57464270 laporan tugas elemen mesin

BAB I PENDAHULUAN1.1. 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 TujuanDisamping 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.

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 akademik yang dapat menerapkan, mengembangkan dan menciptakan ilmu pengetahuan dan teknologi.

d.Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi serta mengupayakan penggunaan Gearbox untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat kearah yang lebih baik.

1.1.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.

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 : PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI

Berisi 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

BAB IIDASAR TEORI2.1. Roda GigiPada 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 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

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. Roda Gigi Cacing

2.1.4 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.

Gambar 2.4. Bevel Gear

2.1.5. Screw GearJenis 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. Screw Gear

2.1.6 Hypoid GearHypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel gear, namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih hiperbolid dibandingkan dengan cousenya dan menoperasikannya lebih lembut dan tenang.

Gambar 2.6. Hipoid Gear

2.2. Rumus Dasar Roda GigiDalam 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 )

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

e. Torsi yang BekerjaT = 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

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 FdDimana :

T = Torsi (lbm)

n = Putaran (rpm)

Ft = Gaya tangensial (lb) Fn = Gaya normal (lb)

Fd = Gaya dinamis (lb) Fr = Gaya radial (lb)

a. Lebar Gigi (b)Rumus dari buku deutschman hal 584

b = Fd ( 9 )

d1.Q K

Q= 2.d2d1+d2Dimana :

b = Lebar gigi (in)

Fd = Gaya dinamis (in)

d1 = diameter pinion

d2 =diameter gear

Q = Perbandingan roda gigi

K = Faktor pembebanan

b. Syarat Keamanan Roda Gigi9 b 13p p

c. Evaluasi Kekuatan Gigi (Persamaan AGMA)Sad = Sat.Kl ( 10 ) Kt.Kr

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

t = Tegangan bending pada kaki gigi

Ko = Faktor koreksi beban lebih Km = Koreksi distribusi beban Kv = Faktor dinamis

J = Faktor bentuk geometris

d. Menentukan Gaya bending Pada Pinion dan Gear (Fb)Rumus dari buku deutschman hal 551Fb So.b. Y P

( 12 )

Dimana :

Fb = Gaya bending

So = Kekuatan permukaan gigi

Y = Faktor bentuk Lewis

b = diameter pitch

P = lebar gigi

e. Menentukan Panjang Garis Kontak Gigir d2( 13 )AB r4

4 r4

c o s2

r4 sin

r2 a2

2 co s2

r2 sinl. Menentukan Perbandingan Kontak (kontak ratio)Sad

AB . cos

( 14 )

Dimana :

AB = Panjang garis kontak

CR = Kontak ratio

M. Standart Ukuran Roda GigiTabel 2.1. Standart Ukuran Roda Gigi

Nama14 122020 dipotong25

Addendum (A)1P1P0,8P1P

Dedendum (b)1,157P1,25P1P1,25P

Tinggi gigi 2,157P2,25P1,8P2P

Tinggi kontak (d)2P2P1,6P2P

Celah0,1 5 7 / b aP c d0,25P0,2P0,25P

Gambar 2.8. Bagian-bagian pada Roda Gigi2.2. PorosPoros 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

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

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.

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 PsiNDimana:

max= tegangan geser maksimum ( Psi ) N = faktor keamanan

Syp = yield posisi dari material

b) Diameter poros d =

16 x

MB2 T 2 x 0,5 x SypNDimana:

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. Poros yang dipakai pada untuk meneruskan daya dan putaran tinggi 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 :

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

3. Pasak tirus ( Tepered key ).

Gambar 2.17. Pasak tirus

4. Pasak bidang lingkaran ( Wood ruff key ).

Gambar 2.18. Pasak bidang lingkaran

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

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 PasakUkuran 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 2T D

dimana

T F D2( 15 )

Tegangan geser ( s)

Ss F A

dimana

A

L.W( 16) Tegangan kompresi ( c)

T Ss.W .L.D2( 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.SsypN

0.58SypN

( 18 )

c. Tegangan kompresi yang diijinkan.Sc 4.T L.W .D

( 19 )

d. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman.Sc 4.T L.W .D

SsypN

( 20 )

e. Tinjauan terhadap kompresi.L 4.T Sc.W .D

( 21 )

f. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman ( geser ).Ss 2.T L.W .D

SsypN( 22 )

g. Tinjauan terhadap geser.L 2.T 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 Bantalan1. Berdasarkan gerakan terhadap poros Bantalan luncur

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 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 luncur1. Bantalan radial berbentuk silinder, silinder elip

2. Bantalan aksial yang berbentuk engsel

3. Bantalan khusus yang berbentuk bola

Gambar 2.24. Bantalan Luncur Radial

Gambar 2.25. Bantalan Luncur Radial dan Aksial

2.4.3. Rumus Dasar BantalanRumus yang digunakan pada saat perencanaan bantalan yaitu :

Umur bantalan (L10h)

Rumus dari buku deutschman hal 485L10 h

C 10.6xP 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 )

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 )2.4. PelumasanDalam 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.

2.4.1. Klasifikasi PelumasanSistem 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

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.

