LAPORAN TUGAS BESAR

ELEMEN MESIN III

DISUSUN OLEH :

NAMA : EDI KURNIAWAN.P

NIM : 10212010019

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANTA KUSUMA

PANGKALAN BUN

2012

1

KATAPENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Esa, karena atas

berkat dan rahmatnya,sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas besar

elemen mesin III.Laporan ini untuk syarat mengikuti ujian semester V.Adapun

judul laporan ini adalah “RODA GIGI MIRING”.

Dalam penyelesian laporan ini,sebagai penulis mengucapkan banyak

terima kasih kepada bapak Ali syarief,ST sebagai asisten pembimbing dan

sekaligus selaku dosen elemen mesin III yang membantu, sehingga tugas ini dapat

di selesaikan sesuai dengan waktunya. Tugas ini jauh dari sempurna oleh karena

itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dan

menyempurnakan laporan tugas besar elemen mesin III.

Semoga laporan ini dapat memberikan pelajaran dan informasi bagi

mahasiswa fakultas teknik umumnya dan teknik mesin khususnya. Semoga dapat

bermanfaat bagi kita semua. Dan apa bila terdapat kata-kata yang kurang atau

lebihnya penulis,mohon maaf yang sebesar-besarnya, akhir kata wasalamualaikum

wr.wb.

Pangkalanbun 12 Desember 2012

Penyusun

EDI KURNIAWAN.P

NIM:10212010019

DAFTAR ISI

2

1. Hal Judul ..............................................................................................1

2. Lembar Assistensi .............................................................................1

3. Lembar Pengesahan ................................................................................1

4. Kata Pengantar .....................................................................................2

5. Daftar isi ..............................................................................................3

6. Nomenklatur / Istilah yang dipakai (Besaran dan Satuan) .....................4

7. BabI.Pendahuluan ...........................................................................4

a. Latar Belakang ...............................................................4

b. Tujuan .........................................................................................4

c. Batasan Masalah ...........................................................................5

8. Bab II Teori Dasar ..................................................................................5

a. Pengertian Roda Gigi ..................................................................5

b. Klasifikasi Roda Gigi ..................................................................5

c. Rumus yang digunakan ........................................................10

9. Bab III. Mekanisme Sistem Transmisi ..................................................17

a. Pemilihan jenis Roda Gigi ..........................................................17

b. Sketsa Roda Gigi ..................................................................18

10. Bab IV Pembahasan Sistem Transmisi .................................................19

a. Perhitungan Roda Gigi ..................................................................19

b. Perhitungan Poros ......................................................................25

c. Perhitungan Pasak ......................................................................28

11. Bab. V Kesimpulan ................................................................................29

12. Daftar Pustaka .......................................................................................30

Nomenklatur

3

Daya yang ditranmisikan Kw

Putaran poros rpm

Faktor koreksi f c

Daya rencana pd

Modul pahat m

Diameter jarak bagi m

Jarak sumbu poros mm

Gaya tangensial kg

Kelonggaran sisi puncak mm

Kecepatan keliling m/s

Kelonggaran sisi mm

Jarak sumbu poros mm

Lebar sisi mm

BAB I

PENDAHULUAN

4

a. Latar Belakang.

Tugas Perencanaan Mesin ini merupakan Tugas yang diberikan guna

melengkapi nilai tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas

Teknik Antakusuma. Selain itu bahwa dalam tugas ini berguna untuk

meningkatkan kemampuan mahasiswa Teknik Mesin terutama dibidang

Teknik. Dalam Perencanaan Mesin kali ini, mencoba mengangkat

permasalahan tentang Roda gigi miring.Roda Gigi Miring merupakan

suatu komponen untuk sebuah sisitem kincir angin.Komponen ini harus

memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan poros-poros roda

gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat berputar dengan baik

dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.Selain harus memiliki

konstruksi yang tepat, terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh

komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang timbul akibat perputaran

dan gesekan antar roda gigi.Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan

pemenuhan kriteria yang dibutuhkan, maka kami bermaksud membuat

produk tersebut sebagai objek pembuatan Tugas Perencanaan Elemen

Mesin III.Pembuatan produk tersebut dengan memperhatikan spesifikasi

yang diinginkan

b. Tujuan.

