Laporan Tugas DAn Elemen Mesin
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.
Tugas Perencanaan Mesin ini merupaan Tugas yang diberikan guna
melengkapi nilai tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Induatri Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, pada Jenjang Sarjana. Selain
itu bahwa dalam tugas ini berguna untuk meningkatkan kemampuan
mahasiswa Teknik Mesin terutama dibidang Teknik.
Dalam Perencanaan Mesin kali ini, mencoba mengangkat permasalahan
tentang Gearbox. Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang
berupa rumah untuk roda gigi. Komponen ini harus memiliki konstruksi yang
tepat agar dapat menempatkan poros-poros 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 Perencanaan Elemen Mesin. Pembuatan produk tersebut
dengan memperhatikan spesifikasi yang diinginkan.
1.2.
Maksud dan Tujuan
Disamping untuk memenuhi kurikulum S1 Jurusan Teknik Mesin
ITATS,tugas ini juga dimaksudkan :
a.
Agar mahasiswa dapat menerapkan teori yang diperoleh dari
perkuliahan
sehingga
dapat
menerapkan
secara
langsung
dilapangan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
1
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
b.
Agar mahasiswa dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan
permasalahan pada perencanaan Gearbox, seperti gaya-gaya pada
roda gigi reaksi pada poros dan yang lainnya.
c.
Menyiapkan mahasiswa menjadi anggota masyarakat yang
memiliki
kemampuan
mengembangkan
dan
akademik
yang
menciptakan
dapat
ilmu
menerapkan,
pengetahuan
dan
teknologi
serta
teknologi.
d.
Mengembangkan
ilmu
pengetahuan
dan
mengupayakan penggunaan Gearbox untuk meningkatkan taraf
hidup masyarakat kearah yang lebih baik.
1.3.
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 perencanaan elemen
mesin tentang roda gigi transmisi ini antara lain:
a. Perencanaan Roda Gigi.
b. Perencanaan Poros.
c. Perencanaan Pasak.
d. Perencanaan Bantalan.
e. Perencanaan Pelumasan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
2
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
1.4. Sistematika Penulisan.
Dalam penulisan perencanaan Gear Box disajikan dalam bentuk Bab per
Bab yang kemudian diuraikan dalam sub Bab. Adapun Bab-bab yang ada secara
garis besar adalah sebagai berikut :
BAB I
: PENDAHULUAN
Berisi tentag latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode
pengambilan data dan sistematika penulisan.
BAB II
: DASAR TEORI
Berisi tentang jenis-jenis roda gigi, rumus dasar roda gigi, poros, bahan dasar
poros, pasak, bantalan dan systempelumasan.
BAB III
: MEKANISME SISTEM TRANSMISI
Berisi tentang gambar sket perencanaan sistem transmisi
BAB IV
Berisi
: PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI
tentang
perhitungan
perencanaan
sistem
transmisi
perhitungan
pertencanaan poros, perhitungan pertencanaan pasak, perhitungan pertencanaan
bantalan dan perhitungan pertencanaan pelumasan.
BAB V
: PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan hasil perencanaan sistem transmisi dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
3
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Roda Gigi
Pada dasarnya sistem transmisi roda gigi merupakan pemindahan
gerakan putaran dari satu poros ke poros yang lain hampir terjadi disemua
mesin. Roda gigi merupakan salah satu yang terbaik antara sarana 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 gerakan
putaran antara poros-poros yang sejajar. Yang biasanya berbentuk
silindris dan gigi-giginya adalah lurus dan sejajar dengan sumber
putaran. Pengunaan roda gigi lurus karena putarannya tidak lebih
dari 3600 rpm dan kecepatan keliling tidak lebih dari 5000
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
4
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
ft/menit. Ini tidak mutlak, spur gear dapat juga dipakai pada
kecepatan diatas batas-batas tersebut.
Gambar 2.1.
Roga Gigi Lurus
2.1.2. Roda Gigi Miring (Helical gear)
Roda gigi miring dipakai untuk memindahkan putaran
antara poros-poros yang sejajar. Sudut kemiringan adalah sama
pada setiap roda gigi, tetapi satu roda gigi harus mempunyai
kimiringan ke sebelah kanan dan yang lain ke kiri. Roda gigi ini
mampu memindahkan putaran lebih dari 3600 rpm dan kecepatan
keliling lebih dari 5000 ft/menit.
Gambar 2.2.
Roda Gigi Miring
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
5
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
2.1.3. Roda Gigi Cacing (Worm gear)
Roda gigi cacing dipakai untuk memindahkan putaran antara poros
yang tegak lurus bersilang. Susunan roda gigi cacing biasanya mempunyai
penutup tunggal atau ganda, suatu susuna roda gigi berpenutup tunggal
adalah sesuatu dimana roda gigi dibungkus penuh atau sebagian oleh gigi
cacing, sebuah roda gigi dimana setiap elemen ditutup sebagian oleh yang
lain adalah susunan roda gigi cacing berpenutup ganda.
Gambar 2.3.
2.1.4
Roda Gigi Cacing
Roda Gigi Kerucut (Bevel gear)
Roda gigi kerucut dipakai untuk memindahkan gerakan atau
putaran antara poros yang berpotongan. Walaupun roda-roda gigi kerucut
biasanya dibuat untuk sudut poros 90, roda-roda gigi ini biasanya untuk
semua ukuran sudut.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
6
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.4. Bevel Gear
2.1.5. Screw Gear
Jenis roda gigi ini trediri dari dua buah helical gear wheel yang
merupakan kombinasi sederhana untuk memindahkan gaya maupun torsi
poros yang membentuk sudut-sudut tertentu.
Gambar 2.5.
2.1.6
Screw Gear
Hypoid Gear
Hypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel gear,
namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih hiperbolid
dibandingkan dengan cousenya dan menoperasikannya lebih lembut dan
tenang.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
7
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.6.
2.2.
Hipoid Gear
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)
Rumus dari buku deutschman (hal 521)
P = Nt/d (in)
(1)
Dimana :
P
= Diametral pitch
d
= Diameter roda gigi ( inch )
Nt
= Jumlah gigi ( buah )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
8
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
b. Perbandingan Kecepatan (rv)
Rumus dari buku deutschman hal 525
rv = W2/W1 = NtP/Ntg = d1/d2 = n2/n1
(2)
Dimana :
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
C = d1+d2
(in)
( 3)
2
Dimana :
C
= jarak poros antara dua roda gigi
d
= diameter roda gigi
d. Kecepatan Pitch Line / Garis Kontak (Vp)
Rumus dari buku deutschman hal 563
Vp = .d.n
(ft/mnt)
(4)
12
Dimana :
Vp
= kecepatan putaran
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
9
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
e. Torsi yang Bekerja
T = 63000.N daya
(5)
n
Dimana :
T
= torsi yang bekerja
N
= daya motor
n
= putaran input
f. Gaya-gaya pada Roda Gigi
Gambar 2.7.
