemilihan material untuk mendapatkan dimensi yang direncanakan
tetap berpandangan bahwa suatu desain direncanakan sesuai dengan kebutuhan dan ukuran.
Serta memenuhi syarat keamanan yang diinginkan dan memilih faktor ekonomi yang murah
dengan hasil yang sebaik-baiknya.
Roda gigi adalah suatu benda berbentuk silindris, di mana di bagian tepinya terdapat
profil yang menyerupai gigi. Ada beberapa macam bentukan profil roda gigi. Di antaranya
roda gigi silindris, roda gigi payung, roda gigi cacing, dan bentukkan khusus lainnya. Setiap
macam bentukan memeiliki fungsi dan karakteristik yang berbeda beda. Namun pada intinya
berfungsi mentransmisikan gaya. Terdapat fungsi lain roda gigi salah satunya untuk
menaikkan atau menurunkan putaran ( kecepatan ). Salah satu penerapan roda gigi lurus
adalah sistem transmisi presneling pada kendaraan beroda empat. Beberapa aplikasi lain yang
yakni pada gearbox sebuah mesin. Di dalamnya terdapat beberapa roda gigi yang bekerja sama
untuk menjalankan sebagaimana fungsinya.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
29
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
5.2. SARAN
Pemilihan jenis material dan faktor keamanan adalah suatu hal yang sangat perlu
diperhatikan dalam perencanaan gear box, serta dibutuhkannya suatu rakitan atau rangkaian
roda gigi yang praktis, sehingga efisien dan biaya dalam pembuatan gear box dapat ditentukan
seminimal mungkin.
Gunakan jenis material yang tepat untuk menerima beban atau gaya-gaya yang terjadi
dan pilihlah jenis pelumasan yang efisien sehingga gear box lebih aman dan lebih lama umur
pemakaiannya.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
30
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
DAFTAR PUSTAKA
1. Deutsman,A.D,Walter J.Michels,Charles E.Wilson, Machine Design Theory and Practice,
Coller Macmillan International, Macmillan Publishing Co. Inc.1975.
2. Suga, Kyokatsu, Profesor, toh- in Gakuen rechnical College, Japan, Dasar perencanaan
dan pemilihan Elemen Mesin, Ir. Sularso, MSME, (terj). Departemen Mesin Institut
Teknologi Bandung, 1980.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
31
“RODA GIGI LURUS”
Makalah Elemen Mesin 2
“PERANCANGAN RODA GIGI LURUS”
Disusun Oleh :
Nama
: Mochammad Haidi Mursyidan F
N.I.M
: 13210012
Jurusan
: TeknikMesin S-1
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
JAKARTA
2015
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
1
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim, Assalamu‘alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah segala puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena
atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas “Elemen
Mesin 2” yang berjudul “Perancangan Roda Gigi”. Tugas ini disusun sebagai sebagai
salah satu tugas mata kuliah.
Dalam penyusunan Tugas ini penulis banyak mendapat saran, dorongan,
bimbingan serta keterangan-keterangan dari berbagai pihak yang merupakan pengalaman
yang tidak dapat diukur secara materi. Oleh karena itu dengan segala hormat dan
kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada Yth :
1. Dosen mata kuliah “Elemen Mesin 2” Bapak Danhardjo, Ir.MSc.H
2. Kedua orang tua yang selalu memberikan dukungan dan doanya.
3. Seluruh teman–teman Teknik Mesin yang telah memberikan motivasi.
Dalam penyusunan tugas ini, penulis menyadari masih terdapat banyak
kekurangan yang dibuat baik sengaja maupun tidak sengaja, dikarenakan keterbatasan
ilmu pengetahuan dan wawasan serta pengalaman yang penulis miliki. Untuk itu penulis
mohon maaf atas segala kekurangan tersebut tidak menutup diri terhadap segala saran dan
kritik serta masukan yang bersifat kontruktif bagi diri penulis.
Akhir kata semoga dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, institusi pendidikan dan
masyarakat luas. Amin.
