bab iii.doc diferensial
TRANSCRIPT
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
1/44
BAB III
PERHITUNGAN
SISTEM RODA GIGI DIFERENSIAL
Sistemrodagigidiferensial menerima beban maksimum pada saat momen
puntir (torsi) dari roda-roda gigi didalam gear box meneruskan daya berupa
putaran ke penggerak pinion gear mencapai haraga maksimum, sehingga
perencanaan didasarkan atas nilai pembebanan maksimum yang terjadi pada
sistem differensial.
Besarnya torsi pada daya maksimum adalah :
T= ,!" # $%n
p'..($)
imana :
= orsi (kg.mm)
* = aya (kW)
+ = *utaran (rpm)
Sehingga torsi pada saat mencapai daya maksimum :
% *S = % # %,!&
= ,$& kW
T1 =,!" # $%
&&%%
$-,--
= $$!$",& kg.mm
= $$,!$& kg.m
$)Suga, /., Sularso, 0%%0, 1lemen mesin, *radnya *aramita, 2et-$%, 3akarta, 4al. !
00
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
2/44
Deifferensial gear pada 5itsubishi /uda direncanakan mempunyai torsi
maksimum $, kg.mpada putaran "%%% rpm, pada kondisi ini didapat daya mesin
sebesar :
P =
$%0
-%
0
$%%%
nT
'..(0)
Sehingga daya yang dibutuhkan untuk mencapai torsi maksimum :
P =
$%0
-%0
$%%%
nT
=
$%0
-%
"%%%..0
$%%%
$-%%
= &&,6&$ kW
5esin sebagai penggerak mula sebuah mobil mempunyai daya dan torsi
maksimum yang ditransmisikan pada beberapa tingkat kecepatan melalui roda-
roda gigi di dalam gear box, kemudian diteruskan melalui poros penggerak
(propeller shaft) menuju roda gigi pinion (piniongear).
*utaran yang ditransmisikan dari roda gigi pengerak ke roda gigi yang
digerakkan biasanya direduksi untuk mendapatkan nilai torsi yang lebih besar
pada roda gigi yang digerakan. *erbandingan transmisi ini dinotasikan dengan (u)
yang nilainya dapat dicari dari persamaan berikut :
u =$
0
n
n=
i
$'..()
0)7bid, 4al !)7bid, 4al 0$
engan : n$ = *utaran input
0
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
3/44
n0 = *utaran output
i = *erbandingan jumlah gigi pada ring geardanpinion gearatau
sering disebut perbandingan transmisi
ari torsi maksimum maka didapat :
T$= ,!" # $%
$n
P,
0
$
n
n= i
T0= ,!" # $%
0n
P
= ,!" # $%
i
n
P
$
= i# T$
3.1. Perhitungan Putaran dan Tr!i Pada Drive Pinion dan Ring Gear
dengan Da"a ##$1% kWdan Putaran %%&& rpm
Saat mesin mencapai daya maksimum sebesar ,$& kW maka
putaran roda gigi pada poros utama sama dengan putaran mesinnya yaitu
&&%% rpm, begitu juga dengan torsi yang dihasilkan yaitu $$,!$" kg.myang
dihubungkan dengan roda gigi ransmisi untuk mendapat beberapa tingkat
kecepatan pada poros pinion penggerak. Bila pada suatu tingkat kecepatan
tertentu diberi notasi 8/9, maka :
/ =i
n$
Sehingga putaran pada kecepatan pertama adalah :
0"
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
4/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
5/44
",% 0,&& $,&% $,%%% %,6 ",$"0
*inion *utaran (rpm) $0!%,0 0&,& "",6 &&%% %0, $0!,
orsi (kg.m) &%,!0 0!,&6 $!,!6 $$,!$& ,!& "6,&0";ngka transmisi 77 ",6!&
ing
gear
*utaran (rpm) 0%, "!,$ !"!,! $$06,0 $&"," 0!0,"
orsi (kg.m) 0"!,$ $",&% 6,$ &!,$$ "!,&6 0,&
3.'. Perhitungan Putaran Dan Tr!i PadaDrive PinionDanRing GearSaat
Me!in Men(a)ai Tr!i Ma*!i+u+ 13$# *g.+ Dengan Putaran ,&&& r)+
/etika mesin mencapai torsi maksimum ($, kg.m) komponen
penerus daya mengalami pembebanan yang sangat besar, sehingga
perencanaan didasarkan atas torsi terbesar yang dialami oleh komponen
penerus daya tersebut. Seperti pada perhitungan sebelumnya, untuk
mengetahui torsi terbesar pada piniongear dapat dilakukan perhitungan
sebagai berikut :
/$=i
n$
=%,"
"%%%
= 0,6 rpm
T1 = i # T
= ",% # $,
= &6,666 kg.m
setelah nilai putaran dan torsi padapinion geardiketahui , kita juga dapat
menghitung nilai putaran dan torsi pada ring geardari persamaan :
0
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
6/44
/$=i
K$
=6!&,"
6,0= $6,& rpm
T$ = i # T$
= ",6!& # &6,666
= 06!,%6 kg.m
engan cara yang sama dapat dicari putaran dan torsi yang terjadi
pada piniongeardan ringgearpada saat kecepatan /0, /, /",/&, /&dan
/m yang hasilnya ditampilkan pada tabel berikut ini.