Disamping untuk memenuhi kurikulum S1 Jurusan Teknik Mesin

Antakusuma,tugas ini juga dimaksudkan :

1. Agar mahasiswa dapat menerapkan teori perencanaan yang

diperoleh dari perkuliahan sehingga dapat menerapkan secara

langsung dilapangan.

2. Agar mahasiswa dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan

permasalahan pada perencanaan sistem transmisi roda gigi miring

untuk sebuah sistem kincir angin, seperti gaya-gaya pada roda gigi

miring yang bereaksi pada poros dan yang lainnya.

3. Dapat mengetahui bahan apa yang di gunakan pada roda gigi

miring

c. Batasan Masalah

5

Karena dalam masalah perencanaan sistem tranmisi roda gigi miring untuk

sistem kincir angin adalah sangat luas, menyangkut berbagai macam

disiplin ilmu, maka dilakukan pembatasan permasalahan. Permasalahan

yang akan dibahas pada perencanaan elemen mesin tentang sistem tranmisi

roda gigi miring ini antara lain:

Dimensi Roda Gigi Miring.

Dimensi Poros.

Dimensi Pasak.

BAB II

TEORI DASAR

a. Pengertian Roda Gigi

Roda gigi yaitu salah satu jenis elemen mesin yang digunakan untuk

mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat. Roda gigi memiliki

gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi

kedua roda yang saling berkait. Roda gigi sering digunakan karena dapat

meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak dari

pada menggunakan alat transmisi yang lainnya. Roda gigi dikelompokkan

menurut letak poros putaran atau berbentuk dari jalur gigi yang ada.

Keuntungan dari penggunaan sistem transmisi diantaranya :

1. Dapat dipakai untuk putaran tinggi maupun rendah

2. Kemungkinan terjadinya slip kecil

3. Tidak menimbulkan kebisingan

b. Klasifikasi Roda gigi

Roda gigi diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Menurut letak poros.

Letak poros Roda gigi Keterangan

Roda gigi dengan

poros sejajar

Roda gigi lurus

Roda gigi miring

Roda gigi miring ganda

(Klasifikasikan atas dasar bentuk

alur gigi)

Roda gigi luar Arah putaran berlawanan

6

Roda gigi dalam dan

pinyon

Batang gigi dan pinyon

Arah putaran sama

Gerakan lurus dan berputar

Roda gigi dengan

poros berpotongan

Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi kerucut spiral

Roda gigi kerucut ZEROL

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miiring

ganda

(Klasifikasi atas dasar bentuk

jalur gigi)

Roda gigi permukaan

dengan poros berpotongan

Roda gigi dengan poros

berpotongan berbentuk

istimewa)

Roda gigi dengan

poros silang

Roda gigi miring silang

Batang miring silang

Kontak titik

Gerakan lurus dan berputar

Roda gigi cacing silindris

Roda gigi cacing selubung

ganda

Roda gigi cacing samping

Roda gigi hiperboloid

Roda gigi hipoid

Roda gigi permukaan

silang

2. Menurut arah putaranya

Roda gigi luar ; arah putarannya berlawanan.

Roda gigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama

3. Menurut bentuk jalur gigi

7

Berdasarkan bentuk jalur giginya, roda gigi dapat dibedakan atas :

Roda gigi Lurus

Rodagigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau

paralel. Dibandingkan dengan jenis rodagigi yang lain

rodagigi lurus ini paling mudah dalam proses pengerjaannya

(machining) sehingga harganya lebih murah. Rodagigi lurus

ini cocok digunakan pada sistim transmisi yang gaya

kelilingnya besar, karena tidak menimbulkan gaya aksial.

Ciri-ciri rodagigi lurus adalah :

Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp

Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm

Kecepatan keliling < 200 m/s

Rasio kecepatan yang digunakan

Untuk 1 tingkat ( i ) < 8

Untuk 2 tingkat ( i ) < 45

Untuk 3 tingkat ( i ) < 200

( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak

dengan yang

digerakkan

Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing

tingkat 96% - 99% tergantung disain dan

ukuran.

