95
FTI Teknik Mesin ITATS BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang. Tugas Perencanaan Mesin ini merupaan Tugas yang diberikan guna melengkapi nilai tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Induatri Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, pada Jenjang Sarjana. 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 Gearbox. Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang berupa rumah untuk roda gigi. 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. Pembuatan produk tersebut dengan memperhatikan spesifikasi yang diinginkan. 1.2.Maksud dan Tujuan Disamping untuk memenuhi kurikulum S1 Jurusan Teknik Mesin ITATS,tugas ini juga dimaksudkan : a. Agar mahasiswa dapat menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan sehingga dapat menerapkan secara langsung dilapangan. b. Agar mahasiswa dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan permasalahan pada perencanaan Gearbox, seperti gaya-gaya pada roda gigi reaksi pada poros dan yang lainnya. Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 1

47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang.

Tugas Perencanaan Mesin ini merupaan Tugas yang diberikan guna

melengkapi nilai tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas

Induatri Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, pada Jenjang Sarjana. 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 Gearbox. Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang

berupa rumah untuk roda gigi. 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. Pembuatan produk tersebut

dengan memperhatikan spesifikasi yang diinginkan.

1.2.Maksud dan Tujuan

Disamping untuk memenuhi kurikulum S1 Jurusan Teknik Mesin

ITATS,tugas ini juga dimaksudkan :

a. Agar mahasiswa dapat menerapkan teori yang diperoleh dari

perkuliahan sehingga dapat menerapkan secara langsung

dilapangan.

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

permasalahan pada perencanaan Gearbox, seperti gaya-gaya pada

roda gigi reaksi pada poros dan yang lainnya.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 1

Page 2: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

c. Menyiapkan mahasiswa menjadi anggota masyarakat yang

memiliki kemampuan akademik yang dapat menerapkan,

mengembangkan dan menciptakan ilmu pengetahuan dan

teknologi.

d. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi serta

mengupayakan penggunaan Gearbox untuk meningkatkan taraf

hidup masyarakat kearah yang lebih baik.

1.1.Batasan Masalah.

Karena dalam masalah perencanaan roda gigi adalah sangat luas,

menyangkut berbagai macam disiplin ilmu, maka dilakukan pembatasan

permasalahan. Permasalahan yang akan dibahas pada perencanaan elemen

mesin tentang roda gigi transmisi ini antara lain:

a. Perencanaan Roda Gigi.

b. Perencanaan Poros.

c. Perencanaan Pasak.

d. Perencanaan Bantalan.

e. Perencanaan Pelumasan.

1.4. Sistematika Penulisan.

Dalam penulisan perencanaan Gear Box disajikan dalam bentuk Bab per

Bab yang kemudian diuraikan dalam sub Bab. Adapun Bab-bab yang ada secara

garis besar adalah sebagai berikut :

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 2

Page 3: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi tentag latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode

pengambilan data dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Berisi tentang jenis-jenis roda gigi, rumus dasar roda gigi, poros, bahan dasar

poros, pasak, bantalan dan systempelumasan.

BAB III : MEKANISME SISTEM TRANSMISI

Berisi tentang gambar sket perencanaan sistem transmisi

BAB IV : PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI

Berisi tentang perhitungan perencanaan sistem transmisi perhitungan

pertencanaan poros, perhitungan pertencanaan pasak, perhitungan pertencanaan

bantalan dan perhitungan pertencanaan pelumasan.

