roda gigi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Fungsi roda gigi

Roda gigi adalah suatu alat yang digunakan untuk mentransmisikan daya

dan putaran yang tepat.Roda gigi mempunyai keunggulan dibanding dengan

sabuk dan rantai dalam mentransmisikan daya dan putaran karena lebih

ringkas.Putaran lebih tinggi dan tepat daya yang ditransmisikan lebih

besar.Namun ini bukan menjadi hal untuk dipilihnya roda gigi.Disamping cara

lain yang memerlukan ketelieian dalam pembuatan pemasangan atau

pemilihannya,tetapi suatu hal yang pasti bahwa pemakaian roda gigi ini sebagai

alat transmisi telah menduduki hal yang penting disegala bidang.Mulai dari alat

pengukur yang kecil dan teliti seperti jam tangan sampai pada roda gigi reduksi

pada turbin besar yang berdaya puluhan megawatt.

1.2.Klasifikasi roda gigi

Roda gigi diklasifikasikan menurut letak poros,arah putaran dan bentuk

jalur gigi.

Klasifikasi roda gigi dengan poros sejajar:

a.Roda gigi lurus (spur gear)

Gambar 1.1. Roda gigi lurus (Sularso 1997)

Roda gigi lurus merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi sejajar

terhadap poros.

1

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Gears_animation.gif

b.Roda Gigi Miring

Gambar. 1.2. Roda gigi miring (Sularso 1997)

Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang berbentuk ulir pada silinder

jarak bagi. Perbandingan kontak lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehingga

pemindahan momen atau putaran melalui gigi-gigi tersebut dapat berlangsung

dengan halus.

c.Roda Gigi Miring Ganda

Gambar.1.3. Roda gigi miring (Sularso 1997)

Gaya axial yang terjadi pada gigi yang mempunyai alur

brbentuk”v”tersebut akan saling meniadakan.Dengan roda gigi ini perbandingan

reduksi,kecepatan keliling dan daya yang diteruskan dapat diperbesar,tetapi

pembuatannya sukar.

d.Roda gigi dalam

Gambar. 1.4. Roda gigi dalam (Sularso 1997)

2

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Rack_and_pinion_animation.gif

Dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran kecil dan dengan

perbandingan reduksi yang lebih besar,karena pinion terletak didalam roda gigi.

e.Roda gigi kerucut lurus

Gambar 1.5.Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi ini paling banyak dan paling mudah dibuat,tetapi sangat berisik

karena perbandingan kontaknya yang kecil.Konstruksinya tidak memungkinkan

pemasangan bantalan pada kedua ujung poros-porosnya.

f.Pinion dan batang gigi

Batang gigi merupakan dasar profil pahat pembuat gigi pasangan antara

batang gigi dan pinion digunakan untuk menambah gerakan putaran menjadi lurus

atau sebaliknya.

g.Roda gigi kerucut spiral

Mempunyai sudut kontak yang lebih besar sehingga dapat meneruskan

putaran tinggi dan beban besar,sudut poros kedua roda gigi ini dibuat 90°.

h.Roda gigi permukaan

i.Roda gigi miring silang

Roda gigi miring sebenarnya berbentuk ulir spiral, maka kadang-kadang ini

disebut rodda gigi spiral. Sudut antara poros dengan arah gigi disebut sudut kisar

rata-rata seperti Gambar dibawah ini.

3

Gambar 1.6. Roda gigi miring (Sularso, 1997)

j.Roda gigi cacing silindris

Gambar 1.7. Roda gigi cacing silindris

Mempunyai cacing berbentuk silindris dan dan lebih umum dipakai

daripada roda gigi cacing globoid seperti Gambar.

k.Roda gigi cacing global

Gambar 1.8. Roda gigi cacing global

Digunakan untuk beban yang besar dan dengan perbandingan kontak yang

lebih besar roda gigi globoid ini yang biasa dipakai, roda gigi cacing globoid biasa

dipakai dalam power stering stir mobil, seperti pada Gambar

4

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Worm_Gear_and_Pinion.jpg

l..Roda gigi hipoed

Gambar 1.9. Roda gigi hipoid (Sularso 1997)

Mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada didang kerucut yang

sumbernya bersilang dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung

secara meluncur dan menggelinding.

Roda gigi yang disebut diatas mempunyai perbandingan kecepatan sudut

tetap antara kedua poros,tetapi disamping itu terdapat pula roda gigi yang

perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi seperti roda gigi

aksentris,lonjong,bukan lingkaran dan lain-lain.adapula roda gigi dengan putaran

yang terputus-putus dan roda gigi genewa yang dipakai misalnya untuk

menggerakkan film roda proyektor bioskop.

Roda gigi yang dirancang

Adapun roda gigi yang dirancang/digunakan adalah roda gigi lurus karena

mempunyai alasan yaitu:

Keuntungan :

- Daerah kontak roda gigi dengan pinion lebih banyak.

- Slip yang terjadi antara roda gigi dengan pinion lebih kecil.

- Jalur gigi sejajar dengan sumbu poros dan tidak banyak memakan

tempat.

Kerugian :

- Dalam pemindahan putaran output kasar dan bising.

- Bentuk antara gigi dengan pinion tidak ponston(terjadi dengan

tersentak-sentak)

5

BAB II

PERENCANAAN POROS DAN SPLINE

Gambar. 2.1. Spline dan poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting darisetiap mesin,dalam

transmisi daya poros memegang peranan penting pada rancangan ini,spesifikasi

yang dipilih adalah untuk keadaan roda dua,yaitu sepeda motor”YAMAHA

VEGA R”dengan data-data sbb:

Daya(p)= 6,0 Kw/ 8,16 Ps .................................(Sularso,hal 7)

P = 6,0 Kw

- Putaran (n) = 7500rpm

- Gigi transmisi = 4 kecepatan - Pola transmisi =N-1-2-3-4

2.1.Perencanaan poros penggerak

Menurut data-data yang ada diatas,maka daya direncanakan (Pd)yaitu:

Pd =fcxP(Kw)

Dimana:Pd=Daya design (rancangan)

fc =Faktor koreksi(1,2-2,0)diambil 1,5

P =Daya mula-mula

Maka:Pd =fcxp(Kw) fc=1,5(diambil)

=1,5x6,0(Kw)

=9,0 Kw

6

Tabel 2.1 faktor koreksi :

Daya yang ditransmisikan Fc (faktor koreksi)

Daya rata-rata yang diperlukan

Daya maximum yang diperlukan

Daya normal

1,2-2,0

0,8-1,2

1,0-1,5

Bila momen puntir atau disebut juga momen rencana adalah T (Kg-mm)maka:

T=9,74 x 105 ..................................................................(lit 1,hal 8)

Untuk bahan poros direncanakan bahan baja karbon,untuk konstruksi mesin

dipilih (JIS G 4501)S 45 C dengan kekuatan tarik (τb)=58 Kg/mm2.