abel $-0. 4;S7< *147>+?;+ @S7 ;+ *>;;+
5esin orsi : $, kg.m, *utaran : "%%% rpm
;ngka ransmisi 7 / $ /0 / /" /& /m",% 0,&& $,&% $,%%% %,6 ",$"0
*inion *utaran (rpm) 0,6 $6,& 0&%,6 "%%% "6%$, &,!
orsi (kg.m) &6,666 0,%06 0%,&00 $, $$,0 &,$;ngka transmisi 77 ",6!&
ing
gear
*utaran (rpm) $6,& "6," &",6 60%,& 6& $6,$
orsi (kg.m) 06!,%6 $&,$" $%%,%& , &&,0 0!",$
/eterangan :
/$ = perbandingan transmisi untuk kecepatan pertama
/0 = perbandingan transmisi untuk kecepatan kedua
/ = perbandingan transmisi untuk kecepatan ketiga
/" = perbandingan transmisi untuk kecepatan keempat
/& = perbandingan transmisi untuk kecepatan kelima
/m = perbandingan transmisi untuk kecepatan mundur
ari hasil perhitungan tersebut menunjukkan pembebanan terbesar
yang dialami oleh drivepinion dan ring gearterjadi pada :
0!
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
7/44
$. orsi maksimum drive pinion = &6,666 kg.m
0. *utaran drive pinion = 0,6 rpm
. orsi maksimum ring gear = 06!,%6% kg.m
". *utaran ring gear = $6,& rpm
3.3. PerhitunganDrive PiniondanRing Gear
3.3.1. Menghitung Pr)r!i Pa!angan Rda Gigi
*ada perencanaan ini dipakai jumlah gigipinion gear (Z1) = 6 dan
jumlah gigi pada ring gear(A0) = :
i =$
0
Z
Z=
$
0
d
d=
0
$
n
n'..(")
dengan :
i = aktor reduksi drive pinyon dan ring gear (final rasio). ari data
diketahuifinalrasio= ",6!&
A$ = 3umlah gigi padapinion gear
A0 = 3umlah gigipada ring gear
d = iameter lingkaran jarak bagi ring gear
d1 = iameter lingkaran jarak bagi drive pinyon
n1 = *utaranpinion gear
n = *utaran ring gear
") 7bid, 4al. 0
Untuk Drive Pinion
06
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
8/44
engan mengambil modul (m) = (?rafik 0-$) maka diameter
lingkaran jarak bagipinion gear (d1) adalah :
d1 = Z1x m'..(&)
= 6 #
= "6 mm
Untuk Ring Gear
ari data yang diketahui diatas maka dapat dihitung diameter
lingkaran jarak bagi ring gear:
i =$
0
d
d
",6!& ="6
0d
d = ",6!& # "6 = 0" mm
Sudut kerucut jarak bagipiniongear! "1# :
1 - tan-$
i
$
= tan-$6!&,"
$= $$,
Sudut kerucut jarak bagi ringgear! "#
= %- 1
= %- $$,= !6,"
&)7bid, 4al 0
Sisi kerucut, ($) :
0
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
9/44
$ =$
$
sin0
d =
0
0
sin0
d'.. ()
= %-,$$sin0
"6= $$," mm
alam beberapa roda gigi, tinggi gigi semakin kecil dari ujung ke
ujung dalam dan ada juga yang tingginya tetap sama. Cang pertama disebut
gigi tirusdan kedua disebut gigiseragam.