Wassalamu ‘alaikum Wr. Wb
Jakarta, 10 juli 2015
M.Haidi Mursyidan F
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
2
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Tugas perencanaan mesin ini merupakan tugas yang diberikan guna melengkapi nilai
tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi dan Industri Institut Sains
dan Teknologi Nasional Jakarta, pada Jenjang Sarjana. Selain itu bahwa dalam tugas ini
berguna untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa Teknik Mesin terutama dibidang teknik.
Dalam perancangan mesin kali ini, mencoba mengangkat permasalahan tentang roda
gigi. Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan porosporos roda gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat berputar dengan baik dengan
sedikit mungkin gesekan yang terjadi.
Selain harus memiliki konstruksi yang tepat, terdapat beberapa kriteria yang harus
dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang timbul akibat perputaran dan
gesekan antar roda gigi.
Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan pemenuhan kriteria yang dibutuhkan,
maka kami bermaksud membuat produk tersebut sebagai objek pembuatan Tugas Perancangan
Elemen Mesin. Pembuatan produk tersebut dengan memperhatikan spesifikasi yang
diinginkan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
3
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
1.2.
Batasan Masalah
Karena dalam masalah perencanaan roda gigi adalah sangat luas, menyangkut berbagai
macam disiplin ilmu, maka dilakukan pembatasan permasalahan. Permasalahan yang akan
dibahas pada perancanaan elemen mesin tentang roda gigi ini antara lain :
a.
Perencanaan Roda Gigi
b.
Perencanaan Poros
c.
Perencanaan Pasak
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
4
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Roda Gigi
Pada dasarnya sistem roda gigi merupakan pemindahan gerakan putaran dari satu poros
ke poros yang lain hamper terjadi disemua mesin. Roda gigi merupakan salah satu yang
terbaik antara saran yang ada untuk memindahkan suatu gerakan. Roda gigi dikelompokkan
menurut letak poros putaran atau berbentuk dari jalur gigi yang ada. Keuntungan dari
penggunaan sistem transmisi diantaranya :
1. Dapat dipakai untuk putaran tinggi maupun rendah
2. Kemungkinan terjadinya slip kecil
3. Tidak menimbulkan kebisingan
Adapun klasifikasi dari roda gigi antara lain :
2.1.1. Roda Gigi Lurus (Spur Gear)
Roda gigi lurus dipakai untuk memindahkan geakan putaran antara poros-poros yang
sejajar. Yang biasanya terbentuk silindris dan gigi-giginya adalah lurus dan sejajar dengan
sumber putaran. Penggunaan roda gigi lurus karena putarannya tidak lebih dari 3600 rpm dan
kecepatan keliling tidak lebih dari 5000 ft/menit. Ini tidak mutlak, spur gear dapat juga dipakai
pada kecepatan diatas baas-batas tertentu.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
5
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Gambar 2.1. Roda Gigi Lurus
2.2.
Rumus Dasar Roda Gigi
Dalam perencanaan ini saya menggunakan jenis roda gigi lurus karena ada beberapa
pertimbangan yaitu :
Dilihat dari poros, karena sejajar maka yang paling cocok dipergunakan adalah roda
gigi lurus.
Karena daya dan putaran relative rendah, maka lebih cocok bila menggunakan roda
gigi lurus.
