BAB I

SESI/PERKULIAHAN KE: 12

TIK : Pada akhir pertemuan ini mahasiswa diharapkan berkompetensi dalam:

1. Menjelaskan dan menganalisa gerakan yang dipindahkan dari rangkaian roda gigi dan ulir translasi.

Pokok Bahasan : Rangkaian Roda Gigi dan Ulir Translasi

Deskripsi singkat: Dalam pertemuan ini mahasiswa akan mempelajari bagaimana rangkaian roda gigi dapat memindahkan gerakan dari poros yang satu ke poros yang lain, begitu juga dengan sekrup translasi yang berfungsi pemindah gerak baik jenis ulir maupun fungsinya.

I. Bahan Bacaan

1. Martin H. George, Setiyobakti, 1992. Kinematika dan Dinamika Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta.

2. Holowenko A.R, Cendy Prapto, 1996. Dinamika Permesinan, Penerbit Erlangga, Jakarta.II. Bahan Bacaan Tambahan

1. Meriam J.L, Kraige L.G.,1995. Mekanika Teknik - Dinamika, Penerbit Erlangga, Jakarta.

III. Pertanyaan Kunci/Tugas:

1. Jelaskan jenis-jenis cara pemindahan gerak dan berikan contoh ?IV. Tugas

1. Tentukan putaran/menit dan arah gigi G dalam rangkaian roda gigi seperti yang ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.

BAB VIIRANGKAIAN RODA GIGI DAN ULIR TRANSLASI7.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas cara memindahkan gerakan dari komponen yang satu ke komponen lainnya baik dengan menggunakan rangkaian roda gigi maupun dengan ulir translasi. Pemindahan gerakan dengan rangkaian roda gigi akan memerlukan perhitungan kecepatan dan putaran, sedangkan ulir translasi hanya akan dipelajari tentang jenisnya saja.Tujuan yang ingin dicapai dalam bab ini adalah setelah mempelajari mata kuliah ini, mahasiswa memiliki kompetensi dalam menjelaskan dan dan menganalisa gerakan yang dipindahkan dari rangkaian roda gigi dan ulir translasi.

7.2 Rangkaian Roda Gigi NormalRangkaian roda gigi (gear train) adalah gabungan dari 2 atau lebih roda gigi yang berpasangan untuk memindahkan gerakan dari satu poros ke poros yang lain. Rangkaian roda gigi normal adalah rangkaian roda gigi dimana tidak ada satupun sumbu dari roda gigi yang bergerak relatif terhadap kerangkanya yang diam dan terdiri dari dua macam, yaitu rangkaian roda gigi sederhana dan rangkaian roda gigi tersusun.a. Rangkaian roda gigi sederhana (simple gear train), adalah suatu rangkaian roda gigi dimana hanya ada satu gigi pada tiap poros, seperti terlihat dalam gambar 7.1, dimana roda-roda giginya dinyatakan oleh lingkaran jaraknya. Roda gigi A menggerakan B, B menggerakkan C, C menggerakkan D dan D menggerakkan E.

Gambar 7.1

Dimisalkan jumlah gigi pada roda gigi adalah NA, NB dan seterusnya. Hasil bagi kecepatan-kecepatan sudut dari tiap roda gigi yang berpasangan adalah kebalikan dari jumlah gigi. Jadi:

....................... (7-1)

Hasil bagi kecepatan (velocity ratio VR) dari suatu rangkaian roda gigi adalah hasil bagi dari kecepatan sudut roda gigi pertama terhadap kecepatan sudut roda gigi yang terakhir. Untuk rangkaian dalam gambar 7.1, hasil bagi kecepatannya adalah:

VR =

Dan dengan substitusi dari persamaan 7-1 maka diperoleh:

VR =

....................... (7-2)Tanda dari hasil bagi kecepatan dianggap positif (+) jika roda gigi yang pertama dan terakhir berputar dalam arah yang sama dan dianggap negatif (-) jika berputar dalam arah yang berlawanan. Cara yang paling mudah untuk tetap mengetahui arah dari putaran masing-masing roda gigi adalah memberikan arah panah padanya, sehingga nantinya akan kita gunakan tanda-tanda untuk menunjukkan arah dari putaran.Dari gambar 7.2, kita melihat bahwa hasil bagi kecepatan untuk rangkaian roda gigi sederhana hanya bergantung dari jumlah gigi pada roda-roda gigi yang terakhir dan yang pertama karena jumlah gigi pada roda-roda gigi di antaranya akan saling menghapus. Roda gigi antara tersebut dinyatakan sebagai roda gigi hantar (idle gear). Juga terlihat bahwa hasil bagi kecepatan hanya tergantung pada jumlah gigi dari roda-roda gigi yang terakhir dan yang pertama karena lingkaran-lingkaran jarak bagi dari semua roda gigi yang menggelinding satu terhadap yang lain mempunyai kecepatan garis jarak bagi yang sama.