?igi tirus lebih sering dipakai dari pada gigi seragam. alam hal gigi
tirus, kepala gigi pinion dibuat lebih tinggi dari pada kepala gigi besar.
5aka perubahan kepala yang diperlukan dapat dilakukan dengan koefisien
masing-masing. *erubahan kepala drive pinion gear (%1) dan perubahan
ring gear(%), sehingga:
x1 = %,"
0
0
$
$ Z
Z'..(!)
= %,"
0
6$ = %,""
x = -x1
= - %,""
) 7bid, 4al. 0!)7bid, 4al. 0
3ika kelonggaran puncak (&k) = %,$66 modul (m) (sularso!0%%0)
maka :
%
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
10/44
Untuk drive pinion gear
inggi kepala (hk1) = ( $Dx1) m
= ( $ D %,"")
= 6," mm
inggi kaki (hf1) = ( $ Ex1) mD &k
= ( $ - %,"" ) D %,$66 ()
= ","66 mm
Sudut kepala ( k1) = tan-$( hk1F$)
= tan-$( 6,"F$$," )
= ",$%
Sudut kaki ( f1) = tan-$( hf1'$)
= tan-$(","66F$$,")
= 0,0o
Sudut kerucut kepala (k1) = 1 D k1
= $$,%D ",$%
= $&,!%
Sudut kerucut kaki (f1) = 1 ( f1
= $$,%
- 0,0%
= ," %
Untuk ring gear
inggi kepala (hk) = ($ Ex1) m
$
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
11/44
= ($ - %,"" )
= , mm
inggi kaki (hf) = ($ Dx1) D &k
= ($ D %,"") D %,$66 ()
= ,!6 mm
Sudut kepala ( k) = tan-$( hk'$)
= tan-$( ,F$$," )
= $,o
Sudut kaki "f) = tan-$( hf'$)
= tan-$( ,!6F$$,")
= ",!o
Sudut kerucut kepala (k) = D k
= !6,"oD $,o = 6%o
Sudut kerucut kaki "f) = ( f
= !6,"oE ",!o = !,!o
engan demikian tinggi gigi adalah :
G ) = 0 mD &k'(6)
= 0 () D %,$66 ()
= $,$ mm
6)7bid, 4al 0
Selanjutnya kita dapat mengetahui besarnya masing-masing diameter
lingkaran kepala dalam pembuatan :
0
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
12/44
Untuk drive pinion gear
iameter lingkaran kepala (dk1) = d1D 0 hk1 cos $
= "6 D 0 (6,") cos $$, o
= ",0 mm
Untuk ring gear
iameter lingkaran kepala ( dk) = dD 0 hkcos 0
= 0" D 0 (,) cos !6,"o
= 0&,& mm
3arak dari puncak gigi luar (mm) :
Pinion Gear
%1 = dF0 - hk1sin $
= 0"F0 E 6," sin $$,o
= $$&,0 mm
Ring Gear
% = d1F0 E hksin
= "6F0 E , sin !6,"o
= 0%,! mm
engan mengikuti ketentuan bahHa lebar sisi gigi sebaliknya
diambil tidak lebih dari $F sisi kerucut atau kurang dari modul pada ujung
luar (*ularso! 0%%0), 5aka :
b
$
dengan mengambil nilai terbesar maka diperoleh :
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
13/44
b =
$$$,"
= ,6 mm
Diameter rata-rata pada pertengahan lebar gigi, dm/ 0
dm= d%E b sin '..()
dengan :
d% = iameter jarak bagi, dalam hal ini digunakan diameter jarak bagi
ringgear (= 0" mm)
b =
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
14/44
*erbandingan kontak yang besar menjadikan roda gigi lebih tahan
dan mengurangi kebisingan, namun nilai perbandingan kontak dibatasi 0,&
sampai 0,!, karena perbandingan kontak yang besar cenderung menambah
kebisingan. *erbandingan kontak dapat dicari dari persamaan :
=
0
$cos
0$
cos
00
0
00
0
$
$$
++
+tg
Z
ZZtg
Z
ZZ
'..($%)
dengan :
= sudut tekan = Sudut tekan normal 0%(*ularso, 0%%0)
maka :
=
0
0%$0%cos
00%$
0%cos6
066
00
++
+
tgtg
= $,&$
3.3.'. Pe+iihan Bahan
Sesuai dengan fungsi kebutuhannya yaitu konstruksi differensial
dimana membuthkan kemampuan dukung tinggi, memerlukan ketehanan
terhadap keausan dan ruang konstruksi yang yang kecil, maka bahan untuk
rodapiniongeardan ring gear diambil (37S) = S25 00 (abel $-) dengan
sifat mekanis :
$. /elompok bahan = Baja paduan dengan pengerasan kulit
0. *erlakuan panas = Sementasi, celup dingin dan temper.