Adapun rumus dasar yang berhubungan dengan perencanaan roda gigi antara lain
sebagai berikut :
a. Diameter Pitch Circle (P)
D1 :
( 2a )
(1 i )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
6
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Dimana :
i : perbandinngan transmisi
a : jarak antara poros
b. Perbandingan Kecepatan
Rumus dari buku deutschman (hal 525)
rv =
Nt p d
W
n
=
=
=
W
Nt g d
n
Diamana :
n1,n2
= Putaran roda gigi (rpm)
Nt1,Nt2
= Jumlah gigi (buah)
d1,d2
= Diameter roda gigi (inch)
c. Jarak Poros (C)
Rumus dari buku deutschman (hal 528)
a=
d +d
Diamana :
mm
a
= Jarak poros antara dua roda gigi
d
= Diameter roda gigi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
7
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
d. Kecepatan Pitch Line / Garis Kontak (Vp)
Rumus dari buku deutschman (hal 563)
Vp =
π. d. n
Dimana :
Vp
ft/mnt
= Kecepatan putaran
e. Torsi Yang Bekerja
WTx
DG
2
Dimana :
T
= Torsi yang bekerja
�� = Diameter pitch pada roda gear
WT = Beban tangensial
f. Lebar Gigi (b)
*) Roda gigi tuangan dan penampang tidak baik 6-8 mm
*) Roda- roda gigi yang dikerjakan dan di topang normal 10-15 mm
*) Roda-roda gigi yang dikerjakan dengan sangat baik 15-30 mm
g. Resultan beban pada roda gigi
WR 1 : WN 2 Wg 2 2WN.Wg. cos
Dimana :
WN : Beban Normal
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
8
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
WG : Beban Roda gigi
h. Standart ukuran Roda Gigi
Tabel 2.2. Standart Ukuran Roda Gigi
∅=
Nama
Addendum (A)
Dedendum (b)
.
Tinggi Gigi ©
.
Tinggi Kontak (d)
Celah
.
�
dipotong
�
�
.
�
�
�
.
�
�
�
/
−
−
.
�
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
.
�
�
.
�
.
�
.
�
�
.
�
�
�
.
�
9
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Gambar 2.2. Bagian-bagian pada roda gigi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
10
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
2.3.
Poros
Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar, biasanya berpenampang bulat,
dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, roda gila dan elemen pemindah daya
lainnya. Poros dapat menerima beban-beban lentur, tarik, tekan atau putaran yang bekerja
sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Definisi yang pasti dari poros
adalah sesuai dengan penggunannya dan tujuan penggunan.
Dibawah ini terdapat definisi dari poros :
a) Shaft adalah poros yang ikut beputar untuk memindahkan daya dari mesin ke
mekanisme yang digunakan.
Gambar 2.3. Shaft
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
11
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
b) Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada poros tersebut,
juga berfungsi sebagai pendukung.
Gambar 2.4. Axle
c) Spindel adalah poros yang terpendek pada mesin perkakas dan mampu atau sangat
aman terhadap momen bending.
Gambar 2.5. Spindel
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
12
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
d) Line Shaft adalah poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang
digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor penggerak ke mekanisme
tersebut.
Gambar 2.6. Line Shaft
e) Jack Shaft adalah poros yang pendek, bisanya dipakai untuk dongkrak “JACK” mobil.
Gambar 2.7. Jack Shaft
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
13
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
f) Flexible adalah poros yang juga berfungsi memindahkan daya dari dua mekanisme,
dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros yang lainnya, daya yang
dipergunakan rendah.
Gambar 2.8. Flexible
Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah diheattreatment. Poros yang dipakai
untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerasan kulit yang tahan terhadap kehausan.
Poros dapat dibedakan menjadi 2 macam :
a. Poros Lurus
Adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran berfungsi memindahkan putaran
atau mendukung beban-beban yang didukung pada poros ini adalah beban puntir dan
bending.
b. Poros Bintang
Adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran dan terdapat sirip yang
menyerupai bintang. Poros dihubungkan dengan rada gigi tanpa menggunakan pasak.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
14
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Persamaan yang digunakan pada poros bintang :
a) Tegangan geser maksimum � max
σ max =
Dimana :
. xSyp
Psi
N
� max
= Tegangan geser maksimum (Psi)
Syp
= yield posisi dari material
�
= Faktor keamanan
b) Diameter poros
d=√
x√MB + T
Syp
πx . x
N
Dimana :
d
= Diameter poros (inch)
MB
= Momen bending yang diterima poros (lb.in)
T
= Momen torsi yang diterima poros
Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah di heatreatment. Poros yang dipakai
pada untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerjaan kulit yang sangat tahan terhadap kehausan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
15
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
2.4.
Pasak (keys)
Pasak digunakan untuk menyambung poros dan roa gigi, roda pulley, sprocket, cams,
lever, impeller, dan sebagainya.