Gaya-Gaya pada Roda Gigi
Gaya radial (Fr)
Fr = Fn.Sin = Fn.Cos
(6)
Gaya normal (Fn)
Fn = Ft
Cos
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
10
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gaya tangensial (Ft)
Ft = 2T
(7)
D
Gaya dinamis (Fd)
Fd = 600+Vp . Ft
(8)
600
Untuk 0 < Vp ≤ 2000 ft/menit
Fd = 1200+Vp .Fp
1200
Untuk 2000 < Vp ≤ 4000 ft/menit
Fd = 78+Vp.Ft
78
Untuk Vp > 4000 ft/min dimana Fw ≥ Fd dan Fb ≥ Fd
Dimana :
T
= Torsi (lbm)
n
= Putaran (rpm)
Ft
= Gaya tangensial (lb)
Fn
= Gaya normal (lb)
Fd
= Gaya dinamis (lb)
Fr
= Gaya radial (lb)
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
11
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
g. Lebar Gigi (b)
Rumus dari buku deutschman hal 584
b = Fd
(9)
d1.Q K
Q= 2.d2
d1+d2
Dimana :
b
= Lebar gigi (in)
Fd
= Gaya dinamis (in)
d1
= diameter pinion
d2
=diameter gear
Q
= Perbandingan roda gigi
K
= Faktor pembebanan
h. Syarat Keamanan Roda Gigi
9 ≤ b ≤ 13
p
p
i. Evaluasi Kekuatan Gigi (Persamaan AGMA)
Sad = Sat.Kl
( 10 )
Kt.Kr
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
12
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
t = Ft.Ko.P.Ks.Km
; Sad >t (syarat aman )
( 11 )
Kv.b.j
Dimana :
Sat
= Tegangan ijin Material
Kl
= Faktor umur
Kt
= Faktor temperature
Kr
= Faktor keamanan
σ t = Tegangan bending pada kaki gigi
Ko
= Faktor koreksi beban lebih
Km
= Koreksi distribusi beban
Kv
= Faktor dinamis
J
= Faktor bentuk geometris
j. Menentukan Gaya bending Pada Pinion dan Gear (Fb)
Rumus dari buku deutschman hal 551
Y
Fb=So.b. P
( 12 )
Dimana :
Fb
= Gaya bending
So
= Kekuatan permukaan gigi
Y
= Faktor bentuk Lewis
b
= diameter pitch
P
= lebar gigi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
13
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
k. Menentukan Panjang Garis Kontak Gigi
d
r= 2
AB= ( r 4 +a4 )2−r 2 cos 2 θ−r 4 sin θ+ ( r 2 +a2 )−r 2 cos2 θ−r 2 sin θ
4
2
[√
]
( 13 )
l. Menentukan Perbandingan Kontak (kontak ratio)
Sad=
AB
ρ .cosθ
( 14 )
Dimana :
AB
= Panjang garis kontak
CR
= Kontak ratio
M. Standart Ukuran Roda Gigi
Tabel 2.1. Standart Ukuran Roda Gigi
Nama
1°
φ=14 2
Addendum (A)
1
P
Dedendum (b)
Tinggi gigi ©
Tinggi kontak (d)
Celah
1,157
P
2,157
P
2
P
0,157 ( b−a )
/
P ( c−d )
20°
20° dipotong
25°
1
P
1,25
P
2,25
P
2
P
0,25
P
0,8
P
1
P
1,8
P
1,6
P
0,2
P
1
P
1,25
P
2
P
2
P
0,25
P
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
14
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.8.
Bagian-bagian pada Roda Gigi
2.2. Poros
Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar, biasanya
berpenampang bulat, dimana terpasang elemen - elemen seperti roda gigi,
roda gila dan elemen pamindah daya lainnya. Poros dapat menerima beban –
beban lentur, tarik, tekan atau putaran yang bekerja sendiri – sendiri atau
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
15
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Definisi yang pasti dari poros
adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan penggunaan.
Dibawah ini terdapat beberapa definisi dari poros :
a. Shaf adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari
mesin ke mekanisme yang digunakan.
Gambar 2.9.
shaf
b. Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada
poros tersebut, juga berfungsi sebagai pendukung.
Gambar 2.10. Axle
c. Spindle adalah poros yang terpendek terdapat pada mesin perkakas dan
mampu atau sangat aman terhadap momen bending.
Gambar 2.11. Spindle
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
16
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
d. Line Shaft adalah poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme
yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor
penggerak ke mekanisme tersebut.
Gambar 2.12. Line Shaft
e. Jack Shaft adalah poros yang pendek, biasanya dipakai untuk dongkrak
“JACK” mobil.
Gambar 2.13. Jack Shaft
f. Flexible adalah poros yang juga berfungsi memindahkan daya dari dua
mekanisme, dimana peerputaran poros membentuk sudut dengan poros
yang lainnya, daya yang dipindahkan rendah.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
17
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.14. Flaxible
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 sangat tahan terhadap
keausan.
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 lingakaran dan
terdapat sirip yang menyerupai bintang. Poros dihubungkan dengan
roda gigi tanpa menggunakan pasak.
Persamaan yang digunakan pada poros bintang :
a) Tegangan geser maksimum ( max )
max =
0,5 x Syp
N Psi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
18
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Dimana:
max
= tegangan geser maksimum ( Psi )
N
= faktor keamanan
Syp
= yield posisi dari material
b) Diameter poros
d=
√
16 x √ MB2 +T 2
Syp
π x 0,5 x N
Dimana:
d
= diameter poros (inch)
MB = momen bending yang diterima poros (lb. in)
T
= momen torsi myang diterima poros
Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah di
heatreatment.
dan putaran tinggi
Poros yang dipakai pada untuk meneruskan daya
umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerjaan kulit yang sangat
tahan terhadap keausan.
2.3. Pasak ( Keys )
Pasak digunakan untuk menyambung poros dan roda 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 faktor keamanan sebagai berikut :
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
19
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ).
>> N = 1.5
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>> N = 2.5
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik
>> N = 4.5
Adapun macam – macam pasak yaitu :
1. Pasak datar segi empat ( Standart square key ).
Gambar 2.15. Pasak data segiempat
2. Pasak datar standar ( Standart flat key ).
Gambar 2.16. Pasak datar standar
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
20
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3. Pasak tirus ( Tepered key ).
Gambar 2.17. Pasak tirus
4. Pasak bidang lingkaran ( Wood ruff key ).
Gambar 2.18. Pasak bidang lingkaran
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
21
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
5. Pasak bintang (Splines ).
Gambar 2.19. Pasak bintang
6. Pasak bintanng lurus ( Straight splines ).
Gambar 2.20. Pasak bintanng lurus
7. Pasak bintang involute ( involute spline ).
Gambar 2.21. Pasak Bintang Involute
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
22
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
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.
