BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada zaman sekarang ini teknologi berkembang dengan sangat pesat salah

satunya ditemukan bebagai peralatan mesin yang baru. Seperti pada industry

otomotif yang juga terus berpacu untuk menciptakan sesuatu yang baru. Mobil

yang sudah banyak digunakan dan menjadi transportasi sehari-hari yang penting

bagi sejumlah orang. Komponen-komponen dalam mobil sangatlah penting agar

mobil dapat berfungsi dengan baik.

Dengan adanya perkembangan teknologi tersebut, mahasiswa S1 dalam

jurusan teknik mesin Universitas Riau diwajibkan untuk merancang ulang

komponen roda gigi dan kopling yang merupakan bagian penting dalam suatu

mobil.

Dalam hal ini penulis mencoba merancang ulang roda gigi dan kopling plat

gesek tunggal mobil Kijang Innova. Mobil ini banyak dipakai masyarakat,

sehingga untuk mengukur roda gigi dan kopling menjadi lebih mudah.

1.2 Tujuan

Karena suatu perencanaan elemen mesin haruslah benar-benar akurat atau

teliti, maka khusus dalam perencanaan roda gigi dan kopling ini terdapat beberapa

tujuan yang hendak dicapai agar memiliki efisiensi yang tinggi, antara lain:

a. Untuk merancang ulang roda gigi dan kopling

b. Untuk mengukur beban yang dapat diterima oleh komponen kopling dan roda

gigi tersebut

c. Agar mahasiswa memahami fungsi dari roda gigi dan kopling.

d. Agar mahasiswa mengetahui jenis-jenis kopling dan roda gigi yang ada.

1.3 Manfaat

Adapun beberapa manfaat yang didapatkan setelah merancang ulang

komponen roda gigi dan kopling, yaitu :

a. Dapat merancang ulang roda gigi dan kopling

b. Dapat mengukur beban maksimal yang dapat diterima oleh komponen roda

gigi dan kopling

c. Mahasiswa memahami fungsi dari roda gigi dan kopling

d. Mahasiswa mengetahui jenis-jenis kopling yang ada

1.4 Batasan Masalah

Dalam perancangan ulang ini, penulis merancang kopling plat gesek tungal

untuk Kijang Innova. Dimana dalam rancangan elemen ini penulis menggunakan

rumus yang didapat dari buku panduan untuk menghitung diameter poros, plat

gesek, naft, pegas, dan perancangan paku keeling.

1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dalam laporan ini adalah sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan

Pada bab ini berisikan tentang latar belakang, tujuan, manfaat, batasam

masalah dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Pada bab ini membahas tentang pengertian kopling, jenis-jenis

kopling, cara kerja kopling, dan bagian-bagian kopling beserta rumus-rumus

yang dipakai pada perancangan kopling dalam bab III.

Bab III Rancangan

Pada bab ini berisikan tentang perancangan komponen roda gigi dan

kopling.

Bab IV Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran dari perencangan

elemen mesin.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kopling

2.1.1 Pengertian Kopling

Kopling adalah salah satu bagian yang mutlak diperlukan pada mobil dan

alat alat berat. Dimana kopling adalah suatu alat bantu elemen mesin yang

berfungsi sebagai alat untuk menghubungkan dan melepaskan putaran atau daya

dari mesin ke roda belakang secara perlahan-lahan atau sebagai penerus putaran

dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan sehingga poros yang

digerakkan berputar atau berhenti sama sekali. Apabila kopling sebuah

kendaraan dilepaskan secara tiba-tiba diwaktu mesin hidup dan setelah

memasukkan gigi maka kendaraan akan melompat atau mengakibatkan mesin

akan mati. Maka fungsi dari kopling dapat kita diartikan sebagai berikut :

• Memberikan dukungan dari poros suatu unit yang terpisah sebagai motor

dan generator.

• Mendapatkan keluesan poros atau mengatur kelenturan mesin.

• Melindungi poros dari beban yang berlebihan.

• Mengatur kecepatan dan percepatan.