BAB V : PENUTUP

Berisi tentang kesimpulan hasil perencanaan sistem transmisi dan saran.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN-LAMPIRAN

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Roda Gigi

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 3

Page 4: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Pada dasarnya sistem transmisi roda gigi merupakan pemindahan

gerakan putaran dari satu poros ke poros yang lain hampir terjadi disemua

mesin. Roda gigi merupakan salah satu yang terbaik antara sarana yang ada

untuk memindahkan suatu gerakan. 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

Adapun klasifikasi dari roda gigi antara lain :

2.1.1. Roda gigi lurus (Spur gear)

Roda gigi lurus dipakai untuk memindahkan gerakan putaran

antara poros-poros yang sejajar. Yang biasanya berbentuk silindris dan

gigi-giginya adalah lurus dan sejajar dengan sumber putaran. Pengunaan

roda gigi lurus karena putarannya tidak lebih dari 3600 rpm dan kecepatan

keliling tidak lebih dari 5000 ft/menit. Ini tidak mutlak, spur gear dapat

juga dipakai pada kecepatan diatas batas-batas tersebut.

2.1.2. Roda gigi miring (Helical gear)

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

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 4

Page 5: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

dan yang lain ke kiri. Roda gigi ini mampu memindahkan putaran lebih

dari 3600 rpm dan kecepatan keliling lebih dari 5000 ft/menit.

2.1.3. 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.

2.1.4 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 90°, roda-roda gigi ini biasanya untuk

semua ukuran sudut.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 5

Page 6: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

gambar 2.1.4 bevel gear

2.1.5. 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.

2.1.6 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.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 6

Page 7: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

2.2. Rumus Dasar Roda Gigi

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 (in) .................................................. ( 3 )

2

C = jarak poros antara dua roda gigi

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 7

Page 8: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

d = diameter roda gigi

d. Kecepatan Pitch Line / Garis Kontak (Vp)

Rumus dari buku deutschman hal 563

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

12

Dimana :

Vp = kecepatan putaran

e. Torsi Yang Bekerja

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

n

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 )

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 8

Page 9: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

• Gaya normal (Fn)

Fn = Ft

Cosθ

• Gaya tangensial (Ft)

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

D

• Gaya dinamis (Fd)

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

600

Untuk 0<Vp<2000 ft/menit

Fd = 1200+Vp .Fp

1200

Untuk 2000<Vp<4000 ft/menit

Fd = 78+ √ 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)

a. Lebar Gigi (b)

Rumus dari buku deutschman hal 584

b = Fd ...................................................... ( 9 )

d1.Q K

Q= 2.d2

d1+d2

Dimana :

b = Lebar gigi (in)

Fd = Gaya dinamis (in)

d1 = diameter pinion

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 9

Page 10: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

d2 =diameter gear

Q = Perbandingan roda gigi

K = Faktor pembebanan

b. Syarat Keamanan Roda Gigi

9 ≤ b ≤ 13

p p

c. Evaluasi Kekuatan Gigi (Persamaan AGMA)

Sad = Sat.Kl ......................................................... ( 10 )

Kt.Kr

σ t = Ft.Ko.P.Ks.Km ............................................. ( 11 )

Kv.b.j

Dimana :

Sat = Tegangan ijin Material

Kl = Faktor umur

Kt = Faktor temperature

Kr = Faktor keamanan

σt = Tegangan bending pada kaki gigi

Ko = Faktor koreksi beban lebih

Km = Koreksi distribusi beban

Kv = Faktor dinamis

J = Faktor bentuk geometris

d. Menentukan Gaya bending Pada Pinion dan Gear (Fb)

Rumus dari buku deutschman hal 551

P

YbSoFb ..=

.................................................. ( 12 )

k. Menentukan Panjang Garis Kontak Gigi

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 10

Page 11: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

2

dr =

( ) ( )

−−++−−+= θθθθ sincossincos 2

222224

224

244 rrarrrarAB

................. ( 13 )

l. Menentukan Perbandingan Kontak (kontak ratio)

θρ cos.

ABSad =

............................................................. ( 14 )

Dimana :

AB = Panjang garis kontak

CR = Kontak ratio

2.2. Poros

Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar, biasanya

berpenampang bulat, dimana terpasang elemen - elemen seperti roda gigi,

roda gila dan elemen pamindah daya lainnya. Poros dapat menerima beban –

beban lentur, tarik, tekan atau putaran yang bekerja sendiri – sendiri atau

berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Definisi yang pasti dari poros

adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan penggunaan.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 11

Page 12: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Dibawah ini terdapat beberapa definisi dari poros :

a. Shaf adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari

mesin ke mekanisme yang digunakan.