T= 9,74 x 105 (9/7500) = 1168,8 Kg.mm

Harga ini diambil dari tabel 1.1.baja karbon untuk konstruksi mesin.Tegangan

geser izin (σa)Kg/mm2 yang terjadi dengan pambebanan storis dua arah,dapat

dicari dengan:

σa= .......................................................(lit 1,hal 8)

Dimana:

Sf1=Faktor koreksi dan pengaruh massa pada baja karbon paduan=(5,6-

6,0)diambil 6,0

Sf2=Faktor poros beralur dan bertingkat=(1,3-3,0)diambil 1,5

Maka:

σa=

=6,44Kg/mm2

Diameter poros penggerak (ds)mm,dapat diperoleh dengan mempergunakan

persamaan sbb:

ds= ⅓......................................................(lit 1,hal 8)

Keterangan:

1. Tanda*menyatukan bahwa bilangan yang bersangkutan dari bilangan standar

2. Bilangan didalam kurang hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang

bantalan gelinding.

7

Dimana:

σg = Tegangan geser izin=6,44Kg/mm2

Kt = Faktor koreksi tumbukan

= 1,0-1,5 (diambil 1,5)

Cb= Faktor lentur akibat benturan

= 1,2-2,3 (terjadi lenturan)diambil 1,5

= 1,0-1,5 (beban lenturan=0) (diambil 1,5)

σ = Momen puntir rencana

Maka:

ds =

ds = (0,79 x 2629,8)⅓

ds = 12,73mm, pembulatan = 14mm (sesuai tabel dimana pada poros

dipasang bantalan)

Tabel 2.2. Diameter Poros dalam Satuan (mm)

4 10 *22,4 40 100 *224 40024 (105) 240

11 25 42 110 250 420260 440

4,5 *11,2 28 45 *112 280 45012 30 120 300 460

*31,5 48 *315 4805 *12,5 32 50 125 320 500

130 340 53035 55

*5,4 14 *35,5 56 140 *355 560(15) 150 360

6 16 38 60 160 380 600(17) 170

*63 18 63 180 63019 19020 20022 65 220

7 707,1 71

758 80

859 90

95

8

Keterangan:

1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan-bilangan yang bersangkutan dipilih

dari bilangan standard.

2. Bilangan di dalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang

bantalan dinding.

Untuk perhitungan kekuatan poros,konstruksi bisa dipakai (aman)bila

memenuhi syarat antaralain:

Tegangan geser yang terjadi:

σ = 5,1

= 5,1

= 3,04kg/mm2

Berdasarkan perhitungan diatas,maka poros tersebut dapat dipakai karena

tegangan geser (σa = 6,44 Kg.mm2 > σ = 3,04 kg/mm2 )

2.2. Perancanaan spline poros utama (main shaft) dan poros penggerak

(coter shaft)

Pada saat mesin berputar,spline menerima putaran dan menetapkan

bagian-bagian seperti roda gigi,puli dan lain-lain pada poros.Untuk menghitung

ukuran-ukuran spline pada poros input dapat dicari dengan menggunakan rumus

sbb:

-Panjang spline(L) = (15,5-5)ds (diambil)

-Lebar spline (b) = 0,25 ds

-Tinggi spline (h) = 0,1 ds

-Diameter spline (D) = ds + 2h

-Diameter poros penggerak (ds) = 12,5mm

Maka:

L = 5(12,5)=62,5mm

B = 0,25(12,5)=3,12mm

h = $0,1(12,5)=1,25mm

D =12,5(2x1,25)=1,5mm

9

Direncanakan jumlah spline (K) = 8 buah,jika momen rencana dari poros

adalah (T)kg.mm dan diameter poros adalah (ds) maka gaya tengensial F (kg)

kepada permukaan poros adalah:

F = (kg)....................................(pers.1,27 Sularso hal,25)

F =

= 178,24 kg

Maka tegangan geser yang terjadi pada poros (Tk)

Tk = ( 2)

=

= 0,914 2

Tegangan geser yang diizinkan untuk poros (σ ka)

σ ka =

=

= 6,44 kg/mm2

Bahan tegangan geser izin harus lebih besar atau sama dengan tegangan

geser yang terjadi. Maka dapat dituliskan :

σ ka = 6,44 kg/mm2 > σk = 0,914 2

Maka konstruksi yang akan digunakan dalam keadaaan aman.

BAB III

10

PERENCANAAN RODA GIGI

Gambar . 3.1. Roda Gigi

Untuk merencanakan sebuah roda gigi,harus ditentukan terlebih dahulu

ukuran-ukuran maupun nama-nama bagian dari roda gigi tsb,maka terlebih dahulu

ditentukan modul”m”.