Karena distribusi tegangan secara actual untuk sambungan pasak ini tidak dapat
diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan disarankan menggunakan factor
keamanan sebagai berikut :
1. Untuk beban torsi yang konstan (torque stedy).
>>N=15
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>>N=25
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik
>>N=45
Adapun macam-macam pasak yaitu :
1. Pasak datar segi empat (Standard square key).
Gambar 2.9. Pasak datar segi empat
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
16
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
2. Pasak datar standard (Standard flat key).
Gambar 2.10. Pasak datar standard
3. Pasak Tirus (Tepered key).
Gambar 2.11. Pasak tirus
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
17
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
4. Pasak Bintang Lingkaran (Wood ruff key).
Gambar 2.12. Pasak bintang lingkaran
5. Pasak Bintang (Splines).
Gambar 2.13. Pasak bintang
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
18
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
6. Pasak Bintang Lurus (Straight splines).
Gambar 2.14. Pasak bintang lurus
7. Pasak Bintang Involute (Involute spline).
Gambar 2.15. Pasak bintang involute
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
19
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Adapun berbagai macam pasak, namun yang dibahas adalah pasak standar (Standart
flat key ). Pemasangan pasak pada poros maupun roda yang disambungkan dan dibuat alur
pasak yang disesuaikan dengan ukuran pasak.
Keterangan :
F = Gaya yang bekerja.
h = Tinggi pasak.
A = Pasak.
b = Lebar pasak
B = Poros.
l = Panjang pasak.
2.4.1. Rumus Dasar Pasak
Ukuran lebar dan tinggi pasak ada dalam table yang disesuaikan dengan kebutuhan atau
tergantung pada diameter poros.
a. Panjang pasak sesuai dengan kebutuhan dan dimensinya.
W = Lebar pasak.
H = Tinggi pasak.
L = Panjang pasak.
Ss = Tegangan geser.
Gaya (F)
F=
T
D
dimana T = F
D
Ss =
F
dimana A = LW
A
Tegangan Geser ��
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
20
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Tegangan Kompresi �c
T=
Ss. W. L. D
Pada perhitungan ini dipergunakan faktor keamanan dengan asumsi sebagai berikut :
1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ).
>> N = 1.5 2.
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>> N = 2.5 3.
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik.
>> N = 4.5
b. Tegangan geser yang diijinkan.
.
Syp
=
N
. Syp
N
c. Tegangan kompresi yang diizinkan.
Sc =
.T
L. W. D
d. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman.
Sc =
.T
Ssyp
≤
L. W. D
N
e. Tinjauan terhadap kompresi.
L=
.T
Sc. W. D
f. Tinjauan terhadap geser.
L=
.T
Ss. W. D
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
21
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB III
MEKANISME SISTEM TRANSMISI
3.1.
Input Data
Data-data yang diketahui :
Rencanakanlah Sepasang roda gigi lurus untuk memindahkan daya 36 HP dengan putaran
roda penggerak sebesar 2400 rpm. Perbandingan transmisi roda gigi i:4, Z1 :38, untuk
roda gigi penggerak dan belakang terbuat dari baja tuang, umur roda gigi di taksir 1400
jam. Data data lainnya yang belum diketahui dapat di ambil sesuai dengan lazimnya.
3.1.1. Pertimbangan Menggunakan Roda Gigi
Dalam perencanaan ini menggunakan roda gigi lurus karena beberapa pertimbangan,
yaitu :
Dilihat dari poros, karena porosnya sejajar maka roda gigi yang paling sesuai adalah
roda gigi lurus.
Karena daya dan putaran relative rendah maka lebih cocok menggunakan roda gigi
lurus
3.1.2. Pertimbangan Dalam Menggunakan Poros
Untuk menentukan diameter poros tergantung pada perhitungan yang akan dilakukan,
tetapi untuk menentukan bahan dari poros digunakan pertimbangan sebagai berikut :
Poros sebaiknya menggunakan bahan Alloy Stell.
Bahan poros sebaiknya dilakukan proses Hardening dan dilakukan awal dan
Annealling sebelum digunakan
Poros yang akan digunakan sebaiknya harus mampu menahan beban putar yang
memadai
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
22
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB IV
PEMBAHASAN STUDI KASUS
4.1.