2.1.2 Kopling Gesek

Secara umum kopling gesek dipakai pada suatu sistem dimana sistem

penggerak dan sistem yang digerakkan harus dihubungkan dan atau dilepas

ketika sistem tersebut sedang bekerja.

Peralatan ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu dua buah plat/bidang

gesek yang masing-masing dihubungkan dengan poros input dan poros output.

Poros input berhubungan dengan sistem penggerak sedang poros output dengan

sistem yang digerakkan .

Gambar 2.1 Komponen Utama Kopling Plat Gesek Tunggal

Pemindahan daya tidak terjadi menakala kedua bidang gesek tidak teropel.

Ketika kedua plat gesek belum terkopel sepenuhnya maka akan terjadi gaya

gesek tangensial aksi dan reaksi yang sama besar pada kedua permukaan plat

serta menimbulkan torsi putar pada kedua poros. Dalam kondisi demikian

putaran poros input tidak sama dengan putaran poros output karena daya poros

belum dapat sepenuhnya dipindahkan oleh kopling.

Besarnya gaya gesek yang terjadi meningkat dengan makin besarnya gaya

normal pada permukaan plat. Ketika torsi yang terjadi karena meningkatnya

gaya gesek sama dengan torsi beban maka kedua poros akan berputar dengan

kecepatan yang sama sehingga kedua plat tidak lagi saling bergesekan. Kopling

untuk kendaraan bermotor pada umumnya direncanakan dengan kondisi normal

yang terkopel dan menggunakan pegas untuk menghasilkan gaya normal yang

dibutuhkan.

Oleh karena operasional pemakaian kopling di kendaraan berlawanan

dengan penjelasan di atas. Untuk melepas kopling justru diperlukan gaya untuk

melawan gaya pegas tersebut dan sebaliknya tidak diperlukan gaya luar untuk

menekan plat kopling.

Seperti telah dijelaskan di atas, kopling gesek banyak digunakan pada

kendaraan ringan. Pada kendaraan roda empat menggunakan jenis kering

dengan plat tunggal. Sedangkan pada sepeda motor, menggunakan jenis basah

dengan plat ganda. Perbedaan kopling basah dan kering, karena plat kopling

tidak kena minyak pelumas untuk jenis kering, dan plat kopling bekerja dalam

minyak pelumas untuk jenis basah.

Komponen utama dari kopling gesek ini adalah sebagai berikut :

1. Driven plate (juga dikenal sebagai piringan kopling, pelat kopling atau

friction disc/piringan gesek, atau kanvas kopling). Plat kopling bagian

tengahnya berhubungan slip dengan poros transmisi. Sementara ujung

luarnya dilapisi kampas kopling yang pemasangannya di keling. Lapisan

plat kopling disebut dengan kanvas kopling terbuat dari paduan bahan asbes

dan logam. Paduan ini dibuat dengan tujuan agar plat kopling dapat

memenuhi persyaratan, yaitu :

•Tahan terhadap panas. Panas dalam hal ini terjadi karena terjadi gesekan

yang memang direncanakan saat kopling akan dihubungkan.

•Dapat menyerap panas dan membersihkan diri. Gesekan akan

menyebabkan panas dan kotoran debu bahan yang aus. Kanvas kopling

dilengkapi dengan alur yang berfungsi untuk ventilasi dan menampung dan

membuang debu yang terjadi.

•Tahan terhadap gesekan. Kanvas kopling direncana-kan untuk bergesekan,

maka perlu dibuat tahan terhadap keausan akibat gesekan.

•Dapat mencengkeram dengan baik.

Plat kopling dilengkapi dengan alat penahan kejutan baik dalam

bentuk pegas ataupun karet. Alat ini dipasang secara radial, hingga disebut

dengan pegas radial

2. Pressure Plate / Plat Penekan dan Rumahnya. Unit ini yang berfungsi untuk

menekan/menjepit kampas kopling hingga terjadi perpindahan tenaga dari

mesin ke poros transmisi. Untuk kemampuan menjepitnya, plat tekan

didukung oleh pegas kopling. Pegas kopling paling tidak ada dua macam,

yaitu dalam bentuk pegas coil dan diafragma atau orang umum

menyebutnya sebagai matahari.