2.3.1. 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)
2T
F= D
dimana
D
T =F 2
( 15 )
Tegangan geser (s)
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
23
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Ss=
F
A
dimana
A=L.W
( 16)
Tegangan kompresi (c)
T=
Ss.W .L.D
2
( 17 )
Pada perhitungan ini dipergunakan faktor keamanan
dengan asumsi sebagai berikut :
1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ).
>> N = 1.5
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>> N = 2.5
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik.
>> N = 4.5
b. Tegangan geser yang diijinkan.
Ssyp 0.58Syp
N = N
( 18 )
c. Tegangan kompresi yang diijinkan.
4 .T
Sc= L.W . D
( 19 )
d. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
24
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Sc=
4 .T Ssyp
≤
L.W . D N
( 20 )
e. Tinjauan terhadap kompresi.
L=
4.T
Sc .W . D
( 21 )
f. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman ( geser ).
2.T
Ssyp
Ss= L.W .D ≤ N
( 22 )
g. Tinjauan terhadap geser.
2.T
L= Ss.W .D
( 23 )
2.4. Bantalan ( Bearing )
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban
sehingga putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung secara
halus, aman dan umur pakai panjang. Agar elemen mesin dapat bekerja
dengan baik maka bantalan harus dipasang cukup kokoh.
2.4.1. Klasifikasi Bantalan
1. Berdasarkan gerakan terhadap poros
Bantalan luncur
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
25
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Pada bantalan ini terjadi gerakan luncur antara
poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh
permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
Gambar 2.22. Bantalan Luncur
Bantalan gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara
bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui
elemen gelinding.
Gambar 2.23. Bantalan gelinding dengan bola
2. Berdasarkan arah beban terhadap poros
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
26
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Bantalan radial
Setiap arah beban yang ditumpu oleh bantalan ini
tegak lurus terhadap sumbu poros.
Bantalan aksial
Setiap arah beban yang ditumpu oleh bantalan itu
sejajar dengan sumbu poros.
Bantalan gelinding halus
Bantalan ini dapat menumpu beban yang sejajar dan
tegak lurus terhadp poros.
2.4.2. Macam – macam bantalan luncur
1. Bantalan radial berbentuk silinder, silinder elip
2. Bantalan aksial yang berbentuk engsel
3. Bantalan khusus yang berbentuk bola
Gambar 2.24. Bantalan Luncur Radial
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
27
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.25. Bantalan Luncur Radial dan Aksial
2.4.3. Rumus Dasar Bantalan
Rumus yang digunakan pada saat perencanaan bantalan yaitu :
Umur bantalan (L10h)
Rumus dari buku deutschman hal 485
C b 106
L10 h= P x 60.n
( )
( 23 )
Beban equivalen (P)
P = Fs ( X.V.Fr.y.Fa )
( 24 )
dimana :
b
= Konstanta
= 3.0 ( untuk ball bearing )
= 10/3 ( untuk roll bearing )
V
= Faktor putaran
= 1 ( untuk ring dalam berputar )
= 1.2 ( untuk ring luar berputar )
L10h
= Umur bantalan (jam )
C
= Beban dinamis ( lb )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
28
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
P
= Beban ekuivalen ( lb )
Fs
= Konstanta beban ( beban shock/lanjut )
Fr
= Beban radial ( lb )
Fa
= Beban aksial ( lb )
X
= Konstanta radial
Y
= Konstanta aksial
n
= Putaran ( rpm )
2.5. Pelumasan
Dalam sistem transmisi pada mesin – mesin yang bergerak,
diperlukan suatu sistem pelumasan guna mengurangi hubungan kontak dari
dua bagian yang bergerak. Apabila tidak ada pelumasan maka akan
mempercepat terjadinya kerusakan pada komponen mesin tersebut.
2.5.1. Klasifikasi Pelumasan
Sistem
pelumasan
dalam
dunia
permesinan
dapat
dikellompokkan menjadi dua jenis yaitu :
1. Pelumasan menurut bentuknya
Pelumasan padat
Pelumasan semi padat
Pelumasan cair
2. Pelumasan menurut caranya
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
29
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Pelumasan tangan : Dipakai untuk beban yang ringan dan
kerja yang tidak kontinyu.
Pelumasan tetes : Minyak diteteskan dengan jumlah yang
teratur melalui sebuah katup jarum.
Pelumasan sumbu : Pelumasan dengan menggunakan
sumbu untuk menghisap minyak.
Pelumasan
percik
:
Minyak
dari
bak
penampung
dipercikkan dan biasanya digunakan dalam pelumasan
torak, silinder motor yang mempunyai putaran tinggi.
Pelumasan cincin : Pelumasan ini dengan menggunakan
cincin yang digantung pada poros sehingga ikut berputar
bersama poros dan mengangkat minyak dari bawah.
Pelumasan pompa : Disini pompa digunakan untuk
mengalirkan minyak ke bantalan karena sifat minyak yang
kental.
Pelimasan gravitasi : Dari sebuah tangki di atas bantalan
minyak dialirkan oleh gaya beratnya sendiri.
2.5.2. Tujuan dan Fungsi Pelumasan
1. Mengurangi daya energi pada bagian – bagian mesin yang
saling bergesekan.
2. Untuk memelihara ukuran sebenarnya ( menahan keausan ) dari
bagian mesin yang bergerak.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
30
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3. Membuang kotoran – kotoran yang diakkibatkan oleh
pergesekan antara koponen yang bergerak
2.5.3. Rumus Dasar Pelumasan
a.
Perencanaan viskositas absolute dari pelumas
(
Z =ρt 0.22 S−
180
S
)
( 25 )
t = ∞ - 0.0035 ( T – 60 )
Dimana :
Z
= Absolute viscositas ( cp )
ρt
= Spesific gravity pada temperature test ( t )
S
= Saybelt universal second = 120
Kp
= 1.45 x 10-7 Reynold
Sehingga dari grafik didapat harga SAE dengan persamaan :
S 1=
r .f .ηn
c. p
( 26 )
Dimana :
S1
= Angka karakteristik bantalan
µ
= Viskositas minyak pelumas
c
= Radial cleareance ( in )
p
= Beban yang diterima bantalan ( psi )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
31
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.26. Dimensi Pelumasan Bantalan
b.
Tebal minimum minyak pelumas dari grafik
ho
c =0.19
( 27 )
c. Koefisien gesek ( f ) dari grafik
rf . f
c =15
( 28 )
d.
Daya yang dihitung
Fhp=
Tf .n
63000
( 29 )
e.
Kapasitas minyak pelumas ( Q ) dari grafik
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
32
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Q
rf .c.n.l
f.