Roda gigi hantar digunakan untuk dua tujuan, yaitu: untuk menghubungkan roda-roda gigi yang mempunyai jarak yang jauh antara titik-titik pusat, dan untuk mengatur hubungan arah antara gigi-gigi A dan E dalam gambar 7.1. Perlu diingat bahwa tiap penambahan roda gigi hantar dalam gambar akan mengubah arah dari putaran roda gigi terakhir dalam rangkaian roda gigi.

Gambar 7.2

b. Rangkaian roda gigi tersusun (compound gear train), adalah sebuah rangkaian roda gigi yang terdiri dari roda-roda gigi yang tersusun seperti yang ditunjukkan dalam gambar 7.2. Angka-angka yang tertulis menunjukkan jumlah gigi dari setiap roda gigi. Jika kecepatan dari roda gigi A adalah 1600 put/menit berlawanan arah jarum jam (bjj), maka kecepatan dari berbagai gigi-gigi yang lain adalah:

Rasio kecepatannya adalah:

VR =

Untuk sebuah rangkaian roda gigi tersusun, ratio kecepatan dapat ditulis:

VR =

.............(7-3)

=

=

c. Rangkaian roda gigi membalik (reversed gear train), adalah rangkaian roda gigi yang tersusun seperti yang ditunjukkan dalam gambar 7.3 dimana roda-roda gigi yang pertama dan terakhir adalah satu sumbu. Rangkaian ini digunakan dalam transmisi roda gigi pada mobil, roda-roda gigi pada mesin bubut, alat-alat pengurangan kecepatan dalam mesin-mesin industri, dan dalam jam dinding.

Gambar 7.3

Keuntungan dari suatu rangkaian tersusun dibanding rangkaian roda gigi sederhana adalah reduksi kecepatannya yang jauh lebih besar dari poros yang pertama terhadap yang terakhir dapat dicapai dengan roda gigi yang kecil. Jika suatu rangkaian yang sederhana digunakan untuk memberikan reduksi kecepatan yang besar, roda gigi yang terkahir akan sangat besar. Biasanya untuk reduksi kecepatan yang melebihi 7 : 1 rangkaian sederhana tidak digunakan, sebagai pengganti rangkaian tersusun, roda gigi cacing dapat digunakan.Sebagai contoh rangkaian roda gigi adalah roda gigi yang digunakan dalam transmisi kendaraan mobil seperti yang ditunjukkan dalam gambar 7.4. Roda gigi A digerakkan oleh mesin. Roda gigi D, E, F dan G bergerak dalam satu kesatuan. Roda gigi H merupakan roda gigi antara yang saling menangkap dengan G, dan selalu bergerak. Jika poros yang ke mesin bergerak, maka roda-roda gigi B dan C dapat meluncur secara aksial pada poros bentang ke roda penggerak. Transmisi roda gigi ditunjukkan sedang dalam posisi netral, jadi tidak ada hubungan antara poros yang ke mesin dan poros ke roda penggerak.

Pada kecepatan pertama atau kecepatan rendah, roda gigi C digeser ke kiri untuk dapat saling tangkap dengan roda gigi F dengan VR = =3,32. Untuk kecepatan kedua atau kecepatan sedang, roda gigi B digeser ke kanan untuk dapat saling tangkap dengan roda gigi E dengan VR = =1,77. Untuk kecepatan ketiga atau kecepatan tinggi, roda gigi B digeser ke kiri agar mengikatkan kopling roda gigi dengan roda gigi A dimana VR = 1.

Gambar 7.4

7.3 Rangkaian Roda Gigi Planet (Episiklik)

Rangkaian roda gigi planet merupakan suatu rangkaian roda gigi dimana sumbu dari satu roda gigi atau lebih bergerak relatif terhadap kerangkanya yang diam. Roda gigi yang terletak di pusat disebut matahari (sun) dan roda-roda gigi yang sumbunya bergerak disebut planet.

Gambar 7.5

Dalam gambar 7.5 suatu lengan diputar terhadap kerangka pada titik O, dan roda gigi A diikatkan pada lengan tersebut sehingga tidak dapat berputar relatif terhadap lengan tersebut. Jika lengan yang terlihat dalam gambar membuat satu putaran berlawanan arah jarum jam terhadap poros O, roda gigi A akan juga membuat satu putaran berlawanan arah jarum jam mengingat suatu arah panah yang terletak pada A akan menjalani busur sebesar 360o.