3. Clutch release atau throwout bearing, unit ini berfungsi untuk memberikan

tekanan yang bersamaan pada pressure plate Lever dan menghindarkan

terjadinya gesekan antara pengungkit dengan pressure plate Lever untuk

pegas coil. Sedangkan yang pakai pegas difragma langsung keujung pegas.

4. Throwout lever/Clutch Fork/plate Lever berfungsi untuk menyalurkan

tenaga pembebas kopling. Konstruksi di atas berarti plat tekan bersama

rumahnya dipasang menggunakan baut pada fly wheel. Sementara plat

kopling dipasang diantara fly wheel dengan pelat tekan, dan bagian

tengahnya dihubungkan dengan poros transmisi dengan sistem sliding.

Dengan demikian Prinsip dasar bekerjanya kopling gesek dengan plat

tunggal yang banyak digunakan pada kendaraan roda empat ini.

2.1.3 Poros

Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang

bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley,

flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima

beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja

sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. (Josep Edward

Shigley, 1983)

Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui

putaran mesin. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakra tali, puli sabuk

mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan, dan roda gigi, dipasang berputar

terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang

berputar.

Untuk merencanakan sebuah poros, perlu diperhitungkan gaya yang bekerja

pada poros di atas antara lain: gaya dalam akibat beratnya (W) yang selalu

berpusat pada titik gravitasinya. Gaya (F) merupakan gaya luar arahnya dapat

sejajar dengan permukaan benda ataupun membentuk sudut α dengan

permukanan benda. Gaya F dapat menimbulkan tegangan pada poros, karena

tegangan dapat rimbul pada benda yang mengalami gaya-gaya. Gaya yang

timbul pada benda dapat berasal dari gaya dalam akibat berat benda sendiri atau

gaya luar yang mengenai benda tersebut. Baik gaya dalam maupun gaya luar

akan menimbulkan berbagai macam tegangan pada kontruksi tersebut.

Pada dasarnya poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau beban

lentur dan juga gabungan keduanya. Melihat pada konstruksinya maka tegangan

lentur yang terjadi sangat kecil sehingga dapat diabaikan, dengan demikian

dapat dipastikan bahwa poros hanya mendapat beban puntir saja. Selanjutnya

untuk mendapatkan diameter poros yang sesuai maka perlu dipilih beberapa

faktor koreksi dan faktor keamanan sebagai berikut :

• Faktor koreksi daya (fc).

• Faktor koreksi momen puntir (kt).

Faktor ini dinyatakan dengan kt, dipilih sebesar 1,0 jika beban yang

dikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan,

dan 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar.

• Faktor koreksi lenturan (cb).

Jika memang diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban

lentur maka dapat dipertimbangkan pemakaian faktor cb yang harganya

antara 1,2 sampai 2,3.(Jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan

lentur maka cb diambil = 1,0)

• Faktor keamanan tegangan geser (sf)

Untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan, maka sf1

=6,0. Untuk poros yang menggunakan pasak atau spline terdapat kosentrasi

tegangan cukup besar dan juga terdapat gesekan, maka faktor ini dinyatakan

sebagai sf2 dengan nilai 1,3-3,0.

Persamaan-persamaan yang digunakan dalam perancangan mengenai poros

adalah sebagai berikut :

Menentukan daya rencana (pd) digunakan rumus :

pd = P. fc (Kw)….....……………………………………………….. 2.1

Dimana pd = daya rencana.

fc = Faktor koreksi.

P = daya motor.

Menentukan momen puntir rencana (T) :

T = 9,74. 105. pd/n. ..…………………………………….……….. 2.2

Dimana T = momen puntir.

pd = daya rencana.

n = putaran.