2.4.1. Tujuan dan Fungsi Pelumasan1. Mengurangi daya energi pada bagian bagian mesin yang saling bergesekan.

2. Untuk memelihara ukuran sebenarnya ( menahan keausan ) dari bagian mesin yang bergerak.

3. Membuang kotoran kotoran yang diakkibatkan oleh pergesekan antara koponen yang bergerak

2.5.3. Rumus Dasar Pelumasana. Perencanaan viskositas absolute dari pelumasZ t 0.22S

180S

( 25 )

t = - 0.0035 ( T 60 ) Dimana :

Z = Absolute viscositas ( cp )= Spesific gravity pada temperature test ( t )

tS = Saybelt universal second = 120

Kp = 1.45 x 10-7 Reynold

Sehingga dari grafik didapat harga SAE dengan persamaan :S 1 r. f . n c. p( 26 )Dimana :

S1 = Angka karakteristik bantalan

= Viskositas minyak pelumas c = Radial cleareance ( in )

p = Beban yang diterima bantalan ( psi )

Gambar 2.26. Dimensi Pelumasan Bantalan

b. Tebal minimum minyak pelumas dari grafikho 0.1 9c

( 27 )

c. Koefisien gesek ( f ) dari grafikrf . f 15c

( 28 )

d. Daya yang dihitungFhp

Tf .n63000

( 29 )

e. Kapasitas minyak pelumas ( Q ) dari grafikQrf .c.n.l

( 30 )

f. Kapasitas minyak pelumas yang keluar dari bantalan setiapsaat ( Qs ) dari grafikQ.S 0.88Q

( 31 )

g. Grafik

Gambar 2.27. Viscosity-temperature chart for determining viscosity of typical

SAE numbered oils at various temperatures.

BAB IIIMEKANISME SISTEM TRANSMISI3.1 Input DataData data yang diketahui :

- Daya putaran motor (N input) = 30 HP

- Putaran input (N input) = 2400 rpm

- Putaran output (N1) = 600 rpm



- Putaran output (Nreves) = 1000 rpm

Asumsi- C (JARAK POROS)=5 in

- Sudut tekan ( )=25

- Diameterial pitch=6 inchi

1.1.1. Pertimbangan Menggunakan Roda GigiDalam 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.

1.1.1. Pertimbangan Dalam Menggunakan PorosUntuk 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

Poros yang akan digunakan sebaiknya harus mampu menahan beban putar yang memadai

3.2. Sket Gear Box3.2.1. gambar sket gear boxinputoutputgambar 3.1 sket gear box

Keterangan Gambar :SIMBOLARTIKETERANGAN

1,3,5,7PinionRoda gigi yang lebih kecil pada dua roda gigi yang

bersinggungan, disebut juga roda gigi penggerak.

2,4,6,8GearRoda gigi yang didesain lebih besar dari pada pinion

yang berfungsi sebagai roda gigi yang digerakkan.

9ReversRoda gigi tambahan yang digunakan untuk

membalikkan arah putaran pada poros (b)

a,b,cPorosBagian dari mesin yang berfungsi untuk meneruskan

tenaga dari mesin

DanArah

putaranArah pergerakan roda gigi danh poros

BantalanBagian mesin yang digunakan untuk menumpu poros

sehingga putaran mesin bisa berlangsung secara halus.

3.3. gambar sket gear box disetiap tingkatan kecepatan3.3.1. tingkat kecepatan 1 (n) = 600 rpm

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



3.3.3. tingkat kecepatan 3 (n3) = 2400 rpm



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

BAB IV PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISIDiketahui data-data sebagai berikut :- Daya putaran motor (N input) = 30 HP

- Putaran input (N input) = 2400 rpm




- Putaran output (Nreves) = 1000 rpm

Asumsi- C (JARAK POROS) = 5 in

- Sudut tekan ( ) = 25

- Diameterial pitch = 6 inchi

4.1.1 Perhitungan roda gigi 1 dan 2

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 KecepatanrV =

N1 N 2

2400600

=

d1 4d 2

d1 d 2d2 = 4 x d1

C =d1 d 225" =

d1 4 d1 2

5 d1 210" = 5 d1 d1 = 2" d2 = 10" x 2 = 8"

b. Jumlah roda gigiNt1 = P . d1= 6 . 2 = 12 buah

Nt2 = 6 . 8 = 48 buah

c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celahClearen =

0,25P

0,256

= 0,042"

Working Depth =

2P

= 0,33"

26Tinggi gigi =

2,25 . 2,25

= 0,375"

P 6Diameter adendumd1 = d1 + 2 x

1P

= 2 +2 x 0,17 = 2.34"

d2 = d2 + 2 x

1P

= 8 + 2 x 0,17 = 8.34"

Diameter dedendumd1 = d1 2 x

125P

= 2 2 x 0.21 = 1.58"

d2 = d2 2 x

125P

= 8 2 x 0.21 = 7.58"

d. Kecepatan Pitch LineVP1 =. d1

N input12=

3,14 . 2 . 240012

= 1256 Ft/min

VP2 =

. d 2

N input12=

3,14 .8 . 240012

= 5024 Ft/min

e. Torsi yang terjadiT = 63000Ndaya nT1 = 63.000

302400

= 787,5 lbin

T2 = 63000

30600

=3150 lbin

f. Gaya yang terjadi- Gaya tangensial

Ft1 =N . 33.000VP=

30 x 330001256

=788,21 lbin

Ft2 =

N . 33.000VP=

30 x 330005024

=197.05 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Fn1 =

Ft1

Cos

=

788,21Cos 25

= 869,69 lb

Fn2 =

Ft 2

Cos

=

197,0 5 Cos 25

= 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 40.000 . 1

1 . 1,33

788,21. 1 . 6 . 1 . 1,31 . 1,68 . 0,33530075,2 psi < 10924,01 psi (maka perencanaan roda gigi aman)