Gambar 7.6Gambar 7.6 sama seperti gambar 7.5 kecuali ditambah dengan roda gigi B. Misalkan roda gigi B dua kali roda gigi A, b ditahan tidak bergerak sedang A berputar dengan satu lengan. Jika lengan tersebut diputar satu putaran bjj terhadap poros O, roda gigi A akan menggelinding terhadap roda gigi B yang tetap, dan akan membuat putaran sejumlah tiga kali (bjj).

Dengan hasil yang sama dapat diperoleh dengan metode superposisi, yang menyatakan bahwa resultan putaran dari setiap roda gigi dapat ditentukan dengan menambahkan jumlah putaran yang dilakukan bersama-sama dengan lengan ditambah putaran yang dibuat relatif terhadap lengan tersebut. Metode ini akan dilukiskan dengan menggunakan gambar 7.6 dalam bentuk tabel yang sama dengan tabel 7.1.Tabel 7.1AnggotaLenganAB

Rangkaian dikunci dengan diberi satu putaran positif+ 1+1+ 1

Rangkaian tetap B dengan diberi satu putaran negatif0+ (NB/NA) = +2 1

Putaran-putaran resultan+ 1+ 30

7.3.1 Roda gigi Planet dengan Dua MasukanSuatu rangkaian roda gigi tipe dua masukan ditunjukkan dalam gambar 7.7. Misalkan n1, n2, n0 masing-masing menyatakan putaran-putaran dari masukan 1, masukan 2 dan keluarannya. Dengan metode superposisi, jumlah putaran keluaran sama dengan jumlah putaran keluaran yang disebabkan oleh masukan 1 ditambah putaran keluaran karena masukan 2. hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut:

.........................(7-4)Penggunaan persamaan diatas akan dijelaskan dalam contoh berikut:Contoh soal 7-1. Dalam gambar 7.7, misalkan masukan 1 berputar dengan 120 put/menit bjj, masukan 2 berputar dengan 360 put/menit sjj, kecepatan dan arah dari poros keluaran harus ditentukan. Untuk menentukan bagian I dalam persamaan 7-4, kita harus membuat tabel 7.2 dengan masukan 2 dibuat tetap, B dan C akan tetap dan sisa dari sistem berbuat sebagai suatu rangkaian roda gigi planet dengan suatu lengan sebagai penggeraknya dan C adalah roda gigi yang tetap.

Gambar 7.7

Tabel 7.2

AnggotaLenganCD, EF

Rangkaian dikunci dengan diberi satu putaran positif+ 1+ 1+1+ 1

Rangkaian tetap C dengan diberi satu putaran negatif0 1 + 48/24+(48/24 x 36/108)

Putaran-putaran resultan+ 10+ 3+ 5/3

Dari hasil dalam tabel 7.2 berikut:

Selanjutnya, pada saat menghitung bagian II dalam persamaan 7-4, kita tidak perlu membuat tabel karena dengan masukan 1 ditahan tetap sisa dari sistem berbuat sebagai rangkaian roda gigi yang normal. Maka diperoleh:

Perhatikan bahwa tanda yang diperoleh adalah positif, karena roda-roda gigi F dan A berputar dalam arah yang sama. Dengan memasukkan harga-harga I dan II ke dalam persamaan 7-4 maka akan diperoleh:

n0 =

=

= + 200 150 = + 50

Jadi kecepatan dari poros keluaran adalah 50 put/menit bjj.

7.3.2 Rangkaian Roda Gigi Planet MiringRoda-roda gigi miring dapat digunakan untuk membuat suatu sistem roda gigi planet yang kompak dan dapat memberikan reduksi kecepatan tinggi dengan hanya sedikit roda gigi.Contoh soal 7-2. Dalam gambar 7.8, A adalah penggerak dan E adalah yang digerakkan, C adalah roda gigi yang tetap, B dan D adalah roda gigi tersusun yang berputar bebas pada suatu lengan. Roda-roda gigi B dan D ditunjukkan dengan garis putus-putus sebab secara kinematika tidak diperlukan. Yang ingin dicari adalah hubungan antara putaran-putaran A dan E, dan cara perhitungan tabel untuk sistem roda gigi planet miring adalah sama dengan metode yang dipakai untuk roda gigi planet lurus. Terkecuali hanya untuk kolom dalam tabel 7.3 roda gigi miring yang sumbu-sumbunya tidak sejajar dengan penggerak dan yang yang digerakkan dibiarkan kosong. Hal ini dilakukan karena sjj dan bjj tidak mempunyai arti untuk roda gigi jenis ini. Perhitungan dengan tabel diperlihatkan dalam tabel 7.3.