. /ekerasan = bagian tengah % 4B
$%)
7bid, 4al $
&
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
15/44
Sesuai dengan abel $-" untuk bahan S25 00 dengan perlakuan
panas celup dingin sementasi didapat nilai :
$. /ekerasan permukaan = 0& 4B
0. egangan lentur yang diijinkan = 00,! kg'mm
. egangan kontak yang diijinkan = $6 kg'mm
3.3.3. Perhitungan 2e*uatan Rda Gigi
Perhitungan lenturan
oda gigi dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah, aus atau
berlubang-lubang (bopeng) permukaannya, atau tergores permukaannya.
Sehingga kekuatan gigi terhadap lenturan sangat penting untuk diperhatikan.
egangan lentur yang terjadi saat roda gigi bekerja (b) adalah :
b=-F.
.
0hb
l,t '..($$)
h0F(l) = m.- '..($0)
,t=v
Pd.$%0
=6,$
$&,--.$%0= "66 kg
sehingga :
b=m-b
,t..
dengan :
,t = ?aya tangensial yang bekerja pada roda gigi
b =
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
16/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
17/44
=0$
0$.
ZZ
ZZ
+ 0sin. m
'..($")
maka :
)=
0
sin..
)cosF($!&,%
0$
0$
m
ZZ
ZZb
/,t
+
-
0
0%sin.-
6
.6
6,
$-6").0%cosF"66($!&,%
+
= 6$,0 kg'mm
ari hasil perhitungan dapat diketahui tegangan lentur drive pinion,
tegangan lentur ring geardan tegangan permukaanpada Haktu roda gigi
bekerja lebih kecil daripada tegangan ijin dari bahan roda gigi, sehingga
sistem tersebut B;7/.
Sistem differensial gearkendaraan 85itsubishi /uda9 ini memiliki
buah roda gigi kerucut yang saling berpasangan dan bekerja sama, yaitu
terdiri dari :
$. Sepasang roda gigi hipoid, dimana pinion gearpasangan roda gigi ini
dihubungkan dengan propeller shaft kemudian ring geardihubungkan
dengan rumah differensial (differensial &ase).
0. ua buah roda gigi pinion yang merupakan roda gigi kerucut yang lebih
kecil. /edua roda gigi ini ditempatkan pada ujung ujung poros silang
atauspider.
$")7bid, 4al 0"0
6
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
18/44
. ua buah roda gigi kerucut samping (side gear) yang merupakan
roda gigi kerucut yang lebih besar,kedua roda gigi ini ditempatkan pada
ujung sebelah dalam dari poros roda, roda gigi inilah yang kemudian
menggerakkan poros roda penggerak.
Seperti uraian pada bab sebelumnya, empat buah roda gigi yang
disebut terahakir ditempatkan didalam rumah differensial (differensial &ase)
yang melakukan fungsi differensial.
oda gigi differensial menerusakan torsi dan putaran dari ring
gearmenuju roda penggerak, maka besarnya beban puntir unit differesial
sama dengan besarnya torsi ring gear, sehingga untuk memperhitungkan
kekuatan keempat roda gigi differensial didasarkan pada pembebanan
maksimum yang dipindahkan dari ring gearke unit roda gigi differensial.
ari hasil perhitungan didapat, pembebanan maksimum ring gear:
$. orsi maksimum () = 06!,%6% kg.m
0. *utaran ring gear (n) = $6,& rpm
3.,. Perhitungan Untu* Pa!angan Rda Gigi Diren!ia
3.,.1. Perhitungan Pr)r!i Rda Gigi Dieren!ia
imensi atau ukuran yang digunakan dalam perencanaan dan
perhitungan roda gigi kerucut untuk differensial diambil menurut spesifikasi,
yaitu sebagai berikut :
$. Sudut poros () = %
0. Sistem gigi = 0%(sudut tekan standart)
. Bentuk gigi = inIolut
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
19/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
20/44
do0 = A0. m
= $" .