Sudut kontak : 25oJarak Poro : 5 Diameter Pitch : 6

a. Perbandingan KecepatanrV = =N 4 N 3

1 50 02400

d 3 d 4

1.6

d 3 d 4d4 = 1.6 x d3C =d 3 d 425" =

d 3 1.6 d 3 2

2.6 d 3 210" =2.6 d1 d3 = 3.84" D4 = 10" - 3.84 = 6.16"

b. Jumlah roda gigiNt3 = P . d1= 6 . 3.84 = 23 buah

Nt4 = 6 . 6.16 = 37 buah


= 0,042"0,25P

0,256Working Depth =

2P

= 0,33"

26Tinggi gigi =

2,25 . 2,25

= 0,375"


1P

= 3.84 +2 x 0,17 = 4.18"

d4 = d4 + 2 x

1P

= 6.16 + 2 x 0,17 =6.5"


125P

= 3.84 2 x 0.21 = 3.44"

d4 = d4 2 x

125P

= 6.16 2 x 0.21 = 5,76"

d. Kecepatan Pitch LineVP3 =. d 3

N input12=

3,14 .3.84 . 240012

= 2411.52 Ft/min

VP4 =

. d 4

N input1 2=

3,14 .6.16 . 240012

= 3868,48 Ft/min


302400

= 787,5 lbin

T4 = 63000

301500

=1260 lbin


Ft3 =

N . 33.000VP=

30 x 330002411.52

=410.52 lbin

Ft4 =

N . 33.000VP=

30 x 330003868.48

=255.91 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Fn3 =

Ft3

Cos

=

410.5 2Cos 25

= 450.95 lb

Fn4 =

Ft 4

Cos

=

255.91Cos 25

= 282.36 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya radial

Fr3 = Fn3 . sin = 450.95 x sin 25 = 191.42 lb

Fr4 = Fn4 . sin = 282.36 x sin 25 = 119.33 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya Dinamis

Untuk 0< Vp 19.000 . 11 . 1,33

410,52. 1 . 6 . 1 . 1,31 . 1,8 . 0,33514285,71 psi < 5314,08 psi (maka perencanaan roda gigi aman)



Sudut kontak : 25oJarak Poro : 5 Diameter Pitch : 6

a. Perbandingan KecepatanrV = =N 6 N 5

24002400

d 5 d 6

1 d 5 d 6d5 = d6C =d 5 d 625" =

d 5 d 5 2

2d 5 210" = 2 d5 d5 = 5" d6 = 10" - 5 = 5"

b. Jumlah roda gigiNt5 = P . d5= 6 . 5 = 30 buah

Nt6 = 6 . 5 = 30 buah


= 0,042"0,25P

0,256Working Depth =

2P

= 0,33"

26Tinggi gigi =

2,25 . 2,25

= 0,375"


1P

= 5 +2 x 0,17 = 5.34"

d6 = d6 + 2 x

1P

= 5 + 2 x 0,17 = 5.34"


125P

= 5 2 x 0.21 = 4.58"

d6 = d6 2 x

125P

= 5 2 x 0.21 = 4.58"

d. Kecepatan Pitch LineVP5 =. d 5

N input12=

3,14 . 5 . 240012

= 3140 Ft/min

VP6 =

. d 6

N input12=

3,14 . 5 . 240012

= 3140 Ft/min


302400

= 787,5 lbin

T6 = 63000

302400

=787,5 lbin


Ft5 =N . 33.000

VP=

30 x 330003140

=315,26 lbin

Ft6 =

N . 33.000VP=

30 x 330003140

=315,26 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Fn5 =

Ft1

Cos

=

315,26 Cos 25

= 347,85 lb

Fn6 =

Ft 2

Cos

=

315,26 Cos 25

= 347,85 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya radial

Fr5 = Fn5 . sin = 347,85 x sin 25 = 147 lb

Fr6 = Fn6 . sin = 347,85 x sin 25 = 147 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya Dinamis

Rumus dari buku deutschman, hal :582, (10-39) Untuk 2000< Vp 19.000 . 11 . 1,33

315,26. 1 . 6 . 1 . 1,31 . 1,79 . 0,3358270.67 psi < 4100.77 psi (maka perencanaan roda gigi aman)

4.1.4 Perhitungan roda gigi 7 , 8 dan 9


Sudut kontak : 25o Jarak Poro : 5 Diameter Pitch : 6

a. Perbandingan KecepatanrV =

No utNin

d 7 d 8=

10002400

d 7 d 8d8 = 2,4 d7Jarak poros c=3, untuk roda gigi 7 dan 8c = 3, maka C =

d 7 d 823" =

d 7

2,4 d 726" = d7 + 2,4d7d7 = 1,76" d8 = 6" d7= 6" 1,76

= 4,24

Jarak poros c=3, untuk roda gigi 8 dan 9c = 4, maka C =

d 8 d 924" =

4,24" d 928" = 4,24 + d9d9 = 3,76"

Jadi :

d7 = 1,76

d8 = 4,24

d11 = 3,57

b. Jumlah roda gigiNt7 = P . d7= 6 . 1,76

= 11 buah

Nt8 = P . d8= 6 . 4,24

= 25 buah

Nt9 = P . d9= 6 . 3,76

= 23 buah

c. Clearen, Working Depth, Tinggi GigiClearen =

0,25P= 0,042"Working Depth =

2P= 0,33"

Tinggi gigi =

2,25P= 0,375"Diameter Adendumd7 = d7 + 2 .

1P= 1,76+2 . 0,17

= 2,1"d8 = d8 + 2 .

1P= 4,24 + 2 . 0,17

= 4,58"d9 = d9 + 2 .

1P= 3,76 + 2 . 0,17

= 4,1"

Diameter Dedendumd7 = d7 2 .

1,25P= 1,76 2 . 0.21

= 1,34"

d8 = d8 2 .