3.1 Perhitungan cluth gear dan counter shaft drive gear

Direncanakan :

P = N = 6,0 kW = 6000 watt = 6000m/s

n1 = Putaran poros counter (Poros penggerak) = 12 put/s

n2 = Putaran poros output (Poros digerakkan) = 6 put/s

z1 = jumlah gigi penggerak = 15 buah

maka dapat kita cari yaitu:

……………… (sularso,hal.236)

Bahan roda gigi St 34

a. Modul

Besar modul untuk semua roda gigi adalah sama

M = (2.8)

Dimana :

λ = 25 (table 4.6)

c = 55 kg/cm2 (tabel 4.7)

Tabel 3.1. harga λ (Sukrisno, 1984)

11

Cara pemasangan λ

Dengan kolager dst

Pemasangan teliti

Pemasangan biasa

Sampai 30

Sampai 25

Sampai 15

Tabel 3.2. Faktor kekuatan bahan (Sukrisno, 1984)

Bahanσ B

Dalam kg/cm2

C

Dalam kg/cm2

Besi tuang Bt 18

Besi tuang Bt 26

Besi tuang Bt 52

Baja st 34

Baja st 42

Baja st 50

Baja st 60

Besi st 70

350-450

550-650

700-1000

700-900

800-950

850-1100

950-1200

1200-1400

25

32

35-65

55

60

70

85

100

Maka, M =

= 0,32 cm

= 3,2 mm

Besarnya madul yang dipakai disesuaikan berdasarkan harga modul

standart JIS B 1701-1973 (Sularso,1997), didapat : m = 3,5 mm.

Tabel 3.3..Harga madul Standart (JIS B 1701-1973)(Sularso, 1997)

(Satuan mm)

Seri ke-1 Seri ke-2 Seri ke-3 Seri ke-1 Seri ke-2 Seri ke-30.10,20,30,40,50,60,81

1,251,5

O,150,250,350,450,550,70,750,91,75

0,65

45681012162025

3,54,55,5791114182228

3,75

6,5

12

22,53

2,252,75

3,25

324050

3645

Keterangan : Dalam pemilihan utamakan seri ke-1: jika terpaksa baru dipilih dari

seri ke-2 dan ke-3.

b. Jumlah gigi counter shaft Drive gear.

i = ……………………………………..(2.13)

3,769 =

z 2 = 3,769 . 15

= 56,535 57 gigi

n2 =

n2 = 1973,68 rpm 2000 rpm

c. Lebar gigi (b)

b = ………………………………….. (2.14)

=

d. Jarak bagi lingkar

t = π . m ……………………………….(2.9)

= 3,14 . 3,5 mm

= 10,99 mm

e. Jarak sumbu poros (a)

a =

=

f. Diameter lingkar jarak bagi (d1)

13

d1 =

=

= 52,84 mm

Rosio perbandingan yang sebenarnya .

i =

d1 =

d2 =

g. Diameter luar

dk1 = d1 + 2 . m (2.12)

= 52,5 + 2 . 3,5

= 59,5 mm

dk2 = d2 + 2 . m

= 199,5 + 2 . 3,5

= 206,5 mm

Diameter dalam (Dd1) Dd1 = d1 – 2,5 . m

= 52,5 – 2,5 . 3,5

= 43,75 mm

Dd2 = d2 – 2,5 . m

= 199,5 – 2,5 . 3,5

= 190,75 mm

h. Tinggi kepala (Addendum) (hk)

hk = 1 . m

= 1 . 3,5

= 3,5 mm

i. Tinggi kaki (Dedemdum) (hf)

hf = 1,25 . m

= 1,25 . 3,5

= 4,375 mm

14

3.2. Perhitungan roda gigi pada speed 1 (first sliding gear)

Berdasarkan persamaan (2.13) , maka i dapat dihitung.

i = (2.13)

Dimana :

i = Rasio perbandingan gigi pada speed 1

n1 = Putaran poros counter

n2 = Putaran poros output

Maka :

3,769 =

n2 = 530,64 rpm 1000 rpm

a. Diameter lingkar jarak bagi (d1)

d1 =

d1 =

d2 =

d2 =

b. Jumlah gigi (z)

Berdasarkan persamaan

m =

dimana:

m = modul

d = diameter lingkar jarak bagi

z = Jumlah gigi

z1 =

15

z1 =

maka z2 dapat dicari :

z2 =

z2 =

c. Diameter luar

dk1 = d1 + 2 . m

= 52,84 + 2 . 3,5

= 59,84 mm

dk2 = d2 + 2 . m

= 199,15 + 2 . 3,5

= 206,15 mm

d. Diameter dalam

dd1 = d1 – 2,5 . m

= 52,84 – 2,5 . 3,5

= 44,09 mm

dd2 = d2 – 2,5 . m

= 199,15 – 2,5 . 3,5

= 1904 mm

Tinggi kepala (Addendum)

hk = 1 . m

= 1 . 3,5

= 3,5 mm

e. Tinggi kaki (Dedemdum)

hf = 1,25 . m

= 1,25 . 3,5 = 4,375 mm

f. Lebar gigi

b =

16

=

g. Jarak bagi lingkar

t = π . m

= 3,14 . 3,5

= 10,99 mm

3.3. Perhitungan roda gigi pada speed 2 (secand gear dan second sliding gear)

Berdasarkan dari persamaan (2.13)

i =

Dimana :


n1 = Putaran counter


Maka :

2,045 =

n2 = 977,99 rpm 1000 rpm

a. Diameter lingkar jarak bagi

d1 =

d1 =

d2 =

d2 =

b. Jumlah gigi

Berdasarkan persamaan

m =

dimana :

17

m = modul


z = Jumlah gigi

z1 =

z1 =

z2 =

z =

c. Diameter luar

dk1 = d1 + 2 . m

= 82,75 + 2 . 3,5

= 86,38 mm

dk2 = d2 + 2 . m

= 169 + 2 . 3,5

= 176 mm

d. Diameter dalam

dd1 = d1 – 2,5 . m

= 89,75 – 2,5 . 3,5

= 81 mm

dd2 = d2 – 2,5 . m

= 169 – 2,5 . 3,5

= 160,25 mm

Tinggi kepala gigi (Addendum)

hk = 1 . m

= 1 . 3,5

= 3,5 mm

e. Tinggi kaki gigi (Dedemdum)

18

hf = 1,25 . m

= 1,25 . 3,5

= 4,375 mm

f. Lebar gigi

b =

=

g. Jarak bagi lingkar

t = π . m

= 3,14 . 3,5

= 10,99 mm

3.4. Perhitungan roda gigi pada speed 3 (Third gear dan sliding gear)

Dari persamaan ……………………………….(2.13)

i =

Dimana :