.

Roda gigi miring (Helical gear)

8

Roda gigi miring dipakai untuk memindahkan putaran antara

poros-poros yang sejajar. Sudut kemiringan adalah sama

pada setiap roda gigi, tetapi satu roda gigi harus mempunyai

kimiringan ke sebelah kanan dan yang lain ke kiri. Roda gigi

ini mampu memindahkan putaran lebih dari 3600 rpm dan

kecepatan keliling lebih dari 5000 ft/menit.

Roda gigi cacing (Worm gear)

Roda gigi cacing dipakai untuk memindahkan putaran antara

poros yang tegak lurus bersilang. Susunan roda gigi cacing

biasanya mempunyai penutup tunggal atau ganda, suatu

susuna roda gigi berpenutup tunggal adalah sesuatu dimana

roda gigi dibungkus penuh atau sebagian oleh gigi cacing,

sebuah roda gigi dimana setiap elemen ditutup sebagian oleh

yang lain adalah susunan roda gigi cacing berpenutup ganda.

9

Roda gigi kerucut (Bevel gear)

Roda gigi kerucut dipakai untuk memindahkan gerakan atau

putaran antara poros yang berpotongan. Walaupun roda-roda

gigi kerucut biasanya dibuat untuk sudut poros 90º, roda-roda

gigi ini biasanya untuk semua ukuran sudut.

Screw gear

Jenis roda gigi ini trediri dari dua buah helical gear wheel

yang merupakan kombinasi sederhana untuk memindahkan

gaya maupun torsi poros yang

membentuk sudut-sudut tertentu.

Hypoid gear

Hypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel gear,

namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih

hiperbolid dibandingkan dengan cousenya dan

menoperasikannya lebih lembut dan tenang.

10

c. Rumus yang digunakan

Rumus Dasar Roda Gigi miring

Dalam perencanaan ini saya menggunakan jenis roda gigi miring karena

ada beberapa pertimbangan yaitu :

Dilihat dari poros, karena sejajar maka yang paling cocok

dipergunakan adalah roda gigi miring.

Karena daya dan putaran relative tinggi, maka lebih cocok

bila menggunakan roda gigi miring.

Adapun rumus dasar yang berhubungan dengan perencanaan roda gigi

miring antara lain sebagai berikut :

Perhatikan gambar sebuah roda gigi miring :

θp1= Sudut puncak untuk pinion

θp2 = Sudut puncak untuk gear

DP = Diameter puncak pinion

D g = Diameter puncak gear

V.R = Velocity Ratio = DpDp

=TGTp

= NpNG

(3-1)

Dari gambar kita temukan bahwa

θ s =θP1+θp 2 (3-2)

θp 2 = θS - θp 1 (3-3)

atau

11

sin θp 2 = sin¿¿ - θp 1) (3-4)

sin θp 2 = (sin θ s . cos θp 1 – cos θ s . sin θp 1

Kita dapatkan jumlah puncak (3-5)

θP = DP /2

sin θ p1 =

DG /2sin θ p2

sin θ p /1sin θ p /1 =

DGDP

=V.R

atau

sin θ p2 = V.R.X sin θ p1 (3-7)

dari persamaan (3-4) dan (3-7)

V.R.X sin θ p1 = sin θ s – cos θ s . sin θ p2 (3-8)

Bagilah seluruh persamaan dengan cos θ p1,kita dapatkan

V.R.tan θ p1 = sin θ p3- cos θ s tan θp1 (3-9)

atau

tanθ p1 = sin θ s

V . R+cos θs

(3-10)

jadi

θp1= tan−1 sin θ s

V . R+cos θs(3-11)

Dengan cara yang sama kita dapat temukan

Tanθ p1= 1

V . R=

DPDG

= TpTG

(3-12)

Jadi

θ p2= tan−1 sin θ s

1V . R

+cosθs (3-13)

Jika sudut antar sumbu adalah 90° atau θ s=90° maka

tanθp1=1

V . R=

DP

DG

=T P

TG

(3-14)

tanθp2=V .R=DG

DP =

TG

T P(3-15)