Diketahui data-data sebagai berikut :
Rencanakanlah Sepasang roda gigi lurus untuk memindahkan daya 36 HP dengan putaran
roda penggerak sebesar 2400 rpm. Perbandingan transmisi roda gigi i:4, Z1 :38, untuk
roda gigi penggerak dan belakang terbuat dari baja tuang, umur roda gigi di taksir 1400
jam. Data data lainnya yang belum diketahui dapat di ambil sesuai dengan lazimnya.
4.1.1. Perhitungan Roda Gigi 1 Dan 2
Dik : m : 2
Z1
: 38
i:4
umur roda gigi : 1400 jam
Jawab : D 1 : m . Z1
D 2 : m . Z2
: 2 x 38
: 2 x 152
: 76
: 304
Z 2 : i . Z1
: 4 x 38
: 152
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
23
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Jarak antara poros
a:
:
*) Jumlah putaran roda gigi
( d 1 d 2)
2
D1 . n1
(76 304)
2
: D2 . n2
76 x 2400
: 190 mm
: 304 x n 2
n2
:
(76 2400)
304
: 600 rpm
*) Diameter lingkaran pitch dapat diperoeh dengan
D1 :
( 2a )
(1 i )
:
(2 x190)
(1 4)
:
(380)
5
D2 :
( 2.a .i )
(1 i )
: 304 mm
: 76 mm
*) Tusuk gigi (t)
t:m.π
*) Diameter lingkaran kepala (dk)
dk 1 : m ( Z1 + 2)
: 2 x 3,14
: 2 (38+2)
: 6,28 mm
: 2 (40)
: 80 mm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
24
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Tinggi kepala gigi (hk)
dk 2 : m ( Z 2 + 2)
K : Faktor tinggi kepala : 1
: 2 (152+2)
hk : k . m
: 2 (154)
:1x2
: 308 mm
: 2 mm
*) Tinggi kaki gigi (hf)
K : Faktor tinggi kepala : 1
CK : kelonggaran puncak
: K . m + CK
: 0,25 x m
: 1 x 2 + 0,5
: 0,25 x 2
: 2 + 0,5
: 0,5
: 2,5
*) Tinggi gigi (H)
H : 2 x m + CK
dg 2
*) Diameter lingkarang dasar (dg)
dg 1 : m ( Z1 -2,5)
: 2 x 2 + 0,5
: 2 ( 38 -2,5)
: 4 + 0,5
: 2 (35,5)
: 4,5 mm
: 71
: m ( Z 2 - 2,5)
: 2( 152 – 2,5)
: 2 (149,5)
: 299
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
25
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Kecepatan keliling pada lingkaran
V2 :
jarak bagi
(xd1 xn)
V1 :
(100)
(xd 2 xn)
(100)
:
(3,14x304x2400)
(100)
: 5727,36 m/min = 95,456 m/det
(3,14x76x2400)
:
(100)
*) Daya yang ditransmisikan (H)
: 5727,36 m/min = 95,456 m/det
P : 36 HP = 26.845,2
P : Ft . v
Ft :
:
P
V
(26.845,2)
(95,46)
: 281,21 N
*) Lebar gigi (b)
*) Roda gigi tuangan dan penampang tidak baik 6-8 mm
*) Roda- roda gigi yang dikerjakan dan di topang normal 10-15 mm
*) Roda-roda gigi yang dikerjakan dengan sangat baik 15-30 mm
b: 10 x 2
: 20
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
26
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
*) Berat roda gigi dapat diperoleh dengan :
4500x45
: 5726,3
(Wg)
Roda gigi penggerak
: 35,36 kg
2
Wg 1 : 0,118 x Zg x b x m (kg)
: 0,118 x 228 x 2 x 2 2
Beban normal (W N ) (jika θ : 14,5º)
Roda gigi penggerak
: 215,23 kg
Wr
(cos )
WN 1 :
Zg : 3 . Zp
: 3 x 38
:
: 114
35,56
(cos14,5)
: 37,04 kg
Dg : 2 . Zg
: 2 x 114 : 228 mm
WN 2 :
Wr
(cos )
*) Beban tangensial (Wr)
Roda gigi penggerak
WT 1 :
4500xP1
(V1 )
4500x45
: 5726,3
P 1 : 1,25 . P
P 1 : 1,25 x 36
: 45
WT 2 :
4500xP1
(V2 )
:
35,56
(cos14,5)
: 37,04 kg
= 35,36 kg
Resultan beban roda gigi
WR 1 : WN 2 Wg 2 2WN.Wg. cos
37,042 215,232 2 x37,04x215,23x cos14,5
: 251 kg
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
27