Maka :

1,397 =

n2 = 1453,48 rpm 1500 rpm


d1 =

=

d2 =

19

d2 =

b. Jumlah gigi

m =

dimana :

m = modul


z = Jumlah gigi

maka dapat dicari:

z1 =

z1 =

z2 =

z =

c. Diameter luar

dk1 = d1 + 2 . m

= 106,06 + 2 . 3,5

= 113,06 mm

dk2 = d1 + 2 . m

= 145,93 + 2 . 3,5

= 152,93 mm

d. Diameter dalam

Dd1 = d1 – 2,5 . m

= 106,06 – 2,5 . 3,5

= 97,31 mm

Dd2 = d2 – 2,5 . m

= 145,93 – 2,5 . 3,5

= 137,18 mm

20

e. Tinggi kepala gigi (Addendum)

hk = 1 . m

= 1 . 3,5

= 3,5 mm

f. Tinggi kaki (Dedendum)

hf = 1,25 . m

= 1,25 . 3,5

= 4,375 mm

g. Lebar gigi

b =

= mm

h. Jarak bagi lingkar

t = π . m

= 3,14 . 3,5

= 10,99 mm

3.5. Perhitungan roda gigi pada speed 4 (Fourh gear dan fourh sliding gear)

Dari mpersamaan (2.13)

i =

Dimana :




Maka :

1,000 =

21

n2 =


d1 =

=

d2 =

=

b. Jumlah gigi

m =

dimana :

m = modul


z = Jumlah gigi

maka dapat dicari:

z1 =

=

z2 =

=

c. Diameter luar

dk1 = d1 + 2 . m

= 126 + 2 . 3,5

= 133 mm

dk2 = d1 + 2 . m

= 126 + 2 . 3,5

= 133 mm

22

d. Diameter dalam

Dd1 = d1 – 2,5 . m

= 126 – 2,5 . 3,5

= 117,25 mm

Dd2 = d2 – 2,5 . m

= 126 – 2,5 . 3,5

= 117,25 mm


hk = 1 . m

= 1 . 3,5

= 3,5 mm

f. Tinggi kaki gigi (Dedendum)

hf = 1,25 . m

= 1,25 . 3,5

= 4,375 mm

g. Lebar gigi

b =

= mm


t = π . m

= 3,14 . 3,5

= 10,99 mm

3.6. Perhitungan roda gigi Reverse

Dari persamaan …………………………………………………….(2.13)

i =

Dimana :

i = Rasio perbandingan gigi pada Reverse


23


Maka :

4,128 =

=


d1 =

=

d2 =

=

b. Jumlah gigi

m =

dimana :

m = modul


z = Jumlah gigi

maka dapat dicari :

z1 =

=

z2 =

=

c. Diameter luar

dk1 = d1 + 2 . m

= 49,14 + 2 . 3,5

= 56,14 mm

24

dk2 = d2 + 2 . m

= 202,85 + 2 . 3,5

= 209,85 mm

d. Diameter dalam

Dd1 = d1 – 2,5 . m

= 49,14 – 2,5 . 3,5

= 40,39 mm

Dd2 = d2 – 2,5 . m

= 202,85 – 2,5 . 3,5

= 194,1 mm


hk = 1 . m

= 1 . 3,5

= 3,5 mm

f. Tinggi kaki gigi (Dedendum)

hf = 1,25 . m

= 1,25 . 3,5

= 4,375 mm

g. Lebar gigi

b =

= mm


t = π . m

= 3,14 . 3,5

= 10,99 mm

Tabel 3.4 Perhitungan Roda Gigi

Roda Gigi Diameter Gigi Jumlah Gigi Putaran Daya

25

(speed) D (mm) (z) n (rpm) (Hp)

I

II

III

IV

V

Reverse

206,15

176

152,93

133

121,89

209,85

57

49

42

36

33

58

6000

6000

6000

6000

6000

6000

92

92

92

92

92

92

BAB IV

PERENCANAAN BANTALAN

Gambar. 4.1. Bantalan

26

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban,sehingga

putaran/gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus.Bantalan harus

kokoh untuk memungkinaran poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan

baik.

Pada rancangan ini,beban bantalan dapat direncanakan ”w” adalah 1000 kg.

Maka: Wo = 1000 kg (direncanakan)

Putaran poros (n) = 150 rpm (direncanakan)

Diameter poros (d) = 12,5 mm

Faktor koreksi (fc) = (1,2-2,0) diambil 1,5

Bahan bantalan ”perunggu”,tekanan permukaan yang diizinkan (Pa) -=

0,7-20 kg/mm2 (tabel 4-5) hal. 109

Panjang bantalan (l)

L=

=

= 39,25 → 40 mm

Perbandingan antara panjang bantalan dengan diamete poros (l/d) adalah

sbb:

Md =

Sedangkan tekanan permukaan pada bantalan (p)

P =

= 2

- Untuk mengetahui faktor lama pakai

Fn = Fn.c/p

= 0,164 x

Dimana:

Ch = lama pemakaian (5000 – 15.000 jam) 5000 jam

diambil

= 5000 (Fn)3

27

Maka:

Ch = 5000.(9,192)3

= 3883,3 jam

=

→10 jam diambil untuk lama kerja (pemakaian) dalam 1 hari

=

Bahan aksial dinamis (c) pada bantalan adalah:

C = Pxfh/fn

= 7,850 kgx9,192/0,164

= 440 kg

Diperoleh kapasitas beban dinamis C = 440 kg untuk jenis bantalan radial

pada perencanaan ini dipilih jenis terbika 6002 dengan ukuran sbb:

- Diameter dalam bantalan (d) = 16mm

- Lebar bantalan (B) = 9 mm

- Radius type bantalan (r) = 0,5mm

Kecepatan keliling bantalan (v)

V =

=

= 0,098m/s

Maka: harga Pv = Pxv

= 2x0,098

= 0,196kg.m/mm2.s

Harga tekanan (P) = 2kg/mm2→ dapat diterima perunggu

Dimana : pa = 0,7:20kg/mm2

Harga Pv = 0,196 → juga dapat diterima,karena kurang dari 0,2

kg.m/mm2.s,maka konstruksi dapat dipergunakan.