= 6"mm
Pan!ang #i#i kerucut$ R/ 0
=sin0
do
Sehingga :
$= &,&sin.0-%
= &$, mm
>nit differensial ini direncanakan roda gigi dengan tinggi gigi
semakin ke ujung atau disebut gigi tirus. alam hal gigi tirus, kepala gigi
pinion dibuat lebih tinggi daripada kepala roda gigi besar sehingga dalam
perencanaan ini digunakan roda gigi dengan perubahan kepala. imana
koefisien perubahan kepala masing-masing :
J$= %,"
0
0
$$
1
1
Sehingga :
J$= %,"
0
$"$%$
= %,%"
J0 = -J$
= -%,%"
$inggi kepala$ hk/ 0
"$
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
21/44
hk= ($ D J) . m
Sehingga :
hk$= ($ D %,%") .
= ,0" mm
hk0 = ($ E %,%") .
= &,! mm
$inggi kaki$ h% 0
hf = ($ - J) . m D 2k
engan :
2k = kelonggaran puncak
>ntuk roda gigi kerucut, m2k .$66,%= , maka :
2k = %,$66 .
= $,$06 mm
Sehingga :
hf$ = ($ - %,%") . D $,$06
= ,666 mm
hf0 = ($ D %,%") . D $,$06
= !,6 mm
$inggi gigi$ H/ 0
4 = 0m D 2k
= (0 . ) D $,$06
= $,$06 mm
"udut kepala$ */ 0
"0
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
22/44
k = tan
-$
$
hk
sehingga :
k$ = tan-$
-,&$
0",-
= ,6
k0 = tan-$
-,&$
!-,&
= ,!
"udut kaki$ %/ 0
f = tan-$
$
hf
Sehingga :
f$ = tan-$
6,&$
666,-
= !,
f0 = tan-$
"
$",-
= 6,$
"udut kerucut kepala$ k/ 0
k $ = $D k$
= &,&D ,6
= "0,"0
"
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
23/44
k 0 = 0D k0
= &","!D ,!
= %,6"
"udut kerucut kaki$ %/ 0
f = - f
Sehingga :
f$ = $- f$
= &,&- !,= 0!,
f0 = 0- f0
= &","!- 6,$= ","
Diameter lingkaran kepala$ dk/0
dk = doD 0 hkcos
sehingga :
dk$ = do$D 0 hk $cos $
= % D (0 . ,0" . cos &,&)
= !%,$& mm
dk0 = do0D 0 hk 0cos 0
= 6" D (0 . &,! . cos &","!)
= %, mm
&arak dari punak kerucut #ampai puncak luar gigi, (' :
J =
0
do- hksin
""
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
24/44
maka :
J$ =
0
0do- hk 1sin $
=
0
6"- ,0" sin &,&= 6,! mm
J0=
0
$do- hk sin 0
=
0
-%- &,! sin &","!= 0&,$ mm
lebar gigi, b/ 0
Sesuai dengan ketentuan, bahHa lebar sisi gigi sebaliknya diambil
tidak lebih dari $F sisi kerucut atau kurang dari $% kali modul pada ujung
luar.
5aka :
b
$
dengan mengambil nilai terbeasar maka diperoleh :
b=
$. &$,
= $!,0 mm
Diameter rata-rata pada pertengahan lebar gigi, dm/ 0
dm= d%E b sin
dengan :
"&
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
25/44
d%= iameter jarak bagi, dalam hal ini digunakan diameter jarak bagi side
gear (= 6" mm)
b =
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
26/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
27/44
$. /ekerasan permukaan = 0& 4B
0. egangan lentur yang diijinkan = 00,! kg'mm
. egangan kontak yang diijinkan = $6 kg'mm
3.,.3. Perhitungan 2e*uatan Rda Gigi
Perhitungan lenturan
oda gigi dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah, aus atau
berlubang-lubang (bopeng) permukaannya, atau tergores permukaannya.