Koreksi perencanaan poros terhadap tegangan :

Tegangan geser yang terjadi.

tg =

5,1T

ds3 ……………………..………………………………….. 2.3

Tegangan puntir yang terjadi.

tp =

TWP …………………….…………………………………….. 2.4

Dimana ds = diameter poros.

kt = Faktor koreksi puntiran (1,5 – 3,0 )

cb = Faktor koreksi lenturan ( 1,2 – 2,3 )

tg = Tegangan geser maksimum (kg/mm2)

WP adalah Momen perlawanan

π16ds

Poros dengan momen puntir

W = F · r · α = Mw · α

2.1.4 Spline dan Naft

a. Spline

Sama dengan poros, maka spline juga mempunyai fungsi untuk

meneruskan daya dan putaran. Diameter spline lebih besar dari diameter

poros.

Lebar gigi spline ( L )

L =

π .ds2 ………………………………………………..….. 2.11

Diameter Maximal ( D )

D =

ds0 ,81 ……………………………………….………….. 2.12

Tinggi spline ( h )

h =

D−ds2 …………………………………….………….. 2.13

Jari-jari rata-rata spline

rs =

ds=D4 ……………………………………………….. 2.14

Gaya yang bekerja pada spline ( Ft )

Ft =

Trs …………………………………………………….. 2.15

Dimana T = Torsi ( Momen rencana )

Lebar spline ( b )

b =

Ftτg .L ……………………………………….………….. 2.16

Dimana tg =

τtSf 1 . Sf 2

Jumlah spline atau jumlah pasak ( Z )

Z =

2π . rsb ………………………………………………….. 2.17

Gaya yang bekerja pasa setiap spline ( Fts ).

Fts =

FtZ ………………………………………..………….. 2.18

b. Naft

Jumlah naft sama dengan jumlah spline ( Zi ) buah dengan

menganggap jari-jari pada neft sama dengan spline.

Panjang naft dapar diperoleh dari pers. berikut :

Ln = 1,4 ds. ……………………………………..………….. 2.19

Dimana Ds = diameter spline.

Gaya yang bekerja pada naft.

Fn =

Ftsb .Ln ………………………………………………….. 2. 20

Dimana Fts = Gaya yang bekerja pada setiap spline.

b = Lebar naft.

2.1.5 Plat Gesek

Permukaan plat gesek yang bersinggungan biasanya besi cor dan asbes

yang tahan terhadap panas pada waktu dia bergesekan. Pada plat gesek diameter

luar (D1) dan diameter dalam (D2). Perbandingan antara keduanya D1 : D2

biasanya besar dari 0,5 karena bidang gesek yang terlalu dekat dengan sumbu

poros yang mempunyai pengaruh yang kecil terhadap permindahan momen

pada bidang gesek (p).

Tekanan rata-rata bidang gesek (p)

Koefisien plat kering (k)

Perbandingan diameter plat gesek (D1/D2)

Gambar Koplig Plat (Gesek)

Dari data-data yang ada dapat ditentukan :

Gaya tekanan bidang gesek (F)

F =

π

4 (D2−D1 )2 . p …………………………………….………….. 2.5

Jari-jari rata-rata plat gesek (r m)

r m = ( D1+D2

4 )…………………… …………………………….. 2.6

Momen gesek pada pemukaan plat gesek ( Mg ) sama dengan momen puntir

(T).

T = π . F . r m ……………………………………….………….. 2.7

Lebar permukaan plat gesek ( b )

b = (D 2

2 −D 21

2 ) …………………………………….………….. 2.8

Luas permukaan gesek ( A )

A = 2π . r m . b ……………………………………….……….. 2.9

Untuk umur plat gesek artinya adalah lamanya plat gesek dipakai mulai

dari waktu pemasangan sampai dengan mencapai keausan yang diizinkan.

Biasanya umur plat gesek yang baik berkisar 3000 sampai 5000 jam untuk

jenis pemakaian sedang. Faktor umur ini ditemukan oleh volume keausan dari

plat gesek di bagi dengan keausan spesifik dan daya gesek dari plat.

Hubungan ini memakai persamaan :

Nml =

L3

ExW …………………………………………. ………….. 2.10

Dimana Nml = Umur plat dari jumlah hubungan (hb)

L3 = Volume keausan plat gesek yang diizinkan ( cm3 )

E = Kerja penghubung untuk satu kali hubungan (kgm/hb)

W = Laju keausan bidang gesek (cm3 . kg m )

Volume keausan berarti volume dari plat gesek yang diizinkan aus mulai

dari dipasang sampai dengan datarnya sama dengan kelingan (paku keling),

bila hal ini diteruskan akan merusak kelingan.