( 30 )
Kapasitas minyak pelumas yang keluar dari
bantalan setiap saat ( Qs ) dari grafik
Q.S
0.88
Q
g.
( 31 )
Grafik
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
33
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.27. Viscosity-temperature chart for determining viscosity of typical
SAE numbered oils at various temperatures.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
34
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB III
MEKANISME SISTEM TRANSMISI
3.1 Input Data
Data data yang diketahui :
- Daya putaran motor (N input)
= 30
HP
- Putaran input (N input)
= 2400 rpm
- Putaran output (N1)
= 600 rpm
- Putaran output (N2)
= 1500 rpm
- Putaran output (N3)
= 2400 rpm
- Putaran output (Nreves)
= 1000 rpm
Asumsi
- C (JARAK POROS)
=
5 in
- Sudut tekan ( θ )
= 25º
- Diameterial pitch
= 6 inchi
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 menggunakan roda gigi lurus.
Karena daya dan putaran rtelatif 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 pemanasan awal dan Annealling sebelum digunakan
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
35
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Poros yang akan digunakan sebaiknya harus mampu menahan
beban putar yang memadai
3.2. Sket Gear Box
3.2.1. gambar sket gear box
input
output
gambar 3.1 sket gear box
Keterangan Gambar :
SIMBOL
1,3,5,7
ARTI
Pinion
KETERANGAN
Roda gigi yang lebih kecil pada dua roda gigi yang
Gear
bersinggungan, disebut juga roda gigi penggerak.
Roda gigi yang didesain lebih besar dari pada pinion
9
Revers
yang berfungsi sebagai roda gigi yang digerakkan.
Roda gigi tambahan yang digunakan untuk
a,b,c
Poros
membalikkan arah putaran pada poros (b)
Bagian dari mesin yang berfungsi untuk meneruskan
Arah
tenaga dari mesin
Arah pergerakan roda gigi danh poros
putaran
Bantalan
Bagian mesin yang digunakan untuk menumpu
2,4,6,8
Dan
poros sehingga putaran mesin bisa berlangsung
secara halus.
3.3. gambar sket gear box disetiap tingkatan kecepatan
3.3.1. tingkat kecepatan 1 (n) = 600 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
36
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 3.2 tingkat kecepatan 1
Pada tingkat kecepatan 1 (n1) roda gigi 1 dan 2 saling berhubungan
sehingga terjadi tingkat kecepatan 1 (n1) = 600 rpm
3.3.2. tingkat kecepatan 2 (n) = 1500 rpm
Gambar 3.3 tingkat kecepatan 2
Pada tingkat kecepatan 1 (n2) roda gigi 3 dan 4 saling berhubungan
sehingga terjadi tingkat kecepatan 2 (n2) = 1500 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
37
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3.3.3. tingkat kecepatan 3 (n3) = 2400 rpm
Gambar 3.4 tingkat kecepatan 3
Pada tingkat kecepatan 1 (n3) roda gigi 5 dan 6 saling berhubungan
sehingga terjadi tingkat kecepatan 3 (n3) = 2400 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
38
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3.3.4. tingkat kecepatan revers (nr) = 1000 rpm
Gambar 3.5 tingkat kecepatan revers (nr)
Pada tingkat kecepatan revers (nr) roda gigi 7,8 dan 9 saling berhubungan ,
karena adanya roda gigi rivers maka putarannya searah dengan putaran
pinion. sehingga terjadi tingkat kecepatan revers (nr) = 1000 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
39
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB IV
PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI
Diketahui data-data sebagai berikut :
- Daya putaran motor (N input)
= 30
HP
- Putaran input (N input)
= 2400 rpm
- Putaran output (N1)
= 600 rpm
- Putaran output (N2)
= 1500 rpm
- Putaran output (N3)
= 2400 rpm
- Putaran output (Nreves)
= 1000 rpm
Asumsi
- C (JARAK POROS)
=
5 in
- Sudut tekan ( θ )
= 25º
- Diameterial pitch
= 6 inchi
4.1.1 Perhitungan roda gigi 1 dan 2
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
40
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Data-data sebagai berikut :
Daya Motor
: 30 Hp
Putaran Input
: 2400 Rpm
Putran Output
: 600 Rpm
Asumsi
:
Sudut kontak
: 25o
Jarak Poro
: 5”
Diameter Pitch
: 6”
a. Perbandingan Kecepatan
N 1 2400 d1
N 2 = 600 = d2
rV
=
d2
= 4 x d1
C
5"
=
=
d1 + d2
2
=
d1 + 4 d1 5 d1
= 2
2
4=
d1
d2
10" = 5 d1 d1 = 2"
d2
= 10" x 2” = 8"
b. Jumlah roda gigi
Nt1
= P . d1
= 6 . 2 = 12 buah
Nt2
= 6 . 8 = 48 buah
c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celah
Clearen
Working Depth
=
0,25 0,25
P = 6
=
2 2
P=6
= 0,042"
= 0,33"
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
41
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Tinggi gigi
=
2,25 2,25
P . 6
= 0,375"
Diameter adendum
d1 = d1 + 2 x
1
P
= 2 +2 x 0,17 = 2.34"
d2 = d2 + 2 x
1
P
= 8 + 2 x 0,17 = 8.34"
Diameter dedendum
d1 = d1 – 2 x
125
P
= 2 – 2 x 0.21 = 1.58"
d2 = d2 – 2 x
125
P
= 8 – 2 x 0.21 = 7.58"
d. Kecepatan Pitch Line
VP1
=
=
VP2
=
=
π . d 1 N input
12
3,14 . 2 . 2400
12
π . d 2 N input
12
3,14 . 8 . 2400
12
= 1256 Ft/min
= 5024 Ft/min
e. Torsi yang terjadi
T = 63000
Ndaya
n
T1 = 63.000
30
2400
= 787,5 lbin
T2 = 63000
30
600
=3150 lbin
f. Gaya yang terjadi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
42
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
- Gaya tangensial
Ft1
=
Ft2
N . 33.000
VP
=
30 x 33000
1256
=
N . 33.000
VP
=
30 x 33000
5024
=788,21 lbin
=197.05 lbin (arahnya berlawanan)
- Gaya normal
Fn1
=
Fn2
=
Ft 1
Cos θ
Ft 2
Cos θ
788,21
Cos 25°
197,05
Cos 25°
=
=
= 869,69 lb
= 217.42 lb (arahnya berlawanan)
- Gaya radial
Fr1
= Fn1 . sin = 869.69 x sin 25° = 367,54 lb
Fr2
= Fn1 . sin = 217.42 x sin 25° = 91,88 lb (arahnya berlawanan)
- Gaya Dinamis
Untuk 0< Vp
“Gear Box”
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.