Sehingga kekuatan gigi terhadap lenturan sangat penting untuk diperhatikan.
egangan lentur yang terjadi saat roda gigi bekerja (b) adalah :
b=-F0bh
l,t
h0F(l) = m.-
,t=v
Pd.$%0
=-,"
$&,--.$%0
= $%," kg
sehingga :
b=m-b
,t..
dengan :
b =
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
28/44
Sebuah unit roda gigi differensial memiliki 0 pasang roda gigi yang
saling berkaitan dan memiliki " daerah kontak antara keempat roda giginya,
sehingga tiap roda gigi pinion mengalami $F0 dari gaya tangensial yang
bekerja, setiappinion gearmenyalurkan gaya tersebut ke roda gigi samping
(side gear) bagian kanan dan kiri.
ari pengertian tersebut diatas, maka besarnya gaya tangensial yang
dialami pada setiap daerah kontak adalah :
,t3="
t,
="
",$-%
= "%,$ kg
egangan lentur yang terjadi, (b) :
Untu*pinion gear
b=-.0%$,%.0,$!
$,"%
= $,"% kg'mm
Untu* ring gear
b= -.0!-,%.0,$!
$,"%
= $$," kg'mm
Perhitungan beban permukaan
oda gigi akan mengalami keausan atau menjadi bopeng dengan
cepat apabila tekanan sesama permukaan gigi terlalu besar. engan
demikian tekanan yang dikenakan pada permukaan roda gigi, atau kapasitas
"
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
29/44
pembebanan permukaan harus dibatasi. Besarnya tekanan yang timbul pada
permukaan roda gigi ()), adalah :
4=
0
sin..
)cosF($!&,%
0$
0$
m
ZZ
ZZb
/,t
+
dengan0
,t = ?aya tangensial yang bekerja pada setiap daerah kontak
=
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
30/44
*oros drivepinionmerupakan satu elemen dengan drive pinion gear,
sehingga untuk perencanaan diambil bahan yang sama dengan bahan yang
digunakan untuk drive pinionyaitu $62r+i6 yang kekuatan tariknya (b)
adalah $"0%0'mm(abel $-6) = $"% kg'mm. *orospinion gearmendapat
pembebanan utama berupa torsi dan sedikit beban lengkung sehingga
perencanaan dilakukan berdasar pembebanan terbesar yang akan dialami
oleh poros.
ari hasil perhitungan sebelumnya, memperlihatkan torsi maksimum
(Tmak) yang akan dialami oleh poros sebesar &6,666 kg.matau sama dengan
&6666 kg.mm, maka diameter poros, (ds) :
ds=
$
$,&
T2K bt
a
'..($&)
dimana :
Kt = aktor koreksi dari keadaan pembebanan momen puntir. iambil
nilai $,& (*ularso,0%%0)
2b = aktor kemungkinan adanya beban lentur. iambil nilai $,0 (*ularso,
0%%0)
T = orsi maksimum yang akan dibebankan pada poros
a = egangan geser yang diijinkan, yang nilainya $6 K dari batas
kelelahan puntir dan dipengaruhi oleh kekerasan permukaan, bentuk
poros, dan pemberian alur pasak (*ularso, 0%%0)
dari hal-hal tersebut, maka besarnya adapat dihitung dengan :
a= 4 F(Sf1# Sf) '..($)
&$
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
31/44
$&)7bid, hal 6$)
7bid, hal 6dimana :
Sf1= aktor keamanan, untuk bahan dengan kekuatan yang dijamin
diambil nilai &, (*ularso, 0%%0)
Sf = aktor bentuk poros dan kekerasan permukaan, diambil nilai $,"
(*ularso, 0%%0)
5aka :
a = $"%F(&, # $,")
= $!,6& kg'mm
sehingga diameter poros :
ds =
$
&6666.0,$.&,$$0,$0
$,&
= $,$ mm
0 mm
3.%.'. Peren(anaan S)ine
Spline adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan
bagian-bagian mesin dan digunakan untuk meneruskan momen. Spline dapat
digeser secara aksial, sehingga mudah dalam pemasangan.
orsi yang mampu diteruskan oleh spline, (5t) :
5t = ......!&,% mri.hp (kg.mm) '..($!)