Gambar 7.8

Tabel 7.2

AnggotaLenganABCDE

Rangkaian dikunci dengan diberi satu putaran positif+ 1+ 1.+ 1.+ 1

Rangkaian tetap C dengan diberi satu putaran negatif0+ 80/16. 1 . (80/64 x 30/40)

Putaran-putaran resultan+ 10.0.+ 1/16

Dari hasil-hasil dalam tabel diatas,kita melihat bahwa untuk 6 putaran positif dari A (penggerak), E (yang digerakkan) membuat 1/16 putaran positif. Jadi reduksi kecepatannya 6 : 1/6 : 17.4 Sekrup-sekrup TranslasiBaut (bolt), sekrup (cap screw) dan baut tap (stud) adalah anggota dari ulir yang digunakan sebagai alat pengikat yaitu untuk memegang beberapa suku cadang. Ulir juga digunakan untuk menghasilkan gerakan. Yang terakhir dikenal sebagai ulir translasi (translation screw). Ulir menurut Standar Internasional (SI) yang ditunjukkan dalam gambar 7.9 digunakan sebagai ulir untuk pengikat. Bentuk-bentuk ulir lainnya yang diperlihatkan dalam gambar 7.10, 7.11 dan 7.12 digunakan sebagai ulir pemindah gerak.Gambar 7.9 Standar InternasionalGambar 7.10 Segi empat

Gambar 7.11 PuncakGambar 7.12 Trapesium

Jarak puncak (pitch) dan jarak maju (lead) untuk sebuah ulir mempunyai arti yang sama dengan sebuah roda cacing yang telah dibahas sebelumnya, maka dianggap bahwa setiap ulir adalah berarah ke kanan dan mempunyai ulir tunggal. Sebuah mesin press dalam gambar 7.13 mempunyai sebuah sekrup berulir tunggal dengan jarak puncak ulir 6 mm. Untuk satu putaran sjj dari roda pemutar, jika dilihat dari atas, pelat yang ditekan akan bergerak ke bawah 6 mm relatif terhadap kerangka yang diam.

Gambar 7.13

7.5 Penutup

7.5.1 Rangkuman

Rangkaian roda gigi (gear train) adalah gabungan dari 2 atau lebih roda gigi yang berpasangan untuk memindahkan gerakan dari satu poros ke poros yang lain. Rangkaian roda gigi normal adalah rangkaian roda gigi dimana tidak ada satupun sumbu dari roda gigi yang bergerak relatif terhadap kerangkanya yang diam dan terdiri dari dua macam, yaitu rangkaian roda gigi sederhana dan rangkaian roda gigi tersusun. Rangkaian roda gigi sederhana (simple gear train), adalah suatu rangkaian roda gigi dimana hanya ada satu gigi pada tiap poros. Rangkaian roda gigi tersusun (compound gear train), adalah sebuah rangkaian roda gigi yang terdiri dari roda-roda gigi yang tersusun. Rangkaian roda gigi membalik (reversed gear train), adalah rangkaian roda gigi yang tersusun dengan roda-roda gigi yang pertama dan terakhir adalah satu sumbu. Ulir biasa digunakan sebagai alat pengikat yaitu untuk memegang beberapa suku cadang dan juga dapat digunakan untuk memindahkan gerakan.7.5.2 Soal-soal Latihan 1. Tentukan putaran/menit dari roda gigi F dalam gambar 7.11. Bagaimanakah arah putaran jika dilihat dari ujung kanan.

Gambar 7.142. Tentukan jumlah gigi pada roda gigi D dalam gambar 5.12, jika kecepatan kabel kira-kira adalah 2 ft/s. Bagaimanakah arah dari putaran A jika dilihat dari ujung sebelah kanan.

Gambar 7.15

PAGE 67

_1248035095.unknown

_1248035393.unknown

_1248078995.unknown

_1248089162.unknown

_1248089334.unknown

_1248089388.unknown

_1248088993.unknown

_1248036654.unknown

_1248056940.unknown

_1248036554.unknown

_1248035151.unknown

_1248035310.unknown

_1248035107.unknown

_1248029561.unknown

_1248029967.unknown

_1248034687.unknown

_1248034737.unknown

_1248029794.unknown

_1248029515.unknown

_1248029542.unknown

_1248029418.unknown