Tugas Perencanaan Mesin ini merupaan Tugas yang diberikan guna
melengkapi nilai tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Induatri Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, pada Jenjang Sarjana. Selain
itu bahwa dalam tugas ini berguna untuk meningkatkan kemampuan
mahasiswa Teknik Mesin terutama dibidang Teknik.
Dalam Perencanaan Mesin kali ini, mencoba mengangkat permasalahan
tentang Gearbox. Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang
berupa rumah untuk roda gigi. Komponen ini harus memiliki konstruksi yang
tepat agar dapat menempatkan poros-poros 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 Perencanaan Elemen Mesin. Pembuatan produk tersebut
dengan memperhatikan spesifikasi yang diinginkan.
1.2.
Maksud dan Tujuan
Disamping untuk memenuhi kurikulum S1 Jurusan Teknik Mesin
ITATS,tugas ini juga dimaksudkan :
a.
Agar mahasiswa dapat menerapkan teori yang diperoleh dari
perkuliahan
sehingga
dapat
menerapkan
secara
langsung
dilapangan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
1
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
b.
Agar mahasiswa dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan
permasalahan pada perencanaan Gearbox, seperti gaya-gaya pada
roda gigi reaksi pada poros dan yang lainnya.
c.
Menyiapkan mahasiswa menjadi anggota masyarakat yang
memiliki
kemampuan
mengembangkan
dan
akademik
yang
menciptakan
dapat
ilmu
menerapkan,
pengetahuan
dan
teknologi
serta
teknologi.
d.
Mengembangkan
ilmu
pengetahuan
dan
mengupayakan penggunaan Gearbox untuk meningkatkan taraf
hidup masyarakat kearah yang lebih baik.
1.3.
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 perencanaan elemen
mesin tentang roda gigi transmisi ini antara lain:
a. Perencanaan Roda Gigi.
b. Perencanaan Poros.
c. Perencanaan Pasak.
d. Perencanaan Bantalan.
e. Perencanaan Pelumasan.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
2
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
1.4. Sistematika Penulisan.
Dalam penulisan perencanaan Gear Box disajikan dalam bentuk Bab per
Bab yang kemudian diuraikan dalam sub Bab. Adapun Bab-bab yang ada secara
garis besar adalah sebagai berikut :
BAB I
: PENDAHULUAN
Berisi tentag latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode
pengambilan data dan sistematika penulisan.
BAB II
: DASAR TEORI
Berisi tentang jenis-jenis roda gigi, rumus dasar roda gigi, poros, bahan dasar
poros, pasak, bantalan dan systempelumasan.
BAB III
: MEKANISME SISTEM TRANSMISI
Berisi tentang gambar sket perencanaan sistem transmisi
BAB IV
Berisi
: PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI
tentang
perhitungan
perencanaan
sistem
transmisi
perhitungan
pertencanaan poros, perhitungan pertencanaan pasak, perhitungan pertencanaan
bantalan dan perhitungan pertencanaan pelumasan.
BAB V
: PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan hasil perencanaan sistem transmisi dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
3
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Roda Gigi
Pada dasarnya sistem transmisi roda gigi merupakan pemindahan
gerakan putaran dari satu poros ke poros yang lain hampir terjadi disemua
mesin. Roda gigi merupakan salah satu yang terbaik antara sarana 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 gerakan
putaran antara poros-poros yang sejajar. Yang biasanya berbentuk
silindris dan gigi-giginya adalah lurus dan sejajar dengan sumber
putaran. Pengunaan roda gigi lurus karena putarannya tidak lebih
dari 3600 rpm dan kecepatan keliling tidak lebih dari 5000
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
4
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
ft/menit. Ini tidak mutlak, spur gear dapat juga dipakai pada
kecepatan diatas batas-batas tersebut.
Gambar 2.1.
Roga Gigi Lurus
2.1.2. Roda Gigi Miring (Helical gear)
Roda gigi miring dipakai untuk memindahkan putaran
antara poros-poros yang sejajar. Sudut kemiringan adalah sama
pada setiap roda gigi, tetapi satu roda gigi harus mempunyai
kimiringan ke sebelah kanan dan yang lain ke kiri. Roda gigi ini
mampu memindahkan putaran lebih dari 3600 rpm dan kecepatan
keliling lebih dari 5000 ft/menit.
Gambar 2.2.
Roda Gigi Miring
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
5
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
2.1.3. Roda Gigi Cacing (Worm gear)
Roda gigi cacing dipakai untuk memindahkan putaran antara poros
yang tegak lurus bersilang. Susunan roda gigi cacing biasanya mempunyai
penutup tunggal atau ganda, suatu susuna roda gigi berpenutup tunggal
adalah sesuatu dimana roda gigi dibungkus penuh atau sebagian oleh gigi
cacing, sebuah roda gigi dimana setiap elemen ditutup sebagian oleh yang
lain adalah susunan roda gigi cacing berpenutup ganda.
Gambar 2.3.
2.1.4
Roda Gigi Cacing
Roda Gigi Kerucut (Bevel gear)
Roda gigi kerucut dipakai untuk memindahkan gerakan atau
putaran antara poros yang berpotongan. Walaupun roda-roda gigi kerucut
biasanya dibuat untuk sudut poros 90, roda-roda gigi ini biasanya untuk
semua ukuran sudut.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
6
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.4. Bevel Gear
2.1.5. Screw Gear
Jenis roda gigi ini trediri dari dua buah helical gear wheel yang
merupakan kombinasi sederhana untuk memindahkan gaya maupun torsi
poros yang membentuk sudut-sudut tertentu.
Gambar 2.5.
2.1.6
Screw Gear
Hypoid Gear
Hypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel gear,
namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih hiperbolid
dibandingkan dengan cousenya dan menoperasikannya lebih lembut dan
tenang.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
7
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.6.
2.2.
Hipoid Gear
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)
Rumus dari buku deutschman (hal 521)
P = Nt/d (in)
(1)
Dimana :
P
= Diametral pitch
d
= Diameter roda gigi ( inch )
Nt
= Jumlah gigi ( buah )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
8
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
b. Perbandingan Kecepatan (rv)
Rumus dari buku deutschman hal 525
rv = W2/W1 = NtP/Ntg = d1/d2 = n2/n1
(2)
Dimana :
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
C = d1+d2
(in)
( 3)
2
Dimana :
C
= jarak poros antara dua roda gigi
d
= diameter roda gigi
d. Kecepatan Pitch Line / Garis Kontak (Vp)
Rumus dari buku deutschman hal 563
Vp = .d.n
(ft/mnt)
(4)
12
Dimana :
Vp
= kecepatan putaran
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
9
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
e. Torsi yang Bekerja
T = 63000.N daya
(5)
n
Dimana :
T
= torsi yang bekerja
N
= daya motor
n
= putaran input
f. Gaya-gaya pada Roda Gigi
Gambar 2.7.