2.1.6 Paku Keling

Paku keling adalah sebuah komponen elemen mesin yang juga berfungsi

untuk menyambung atau mengikat dua buah atau lebih komponen elemen

mesin lainnya.

Sambungan keling digunakan secara luas dalam struktur boiler, kapal,

jembatan, bangunan, tangki, kapal, pesawat uadara, dll. Dalam perancangan

sambungan keling, diameter keling yang dijadikan parameter design,

walaupun setelah dipasang diameter rivet akan ekpansi memenuhi ukuran

lubang. Beberapa kelebihan sambungan keling antara lain adalah :

• Tidak akan longgar karena adanya getaran atau beban kejut

• Relatif murah dan pemasangan yang cepat

• Ringan

• Dapat diasembling dari sisi “blind”

• Lebih tahan korosi dibandingkan sambungan baut

• Kekuatan fatigue lebih baik dari sambungan las

Sedangkan kelemahan sambungan keling adalah tidak dapat dilepas, dan

pencekaman tidak sekencang sambungan baut. Jarak minimum antar keling

biasanya adalah sekitar tiga kali diameter (kecuali pada strukutr boiler),

sedangkan jarak maksimum adalah 16 kali tebal pelat. Jarak antar keling yang

terlalu jauh akan mengakibatkan terjadi plate buckling. Untuk menjamin

keselamatan, prosedur perancangan konstruksi yang menggunakan

sambungan paku keling haruslah mengikuti persayaratan yang ditetapkan oleh

Code yang telah disusun oleh AISC dan ASME. Paku keling dapat

dibuat dari bahan yang bersifat ulet seperti baja karbon, aluminium, dan brass.

Untuk mengurangi efek lingkungan, paku keling sering di coating, plating ,

atau di cat. Konfigurasi paku keling yang banyak digunakan ada dua jenis

yaitu (1) jenis tubular dan (2) jenis blind seperti ditunjukkan pada gamba

dibawah Sedangkan gambar selanjutnya menunjukkan metoda pemasangan

beberapa jenis paku keling.

Gambar Tipe dasar paku keling jenis tubular (a) semi tubular, (b) self piercing,

(c) compression

Pada kopling terdapat tiga macam ukuran paku keling dengan posisi

letak yang berbeda, adapun ukuran untuk masing-masing paku keling.

Gaya yang bekerja pada paku keling ( F )

F =

TR ……………………………………………………..…….. 2. 21

Dimana T = Torsi.

R = Jarak dari sumbu.

Gaya yang bekerja pada setiap paku ( Fs ).

Fs =

Fn ………………………………………………………….. 2. 22

Dimana n = jumlah paku keling

F = gaya yang bekerja semua paku

Tegangan tarik izin (dt ).

d =

σtSf ……..……………………………………….………….. 2. 23

st = tegangan tarik

Sf =faktor keamanan (80-90)%

Tegangan geser izin ( dg ).

dg = 0,8 . dt. ……………………………………….………….. 2. 24

Diameter paku keling ( d ).

dpaku keling = √ F . 4π . τg …………………...………………………... 2. 25

Diameter lubang kelingan ( D ).

Dlubang keling = d + 0,2 mm. ………………………….……..…… 2. 26

2.1.7 Pegas

a) Pegas Kejut

Pegas kejut berfungsi sebagai pelunak tumbukan atau kejutan. Sifat

pegas yang terpenting adalah menerima kerja kawat perubahan bentuk elastis

dan ketika mengendorkan kembali kerja tersebut.

Gaya yang bekerja pada pegas kejut adalah gaya keling ( F ).

F =

MPr ……………………………………..………….. 2. 27

Gaya untuk satu pegas ( Fa ).

Fa =

F ¿Z ¿¿

¿ ………………………………………..……….. 2. 28

Dimana MP = Torsi.