Ukuran proposional untuk roda gigi miring

12

i. Addendum a.= 1m

ii. Dendendum d =1,2 m

iii. Jarak ruang =0,2 m

iv. Kedalaman kerja = 2 m

v. Tebal gigi gigi = 1,5708 m

Dimana m adalah modul

(sumber Khurmi : hal 1045)

Gambar 2.4 Roda gigi miring

Ukuran proporsional untuk roda gigi miring

i. Addendum, a. = 1 m

ii. Dedendum, d = 1,2 m

iii. Jarak ruang, = 0,2 m

iv. Kedalaman kerja = 2 m

v. Tebal gigi-gigi = 1.5708 m

Dimana m adalah modul

13

(Sumber Khurmi : hal 1045)

Dimana,

θp = Sudut puncak

R = Radius lingkaran puncak dari gear atau pinion puncak dan,

RB = Jarak kerucut belakang atau radius lingkaran puncak ekivalen dari

pinion atau gear

Sekarang lihat dalam gambar

Ra=R . sec θp ( 3-16)

Kita ketahui bahwa jumlah ekivalen gigi adalah

T G=2 RB

m(3-17)

T E=2. R . secθp

m=T . sec θp (3-18)

T= jumlah gigi aktual pada gear

Kekuatan roda gigi miring

Kekuatan gigi-gigi dari roda gigi miring diperoleh dalam cara yang sama

dengan jenis roda gigi lainnya. Bentuk modifikasi dari persamaan Lewis untuk

beban gigi tangensial adalah diberikan sebagai berikut

wT=¿) b.π . y ,( L−bL

) (3-19)

Dimana

f e = Tegangan statik yang di ijinkan

CV= Faktor kecepatan

=3

3+v, untuk potongan gigi dengan pemotong bentuk

=6

6+v, untuk pemotongan gigi dengan menggunakan mesin yang

persisi

V = Kecepatan keliling dalam m/dtk

b = modul

y , = faktor bentuk gigi untuk jumlah ekivalen gigi tinggi kemiringan dan

kerucut puncak

¿ √¿¿

14

DG =Diameter puncak dari gear

DP = Diameter puncak dari pinion

Catatan

L−bL

Faktor bisa disebut faktor kemiringan

Untuk operasi yang memuaskan dari roda gigi miring lebar muka merkisar

dari 6,3 m sampai 9,5 m , dimana m = module. Juga rasio Lb

tidak lebih

dari 3. Untuk ini jumlah gigi pada pinion harus tidak kurang

Dari =48

√1+¿¿¿ ,dimana V.R adalah rasio kecepatan

Beban pemakaian dan beban dinamik untuk roda gigi miring mungkin

diperoleh dalam cara yang sama pada roda gigi lurus

gambar.Gaya aksi pada roda gigi miring

Gaya normal (WN) pada gigi adalah tegak lurus untuk profil gigi dan dengan

demikian membuat sebuah persamaan sudut unuk sudut tekan (∅ ) untuk lingkaran

puncak. Dengan demikian gaya normal dapat dipecah menjadi dua komponen ,

satu adalah komponen tangensial (WT) dan komponen kedua A=π r2 adalah

15

komponen radial (WR). Komponen tangensial di hasilkan dari reksi bantalan,

sedangkan komponen radial diperoleh dari tekanan atau dorongan poros. Besaran

komponen tangensial dan radial adalah sebagai berikut

w r = wN cos∅

dan

wR = wN sin∅ (3-20)

atau

wR =W r tan∅

semua gaya adalah dimisalkan bekerja pada jari-jari utama (Rm), dari geometri

pada gambar

RM=(L−b2 ) sinθ p1

Dimana sinθp1=DP /2

L (3-21)

RM=¿ )x DP

2 L

Sekarang gaya radial (WR) bekerja pada jari-jari utama mungkin dapat

dipecahkan menjadi dua komponen WRH dan WRV dalam arah radial dan aksial

seperti diperlihatkan dalam gambar. Denan demikian gaya aksial dari poros

pinion adalah

wRH=W R sin θp1

wRH=W T tan θ . sin θ (3-22)

dan gaya aksi radial dari poros pinion adalah

wRV =W R cos θ p1 (3-23)