28

Tabel 4.1 Ukuran-ukuran bantalan (Sularso,1997)

Nomor bantalan Ukuran luar (mm) Kapasitas

nominal

dinamis

spesifik

C (kg)

Kapasitas

nominal

statis

spesifik

Co (kg)

Jenis

terbuka

Dua

sekat

Dua

sekat

tampak

kontak

d D B r

6000

6001

6002

6003

6004

6005

6006

6007

6008

6009

6010

6001ZZ

6002ZZ

6003ZZ

6004ZZ

6005ZZ

6006ZZ

6007ZZ

6008ZZ

6009ZZ

6010ZZ

6001VV

02VV

6003VV

04VV

05VV

6006VV

07VV

08VV

6009VV

10VV

10

12

15

17

20

25

30

35

40

45

50

26 8

28 8

32 9

35 10

42 12

47 12

55 13

62 14

68 15

75 16

80 16

0,5

0,5

0,5

0,5

1

1

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

360

400

440

470

735

790

1030

1250

1310

1640

1710

1296

229

263

296

465

530

740

915

1110

1320

1430

6200

6201

6202

6203

6204

6205

6206

6207

6208

6209

6210

6200ZZ

01ZZ

02ZZ

6203ZZ

04ZZ

05ZZ

6206ZZ

07ZZ

08ZZ

6209ZZ

10ZZ

6200VV

01VV

02VV

6203VV

04VV

05VV

6206VV

07VV

08VV

6209VV

10VV

10

12

15

17

20

25

30

35

40

45

50

30 9

32 10

35 11

40 12

47 14

52 15

62 16

72 17

80 18

85 19

90 20

1

1

1

1

1,5

1,5

1,5

2

2

2

2

400

535

600

750

1000

1100

1530

2010

2380

2570

2750

236

305

360

460

635

730

1050

1430

1650

1880

2100

6300

6301

6302

6300ZZ

01ZZ

02ZZ

6300VV

01VV

02VV

10

12

15

35 11

37 12

42 13

1

1,5

1,5

635

760

895

365

450

545

29

6303

6304

6305

6306

6307

6308

6309

6310

6303ZZ

04ZZ

05ZZ

6306ZZ

07ZZ

08ZZ

6309ZZ

10ZZ

6303VV

04VV

05VV

6306VV

07VV

08VV

6309VV

10VV

17

20

25

30

35

40

45

50

47 14

52 15

62 17

72 19

80 20

90 23

100

25

110

27

1,5

2

2

2

2,5

2,5

2,5

3

1070

1250

1610

2090

2620

3200

4150

4850

660

785

1080

1440

1840

3200

3100

3650

30

BAB V

PERHITUNGAN TEMPERATUR

Elemen mesin antara poros dan bantalan antara roda gigi yang sedang

berputar dan saling bergesekan akan menimbulkan poros, panas tersebut

menambah temperatur bahan pada bagian ini dapat diketahui dengan menghitung

luas penampang dari roda gigi dan temperatur kerjanya.

..........................................(Umar Sutrisno hal.120)

Dimana:

∆t = penambahan temperatur (˚C)

Ng = dap gesek (Mp)

∆g = luas bidang (dimana panas dikeluarkan (m2))

α = faktor pemindahan yang besarnya tergantung dari kecepatan rata-

rata (K.cal/cm ˚C).

Daya gerak ini merupakan momen torsi yang timbul akibat

putaran roda gigi yang besarnya:

......................................(Umar Sutrisno, hal.128)

Dimana: n = putaran

M = momen torsi pada roda gigi

5.1. Luas penampang bidang gesek pada mesin shaft first gear.

Dimana:

Do = diameter luas roda gigi = 33 mm

dsi = diameter poros penggerak = 12,5 mm

b1 = lebar gigi = 12,39 mm

Z1 = jumlah gigi = 20 buah

t1 = tinggi gigi = 3,375 mm

31

Maka:

= 2045,23 mm2 = 20,45 cm2

Radius bidang geser

Daya gesek yang terjadi

Ng =

= 0,007 dk

Kecepatan rata-rata (V)

V1 =

=

= 12,98 m/s

Tabel 4.1. Kecepatan dan Faktor Pemindahan dari kecepatan rata-rata

V(m/s) α (k.Cal/m2 °C)

0

5

10

15

20

25

30

40

50

4,5

24

46

57

62

72

90

102

120

Maka harga α dengan interpolasi:

32

285-5x = 22,22

5x = 262,78

x =

x (α) = 52,556 k.ka/m2 ˚C

5.2. Luas penampang counter shaft first gear

∆gc1=

= )

= 3182,55 mm2 = 31,82 cm2

Luas penampang total yang bergerak

∆ total = ∆g1 + ∆gc1

= 20,45 + 31,82

∆ total = 52,27 cm2

= 52,27 . 104 m2

Maka temperature akibat gaya gesek yang terjadi

∆t =

=

= 39,11˚C

Temperatur yang diizinkan pada metal of surface friction antara kerja baja

yaitu:

300˚C (elemen bengunan mesin.....hal.210)

Tk izin ≥ Tk1

300˚ ≥ 67,11˚C. Maka pasangan roda gigi yang dapat dipergunakan.