1,25P= 4,24 2 . 0.21

= 3,82"d9 = d9 2 .

1,25P= 3,76 2 . 0.21

= 3,34"

d. Kecepatan Pitch LineVp7 =

. d 7

N input12=

3,14 .1,76 . 240012= 1105,28 Ft/minVp8 =

. d 8 . N input12=

3,14 . 4,24 . 240012= 2662,78 Ft/min

Vp9 =

. d 9 . N input12=

3,14 . 3,76. 240012= 2361,28 Ft/min

a. Torsi yang terjadiT = 63000.N dayanT7 = 63.000

302400= 787,5 lbinT8 = 63000

301800= 1050 lbinT9 = 63000

30

600= 3150 lbin


Ft7 =

N . 33.0 00VP=

30 x 330001105,28= 895,7 lbFt8 =

30x 330002662,78= 271,79 lb (arahnya berlawanan)Ft9 =

N . 33.000VP=

30 x 330002361,28= 419,28 lb

Gaya normalFn7 =

Ft 7Cos=

895,7

Cos 25= 988,29 lb

Fn8 =

Ft 8Cos=

371,79Cos 25= 410,22 lb (arahnya berlawanan)Fn9 =

Ft 9Cos=

419,26Cos 25= 462,6 lb

- Gaya radial

Fr7 = Fn7 . sin

= 988,29 . sin 25

= 417,66 lb

Fr8 = Fn8 . sin

= 410,22 . sin 25

= 179,36 lb (arahnya berlawanan) Fr9 = Fn9 . sin

= 462,6 . sin 25

= 195,5 lb

- Gaya Dinamis

Untuk 0 < Vp < 2000Fd =

600 Vp600

. Ft7=

600

1105,28600

. 895,7

= 2545,69 lb

g. Menentukan Lebar gigib =

Fdd p . Q . K=

2545,691,76. 1,51 . 453= 2,11

dimana :Q =

2 xd8d 7 d 8=

2 .4,241,76

4,24= 1,51

K = 453 ( stell BHN 400 ) tabel 10.11

- cek lebar gigi

9p

b 13p1,5 < 2,11 < 2,16 (Aman)

h. Beban Ijin Bending ( Fb )Fb =

SoxbxYpDari tabel 10.2 didapat :

Y7 = 0.259 ( untuk Nt9 = 11 gigi ) Y8 = 0.402 ( untuk Nt10 = 25 gigi ) Y9 = 0.39 ( untuk Nt11 = 23 gigi )

- bahan stell SAE 2320 mempunyai So = 50.000 psi (Tabel 10.3)Fb7 =

50.000x2,11x0.2596= 4554,08 psi

- bahan stell SAE 2320 mempunyai So = 50.000 psi (Tabel 10.3)Fb8 =

25.000x2,11x0.4026= 3534,25 psiFb9 =

25.000x2,11x0.396= 3428,75 psi

i. Tegangan ijin maksimumSad =

Sat . KlKt . Kr

< T =

t

Ft x Ko x P x Kj x KmKv x bx jDimana :

Ko = 1 (tabel 10-4) Ks = 1 (spur gear) Km = 1,3 (tabel 10-5)

J = 0.335 (untuk pinion) Kv = 1

Kl = 1

Kt = 1 (temperatur pelumasan kurang dari 250 *F) Kr = 1,33 ( normal design )

Sat = 19000 (BHN 140) tabel 10-719.000 . 11 . 1,33

>

895,7. 1 . 6 . 1 . 1,31 . 2,11 . 0,33514285,71 psi > 9552.88 psi

(maka perencanaan roda gigi aman)

4.2. Perencanaan Poros4.2.1.Perencanaan Poros IData yang diketahui:

Daya input (Nin) = 30 hp Putaran input (nin) = 2400 rpm Sudut kontak ( ) = 25oGaya yang terjadi