Z = Jumlah pegas kejut.

Diameter kawat pegas ( d ).

Diameter kawat pegas ditentukan menggunakan tabel berikut :

Diameter kawat pegas ( d ).

D = C . dkawat pegas …………….…………….………….. 2. 30

Lendutan yang terjadi ( d ).

d =

8 .n .d3 .Fad4 .G ………………………………..………….. 2. 31

Dimana d = Defleksi pegas.

n = jumlah lilitan yang aktif.

G = Modulus geser.

Panjang pegas sebelum dibebani ( Lo )

Lo = nd + d max. + (n-1) . 0,1. …………………..…….. 2. 32

Kisar ( K )

K =

LoN−1 ……………………………………..……….. 2. 33

Panjang pegas dalam keadaan dibebani ( Li ).

Li = Lo - d …………………………………..………….. 2. 34

Tegangan geser pegas ( dg )

dg =

F

πd2

4 ………………………………..………….. 2. 35

Tegangan puntir pegas ( dp )

tp =

8F .d

πd3…………………………………………… 2. 36

Tegangan total ( d tot. )

d tot = dg + dp. …………………………….….……….. 2. 37

b) Pegas Diafragma

Pegas diafragma berfungsi sebagai penekanan plat gesek melalui

permukaan plat tekan. Bila pegas diafragma ditekan, atau diberi gaya

tekan melalui pedal koplin, maka pada saat bersamaan pegas diafragma ini

akan melepaskan hubungan plat gesek dengan fly wheel, sehingga tidak

terjadi penerusan daya dan putaran ke transmisi.

Gaya yang bekerja ( Fi ).

Fi =

τa .b .h2

6 . L ………………………………..………….. 2. 38

Dimana ta = Tegangan dinamis pegas yang diizinkan.

ta = 0,75 to.

b = Lebar lengan penampang melintang

h = Tebal pegas

L = Panjang pegas

to = 200 N/mm

besarnya kemampuan pegas keseluruhan ( F ).

F = F1 . Z ………………………………….………….. 2. 39

Pemin dalam pegas ( f ).

f =

4 .q1xf . L3

E .b .h2 ………………………………..………… 2.40

Kemiringan

tg a =

(q2 . 6. FL2 )Ebh3 …………………………………….. 2.41

2.1.8 Bantalan

Pada kopling ini terdapat dua buah bantalan yang ukuran dan fungsi

yang berbeda, kedua bantalan tersebut adalah sebagai berikut :

1. Release Bering

2. Input Shaft Bering

Release bearing terletak antara pegas matahari dengan luas penekanan,

gaya tekan yang terjadi sama dengan gaya yang diperlukan untuk

membebaskan flat gesek antaranya dengan baja, untuk itu ditetapkan koefisien

gesek.

Gaya gesek yang terjadi ( Fq )

Fq = p . fo. ……………………………………….. ………….. 2.42

Beban ekuivalen dinamis ( p )

p = Fr . Fa …………………………………………………….. 2.43

Fr = Gaya radial

Fa = Gaya aksial

Faktor kecepatan ( fn )

Fn = (33 ,3h )

.

13

h ……………………………..…………... 2.44

Faktor umur ( fh )

Fh = Fn .

cp ………………………………………………….. 2.45

Umur nominal bantalan ( Lh )

Lh = 500 . fh3. …………………………………….………….. 2.46

2.2 Roda Gigi Transmisi

2.2.1 Pengertian

Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran

yang tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering

digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan

lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu

rodagigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat

transmisi lainnya, yaitu :

Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.

Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat

kecil.

Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan

dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua

poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan

sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-

putus. Dalam teori, rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang

hampir tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.

2.2.2 Macam-macam Transmisi manual

Berdasarkan cara pemindahan gigi maka transmisi manual dibedakan menjadi tiga :

1. Slidingmesh (Sliding gear)

Transmisi tipe ini adalah jenis transmisi manual yang cara kerja dalam pemindahan gigi dengan cara menggeser langsung roda gigi input dan outputnya.