Gambar 2.2.1 shaf

b. Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada

poros tersebut, juga berfungsi sebagai pendukung.

Gambar 2.2.2 Axle

c. Spindle adalah poros yang terpendek terdapat pada mesin perkakas dan

mampu atau sangat aman terhadap momen bending.

Gambar 2.2.3 Spindle

d. Line Shaft adalah poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme

yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor

penggerak ke mekanisme tersebut.

Gambar 2.2.4 Line Shaft

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 12

Page 13: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

e. Jack Shaft adalah poros yang pendek, biasanya dipakai untuk dongkrak

“JACK” mobil.

Gambar 2.2.5 Jack Shaft

f. Flexible adalah poros yang juga berfungsi memindahkan daya dari dua

mekanisme, dimana peerputaran poros membentuk sudut dengan poros

yang lainnya, daya yang dipindahkan rendah.

Gambar 2.2.6 Flaxible

Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah diheattreatment.

Poros yang dipakai untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya

dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap

keausan.

2.3. Pasak ( Keys )

Pasak digunakan untuk menyambung poros dan roda gigi, roda

pulley, sprocket, cams, lever, impeller dan sebagainya.

Karena distribusi tegangan secara actual untuk sambungan pasak

ini tidak dapat diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan

disarankan menggunakan faktor keamanan sebagai berikut :

1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ). >> N = 1.5

2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah. >> N = 2.5

3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik >> N = 4.5

Adapun macam – macam pasak yaitu :

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 13

Page 14: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

1. Pasak datar segi empat ( Standart square key ).

Gambar 2.3.1 Pasak data segiempat

2. Pasak datar standar ( Standart flat key ).

Gambar 2.3.2 Pasak datar standar

3. Pasak tirus ( Tepered key ).

Gambar 2.3.3 Pasak tirus

4. Pasak bidang lingkaran ( Wood ruff key ).

Gambar 2.3.4 Pasak bidang lingkaran

5. Pasak bintang (Splines ).

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 14

Page 15: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Gambar 2.3.5 Pasak bintang

6. Pasak bintanng lurus ( Straight splines ).

Gambar 2.3.6 Pasak bintanng lurus

7. Pasak bintang involute ( involute spline ).

Gambar 2.3.7 Pasak bintang involute

Adapun berbagai macam pasak, namun yang dibahas adalah

pasak standar ( Standart flat key ). Pemasangan pasak pada poros maupun

roda yang disambungkan dan dibuat alur pasak yang disesuaikan dengan

ukuran pasak.

Keterangan :

F = Gaya yang bekerja. h = Tinggi pasak.

A = Pasak. b = Lebar pasak

B = Poros. l = Panjang pasak.

2.3.1.Rumus Dasar Pasak

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 15

Page 16: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Ukuran lebar dan tinggi pasak ada dalam table yang disesuaikan

dengan kebutuhan atau tergantung pada diameter poros.

a. Panjang pasak sesuai dengan kebutuhan dan dimensinya.

W = Lebar pasak.

H = Tinggi pasak.

L = Panjang pasak.

Ss = Tegangan geser.

• Gaya (F)

D

TF

2=

dimana

2

DFT =

..............................................

( 15 )

• Tegangan geser (σ s)

A

FSs =

dimana

WLA .=..............................................

( 16)

• Tegangan kompresi (σ c)

2

... DLWSsT =

..................................................................

( 17 )

Pada perhitungan ini dipergunakan faktor keamanan dengan asumsi

sebagai berikut :

1. Untuk beban torsi yang konstan ( torque stedy ). >> N = 1.5

2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah. >> N =

2.5

3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak balik. >> N = 4.5

b.Tegangan geser yang diijinkan.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 16

Page 17: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

N

Syp

N

Ssyp 58.0=

............................................................... . ( 18 )

c.Tegangan kompresi yang diijinkan.