Ft1 = 788,21 lb Fr1 = 367,54 lbFn1 = 869,69 lb

Ft3 = 410,52 lb Fr3 = 191,42 lb Fn3 = 452,95 lb

Ft5 = 315,26 lb Fr5 = 147,00 lbFn5 = 347,85 lb

Ft7 = 895,70 lb Fr7 = 417,66 lb Fn7 = 988,29 lb

RAR11BCRRFF.1rntBAABBA5.5inin111VHVH

a. Perencanaan Poros I kondisi 1Data-data yang diketahui : Ft1 = 788,21 lb

Fr1 = 367,54 lb

Fn1 = 869,69 lb

Analisa Momen Banding

ABRCF11n1AB..55iinn1Reaksi di A dan B MA = 0

Fn1 1.5 RB 13 = 0

RB Fn1 1,513

869,69x1,513

lb

100,34

MB = 0

RA Fn1 + RB = 0

RA = Fn1 RB

RA = 869,69 100,34

= 769,34 lb

Momen bending yang terjadi pada poros I kondisi 1

MC = RA . 1,5

= 769,34 1,5

= 1154,01 lbin

1154 lbinGambar 4.1. Diagram momen poros I kondisi 1H

b. Perencanaan poros I kondisi 3Data-data yang diketahui : Ft3 = 410,52 lb

Fr3 = 191,42 lb

Fn3 = 452,95 lb

,AB5 inFn3 Analisa momen bending

Reaksi di A dan B MA = 0

Fn3 4.5 RB 13 = 0

RB Fn3 1,513

452,95x 4,513

lb

156,79

MB = 0

RA Fn3 + RB = 0

RA = Fn3 RB

RA = 452,95 156,79

= 296,15 lb

Momen bending yang terjadi pada poros daerah AC MC = 296,15 4,5

= 1332,67 lbin

1332,67 lbinGambar 4.2. Diagram momen poros I kondisi 3

4FRARBERRFF,trnBAABA5 in8555,VHVH5 in

c. Perencanaan poros I kondisi 5Data-data yang diketahui : Fn5 = 347,85 lb

ABRF84EnAB,5 in5 Analisa momen bending


Fn5 8,5 RB 13 = 0

RB Fn5 6,513

347,85 8,513

lb

227,44

MB = 0

RA Fn5 + RB = 0

RA = Fn5 RB RA = 347,85 227,44

= 120,40

Momen bending yang terjadi pada poros I kondisi 5

M5 = 120,40 8,51023,40 lbin

= 1023,48 lbin

Gambar 4.3. Diagram momen poros I kondisi 57

d. Perencanaan poros I kondisi 7

Data-data yang diketahui :

Fn7 = 988,29 lb

AB1RR1F1AB,,55iinnFn7 Analisa momen bending


Fn7 11,5 RB 13 = 0

RB Fn7 8,513

988,29 11,513

lb

874,25MB = 0

RA Fn7 + RB = 0

RA = Fn7 RB

RA = 988,29 874,25

= 114,03 lb

Momen bending yang terjadi di poros I roda gigi 7

M7 = 114,03 11,5

= 1311,38 lbin

1311,38 lbin

Gambar 4.4. Diagram momen poros I kondisi 7

4.2.1.1. Perencanaan diameter poros IMomen yang terjadi : Kondisi 1 : 1154,01 lbin Kondisi 3 : 1332,67 lbin Kondisi 5 : 1023,48 lbin Kondisi 7 : 1311,38 lbin Dimana :

M max = 1332,67 lbin

T = 787,5 lbin

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 52100 NR dengan Syp =

139.000 psi (tabel A-2 Apendix 2) dengan angka keamanan Ak = 3. Rumus dari Deutschman hal 339

max

0,58SypAk

16 D 3

M max 2 T 2Diameter porosD 3 16 Ak

Mb max0, 58

Syp1630,58

3139000

1332,67 2

787,5 2D = 0.66

Pengecekan kekuatan poros

Tegangan maximum yang diijinkan dari bahan (Ss) :

Ssyp

0, 58 SypAk0,58 1390003

26873,4

psi

Tegangan geser yang terjadi pada poros ( max)

2

x 2 max 2Dimana:

x 32 x M max. D332 .1332 ,673,14.(0,66)3

42752,96 psi16.T1. D3 1 6.787,5 3,14.(0.66)3

14464,6 psiMaka:

max

( x )2 22

( 42752,96)22

(14464,6)2

25810,43 psiKarena max < Ssyp maka perencanaan diameter poros I aman.

4.2.1.2. Perencanaan Poros Bintang pada Poros IData-data yang diketahui :

Diameter poros D = 0,66

T = 630 lbin Jumlah Spline n = 6 ( table 7-9 ) Lebar Spline W = 0,16

Tinggi Spline h = 0,032 Diameter poros bintang d = 0,576 Panjang poros L = 13

Syp ( AISI 52100 Nr ) = 139.000 Psi

rm = ( D+d)/4

= (0,66+0,576) / 4

= 0,304

Torsi moment persamaan kapasitas torsi of strength

T = 1000.n.rm.h.L

= 1000 . 6. 0,304. 0,032 . 13

= 758,8 lb.in

Pengecekan kekuatan poros bintang

Dimana : Fs = 2t / nD

= 2. 630/ 6.0.64

= 328,125 lb

Ditinjau dari tegangan geser s = F / A

= F / W.L

= 328,125 / 0,16.13

= 157,8 Psi

Ditinjau dari tegangan tekan c = F / A

= F / 0,5 H.L

= 328,125 / 0,5. 0,032. 13

= 1577,5 Psi

Ditinjau dari yield point strength of the material in shear

Sssyp = 0,58 Syp / Ak

= 0,58 . 139000 / 3

= 26873,3 Psi

Karena s dan c < Ssyp maka perencanaan roda gigi aman.

4.2.2. Perencanaan poros IIData yang diketahui:

Daya input (Nin)

Putaran input (nin)= 30 hp

= 2400 rpm

Sudut kontak ( )

Gaya yang terjadi := 25 o

Ft2= 197,05 lbFr2 = 91,88 lbFn2 = 217,42 lb

Ft4= 255,91 lbFr4 = 119,33lbFn4 = 282,36 lb

Ft6 = 315,26 lb Fr6 = 147,00 lbFn6 = 347,85 lb

Ft9 = 419,26 lb Fr9 = 195,5 lb Fn9 = 462,6 lb

a. Perencanaan poros II kondisi 1

RBHBRAHRK

A

RAV1,5 in

Fr2

C

Fn2Ft2

RL

11,5 in

RBV

ABRCF11n1AB,,55iinn2Analisa momen bending

Reaksi di A dan B

MA = 0

Fn2 1,5 RB 13 + Fn9 x 11,5 = 0

lbRB Fn2 1,5 462,6.11,513

217,42.1,5 462,6.11,513

434,31MB = 0

Fn2 + Fn9 = RA + RB = 0

217,42 + 462,6 = RA + 434,31

RA = 434,31 680,02 = - 245,71 lb

Momen bending yang terjadi pada poros II kondisi 1

M = RA x 1,5 = -245,71 x 1,5 = -326,56 lbin

-368,56 lbDiagram momen poros II kondisi 1

b. Perencanaan poros II kondisi 2RAR48BDRR,BAABA5 inVH

RBHFr4

Fn4

Ft4Analisa momen bending

,AB5 in

Fn4


Fn4 4,5 RB 13 + Fn9 x 8,5 = 0

RB Fn4 1,5 462,6.8,513

282,36.4,5 462,6.8,513

lb

400,86

MB = 0

Fn4 + Fn9 = RA + RB = 0

282,36 + 462,6 = RA + 400,86

RA = 400,86 680,02 = - 279,16 lb


M = RA x 1,5 = -279,16 x 4,5 = -1256,22 lbin-1256,22 lbinDiagram momen poros II kondisi 2