Luas penampang bidang gesek main shaft second gear

33

∆g2 =

=

=

∆g2 = 2848 mm2 = 24,84 cm2

Radius bidang gesek

Rm2 =

=

= 15,56 mm

= 0,01556 m


Ng =

=

= 0,018 dk

Kecepatan rata-rata

V2 =

=

= 13,03 m/s

Sehingga harga α adalah :

285 – 5x = 21,67

5x = 263,33

X(x) = 52,66 k.kal/m2˚C

5.4. Luas penampang counter shaft secod gear

34

=

=

= 5724,39 mm2 = 57,24 cm2

Maka :

Luas penampang total,


= 24,84 + 57,24

= 82,08 cm2

Maka temperature akibat gaya gesek yang terjadi

Δ t =

=

=

= 26,31˚C

Temperatur kerja (Tk)

Tk2 = to + Δz

To = 28oC

Tk2 = 28oC + 26,31oC

= 54,318oC

Temperatur yang diizinkan metal of surface antara kerja baja yaitu 300/c

Tkizin ≥ Tk2

300o C = 54,318oC,Pasangan roda gigi ini dapat dipergunakan.

5.5. Luas penampang pada main sahft third gear

Δg3 =

35

=

=

= 2816,11 mm2 = 28,16 cm2

Radius bidang gesek

Rm3 =

=

= 17,06 = 0,01706 m

Kecepatan rata-rata (v)

V3 =

=

= 14,29 m/s

Maka harga α adalah :

285-5x = 7,81

5x = 277,19

X(x) = 55,438 k.kal/moC

5.6. Luas penampang conter shaft third gear

Δgc3 =

= 6917,39 mm2 = 69,17 cm2

Maka luas penempang total :

Δ total = Δg3 + Δgc3

= 28,16 + 69,17

= 97,33 cm2

36

= 97,33.10-4 cm2

Temperatur akibat gaya gesek

∆z =

=

=

= 22,13oC

Temperatur kerja (Tk)

Tk = to + Dt

to = 28oC (diambil)

Tk3 = 28 + 22,13

= 50,13oC

Temperatur yang diizinkan pada metal surface baja adalah 300oC,maka:

Tk izin = Tk3

300oC ≥ 50,13oC,maka pasangan roda gigi dapat dipergunakan.

5.7. Luas panampang main shaft fourth gear

∆g4 =

=

= 3162,19 mm2 = 31,62 cm2

Radius bidang gesek

Rm4 =

37

=

= 18,56 mm = 0,01856 m


Ng =

= 0,0188 dk

Kecepatan rata-rata (v)

V4 =

= 15,54 m/s

Maka hanya α adalah :

310-5x = 22,3

5x = 287,7

x(α) = 57,54 k.kal/m2oC

Luas penampang counter shaft fourth gear

∆gc4 =

=

=

= 78,84 cm2

Maka luas penampang total :


= 31,62 + 78,84

= 110,46 cm2 = 110,46.10-4m2

38

Temperatur akibat gaya gesek

Δz =

=

=18,69˚C

Temperatur kerja ( Tk )

Tk4 = to + ∆z

to = 28°C (diambil )

Tk4 = 28 + 18,69°C

= 46,69°C

Temperatur yang diizini pada metal surface baja adalah 300°C

Maka : Tk izini ≥ Tk4

300°C ≥ 46,69°C

Maka pasangan roda gigi ini dapat dipergunakan.

BAB VI

PELUMASAN

Pelumasan berfungsi untuk mengurangi gesekan yang terjadi pada bidang

kontak terhadap keamanan serta menyerap panas yang timbul.Sistem pelumasan

39

yang baik serta pemakaian pelumasan yang tepat,menentukan agar suatu mesin

berumur panjang.Untuk mendapatkan minyak pelumas yang tepat,maka besarnya

temperatur kerja diambil rata-rata yaitu:

Maka untuk menentukan harga viskositas (kekentalan) absolute minyak

pelumas dapat dihitung dengan:

Pt = Spesifik minyak pelumas

T = Spesifik pelumas pada temperatur 60 C

Maka (0,8 – 1,2) 0,8 diambil dalam menentukan spesifik minyak

pelumas tersebut.

Jadi dapat dicari yaitu:

Pt = ( 0,8 – 0,00035 ) (Vrata-rata-60)

= ( 0,8 – 0,00035 ) (44,17 – 60 )

= 12,5 gr/mm

= 1,25 gr/cm

Dengan harga viscositas absolut minyak pelumas

Maka :

V = Z/ Pt.................

Dimana :

Z = (0,22 x 44,17 x 180/44,17)

Z = 39,6 Cp

Maka, dapat dihitung V adalah :

V = 39,6 / 1,25

= 31,68 Cp

Oleh karena itu hasik yang didapat dari perhitungan diatas adalah :

Dimana : V = 31,68 Cp

T = 52,8 C

Maka dari data diatas dapat disimpulkan dalam penggunaan pelumasan yang akan

dipakai pada kontruksi mesin sepeda motor adalah SAE 30.

40

Gambar 6.1.Grafik viskositas absolute minyak pelumas dan temperature kerja

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisa yang dilakukan terhadap rancangan roda gigi dengan :

41

52,8

31,68

Daya (P) = 6,0 kW

Putaran (n) = 7500 rpm

Yang terjadi atas dasar perencanaan roda gigi beserta komponen-

komponennya yang digunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran tersebut.

1. Data hasil perencanaan poros penggerak

Adapun bahan yang digunakan pada konstruksi mesin ini adalah ( JIS G450 C)

S45C dengan :