¿wT tan∅ .cos∅ p1

Merencanakan poros dari roda gigi miring

Dalam mendesain poros pinion langkah-langkah yang dapat diambil adalah

sebagai berikut

1. Pertama, carilah kerja torsi pada pinion , diberikan oleh

T= p x 45002 πNp

16

Dimana,

P =Tenaga kuda yang ditransmisikan

N P=¿Kecepatan putar dari pinion (rpm)

2. Carilah gaya tangensial (WT) yang bekerja pada radius utama

(Rm), kita ketahui bahwa

W T=T

RM

3. Kemudian cari gaya aksial dan gaya radial yang bekerja pada poros

pinion gaya aksial dari poros pinion adalah

W RH=W R sin p1

W RH=W T tan∅ . sin∅ p1

dan gaya aksi radial dari poros pinion adalah

W Rv=W R cosθ p1

W Rv=W T tan∅ . cos∅ p1

4. Carilah resultan momen bending pada poros pinion sebagai berikut

momen bending yang disebabkan olehWRH dan WRV adalah

diberikan oleh

M 1=W RV x overheng−W RH x RM

dan momen bending yang disebabkan oleh WT

M 2=W T x overheng

Resultan momen bending adalah

M=√ M 12+ M 2

2

5. Karena poros dikenai dua momen (T) resultan momen bending

(M), maka ekivalen kedua momen adalah

T e=√M 2+T 2

6. Sekarang diameter dari poros pinion dapat digunakan

menggunakan persamaan torsi, kita tahu bahwa

T e=f

16f s.Dp2

dimana

dp = diameter dari poros pinion

17

s f = Tegangan ijin untuk material dari poros pinion

7. Langkah yang sama dapat digunakan untuk mencari diameter gear

Ss= 2. TL .W . D

≤SsypN ( 22 )

BAB III

Mekanisme Sistem Tranmisi

a. Pemilihan jenis roda gigi

Roda gigi yang digunakan pada rancangan sistem tranmisi sebuah

kincir angin Roda Gigi Miring Transmisi roda gigi miring digunakan

untuk mentransmisikan tenaga pada rasio kecepatan yang konstan

antara dua poros yang mana sumbu yang mendapat perhatian pada

sudut tertentu. Permukaan puncak untuk roda gigi

miring adalah kerucut terpotong.Roda gigi miring dipakai untuk

memindahkan putaran antara poros-poros yang sejajar. Sudut

kemiringan adalah sama pada setiap roda gigi, tetapi satu roda gigi

harus mempunyai kimiringan ke sebelah kanan dan yang lain ke kiri.

Roda gigi ini mampu memindahkan putaran lebih dari 3600 rpm dan

kecepatan keliling lebih dari 5000 ft/menit.

Syarat-syarat yang digunakan dalam roda gigi miring

1. Puncak kerucut

2. Pusat kerucut

3. Sudut puncak

b. Sketsa roda gigi miring

18

Bab IV

19

Pembahasan Sistem Transmisi

a. Perhitungan roda gigi

Maka untuk mencari dimensi roda gigi

Roda gigi yang dipakai adalah 20º full depth involute sistem, karena untuk

pemakaian yang lama.

Maka jumlah gigi minimum untuk 20º full depth involute sistem adalah 18

buah (Khurmi hal. 996)

Diketahui,

Tenaga P = 1800 Watt = 2,4138 h.p.

Putaran NP1 = 100 r.p.m , ini juga merupakan putaran pinion pertama.

Putaran yang direncanakan NG2 adalah 45 rpm.

Maka, rasio kecepatannya dapat dicari

V . R=Np1

NG1

=Np2

NG2

¿ 100NG1

=Np1

45

4500=NG1. Np1.