engan :
i = 3umlah spline
h = inggi spline
&0
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
32/44
$!)+iemann. ?., $, 1lemen mesin, 3ilid $, 1rlangga, 2et-0, 3akarta, 4al "!
rm = 3ari-jari rata-rata spline
< = *anjang spline
* = ekanan permukaan
ari abel $-! didapat :
d$ = 0 mm
i = $%
d0 = "% mm
b = & mm
dan
* = $% kg'mm(abel $-, /ekuatan pembebanan permukaan)
*anjang spline diambil 0% mm(menurut spesifikasi)
rm ="
0$ dd + ="
"%0+ = $6 mm
h =0
$0 dd =0
0"%= " mm
orsi yang dapat diteruskan spline :
5t = $6.-.0%.".$%.!&,% kg'mm
= $%6.%%% kg'mm
dari hasil perhitungan diperoleh
( = &6666 kg.mm)
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
33/44
3.%.3. Perhitungan Dee*!i Puntiran
Besarnya deformasi yang terjadi pada poros pinion sebagai akibat
dati momen puntir yang dibebankan kepada poros tersebut harus dibatasi,
untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi kerja normal,
besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai %,0&atau %,.
efleksi puntiran, (
) :
= ".
..&6"
sd6
.T'..($6)
engan : = 5omen puntir (&6666 kg.mm)
< = *anjang poros ($& mm)
? = 5odulus geser (untuk baja = 6,. $%kg'mm)
ds = iameter poros ("% mm)
maka :
= " "%.$%.,6
$&.&6666.&6"
= %,00
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
34/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
35/44
= 06!.%6% kg.mm
iameter poros rencana, (ds) :
ds =
$
$,&
T2K bt
a
=
$
06!%6%.%,$.$,$,$
$,&
= ",0 mm
"" mm
3.#.'. Peren(anaan S)ine
*enggunaan spline pada poros penggerak bertujuan untuk
mempermudah dalam pemasangan, karena poros roda pengerak
dihubungakan dengan differensial side gearyang memiliki bentuk
orsi yang dapat diteruskan spline, (5t) :
5t = ......!&,% mri.hP (kg.mm)
engan petunjuk abel $-! dan mengambil diameter poros (ds# = ""mm,
didapat :
i = $%
d0 = &% mm
b = 6 mm
dan
* = $% kg'mm(abel $-, /ekuatan pembebanan permukaan)
*anjang spline (
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
36/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
37/44
maka :
&06!%6%=t, kg
= &."$, kg
diameter poros rencana, dp= $,& mm
luas bidang geser pada poros,7:
; =
0"
0 d
mm
=
0&,$"
0
mm
= &!, mm
maka tegangan geser yang terjadi, (k) :
k =7
,t kg'mm
=,&!
-,&"$-kg'mm
= ,$ kg'mm
bahan poros dipilih S+25 0& dengan kekuatan tarik 4 = $0% kg'mm
(abel $-6), jika diambil nilai faktor keamanan Sf$= &, dan Sf0= 0 maka
tegangan ijin dari bahan, (a) :
a = ( )0$F x*f*f4 kg'mm
= ( )0-,&F$0% x kg'mm
= $%,! kg'mm
sehingga diperoleh :
&6
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
38/44
eganagn geser yang terjadi L egngan geser yang diijinkan.
(k = ,$ kg'mm) L (a = $%,! kg'mm)
dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahHa ukuran dan bahan porospinion
gearcukup aman dan baik untuk dipakai.
3.5. Peren(anaan Pa!a*
*asak pada unit differensial gear dipasang pada poros roda gigi
pinion di dalam rumah differensial, pasak tersebut dipasang dengan tujuan
untuk menyempurnakan pemasangan poros pinion pada rumah differensial
(differensial &ase).
iameter porospinion gear = $,& mm
*anjang poros = $0$ mm
Bahan yang diambil lebih lunak dari pada poros = S25 0$
5aka ukuran pasak dapat dilihat pada abel $-.
iperoleh nilai :
h = mm
t = mm
l = &% mm
3.6. Pe+iihan Bantaan.
*emakaian banatalan dalam suatu elemen mesin berfungsi untuk
meletakkan poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak- baliknya
dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus
cukup kokoh untuk untuk memungkinkan poros atau elemen mesin lainnya
dapat bekerja dengan baik. Bantalan pada poros roda gigi didesain untuk
&
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
39/44
menerima beban normal yang bekerja pada permukaan roda gigi. Beban
normal yang bekerja pada permukaan roda gigi tersebut terdiri dari beban
aksial dan beban radial.