Kekuatan Tarik (Tb) = 58 kG/mm

Momen torsi (Mto) = 1168,8 kg/mm

Tegangan Geser Izin (σa) = 6,44 kg/ mm

Diameter poros (ds) = 12,75 mm

Tegangan Geser terjadi (σ) = 2,71 mm

2. Data hasil Spline

Bahan yang digunakan (JIS G450C) S45C

Panjang Spline (L) = 62,5 mm

Lebar Spline (b) = 3,12 mm

Tinggi Spline (h) = 1,25 mm

Diameter poros penggerak (Ds) = 12,5 mm

Diameter Spline (d) = 1,5 mm

Jumlah Spline (k) = 8 buah

Tegangan Geser yang terjadi (σk) = 0,914 kg/mm

Tegangan Geser yang terjadi (σiz) = 6,44 kg/mm

3. Data hasil perencanaan roda gigi

Jumlah gigi penggerak (z) = 15 buah

Poros yang digerakkan (n1) = 6 put/s

Bahan roda gigi S45C

Data hasil perencanaan roda gigi II

Diameter lingkar jarak bagi (d1) = 52,84 mm

Diameter luar (dk1) = 59,5 mm

Diameter dalam (dk2) = 43,75 mm

Tinggi Kepala (hk) = 3,5 mm

Tinggi Kaki (hf) = 4,375 mm

42

Jarak bagi lingkar (t) = 10,99 mm

Data hasil perencanaan roda gigi III







Data hasil perencanaan roda gigi IV







Perhitungan roda gigi Reverse





Tinggi Kaki (hf) = 4,375mm


4. Perhitungan Perencanaan Bantalan

Panjang bantalan (L) = 39,25 mm

Tekanan permukaan bantalan (P) = 2 kg/mm

Lama pemakaian (Lh) = 3883,3 jam = 388,33 hari = 1,064

tahun

Lebar bantalan (b) = 9 mm

Diameter dalam bantalan (di) = 25,65 mm

Diameter luar bantalan (do) = 40,5 mm

Kecepatan keliling bantalan (Vb) = 0,098 m/s

5. Perhitungan temperatur

43

Daya gesek terjadi (Ng) = 0,007 dk

Kecepatan rata-rata (Vrata-rata) = 12,98 m/s

Luas penampang total (Atotal) = 52,27 mm

Temperatur geser yang terjadi (Δt) = 39,11 oC

Radius bidang geser (Rm) = 15,5 mm

Luas bidang gesek (Δg) = 20,45 cm

7.2. Saran

Dalam penulisan tugas rancangan ini,penulis menyadari akan kekurangan-

kekurangan yang masih banyak,dikarenakan keterbatasan buku yang

dimiliki.Untuk itu penulis menyarankan kepada rekan-rekan yang akan

merancang roda gigi sebaiknya mengetahui hal-hal berikut:

- Mempelajari/memahami hal-hal yang berhubungan dengan

perancangan.

- Memiliki buku yang memadai.

- Ketelitian perancangan.

Demikianlah saran yang penulis berikan,semoga dapat bermanfaat

khususnya bagi penulis sendiri dan bagi pembaca.

LITERATUR

1. Jack Stolk Ir,C.kros Ir,1986” Elemen Mesin ”Edisi 21,Erlangga.

2. Sularso,kiyatsu Suga,1903 ” Elemen Mesin ”Jakarta,pradiya paramit.

3. Andi arif, Ir,1981,”Alat-alat Mesin I,II”Edisi I,Jakarta,Bina cipta.

4. Dolrovolsky-v,1997”Machine Element”Moskow,Mir publisher.

44

5. J.L.A. Heiji 1994,”Ilmu Menggambar Bangunan Mesin”Edisi 8,Jakarta pradiya

paramitha

6. Hall hallowenko,1961”Machine Design” Newyork.

7. On-line Internet web :http//:www.Perancangan Mekanik.com/4shared/google.

Medan: p2010.

45

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1. Kesimpulan

Pada perancangan ulang roda gigi kendaraan roda dua “Yamaha Vega ZR”

dengan spesifikasi :

Daya (N) = 6.0 kW

Putaran (n) = 7500 rpm

7.1.1. Ukuran Poros

Bahan poros = S 45 C

Diameter poros = 12 mm

7.1.2. Ukuran Spline

Jumlah spline (n) = 8 buah

Panjang spline (L) = 62.5 mm

Lebar spline (W) = 3.12 mm

Tinggi spline (H) = 1.25 mm

Diameter dalam (ds) = 12.5 mm

Diameter luar = 28 mm

7.1.3. Ukuran gigi pada kecepatan i

7.1.3.1. Pinion A

Diameter lingkar bagi (dp) = 36 mm

Diameter lingkar kepala (dk) = 40 mm

Diameter lingkar dasar (dg) = 31 mm

7.1.3.2. Z out I




46

7.1.4. Ukuran gigi pada kecepatan ii

7.1.4.1. Pinion B




7.1.4.2. Z out II




7.1.5. Ukuran gigi pada kecepatan iii

7.1.5.1. Pinion C




7.1.5.2. Z out III




7.1.6. Ukuran gigi pada kecepatan iv

7.1.6.1. Pinion D




7.1.6.2. Z out IV




47

7.1.7. Ukuran Bantalan

Diameter Input

Diameter dalam bantalan (d) = 17 mm

Diameter luar bantalan (d) = 35 mm

Diameter Out put

Diameter dalam bantalan (d) = 15 mm

Diameter luar bantalan (d) = 39.25 mm

7.1.8. Ukuran Baut

Diameter luar = 13 mm

Diameter bagi = 11 mm

Lebar = 7 mm

7.2. Saran

1. dalam perhitungan teoritis bahan dapat dinyatakan cukup kuat tetapi tidak

cukup berpedoman pada teori saja, tetapi perlu dilakukan perbandingan dari

hasil laboratorium untuk memastikan keamanan.

2. Waktu dalam mengerjakan tugas perancangan ini, kalau bias ditambah agar

proses perancangannya dapat dilakukan secara detail.d

48

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,

karena atas izin, berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyusun sebuah

tugas Elemen Mesin tentang “Roda Gigi”dengan :

Tugas rancangan ini merupakan salah satu yang harus diselesaikan oleh

setiap mahasiswa/I pada Jurusan Teknik Mesin ITM yang bertujuan untuk

memahami dan memperdalam pengetahuan tentang mata kuliah Elemen Mesin

dan tugas ini sangat penting sebagai salah satu syarat dalam melanjutkan tugas-

tugas selanjutnya.

Penulis menyadari bahwa didalam rancangan ini masih jauh dari kesempurnaan,

untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun

demi kesempurnaan isi dari tugas rancangan ini.

Pada kesempatan ini penulis tidak lupa menucapkan banyak terima kasih

kepada:

1. Kedua orangtua penulis atas semua nasihat, dukungan dan pengorbanan moril

dan material serta do’anya kepada penulis sehingga terselesaikannya tugas ini.