Gaya-Gaya pada Roda Gigi
Gaya radial (Fr)
Fr = Fn.Sin = Fn.Cos
(6)
Gaya normal (Fn)
Fn = Ft
Cos
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
10
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gaya tangensial (Ft)
Ft = 2T
(7)
D
Gaya dinamis (Fd)
Fd = 600+Vp . Ft
(8)
600
Untuk 0 < Vp ≤ 2000 ft/menit
Fd = 1200+Vp .Fp
1200
Untuk 2000 < Vp ≤ 4000 ft/menit
Fd = 78+Vp.Ft
78
Untuk Vp > 4000 ft/min dimana Fw ≥ Fd dan Fb ≥ Fd
Dimana :
T
= Torsi (lbm)
n
= Putaran (rpm)
Ft
= Gaya tangensial (lb)
Fn
= Gaya normal (lb)
Fd
= Gaya dinamis (lb)
Fr
= Gaya radial (lb)
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
11
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
g. Lebar Gigi (b)
Rumus dari buku deutschman hal 584
b = Fd
(9)
d1.Q K
Q= 2.d2
d1+d2
Dimana :
b
= Lebar gigi (in)
Fd
= Gaya dinamis (in)
d1
= diameter pinion
d2
=diameter gear
Q
= Perbandingan roda gigi
K
= Faktor pembebanan
h. Syarat Keamanan Roda Gigi
9 ≤ b ≤ 13
p
p
i. Evaluasi Kekuatan Gigi (Persamaan AGMA)
Sad = Sat.Kl
( 10 )
Kt.Kr
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
12
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
t = Ft.Ko.P.Ks.Km
; Sad >t (syarat aman )
( 11 )
Kv.b.j
Dimana :
Sat
= Tegangan ijin Material
Kl
= Faktor umur
Kt
= Faktor temperature
Kr
= Faktor keamanan
σ t = Tegangan bending pada kaki gigi
Ko
= Faktor koreksi beban lebih
Km
= Koreksi distribusi beban
Kv
= Faktor dinamis
J
= Faktor bentuk geometris
j. Menentukan Gaya bending Pada Pinion dan Gear (Fb)
Rumus dari buku deutschman hal 551
Y
Fb=So.b. P
( 12 )
Dimana :
Fb
= Gaya bending
So
= Kekuatan permukaan gigi
Y
= Faktor bentuk Lewis
b
= diameter pitch
P
= lebar gigi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
13
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
k. Menentukan Panjang Garis Kontak Gigi
d
r= 2
AB= ( r 4 +a4 )2−r 2 cos 2 θ−r 4 sin θ+ ( r 2 +a2 )−r 2 cos2 θ−r 2 sin θ
4
2
[√
]
( 13 )
l. Menentukan Perbandingan Kontak (kontak ratio)
Sad=
AB
ρ .cosθ
( 14 )
Dimana :
AB
= Panjang garis kontak
CR
= Kontak ratio
M. Standart Ukuran Roda Gigi
Tabel 2.1. Standart Ukuran Roda Gigi
Nama
1°
φ=14 2
Addendum (A)
1
P
Dedendum (b)
Tinggi gigi ©
Tinggi kontak (d)
Celah
1,157
P
2,157
P
2
P
0,157 ( b−a )
/
P ( c−d )
20°
20° dipotong
25°
1
P
1,25
P
2,25
P
2
P
0,25
P
0,8
P
1
P
1,8
P
1,6
P
0,2
P
1
P
1,25
P
2
P
2
P
0,25
P
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
14
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.8.
Bagian-bagian pada Roda Gigi
2.2. Poros
Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar, biasanya
berpenampang bulat, dimana terpasang elemen - elemen seperti roda gigi,
roda gila dan elemen pamindah daya lainnya. Poros dapat menerima beban –
beban lentur, tarik, tekan atau putaran yang bekerja sendiri – sendiri atau
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
15
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Definisi yang pasti dari poros
adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan penggunaan.
Dibawah ini terdapat beberapa definisi dari poros :
a. Shaf adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari
mesin ke mekanisme yang digunakan.
Gambar 2.9.
shaf
b. Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada
poros tersebut, juga berfungsi sebagai pendukung.
Gambar 2.10. Axle
c. Spindle adalah poros yang terpendek terdapat pada mesin perkakas dan
mampu atau sangat aman terhadap momen bending.
Gambar 2.11. Spindle
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
16
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
d. Line Shaft adalah poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme
yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor
penggerak ke mekanisme tersebut.
Gambar 2.12. Line Shaft
e. Jack Shaft adalah poros yang pendek, biasanya dipakai untuk dongkrak
“JACK” mobil.
Gambar 2.13. Jack Shaft
f. Flexible adalah poros yang juga berfungsi memindahkan daya dari dua
mekanisme, dimana peerputaran poros membentuk sudut dengan poros
yang lainnya, daya yang dipindahkan rendah.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
17
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.14. Flaxible
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 sangat tahan terhadap
keausan.
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 lingakaran dan
terdapat sirip yang menyerupai bintang. Poros dihubungkan dengan
roda gigi tanpa menggunakan pasak.
Persamaan yang digunakan pada poros bintang :
a) Tegangan geser maksimum ( max )
max =
0,5 x Syp
N Psi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
18
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Dimana:
max
= tegangan geser maksimum ( Psi )
N
= faktor keamanan
Syp
= yield posisi dari material
b) Diameter poros
d=
√
16 x √ MB2 +T 2
Syp
π x 0,5 x N
Dimana:
d
= diameter poros (inch)
MB = momen bending yang diterima poros (lb. in)
T
= momen torsi myang diterima poros
Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah di
heatreatment.
dan putaran tinggi
Poros yang dipakai pada untuk meneruskan daya
umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerjaan kulit yang sangat
tahan terhadap keausan.
2.3. Pasak ( Keys )
Pasak digunakan untuk menyambung poros dan roda 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 faktor keamanan sebagai berikut :
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
19
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ).
>> N = 1.5
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>> N = 2.5
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik
>> N = 4.5
Adapun macam – macam pasak yaitu :
1. Pasak datar segi empat ( Standart square key ).
Gambar 2.15. Pasak data segiempat
2. Pasak datar standar ( Standart flat key ).
Gambar 2.16. Pasak datar standar
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
20
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3. Pasak tirus ( Tepered key ).
Gambar 2.17. Pasak tirus
4. Pasak bidang lingkaran ( Wood ruff key ).
Gambar 2.18. Pasak bidang lingkaran
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
21
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
5. Pasak bintang (Splines ).
Gambar 2.19. Pasak bintang
6. Pasak bintanng lurus ( Straight splines ).
Gambar 2.20. Pasak bintanng lurus
7. Pasak bintang involute ( involute spline ).
Gambar 2.21. Pasak Bintang Involute
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
22
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
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.