N2 G1/P2=4500

NG1/P2=67,08

V . R= 10067,08

=67,0845

V . R=1,49

Jadi rasio kecepatannya adalah 1,49

Sudut antara poros adalah θ = 90º

Sudut puncak untuk pinion adalah

θp1=tan−1 1V . R

θp1=tan−1 11,49

θp1=¿30,2°

Sudut puncak untuk gigi

θp2=¿90º-30,2°

θp2=59,8 °

Jumlah formatif untuk gigi pinion adalah

TEp=T P . Sec θ P1

20

TEp=18. 30,2 °

TEp=18.1,157

TEp=¿ 20,826

Jumlah formatif untuk gear

TEG=T G . Secθ P2

TEG=34. Sec 59,8

TEG=67,592

Faktor bentuk gigi pinion

Y ' p=0,154−0,912TEP

Y ' p=0,154− 0,91220,826

Y ' p = 0,110

Faktor bentuk untuk gear

Y ' G=0,154−0,912TEG

Y ' G=0,154− 0,91267,592

Y ' G=¿0,140

Gambar : Alur pentransmisian putaran oleh roda gigi miring

21

Perhitungan roda gigi pertama I

Pada pinion pertama I

Torsi

T=P .45002π NP

P = Tenaga kuda yang ditranmisikan (Hp)

Np = Kecepatan putar dari pinion (rpm)

T=2,4138.45002 π .100

T=17,2963 kg .m

T=1729,63 kg . cm

Mencari modul dan lebar muka gaya tangensial dari pinion adalah

W T=2TDP

W T=2(1729,63)

mT P

W T=3459,26

mT P Dimana (DP=m xT P)

W T=3459,26

m .18

W T=192,18

m

Kecepatan garis puncak

V=π DP.100

¿ π .m . T P.100100

¿3,14. m .18

¿56,52. m. m /min

¿0,942. m. m /dtk

Tegangan kerja ijin

f w=1400( 280280+v

)

f w=1400( 280280+0,942. m

)

¿1400.0,9996 .m

22

¿1399,44. m

Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak

L=DP

2 sin .θ p1

L=m x T P

2 sin .θ p1

L= m x182 sin .30,2°

L=17,8927. m

Karena lebar muka gigi adalah 14

dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,

dengan demikian

b= l4=17,8927. m

4=4,473175 . m

Sekarang gunakan hubungan

W T=( FOP X CV ) b . π .m. y; p¿

Dimana,FW=FOP X CV

W T=FW .b . π .m. y; p¿)

192,18m

=1400¿ ).4,4732.m.π.m.0,11(17,8927.m -4,4732. m

17.8927 .m

192,18=1400¿ ).π.m3. (17,8927.m.0,25)

192,18=¿ ).π.m4-(280 x 1400 x 4,4732 x 0,11 x0,25

280+0,982.m ¿¿) .π. m3

192,18=( 280 x1400 x 4,4732 x 0,11 xπ .m4280 x 1400 x 4,4732 x 0,11x 0,25 x π .m3

280+0,942.m ¿¿)

).

53810,4+181,03356.m=3451280,2 π . m4−48221,095. π . m3

10837019,828. m4−151414,2383. m3−181,03356. m−43810,4=0

m =0,253

Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1,maka dapat dicari lebar muka

Gigi

b=4,473175 m

23

b=44,73175 cm

adendum

a =1,m =1

dan dendendum

d =1,2 m=1,2

Diameter luar

Do=DP+2a .cosθ p1

¿mT P+2a .cos θ p1

¿1. (18 )+2 (1 )cos30,2 °

= 19,72 cm

Tinggi kemiringan

L = 17,8927m

L =178,927 cm

Perhitungan roda gigi pertama II

Pada pinion pertama II

Torsi

T=P .45002 π NP

P = Tenaga kuda yang ditranmisikan (Hp)

Np = Kecepatan putar dari pinion (rpm)

T=2,4138.45002π

T=2,4138.45002 π .100

T=17,2963 kg .m

T=1729,63 kg . cm

Gaya tangensial dari roda gigi adalah

W T=2TDP

W T=2(1729,63)

mT P

W T=3459,26

mT P Dimana (DP=m xT P)

24

W T=3459,26

m .18

W T=192,18

m

Kecepatan garis puncak

V=π DP.100

¿ π .m . T P.100100

¿3,14. m .18

¿56,52. m. m /min

¿0,942. m. m /dtk

Tegangan kerja ijin

f w=1400( 280280+v

)

f w=1400( 280280+0,942. m

)

