12/22/2011

1

PERENCANAAN RODA GIGI

Rini Yulianingsih

Jika diasumsikan tidak ada slip

kecepatan tangensial sama

r1 1 = r2 2

: kecepatan sudut (rad/s)

r : jari-jari

Silinder di transformasi jadi roda gigi, maka

Lingkaran lingkaran pitch

Diameter diameter pitch

12/22/2011

2

Bagian – bagian roda gigi

Hukum dasar gigi gear

Tinjauan: permukaan gigi pada K1 NN: Garis nomal TT: Garis tangesial

K1M1 Kecepatan K1 pada gear 1 { O1K1 (jari-jari gear 1)} K1M2 Kecepatan K1 pada gear 2 { O2K1 (jari-jari gear 2)}

2

1=

𝑂1𝐾1

𝐾1𝑀1×

𝐾1𝑀2

𝑂2𝐾1

12/22/2011

3

Pitch Gigi Gear

a. Circular Pitch (p): Jarak dalam inchi dari satu titik pada pitch pada satu gigi ke titik pada gigi berikutnya. p = d/N d : diameter pitch; N: Jumlah gigi

b. Diametral Pitch: Jumlah gigi dalam gear per inch pada diameter pitch. P = N/d = N/2r

c. Base Pitch: Jarak dari suatu titik pada satu gigi ke titik pada gigi selanjutnya yang diukur pada lingkaran dasar

Jari-jari base pitch : r cos

Dimana r : jari-jari pitch

Maka :

pb = 2𝑟 cos

𝑁 = p cos =

cos𝑃

12/22/2011

4

CONTOH

1. Suatu roda gigi memiliki 20 gigi 5P dipasangkan dengan roda gigi dengan jumlah gigi 63. Hitung jarak standar sumbu poros

• r1 = N1 / 2P = 20 / (2 x 5) = 2 in

• r2 = N2 / 2P = 63 / (2 x 5 ) = 6.3 in

• Jarak sumbu = r1 + r2 = 2.0 + 6.3 = 8.3 in

2. Dua gear dengan 8P dipasang dengan jarak sumbu poros 16 in. Rasio kecepatan 7 : 9. Tentukan berapa jumlah gigi masing-masing roda gigi.

12/22/2011

5

Sistem Standar Roda Gigi

1. 20 o Full-Depth Involute

2. 14 ½ o Full-Depth Involute

3. 14 ½ o Composite system.

4. 20 o Stub-Tooth Involute

12/22/2011

6

Beban yang di transmisikan

Daya yang ditransmisikan konstan, pada rpm konstan Gaya disepanjang garis tekanan juga konstan = kecepatan tangensial lingkaran dasar

Kecepatan tangensial lingkaran pitch:

𝑉 =𝑑𝑛

12𝑓𝑝𝑚

𝐹𝑛 =33000 ℎ𝑝

𝑉𝑏

Vb : kecepatan tangensial lingkaran dasar (fpm)

𝑉𝑏 =𝑑𝑛 cos

12= 𝑉 cos

𝐹𝑛 =𝐹𝑡

cos

Substitusi menghasilkan 𝐹𝑡 =33000 ℎ𝑝

𝑉

12/22/2011

7

Kapasitas Bending Gigi Gear

Beban gigi menyebabkan tegangan bending.

𝑠 =6𝑀

𝑏ℎ2=

𝐹𝑏

𝑏×

6𝑙

ℎ2

b : lebar gigi dalam arah aksial ℎ2

6𝑙= 𝑝𝑦 atau 𝑦 =

ℎ2

6𝑙𝑝

y : Faktor Lewis tergantung dari jumlah gigi dan sistem gear yang digunakan

h dan l harus untuk penampang yang membuat nilai h2/6l minimum

Substitusi menghasilkan:

Fb = sbyp

Kadang2 faktor dinyatakan dalam Y dimana; Y = y

Karena p = / P, maka Fb = sb 𝑌

𝑃

12/22/2011

8

Beban Dinamik

Ketidakakuratan bentuk dan jarak gigi + inersia massa yang berputar beban dinamik yg juga beraksi pada gigi.

Estimasi besarnya beban dinamik :

- Gigi kelas 1 : Kualitas biasa dimana gear dibentuk dengan cutter. Kecepatan < 2000 fpm

𝐹𝑑 = 𝐹𝑡600+𝑉

600

- Gigi kelas 2 : Pembentukan gigi scr akurat dg hob atau pembentukan gigi dengan kecepatan garis pitch 4000 fpm atau kurang

𝐹𝑑 = 𝐹𝑡

1200 + 𝑉

1200

- Gigi kelas 3 : Gear yang presisi 𝐹𝑑 = 𝐹𝑡78+ 𝑉

78

Fb ≥ Fd

Beban batas untuk kelelahan

• Kegagalan gigi dpt disebabkan oleh kelelahan permukaan krn tekanan.

• Tegangan ketahanan permukaan sec :

𝑠𝑒𝑐 =𝐹𝑤

1

𝑅1+

1

𝑅2

1−2 𝑏1

𝐸1+

1

𝐸2

𝑅1 =𝑑1

2sin

𝑅2 = 𝑑2

2sin =

𝑁2𝑑1

2𝑁1sin

12/22/2011

9

• Kekuatan gigi dalam kelelahan (Fw)

𝐹𝑤 = 𝑑1𝑏𝑄𝐾 dimana

𝐾 = 𝑠𝑒𝑐

2 sin

1.4

1

𝐸1+

1

𝐸2

𝑄 =2𝑁2

𝑁1 + 𝑁2

12/22/2011

10

Soal

1. Dua roda gigi involute 20 o masing-masing memiliki 40 gigi. Lebar muka adalah 3 inch dan diametral pitch 3. Tentukan kapasitas bending gigi untuk tegangan kerja 28000 psi (nilai y = 0.124)

2. Sama seperti soal nomor 1, tetapi daya adalah 200 HP putaran 900 rpm. Tentukan beban dinamik untuk kelas 3

3. Tentukan batas beban untuk kelelahan dari soal no 1, jika BHN 350 (sec = 130000 psi, E1 dan E2 = 30,000,000 psi)