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
Diasumsikan bahwa roda gigi bergantung di atas poros dan di ambil jarak dengan beban roda
adalah 10 cm, dimana momen bengkok yang terjadi adlah beban resultan :
Mb : WR x 10
: 251 x 10 : 2150 kgcm
Dan momen punter pada poros
WTx
D0
2
: 35,36 x
dg 3 :
4033,6
78,5
: 51,38
228
2
: 3,7
:4
: 4031 kgcm
Torsi equivalent = e Mb 2 2
Kita tahu bahwa diameter naaf roda gigi
e 215102 40312
: 1,8 . dg
= 4033,6 kgcm
:1,8 x 4
: 7,2 cm
Dimana dt: diameter poros roda gigi
digunakan Hubungan
e
16
4033,6 :
x s xdg 3
16
Dan panjang naaf
: 1,25 . dg
:1,25 x 4
: 5 cm
x400xdg 3 78,5dg 3
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
28
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Secara umum diketahui, bahwa untuk merencanakan suatu elemen mesin diperlukan
ketelitian yang sangat tinggi dan dengan pertimbanngan matang agar mendapatkan hasil yang
sesuai dengan yang direncanakan.
Perhitungan dan pemilihan material untuk mendapatkan dimensi yang direncanakan
tetap berpandangan bahwa suatu desain direncanakan sesuai dengan kebutuhan dan ukuran.
Serta memenuhi syarat keamanan yang diinginkan dan memilih faktor ekonomi yang murah
dengan hasil yang sebaik-baiknya.
Roda gigi adalah suatu benda berbentuk silindris, di mana di bagian tepinya terdapat
profil yang menyerupai gigi. Ada beberapa macam bentukan profil roda gigi. Di antaranya
roda gigi silindris, roda gigi payung, roda gigi cacing, dan bentukkan khusus lainnya. Setiap
macam bentukan memeiliki fungsi dan karakteristik yang berbeda beda. Namun pada intinya
berfungsi mentransmisikan gaya. Terdapat fungsi lain roda gigi salah satunya untuk
menaikkan atau menurunkan putaran ( kecepatan ). Salah satu penerapan roda gigi lurus
adalah sistem transmisi presneling pada kendaraan beroda empat. Beberapa aplikasi lain yang
yakni pada gearbox sebuah mesin. Di dalamnya terdapat beberapa roda gigi yang bekerja sama
untuk menjalankan sebagaimana fungsinya.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
29
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
5.2. SARAN
Pemilihan jenis material dan faktor keamanan adalah suatu hal yang sangat perlu
diperhatikan dalam perencanaan gear box, serta dibutuhkannya suatu rakitan atau rangkaian
roda gigi yang praktis, sehingga efisien dan biaya dalam pembuatan gear box dapat ditentukan
seminimal mungkin.
Gunakan jenis material yang tepat untuk menerima beban atau gaya-gaya yang terjadi
dan pilihlah jenis pelumasan yang efisien sehingga gear box lebih aman dan lebih lama umur
pemakaiannya.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
30
TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II
“RODA GIGI LURUS”
DAFTAR PUSTAKA
1. Deutsman,A.D,Walter J.Michels,Charles E.Wilson, Machine Design Theory and Practice,
Coller Macmillan International, Macmillan Publishing Co. Inc.1975.
2. Suga, Kyokatsu, Profesor, toh- in Gakuen rechnical College, Japan, Dasar perencanaan
dan pemilihan Elemen Mesin, Ir. Sularso, MSME, (terj). Departemen Mesin Institut
Teknologi Bandung, 1980.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA
31