Gambar 3.2 Transmisi sliding mesh

Aliran tenaga transmisi roda gigi geser

2. Constantmesh

Transmisi jenis ini adalah jenis transmisi manual yang cara kerjanya

dalam pemindahan giginya memerlukan bantuan kopling geser agar terjadi

perpindahan tenaga dari poros input keporos output. Transmisi jenis ini antara

roda gigi input dan output nya selalu berkaitan, tetapi roda gigi output tidak satu

poros dengan roda gigi input. Tenaga akan diteruskan keporos output melalui

mekanisme kopling geser. Transmisi jenis ini memungkinkan untuk

menggunakan roda gigi lebih dari satu. Pada mobil kijang inova yang kami

rancang ulang ini menggunakan sistem transmisi constant mesh ini

Gambar 3.3 Transmisi constant mesh

  Aliran tenaga transmisi roda gigi tetap

3. Syncronmesh

Transmisi jenis ini dapat menyamakan putaran antara roda gigi

penggerak (input) dan roda gigi yang digerakkan (output). Kelebihan yang

dimiliki transmisi ini yaitu :

1. Pemindahan gigi dapat langsung tanpa menunggu waktu yang lama.

2. Suara saat terjadi perpindahan gigi halus.

3. Memungkinkan menggunakan berbagai jenis roda gigi

Gambar 3.4 Transmisi syncronmesh

2.2.3 Macam-Macam Roda Gigi

A. Roda Gigi Lurus (Spur Gear)

Roda gigi lurus harus dipakai untuk mentransmisikan daya dan gerak pada

dua poros pararel. Dalam suatu rangkaian roda gigi berpasangan. PINION

merupakan roda gigi penggerak dan GEAR merupakan roda gigi yang

digerakkan.

Gambar 2.9 Roda gigi Lurus (spur gear)

B. Roda Gigi Kerucut / Konis ( Bevel Gear )

Roda gigi ini dipakai untuk memindahkan daya dengan kedudukan poros yang

tidak pararel dan saling berpotongan, baik yang membentuk sudut 900 maupun

yang lebih, Bevel gear ini paling baik untuk jenis roda gigi konis, karena yang

memuat gigi memang sudah berbentuk konis, dan tidak berbentuk silindris.

Type-type Bevel Gear:

a). Straight bevel gear ( untuk putaran rendah, paling sederhana )

b). Zerol bevel gear ( memiliki gigi melengkung dengan spiral nol )

c). Spiral bevel gear.

d). Hypoid bevel gear.

Gambar 2.10 Roda gigi Kerucut

C. Roda Gigi Miring ( Helical Gear )

Roda gigi miring dipakai untuk memindahkan daya yang kedudukan porosnya

pararel maupun tidak pararel. Perbedaan secara umum dengan roda gigi lurus,

pada roda gigi miring dipakai untuk putaran tinggi ( > 3600 rpm ) dan

pemindahaan daya besar serta masalah kebisingan tidak menjadi masalah.

Kerugian roda gigi ini adalah sudut HELIX yang menimbulkan beban frusit

( beban aksial terhadap poros ) sehingga harus memakai bantalan. Bearing bone

yang dapat menahan beban tersebut sebaik beban radial.

Gambar 2.11 Roda gigi miring

D. Roda Gigi Cacing ( Worm Gear )

Fungsi roda gigi ini adalah untuk menstransmisikan daya pada poros yang

paling tegak lurus dan sebagai reduser dengan perbandingan kecepatan yang

besar. Keuntungan dari Worm Gear adalah tidak timbulnya pukulan yang terjadi

pada roda gigi yang lain.

Gambar 2.12 Roda gigi cacing

2.2.4 Poros ( Shaft )

Poros adalah merupakan bagian / elemen dari mesin yang dalam

penggunaannya dapat berfungsi sebagai poros yang meneruskan tenaga, poros

penggerak kelep (cam-shaft) poros penghubung dan lainnya.Poros dapat

dibedakan menjadi:

a. Poros Lurus

Sebatang logam yang berpenampang lingkaran berfungsi memindahkan

putaran atau mendukung beban. Beban yang didukung poros adalah puntir

dan beban bending.