4.2.2.1. Perencanaan Poros II Pada kondisi 3E

RBHRL

B RBVRAHRK

A

RAV

Fr6

Fn6Ft6

4,5 in

8,5 in

ABRF84EnAB,5 in6Analisa momen bending


Fn6 8,5 RB 13 + Fn9 x 4,5 = 0

lbRB Fn6 8,5 462,6.4,513

347,85.8,5 462,6 x4,513

387,57MB = 0

Fn6 + Fn9 = RA + RB = 0

347,85 + 462,6 = RA + 387,57

RA = 387,57 810,45 = - 422,88 lb


M = RA x 8,5 = -422,88 x 8,5 = -3594,48 lbin

3594,48 lbinDiagram momen poros II kondisi 3

c. Perencanaan poros II kondisi 4

RBHB

RAHA

F Fr8

RLFn81,5in

RBVAK RAV Ft811,5 in

AB1RR1F1ABF,,5n5in9Analisa momen bending


Fn9 11,5 RB 13 = 0

lbRB 462,6 x11,513

409,22MB = 0

RA Fn9+ RB = 0

RA = 462,6 409,22 = 53,37 lb


M = RA x 11,5 = 53,37 x 11,5 = 587,11 lbin

587,11 lbin

Diagram momen poros II kondisi 4

4.2.2.2. Perencanaan diameter poros IIMomen yang terjadi : Kondisi 1 : -368,56 lbin Kondisi 2 : -1256,22 lbin Kondisi 3 : -3594,48 lbin Kondisi 4 : 587,14 lbin

Dimana: M max = 587,14 lbin

T = 787,5 lbin

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 52100 HR dengan Syp =

139.000 psi (tabel A-2 Apendix A) dengan angka keamanan Ak = 3.max

0,58SpAk

16 D3

Mb max 2 T 2Diameter porosD 3 16 Ak

Mb max0, 58

Syp163

0,58

3

139000

587,14 2

787,5 2D = 0.57

Dengan memperhitungkan ukuran bantalan yang tersedia maka diameter poros diambil 0,65 in


Tegangan geser maximum yang diijinkan dari bahan (Ss)

Ssyp

0, 58 SypAk0,58 1390003

26873,33

psi


2x 2 max 2Dimana:

x 32 x M max. D3 32 .587,14 3,14.(0,58)3

10316,53 psi16.T1

. D3 16.787,5

3,14.(0,58)3

20566,33 psiMaka:max

( x )2 22(10316,53)22

(20566,33)2

21203,34 psiKarena max < Syp maka perencanaan diameter poros I aman.4.3.1. Perencanaan poros III

Fr5 Fn5

RBHRAH A

E Fr5

Ft5RB

Fn5

B RBVRAV 1,5 in

RA

1,5 in

Ft5

ABRF1EnAB,5 in9Analisa momen bending


Fn9 1,5 RB 3 = 0

lbRB Fn9 1,53

462,6 1,53

231,3MB = 0

RA Fn9 + RB = 0

RA = Fn9 RB

RA = 462,6 231,3 = 231,3 lb

Momen bending yang terjadi pada poros daerah AE ME = 231,3 1,5 = 346,95 lbin

346,95 lbin

Diagram momen poros III

4.3.1.1 Perencanaan diameter poros IIIMomen yang terjadi :

M max = 346,95 lbin

T = 787,5 lbin

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 52100 HR dengan Syp =

139.000 psi (tabel A-2 Apendix A) dengan angka keamanan Ak = 3.max

0,58SpAk

16 D3

Mb max 2 T 2Diameter poros IIID 3 16 Ak

Mb max0, 58

Syp163

0,58

3

139000

346,95 2

787,5 2D = 0.54

Dengan memperhitungkan ukuran bantalan yang tersedia maka diameter poros diambil 0,54 in


Tegangan geser yang terjadi maximum yang diijinkan dari bahan (Ss)

Ssyp

0, 58 SypAk0,58 1390003

26873,4

psi


2x 2 max 2Dimana:

x 32 x M max. D3 32 .346,95 3,14.(0,54)3

12125,5 psi16.T1

. D3 16.787,5

3,14.(0.54)3

25483,53 psiMaka:max

( x )22(121 25,5 )22

2

(25483,53)2

26194,79 psiKarena max < Syp maka perencanaan diameter poros I aman.

4.3. Perencanaan pasaka. Perencanaan pasak pada poros IIData yang diketahui :

Bahan pasak AISI 1010 HR Syp = 42000 psi (tabel A-2 Appendix)

Angka keamanan (Ak) = 3

Diameter poros (D) = 0,57 in

Tinggi pasak = 0,125

Lebar pasak = 0,1875

Torsi (T) = 787,5 lbin.