2.3.1. 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)
2T
F= D
dimana
D
T =F 2
( 15 )
Tegangan geser (s)
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
23
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Ss=
F
A
dimana
A=L.W
( 16)
Tegangan kompresi (c)
T=
Ss.W .L.D
2
( 17 )
Pada perhitungan ini dipergunakan faktor keamanan
dengan asumsi sebagai berikut :
1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ).
>> N = 1.5
2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah.
>> N = 2.5
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik.
>> N = 4.5
b. Tegangan geser yang diijinkan.
Ssyp 0.58Syp
N = N
( 18 )
c. Tegangan kompresi yang diijinkan.
4 .T
Sc= L.W . D
( 19 )
d. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
24
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Sc=
4 .T Ssyp
≤
L.W . D N
( 20 )
e. Tinjauan terhadap kompresi.
L=
4.T
Sc .W . D
( 21 )
f. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman ( geser ).
2.T
Ssyp
Ss= L.W .D ≤ N
( 22 )
g. Tinjauan terhadap geser.
2.T
L= Ss.W .D
( 23 )
2.4. Bantalan ( Bearing )
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban
sehingga putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung secara
halus, aman dan umur pakai panjang. Agar elemen mesin dapat bekerja
dengan baik maka bantalan harus dipasang cukup kokoh.
2.4.1. Klasifikasi Bantalan
1. Berdasarkan gerakan terhadap poros
Bantalan luncur
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
25
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Pada bantalan ini terjadi gerakan luncur antara
poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh
permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
Gambar 2.22. Bantalan Luncur
Bantalan gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara
bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui
elemen gelinding.
Gambar 2.23. Bantalan gelinding dengan bola
2. Berdasarkan arah beban terhadap poros
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
26
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Bantalan radial
Setiap arah beban yang ditumpu oleh bantalan ini
tegak lurus terhadap sumbu poros.
Bantalan aksial
Setiap arah beban yang ditumpu oleh bantalan itu
sejajar dengan sumbu poros.
Bantalan gelinding halus
Bantalan ini dapat menumpu beban yang sejajar dan
tegak lurus terhadp poros.
2.4.2. Macam – macam bantalan luncur
1. Bantalan radial berbentuk silinder, silinder elip
2. Bantalan aksial yang berbentuk engsel
3. Bantalan khusus yang berbentuk bola
Gambar 2.24. Bantalan Luncur Radial
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
27
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.25. Bantalan Luncur Radial dan Aksial
2.4.3. Rumus Dasar Bantalan
Rumus yang digunakan pada saat perencanaan bantalan yaitu :
Umur bantalan (L10h)
Rumus dari buku deutschman hal 485
C b 106
L10 h= P x 60.n
( )
( 23 )
Beban equivalen (P)
P = Fs ( X.V.Fr.y.Fa )
( 24 )
dimana :
b
= Konstanta
= 3.0 ( untuk ball bearing )
= 10/3 ( untuk roll bearing )
V
= Faktor putaran
= 1 ( untuk ring dalam berputar )
= 1.2 ( untuk ring luar berputar )
L10h
= Umur bantalan (jam )
C
= Beban dinamis ( lb )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
28
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
P
= Beban ekuivalen ( lb )
Fs
= Konstanta beban ( beban shock/lanjut )
Fr
= Beban radial ( lb )
Fa
= Beban aksial ( lb )
X
= Konstanta radial
Y
= Konstanta aksial
n
= Putaran ( rpm )
2.5. Pelumasan
Dalam sistem transmisi pada mesin – mesin yang bergerak,
diperlukan suatu sistem pelumasan guna mengurangi hubungan kontak dari
dua bagian yang bergerak. Apabila tidak ada pelumasan maka akan
mempercepat terjadinya kerusakan pada komponen mesin tersebut.
2.5.1. Klasifikasi Pelumasan
Sistem
pelumasan
dalam
dunia
permesinan
dapat
dikellompokkan menjadi dua jenis yaitu :
1. Pelumasan menurut bentuknya
Pelumasan padat
Pelumasan semi padat
Pelumasan cair
2. Pelumasan menurut caranya
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
29
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Pelumasan tangan : Dipakai untuk beban yang ringan dan
kerja yang tidak kontinyu.
Pelumasan tetes : Minyak diteteskan dengan jumlah yang
teratur melalui sebuah katup jarum.
Pelumasan sumbu : Pelumasan dengan menggunakan
sumbu untuk menghisap minyak.
Pelumasan
percik
:
Minyak
dari
bak
penampung
dipercikkan dan biasanya digunakan dalam pelumasan
torak, silinder motor yang mempunyai putaran tinggi.
Pelumasan cincin : Pelumasan ini dengan menggunakan
cincin yang digantung pada poros sehingga ikut berputar
bersama poros dan mengangkat minyak dari bawah.
Pelumasan pompa : Disini pompa digunakan untuk
mengalirkan minyak ke bantalan karena sifat minyak yang
kental.
Pelimasan gravitasi : Dari sebuah tangki di atas bantalan
minyak dialirkan oleh gaya beratnya sendiri.
2.5.2. Tujuan dan Fungsi Pelumasan
1. Mengurangi daya energi pada bagian – bagian mesin yang
saling bergesekan.
2. Untuk memelihara ukuran sebenarnya ( menahan keausan ) dari
bagian mesin yang bergerak.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
30
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3. Membuang kotoran – kotoran yang diakkibatkan oleh
pergesekan antara koponen yang bergerak
2.5.3. Rumus Dasar Pelumasan
a.
Perencanaan viskositas absolute dari pelumas
(
Z =ρt 0.22 S−
180
S
)
( 25 )
t = ∞ - 0.0035 ( T – 60 )
Dimana :
Z
= Absolute viscositas ( cp )
ρt
= Spesific gravity pada temperature test ( t )
S
= Saybelt universal second = 120
Kp
= 1.45 x 10-7 Reynold
Sehingga dari grafik didapat harga SAE dengan persamaan :
S 1=
r .f .ηn
c. p
( 26 )
Dimana :
S1
= Angka karakteristik bantalan
µ
= Viskositas minyak pelumas
c
= Radial cleareance ( in )
p
= Beban yang diterima bantalan ( psi )
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
31
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.26. Dimensi Pelumasan Bantalan
b.
Tebal minimum minyak pelumas dari grafik
ho
c =0.19
( 27 )
c. Koefisien gesek ( f ) dari grafik
rf . f
c =15
( 28 )
d.
Daya yang dihitung
Fhp=
Tf .n
63000
( 29 )
e.
Kapasitas minyak pelumas ( Q ) dari grafik
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
32
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Q
rf .c.n.l
f.