Gambar 2.13 Poros lurus

b. Poros Bintang

Sebatang logan yang berpenampang lingkaran dan terdapat sirip yang

mempunyai bintang, poros dihubungkan dengan roda gigi tanpa memakai

pasak.

2.2.5 Pasak ( Key )

Pasak adalah beagian dari elemen mesin, disamping digunakan untuk

menyambung, juga digunakan untuk menjaga hubungan putaran relatif antara

poros dari mesin dengan perlatan mesin yang lain. Seperti roda gigi, pulley,

sproket, cam, lever, flywheel, impeller, yang disambungkan dengan poros mesin

tersebut.

Adapun macam-macam pasak:

a. Pasak datar segi empat ( standart square key )

b. Pasak datar standart ( standart flat key )

c. Pasak tirus (tapered keys)

d. Pasak bidang lingkaran ( Woodruff Keys )

2.2.6 Bantalan ( Bearing )

Bantalan dibuat untuk menerima beban radial, aksial, ataupun gabungan

keduanya dan bantalan dapat dibedakan macamnya sebagai berikut:

1. Bantalan gelinding bola radial :

a. Bantalan gelinding dengan bola radial.

b. Bantalan gelinding dengan bola radial dengan kotak penyudut.

c. Bantalan gelinding aksial.

2. Bantalan gelinding dengan rol.

a. Bantalan rol silinder.

b. Bantalan rol jarum.

c. Bantalan rol tirus.

d. Bantalan rol bentuk bola.

Persamaan yang digunakan pada bantalan:

I. Umur bantalan (L10)

Dimana:

L10 = umur bantalan ( jam )

C = beban dinamis ( lb )

P = beban equivalen ( lb )

b = konstanta tipe bantalan

II. Beban equivalen (P)

Dimana:

Fc = konstanta beban.

x = konstanta radial

v = faktor putaran

y = konstanta aksial

Fr = beban radial

Fa = beban aksial

Gambar 2.14. Macam-macam bantala

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 = Diameter

d = Diameter roda gigi

Nt = Jumlah gigi

b. Perbandingan Kecepatan (rv)

Rumus dari buku deutschman hal 525

Rv = w2 = Ntp = d1= n2 ........................................... ( 2 )

w1 Ntg d2 n1

Dimana :

n1,n2 = putaran roda gigi (rpm)

Nt1,Nt2 = jumlah gigi (buah)

d1,d2 = diameter roda gigi (inc)

c. Jarak Poros (C)

Rumus dari buku deutschman hal 528

C = (d1+d2)/2 (in) .................................................. ( 3 )

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 = (π.d.n)/12 (ft/mnt) ............................................. ( 4 )

Dimana :

Vp = kecepatan putaran

e. Torsi Yang Bekerja

T = (63000.N daya)/n .................................................. ( 5 )

dimana :

T = torsi yang bekerja

N daya = daya motor

n = putaran input

f. Gaya-gaya pada Roda Gigi

• Gaya radial (Fr)

Fr = Fn.Sinθ = Fn.Cosθ ........................................ ( 6 )

• Gaya normal (Fn)

Fn = Ft / Cos θ

• Gaya tangensial (Ft)

Ft = 2T/D ................................................................... ( 7 )

• Gaya dinamis (Fd)

Fd = (600+Vp) /600. Ft ................................................... ( 8 )

Untuk 0<Vp<2000 ft/menit

Fd = (1200+Vp) .Fp

1200

Untuk 2000<Vp<4000 ft/menit

Fd = 78+ Ö Vp .Ft

78

Dimana :

T = Torsi (lbm)

n = Putaran (rpm)

Ft = Gaya tangensial (lb)

Fn = Gaya normal (lb)

Fd = Gaya dinamis (lb)

Fr = Gaya radial (lb)

g. Lebar Gigi (b)

Rumus dari buku deutschman hal 584

b = Fd /d1.Q.K ...................................................... ( 9 )

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. Evaluasi Kekuatan Gigi (Persamaan AGMA)

......................................................... ( 10 )

............................................. ( 11 )

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