Jumlah Spinel = 6

a. Gaya yang bekerja pada pasak

F = lb 2.Tn. D

2.787,56.0,57

452,58

b. Perhitungan panjang pasak

LF . AkW . sypL

4 52,5 8. 3

0,1875.42000

0.17 inc. Pengecekan kekuatan pasak

Ditinjau dari tegangan geser (L = b = 1 in)Fs As FW . L

452,58 0,1875.1

2413,76 psiDitinjau dari tegangan tekan / kompresiFc Ac F

0,5 . H . L

452,58

0,5.0,125.1

7241,28 psiSyarat perencanaan aman : s dan c < Ssyp

Dimana:Ssyp

0, 58 sypAk0,58. 420003

8120psikarena s dan c < Ssyp Maka perencanaan pasak aman.

a. Perencanaan pasak pada poros IIIData yang diketahui :

Bahan pasak AISI 1010 CD Syp = 68000 psi (tabel A-2 Appendix)

Angka keamanan (Ak) = 3


Tinggi pasak = 0,125

Lebar pasak = 0,1875

Torsi (T) = 1050 lbin.

Jumlah Spinel = 6

a. Gaya yang bekerja pada pasak

F = lb 2.Tn. D

2.1 05 06.0,54

603,44

b. Perhitungan panjang pasak

LF . AkW . sypL

6 0 3,4 4.3

0,1875.68000

0.14inc. Pengecekan kekuatan pasak

Ditinjau dari tegangan geser (L = b = 1 in)Fs As FW . L

603,44 0,1875.1

3218,346 psiDitinjau dari tegangan tekan / kompresiFc Ac F

0,5 . H . L

603,44

0,5.0,125.1

9655,04 psiSyarat perencanaan aman : s dan c < Ssyp

Dimana:Ssyp

0, 58 sypAk0,58.680003

13146,66 psikarena s dan c < Ssyp Maka perencanaan pasak aman.

4.4. perencanaan bantalan4.4.1. Perencanaan Bantalan pada Poros IData-data yang diketahui : Data-data yang diketahui :

Roda gigiFr (lb)

1369,54

3191,42

5147

7 (rivers)417,66

Kecepatan putaran (n input) = 2400 rpm


Fr = 417,66 lb

Jenis bantalan double row notch ball dengan dimension series 32, C = 2534,25 lb (table 9-1)

Mencari Beban EquivalenP = Fs ( x . v . Fr + Y . Fa ) P = 1 ( 0,5 . 1 . 417,66 + 0 )

= 208,83 lb

Dimana :

Fr = 417,66 lb

X = 0,5 (tabel 9-5)

V = 1 (ring dalam berputar)

Y = 0 (tabel 9-5)

Fs = 1 (tabel 9-8, uniform and steady load)

Fa = 0 (tanpa gaya aksial)

Perhitungan umur bantalandimana:

b = konstanta bantalan = 3

n = putaran poros = 2.400 rpmL10

C 10.6xP 60.n=

2534,25208,83

106x60.2400= 12411,01 jam

4.4.2. Perencanaan Bantalan pada Poros IIData-data yang diketahui :Roda gigiFr (lb)

291,88

4119,33

6147

9 (rivers)195,5



Fr = 195,5 lb

Jenis bantalan double row notch ball dengan dimension series 32, C = 1993,25 lb (table 9-1)


= 97,75 lb

Dimana :

Fr = 195,5 lb

X = 0,5 (tabel 9-5)


Y = 0 (tabel 9-5)





n = putaran poros = 2.400 rpmL10

C 10.6xP 60.n=

1993,2597,75

106x60.2400= 58880,6 jam

4.4.3. Perencanaan Bantalan pada Poros IIIData-data yang diketahui :Roda gigiFr (lb)

8179,36



Fr = 179,36 lb Jenis bantalan double row notch ball dengan dimension series 32, C = 1940 lb (table 9-1)


= 89,68 lb

Dimana :

Fr = 179,36 lb

X = 0,5 (tabel 9-5)


Y = 0 (tabel 9-5)





n = putaran poros = 2.400 rpm

L10

C 10.6xP 60.n=

194089,68

3 1 06x60.2400

= 70300 jam

4.5. Perencanaan PelumasanData-data yang diketahui :

Putaran ( n input ) = 2400 rpm Temperatur operasi = 150 F

o D x n = 25 x 2400 = 60.000 (temperatur kerja 150 F)

o Minyak pelumas dengan viskositas 120 SUS pada temperatur 150 F

o Viskositas Absolut ( Z )Z t 0,22..S

180SDimana :

Z = Viskositas absolute pada temperature f dalam centi point ( cp )

= spesipik gravity pelumas pada temperature ftS = 120 ( grafik 9-40 ) Say belt Universal Second (SUS)

Spesifik Grafity ( t )Pada temperatur standart 60 oF dengan 60 = 0,89 dan t (temp. testo F , t

150o Ft = 60 0,00035 x ( t 60 )

= 0,89 0,00035 x (150 60)

= 0,86

Maka :Z 0,86

0,22x120

180120= 0,86 x 24,9

= 21,41 Cp

Dimana :

1 cp = 0,145 x

10 6

reyns

viskositas absolute dalam reyns :Z 0,1 4 5x1 0 621,376 0,145x10 63,104 x10 6

reyns

Viskositas kinematik :Vt Z=

21,410,86= 24,894 cs

Dari hasil perhitungan didapat, viskositas absolute (

3,104.10 6

reyns)

dengan temperaturker ja 1500 F

maka dari grafik ( 8-13 ) dapat diketahui jenis

minyak

pelumas

yang dipakai adalah jenis SAE 20 sampai 30, pada sistem

pelumasan rendam.BAB V KESIMPULANSecara umum diketahui, bahwa untuk merencanakan suatu element mesin diperlukan ketelitian yang sangat tinggi dan dengan pertimbangan 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 sebaik-baiknya.