( 30 )
Kapasitas minyak pelumas yang keluar dari
bantalan setiap saat ( Qs ) dari grafik
Q.S
0.88
Q
g.
( 31 )
Grafik
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
33
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 2.27. Viscosity-temperature chart for determining viscosity of typical
SAE numbered oils at various temperatures.
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
34
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB III
MEKANISME SISTEM TRANSMISI
3.1 Input Data
Data data yang diketahui :
- Daya putaran motor (N input)
= 30
HP
- Putaran input (N input)
= 2400 rpm
- Putaran output (N1)
= 600 rpm
- Putaran output (N2)
= 1500 rpm
- Putaran output (N3)
= 2400 rpm
- Putaran output (Nreves)
= 1000 rpm
Asumsi
- C (JARAK POROS)
=
5 in
- Sudut tekan ( θ )
= 25º
- Diameterial pitch
= 6 inchi
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 menggunakan roda gigi lurus.
Karena daya dan putaran rtelatif 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 pemanasan awal dan Annealling sebelum digunakan
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
35
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Poros yang akan digunakan sebaiknya harus mampu menahan
beban putar yang memadai
3.2. Sket Gear Box
3.2.1. gambar sket gear box
input
output
gambar 3.1 sket gear box
Keterangan Gambar :
SIMBOL
1,3,5,7
ARTI
Pinion
KETERANGAN
Roda gigi yang lebih kecil pada dua roda gigi yang
Gear
bersinggungan, disebut juga roda gigi penggerak.
Roda gigi yang didesain lebih besar dari pada pinion
9
Revers
yang berfungsi sebagai roda gigi yang digerakkan.
Roda gigi tambahan yang digunakan untuk
a,b,c
Poros
membalikkan arah putaran pada poros (b)
Bagian dari mesin yang berfungsi untuk meneruskan
Arah
tenaga dari mesin
Arah pergerakan roda gigi danh poros
putaran
Bantalan
Bagian mesin yang digunakan untuk menumpu
2,4,6,8
Dan
poros sehingga putaran mesin bisa berlangsung
secara halus.
3.3. gambar sket gear box disetiap tingkatan kecepatan
3.3.1. tingkat kecepatan 1 (n) = 600 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
36
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Gambar 3.2 tingkat kecepatan 1
Pada tingkat kecepatan 1 (n1) roda gigi 1 dan 2 saling berhubungan
sehingga terjadi tingkat kecepatan 1 (n1) = 600 rpm
3.3.2. tingkat kecepatan 2 (n) = 1500 rpm
Gambar 3.3 tingkat kecepatan 2
Pada tingkat kecepatan 1 (n2) roda gigi 3 dan 4 saling berhubungan
sehingga terjadi tingkat kecepatan 2 (n2) = 1500 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
37
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3.3.3. tingkat kecepatan 3 (n3) = 2400 rpm
Gambar 3.4 tingkat kecepatan 3
Pada tingkat kecepatan 1 (n3) roda gigi 5 dan 6 saling berhubungan
sehingga terjadi tingkat kecepatan 3 (n3) = 2400 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
38
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
3.3.4. tingkat kecepatan revers (nr) = 1000 rpm
Gambar 3.5 tingkat kecepatan revers (nr)
Pada tingkat kecepatan revers (nr) roda gigi 7,8 dan 9 saling berhubungan ,
karena adanya roda gigi rivers maka putarannya searah dengan putaran
pinion. sehingga terjadi tingkat kecepatan revers (nr) = 1000 rpm
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
39
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
BAB IV
PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI
Diketahui data-data sebagai berikut :
- Daya putaran motor (N input)
= 30
HP
- Putaran input (N input)
= 2400 rpm
- Putaran output (N1)
= 600 rpm
- Putaran output (N2)
= 1500 rpm
- Putaran output (N3)
= 2400 rpm
- Putaran output (Nreves)
= 1000 rpm
Asumsi
- C (JARAK POROS)
=
5 in
- Sudut tekan ( θ )
= 25º
- Diameterial pitch
= 6 inchi
4.1.1 Perhitungan roda gigi 1 dan 2
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
40
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Data-data sebagai berikut :
Daya Motor
: 30 Hp
Putaran Input
: 2400 Rpm
Putran Output
: 600 Rpm
Asumsi
:
Sudut kontak
: 25o
Jarak Poro
: 5”
Diameter Pitch
: 6”
a. Perbandingan Kecepatan
N 1 2400 d1
N 2 = 600 = d2
rV
=
d2
= 4 x d1
C
5"
=
=
d1 + d2
2
=
d1 + 4 d1 5 d1
= 2
2
4=
d1
d2
10" = 5 d1 d1 = 2"
d2
= 10" x 2” = 8"
b. Jumlah roda gigi
Nt1
= P . d1
= 6 . 2 = 12 buah
Nt2
= 6 . 8 = 48 buah
c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celah
Clearen
Working Depth
=
0,25 0,25
P = 6
=
2 2
P=6
= 0,042"
= 0,33"
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
41
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
Tinggi gigi
=
2,25 2,25
P . 6
= 0,375"
Diameter adendum
d1 = d1 + 2 x
1
P
= 2 +2 x 0,17 = 2.34"
d2 = d2 + 2 x
1
P
= 8 + 2 x 0,17 = 8.34"
Diameter dedendum
d1 = d1 – 2 x
125
P
= 2 – 2 x 0.21 = 1.58"
d2 = d2 – 2 x
125
P
= 8 – 2 x 0.21 = 7.58"
d. Kecepatan Pitch Line
VP1
=
=
VP2
=
=
π . d 1 N input
12
3,14 . 2 . 2400
12
π . d 2 N input
12
3,14 . 8 . 2400
12
= 1256 Ft/min
= 5024 Ft/min
e. Torsi yang terjadi
T = 63000
Ndaya
n
T1 = 63.000
30
2400
= 787,5 lbin
T2 = 63000
30
600
=3150 lbin
f. Gaya yang terjadi
FTI / TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA
42
Tugas Perencanaan Elemen Mesin
“Gear Box”
- Gaya tangensial
Ft1
=
Ft2
N . 33.000
VP
=
30 x 33000
1256
=
N . 33.000
VP
=
30 x 33000
5024
=788,21 lbin
=197.05 lbin (arahnya berlawanan)
- Gaya normal
Fn1
=
Fn2
=
Ft 1
Cos θ
Ft 2
Cos θ
788,21
Cos 25°
197,05
Cos 25°
=
=
= 869,69 lb
= 217.42 lb (arahnya berlawanan)
- Gaya radial
Fr1
= Fn1 . sin = 869.69 x sin 25° = 367,54 lb
Fr2
= Fn1 . sin = 217.42 x sin 25° = 91,88 lb (arahnya berlawanan)
- Gaya Dinamis
Untuk 0< Vp