¿1400.0,9996 .m

¿1399 ,44. m

Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak

L=DP

2 sin .θ p1

L=m x T P

2 sin .θ p1

L= m x182 sin .30,2°

L=17,8927. m

Karena lebar muka gigi adalah 14

dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,

dengan demikian

b= l4=17,8927 . m

4=4,473175 . m

Sekarang gunakan hubungan

W T=( FOP X CV ) b . π .m. y; p¿

Dimana,FW=FOP X CV

W T=FW .b . π .m. y; p¿)

25

192,18m

=1400( 280280+0,942. m

) .4,473175m.π.m.0,11(17,8927.m -4,473175. m17,8927 m

)

192,18m

=1400¿ ).m.π.m.(17,8927.m.0,25)

192,18=1400¿ ).π.m3.17,8927 (17,8927.m.0,25)

192,18=¿ ).π.m4-(280 x 1400 x 4,73175 x 0,11 x0,25

280+0,942.m ¿¿) .π. m3

192,18=( 280 x1400 x 4,73175 x 0,11 xπ . m4 280 x 1400 x 4,73175 x 0,11 x0,25 x π . m3

280+0,942. m¿¿)

).

53810,4+181,03356 .m=204033,06 π . m4−51088,265. π .m3

m = 0,345

Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1,maka dapat dicari lebar muka

Gigi

b=4,473175 m

b=44,73175 cm

adendum

a =1,m =1

dan dendendum

d =1,2 m=1,2

Diameter luar

Do=DP+2a .cosθ p1

¿mT P+2a .cos θ p1

¿1. (18 )+2 (1 )cos28,26

= 19,76 cm

Tinggi kemiringan

L =19,0084 m

L =19,0084 cm

Dengan modul yang dihitung rata-rata dibawah 1 maka sesuai dengan

minimum modul yang direkomendasikan adalah 1 maka dimensi roda gigi

miring pada pasangan I dan II adalah sama.

b. Perhitungan poros

26

Poros kincir adalah poros yang digunakan sebagai tempat pemasangan kincir

yang akan digunakan untuk mentransfer tenaga ke roda gigi miring.

Daya yang dipindahkan adalah 4448,506 Watt = 4,448506 kW putaran poros

pinyon adalah 432,1218 r.p.m

Pada sudu A terdapat gaya reaksi yang timbul akibat berat sudu dan gaya

tangensial sudu.