Sesuai dengan beban yang akan bekerja pada roda gigi differensial,
maka bantalan dipilih adalah bantalan gelinding rol kerucut dengan baris
tunggal (abel $-$%), dengan karakteristik :
$. Beban radial yang dapat ditahan = Berat
0. Beban aksial yang dapat ditahan = Berat
. *utaran = Sedang
". /etahanan terhadap tumbukan = inggi
&. ?esekan = inggi
. /etelitian = inggi
>nit roda gigi differensial ini direncanakan memiliki empat buah bantalan
yang terdiri dari :
$. ua buah (satu pasang) bantalan yang dipasang pada porospinion gear.
0. ua buah (satu pasang) bantalan yang dipasang pada rumah differensial.
3.6.1. Bantaan Untu* Pr! Rda Gigi Pinin.
Bantalan untuk poros roda gigi pinion dipilih berdasarkan diameter
poros dan diambil dari ukuran standart yang terdapat pada katalog bantalan
(abel $-$$). >kuran-ukuran utama bantalan gelinding meliputi : diameter
lubang, diameter luar, lebar dan lengkungan sudut.
ari hasil perhitungan sebelumnya diperoleh diameter poros pinion
minimal (dmin) = 0 mm, dan pada poros tersebut direncanakan memiliki
%
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
40/44
spline yang diameter luarnya (d) = "% mm. Sehingga untuk pemilihan
bantalan, diameter poros direncanakan (d) = "% mm. Sesuai abel $-$$
diperoleh :
+omor bantalan = 0%6
= % mm
= &,0& mm
B = mm
b = 0! mm
aktor beban aksial :
C$ = $,!
C% = %,&
/onstanta e = %,&
/apasitas nominal dinamis spesifik (c) = 6$&% kg
/apasitas nominal statis spesifik = !%%% kg
Setelah didapat ukuran dari bantalan, kita juga dapat menetukan umur
bantalan yang didasarkan pada data-data dari perhitungan sebelumnya. ata-
data tersebut antara lain :
*utaran (n$) : 0,6$pm
5omen *untir ( ) : &6.666Kg.mm
iameter driIe pinion (d$) : "6 mm
iameter rata-rata driIe pinion : "% mm
=0
md
$
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
41/44
a t
r
=0
"%
= 0% mm
t =$
T
=0%
&6666
= 0""," kg
5aka :
a = t sin
= 0""," sin $$,o
= &0,%&Kg
r = t cos
= 0""," cos $$,o
= 066",0 kg
*o =%o.,r 8 -o.,a
= (%,&) (066",0) D (%,&) (%,&) (&0,%&)
= 0%$0 kg
Beban yang diterima masing-masing bantalan :
0
?ambar ;rah bebanaksial dan radial
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
42/44
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
43/44
b = 0 mm
aktor beban aksial :
C$ = $,!
C% = %,&
/onstanta e = %,&
/apasitas nominal dinamis spesifik (c) = $$%% kg
/apasitas nominal statis spesifik = &% kg
Setelah didapat ukuran dari bantalan, kita juga dapat menetukan
umur bantalan yang didasarkan pada torsi maksimum pada rumah
differensial, dari perhitungan sebelumnya diperoleh :
*utaran (n$) = $6,&$pm
5omen *untir ( ) = 06!%6%Kg.mm
=0
md
=0
$&
= !,& mm
t =$
T
=&,!
06!%6%
= 0""," kg
a = t sin
= 0""," sin !6,"
o
"
-
8/14/2019 BAB III.doc diferensial
44/44
= 066", kg
r = t cos
= 0""," cos !6,"o
= &0,$ kg
Beban ekiIalen dinamis :
*o = (%,&) (&0,$) D (%,&) (066",)
= %,$ kg
Beban yang diterima masing-masing bantalan :
* =0
op
=0
$,%-
= $&$6,%& kg
< =
$%
P
2
=
$%
%&,$&$6
$$%%
= &, juta putaran
lh =xn
.
-%
.$%-
=&,$6-%
,&-$%-
x
x
= 6".$% jam
&