Maka analisa data yang ada dapat diambil kesimpulan ukuran / dimensi dari semua komponen yang dihitung.

5.1. Roda gigia. Roda gigi 1

- Diameter = 2" = 50,8 mm

- Lebar = 1,68" = 41,148 mm

- Diameter addendum = 2,34" = 58,436 mm

- Diameter dedendum = 1,58 = 40,132 mm

- Bahan = Steel BHN 400b.Roda gigi 2

- Diameter=8 "= 203,2 mm

- Lebar=1,68 "= 41,148 mm

- Diameter addendum=8,34 "= 211,836 mm

- Diameter dedendum=7,58 = 192,532 mm

- Bahan = Steel BHN 400

c. Roda gigi 3

- Diameter = 3,84 " = 84,582 mm

- Lebar = 1,8 = 42,418 mm

- Diameter addendum = 4,18 " 92,964 mm

- Diameter dedendum = 3,44 73,66 mm


d. Roda gigi 4

- Diameter = 6,16 " = 169,418 mm

- Lebar = 1,68 " = 42,418 mm

- Diameter addendum = 6,5 " = 177,8 mm

- Diameter dedendum = 5,76 " = 158,75 mm


e. Roda gigi 5

- Diameter = 5 " = 108,996 mm

- Lebar = 1,79 " = 44,704 mm



- Bahan = Steel BHN 225f.Roda gigi 6

- Diameter=5 "= 108,996 mm

- Lebar=1,79 "= 44,704 mm


- Diameter dedendum=4,58 "= 98,298 mm


g. Roda gigi 7

- Diameter = 1,76 " = 58,42 mm

- Lebar = 2,11 " = 52,07 mm



- Bahan = Steel BHN 400 h. Roda gigi 8

- Diameter = 4,24 " = 93,98 mm

- Lebar = 2,11 " = 52,07 mm




i.Roda gigi 9

- Diameter=3,76 "= 109,22 mm

- Lebar=2,11 "= 52,07 mm


- Diameter dedendum=3,34 "= 98,552 mm


5.2. Porosa. Poros I

- Digunakan type poros bintang

- Bahan poros = AISI 52100 NR Syp 139.000 Psi

- Diameter poros = 0,66" = 16,256 mm

- Panjang poros = 13" = 330,2 mm

- Jumlah Spline = 6

- Lebar Spline = 0,16 = 4,064 mm

- Tinggi Spline = 0,032 = 0,8128 mm b. Poros II

- Bahan poros = AISI 52100 NR Syp 139.000 Psi139.000 Psi5.3. Pasaka. Pasak Poros II

- Digunakan type pasak standart flat key

- Bahan pasak = AISI 1010 HR Syp 42.000 Psi

- Diameter poros= 0,57"= 13,462 mm

- Lebar pasak= 0,1875= 4,7625 mm

- Tinggi pasak= 0,125= 3,175 mm

- panjang pasak= 0,17= 2,6162 mm

b. Pasak Poros III

- Digunakan type pasak standart flat key

- Bahan pasak = AISI 1010 CD Syp 68.000 Psi- Diameter poros= 0,54"= 12,7 mm

- Lebar pasak= 0,1875= 4,7625 mm

- Tinggi pasak= 0,125= 3,175 mm

- panjang pasak= 0,14 = 2,54 mm

5.4. Bantalana. Poros I

- Jenis bantalan single-row deep drove ball bearing

- Diameter Poros = 0,69 = 16,256 mm

- Diameter Luar Bantalan = 1,85" = 46,99 mm

- Lebar Bantalan = 0,55 = 13,97 mm

- Umur Bantalan = 12411,01 jam

a. Poros II


- Diameter Poros = 0,57 = 13,462

- Diameter luar bantalan= 1,65"= 41,91 mm

- Lebar Bantalan= 0,5118= 12,99 mm

- Umur Bantalan= 58880,6 jam

c.Poros III


- Diameter Poros= 0,54= 12,7 mm

- Diameter lubang bantalan= 1,55"= 39,37 mm

- Lebar Bantalan= 0,4851= 12,321 mm

- Umur Bantalan= 70300 jam

5.5.Pelumasan

- Spesifik Gravity= 0,86

- Viscosias absolute

- Viscositas absolute dalam Reyns= 21,41 Cp

= 3,104 . 10-6 reyns

- Viscositas kinematik (Vt)= 24,894 cs

- jenis pelumas SAE 20 30 pada system pelumasan rendam

- Volume pelumasan = 6 liter

- Umur minyak pelumas = 5,7 bulan

DAFTAR PUSTAKA1. 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, Professor, toh in Gakuen recnichal College, Japan, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Ir. Sularso, MSME, (terj). Departemen Mesin Institut Teknologi Bandung, 1980.

SARANPemilihan jenis material dan factor keamanan adalah suatu hal yang sangat perlu diperhatikan dalam perencanaan Gear Box, serta dibutuhkannya suatu rakitan atau rangkaian roda gigi yang praktis, sehingga efisien tempat 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 effisien sehingga Gear Box lebih aman dan lebih lama umur pemakaiannya.

2

a

2

r

2

b

F,rntRBAABA5Bin

333VVH

1n1rFABBAA,,5t5iin

77VHHVn

2 2

T

2 2

T

2 2

T

b

3

b

3

b

- Diameter poros= 0,57"= 13,462 mm

- Panjang poros

= 13"

= 330,2 mm

c.

Poros III

- Bahan poros = AISI 52100 HRN Syp

- Diameter poros

= 0,54"

= 12,7 mm

- Panjang poros

= 13"

= 330,2 mm

57464270 laporan tugas elemen mesin

Documents