Gaya berat FWS = 2500 N

wRH=W R sin θ p1

wRH=W T tan∅ .sin 61,73

wRH=314,69 tan 20.sin 61,73

wRH=100,84N

dan gaya aksi radial dari poros roda gigi adalah

wRV =W R cos θ p1

wRV =W T tanθ . cosθp1

wRv=314,69 tan20. cos 61,73

wRV =54,25N

Jumlah gay reaksi pada arah aksial adalah F aksial dan WRH diterima oleh dua

bantalan

Jadi

RBH=RDH=F Axial+W RH

2=11571,403+100,87

2=5836,14 N

Reaksi vertikalnya adalah

Σ M DV =O

−FWS x 0,25+0,25 xW RV −RBD x0,5=0

−250 x 0,25+0,25 x54,25−RBD x0,5=0

RBD=¿ -97,875.N

Σ M DV =O

−RRV x 0,25+0,25 xW RV−FWS x0,75=0

−54,25 x0,25−RBV x 0,5+250 x0,75=0

RBv=¿ 347,875.N

Maka gaya resultan yang bekerja pada bantalan adalah

27

RB=√ R2 BH +¿ R2 BV ¿

RB=5836,142+347,8752

RB=5846,498

W RH=W R

Dengan cara yang sama

RBv=√R2 DH+¿R2 DV ¿

RBv=5836,142+97,8752

RB=5836,96. N

Garis tengah poros

Poros mendapat momen puntir dan bending dalam merancang poros ini poros

dibuat dari Fe 490 menurut table, karena poros mendapat beban puntiran maka

τ ∞=23−24N

mm2

Diambil 30 N/mm2

Tahanan momen yang diperlukan oleh penampang berbentuk lingkaran harus

sama dengan

ω∞ ≥m∞

τ ∞

=1099,265 x 103

30=2264,217 mm2

Dari ω∞=≈ 0,2 d3

d1 ≥3√ m∞

0,2=3√ 26642,17

0,2=51 mm

Karena poros dipasang pasak maka di ambil 55 mm di posisi B poros dibebani

lengkungan dan puntiran

Dengan demikian

M t=√M b2+M ∞

2 =√1459,242+1099,2562=1826,95 N . m

Momen tahanan juga 50N/mm2

W b=M t

σb

=1826,95 x103

50=36539,1 mm3

Dari W b ≈ 0,1 d33

Ditemukan bahwa

d3=3√ W B

0,1=3√ 36539,1

0,1=71,5 mm

28

Karena disini dipasang pasak maka dibulatkan 75 mm

Pada titik D poros tidak dibebani baik bending maupun puntiran.

Jadi σ 0=2,5 N /mm2

Untuk diameter poros dititik D maka,

Rd ≤ σ 0 xd42

d4=√ Rd

σ0

=√ 5836,492,5

=48,33 mm

Diameter 4 lebih kecil dari pada dititik B, maka akan lebih praktis menggunakan

blok bantalan yang sama, yaitu menggunakan diameter 65 mm hasil perhitungan

poros sudu digambarkan pada lampiran

c. Perhitungan pasak

Pasak yang digunakan adalah pasak segi empat

Menurut tabel (Khurmi 463) lebar pasak untuk diameter poros 55 mm

memiliki lebar 16 mm tebal 10 mm.Panjang pasak adalah dengan

mempertimbangkan pasak dari segi geser maupun kekuatan

Memepertimbangkan geser Material yang digunakan untuk poros adalah Fe 490

yang memiliki tegangan

T=Ixw x f s xd2

π16

f s d3=¿ Ixw x f s xd2

π16

d2=I x w

I= πd8w

=π (75)2

8.22=100,35 mm

Dengan mempertimbangkan kerusakan

T=Ixt2

x f c xd2

π16

f s d3=¿ T=Ixt2

x f c xd2

π16

d2=I x w

I= πd8w

=π (55)2

8.18=65,96 mm

29

I=π f c d2

4 t f s

I=π 420 x 552

4.10 .700=142,477

Kita ambil panjang terbesar yaitu 142,477 dibulatka 143 mm

Bab V

Kesimpulan

1. Mahasiswa mampu menghitung perencanaan untuk merancang roda gigi

miring.

2. Dalam perencanaan perhitungan ,dapat mengetahui jenis roda gigi miring apa

yang digunakan untuk pembangkit listrik

30

Daftar pustaka

Bambang Irawan, Ir, Drs, MT,. Samsul Hadi, Drs,. Modul Mesin Konversi

Energi I, Politeknik Negeri Malang, Malang, 2000

Chu-Kia Wang, Phd, Statically Indeterminate Structures, Mc Graw Hill,

Kogahusha, 1983

Edwards, Hicks, Teknologi Pemakaian Pompa, Erlangga, Jakarta, 1996

El-Wakil, M. M., ‘Powerplant Technology“ ,McGraw-Hill Book Company,

New York, 1984

Harahap, Ghandi, Perencanaan Teknik Mesin,Erlangga, Jakarta,1984

Hibbeler, R.C., Structural Analysis, Prentice Hall, New Jersey, 1997

Jac Stolek, C. Kros, Elemen Mesin , Penerbit Erlangga, Jakarta pusat, 1986.

Pompa dan Kompresor

Khurmi, R.S., Gupta, J.K., Machine Design, Eurasia Publishing House, New

Delhi, 1980

Kadir, A.,“Energi Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik Dan Potensi

Ekonomi“,Universitas Indonesia Press, Jakarta 1992

Meriam, J.L.,Kraige, L.G., Engineering Mechanics „Dynamics“, John Wiley

http://www.windpower.org

http://www.windenergy.com

31