2. Bapak Mulyadi, ST.MT, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin

3. Bapak Susri Mizwar, ST, selaku pembimbing Tugas Rancangan Elemen

Mesin Roda Gigi Institut Teknologi Medan.ITM

4. Bapak Jufrizal, ST, selaku koordinator tugas Rancangan Elemen Mesin

Institut Teknologi Medan.

5. Serta para rekan-rekan mahasiswa yang telah membantu dalam memberikan

informasi sehingga laporan terselesaikan.

Akhir kata penulis berharap semoga rancangan roda gigi ini dapat berguna

dan bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi penulis dan pembaca.

Medan, 29 Juni 2010

Penulis,

(Parningotan Nainggolan ) 04 202 251

DAFTAR ISI

49

KATA PENGANTAR.................................................................. i

DAFTAR ISI................................................................................ ii

SKET GAMBAR.......................................................................... iv

KETERANGAN GAMBAR........................................................ v

PRINSIP KERJA TRANSMISI RODA GIGI.......................... vi

GAMBAR DIAGRAM ALIR GIGI PERCEPATAN

“VEGA ZR 115”……………………………………………….. vii

BAB I PENDAHULUAN...................................................... 1

1.1. Tinjauan tentang roda gigi................................... 1

1.2. Klasifikasi roda gigi............................................. 1

1.3. Pemilihan konstruksi dan jenis roda gigi............. 5

BAB II PERENCANAAN POROS DAN SPLINE.............. 6

2.1. Perhitungan poros................................................. 6

2.2. Perhitungan poros penggerak (poros input)......... 7

2.3. Perencanaan spline .............................................. 8

BAB III PERENCANAAN RODA GIGI............................... 11

3.1. Perhitungan cluth gear dan counter shaft driver. . 11

3.2. Perhitungan Roda Gigi pada speed I.................... 15

3.3. Perhitungan Roda Gigi pada speed II................... 17

3.4 Perhitungan Roda Gigi pada speed III.................. 20

3.5 Perhitungan Roda Gigi pada speed IV.................. 22

3.6. Perhitungan Roda Gigi Reserve........................... 25

BAB IV PERENCANAAN BANTALAN.............................. 28

BAB V PERHITUNGAN TEMPERATUR......................... 32

5.1. Luas bidang gesek MainShaft.............................. 32

5.2. Luas Penampang counter shaft Roda gigi I.......... 34

5.3 Luas Penampang counter shaft Roda gigi II......... 36

5.4 Luas Penampang counter shaft Roda gigi III........ 37

5.5 Luas Penampang counter shaft Roda gigi IV........ 38

BAB VI PERHITUNGAN PELUMASAN............................ 41

50

BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN................................. 43

7.1 Kesimpulan........................................................... 43

7.2 Saran...................................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA

51

SKET GAMBAR ASSEMBLING

52

KETERANGAN GAMBAR

NO NAMA BAGIAN JUMLAH

1 Rumah roda gigi 1

2 Pinion A 1

3 Pinion B 1

4 Pinion C 1

5 Pinion D 1

6 Bantalan input 2

7 Poros input 1

8 Bantalan output 2

9 Poros out put 1

10 Gear F (4) 1

11 Gear G (3) 1

12 Gear H (2) 1

13 Gear I (1) 1

14 Spline 4

15 Baut pengikat 5

53

CARA KERJA RODA GIGI

Posisi netral

Putaran dari poros diteruskan ke transmisi melalui sistem ke roda

gigi yang terdapat pada poros input.Karena gigi B pada poros input tidak

berhubungan dengan gigi – gigi pada poros output.Sehingga putaran pada

poros input tidak diteruskan ke poros output.

Kecepatan 1

Bila pada pemindah daya ditekan kedepan,maka garpu pemindah

gigi akn menggerakkan pinion c,sehingga menyatu dengan pinion B dan

putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi H dengan putaran pinion

A,maka poros output ikut berputar dengan arah yang brlawanan dengan

poros input dan putaran poros output ditransmisikan keroda belakang.

Kecepatan 2

Untuk mengubah kecepatan,cukup dengan menekan pedal

pemindah daya kedepan,maka garpu akan menekan pinion B kekanan dan

brhubungan dengan pininon C sehingga putaran dari poros input

diteruskan keporos output dengan melalui roda gigi B.

Kecepatan 3

Utuk kecepatan 3,garpu pemindah gigi menggerakkan pininon D

kekiri,sehingga menempel pada pinion C dengan berhubungan pinion

ini,maka putaran dari poros input dapat diteruskan keporos output melalui

roda gigi F dan putaran tersebut ditransmisikan ke roda belakang.

Kecepatan 4

Pada kecepatan 4,pada pemindah daya ditekan kedepan dan garpu

pemindah daya akan menggerakkan pinion D kekanan,sehingga pinion D

berhubungan langsung dengan roda gigi E,maka putaran dari poros input

dapat diteruskan keporos output dengan perantaraan roda gigi E dan pada

posisi ini kendaraan dalam posisi top gear.

GAMBAR DIAGRAM ALIR GIGI PERCEPATAN “VEGA ZR 115”

54

Kecepatan I

Gigi B berhubungan dengan gigi A

Sehingga putaran dari poros input

diteruskan ke poros output melalui gigi IV

Kecepatan II

Gigi III (F) berhubungan dengan gigi IV.

Sehingga putaran dari poros input diteruskan

melalui gigi B, kemudian putaran III yang telah

berhubungan dengan gigi IV diteruskan ke

poros out put.

C

B Kecepatan III

Input Gigi II berhubungan dengan gigi III sehingga

gigi C berhubungan dengan gigi II yang telah

55

berhubungan dengan gigi III . Sehingga

putaran dari poros input diteruskan ke poros

output II output .

III

D

C Kecepatan IV

Gigi C berhubungan dengan gigi D sehingga

Input putaran dari poros input diteruskan melalui

gigi I. Kemudian putaran dari gigi I diteruskan

output ke poros output.

II I Sistem percepatan pada VEGA ZR

ini dalam sistem percepatan rotary berlawanan

Yaitu: 1-2-3-4-N-4-3-2-1-N.

56

roda gigi

Documents