DWL

TSc

..

.4=

....................................................................... ( 19 )

d.Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman.

N

Ssyp

DWL

TSc ≤=

..

.4

........................................................... ( 20 )

e.Tinjauan terhadap kompresi.

DWSc

TL

..

.4=

............................................................... ( 21 )

f. Syarat yang harus dipenuhi supaya pasak aman ( geser ).

N

Ssyp

DWL

TSs ≤=

..

.2

................................................... ( 22 )

g.Tijauan terhadap geser.

DWSs

TL

..

.2=

............................................................... ( 23 )

2.4. Bantalan ( Bearing )

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban

sehingga putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung secara

halus, aman dan umur pakai panjang. Agar elemen mesin dapat bekerja

dengan baik maka bantalan harus dipasang cukup kokoh.

2.4.1.Klasifikasi Bantalan

1. Berdasarkan gerakan terhadap poros

Bantalan luncur

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 17

Page 18: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Pada bantalan ini terjadi gerakan luncur antara poros dan bantalan

karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan

perantaraan lapisan pelumas.

Gambar 2.4.1 Bantalan Luncur

Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang

berputar dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding.

Gambar 2.4 .2 Bantalan gelinding dengan bola

2. Berdasarkan arah beban terhadap poros

Bantalan radial

Setiap arah beban yang ditumpu oleh bantalan ini tegak lurus terhadap

sumbu poros.

Bantalan aksial

Setiap arah beban yang ditumpu oleh bantalan itu sejajar dengan

sumbu poros.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 18

Page 19: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Bantalan gelinding halus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang sejajar dan tegak lurus

terhadp poros.

2.42. Macam – macam bantalan luncur

1. Bantalan radial berbentuk silinder, silinder elip

2. Bantalan aksial yang berbentuk engsel

3. Bantalan khusus yang berbentuk bola

Gambar 2.5

Gambar 2.6

2.4.3.Rumus Dasar Bantalan

Rumus yang digunakan pada saat perencanaan bantalan yaitu :

• Umur bantalan (L10h)

Rumus dari buku deutschman hal 485

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 19

Page 20: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

nx

P

ChL

b

.60

106

10

=

.............................................................. ( 23 )

• Beban equivalen (P)

P = Fs ( X.V.Fr.y.Fa ) .......................................................... ( 24 )

dimana :

b = Konstanta

= 3.0 ( untuk ball bearing )

= 10/3 ( untuk roll bearing )

V= Faktor putaran

= 1 ( untuk ring dalam berputar )

= 1.2 ( untuk ring luar berputar )

Dimana :

L10h = Umur bantalan (jam )

C = Beban dinamis ( lb )

P = Beban ekuivalen ( lb )

Fs = Konstanta beban ( beban shock/lanjut )

Fr = Beban radial ( lb )

Fa = Beban aksial ( lb )

X = Konstanta radial

Y = Konstanta aksial

n = Putaran ( rpm )

2.4. Pelumasan

Dalam sistem transmisi pada mesin – mesin yang bergerak,

diperlukan suatu sistem pelumasan guna mengurangi hubungan kontak dari

dua bagian yang bergerak. Apabila tidak ada pelumasan maka akan

mempercepat terjadinya kerusakan pada komponen mesin tersebut.

2.4.1.Klasifikasi Pelumasan

Sistem pelumasan dalam dunia permesinan dapat

dikellompokkan menjadi dua jenis yaitu :

1. Pelumasan menurut bentuknya

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 20

Page 21: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Pelumasan padat

Pelumasan semi padat

Pelumasan cair

2. Pelumasan menurut caranya

Pelumasan tangan : Dipakai untuk beban yang ringan dan kerja yang

tidak kontinyu.

Pelumasan tetes : Minyak diteteskan dengan jumlah yang teratur melalui

sebuah katup jarum.

Pelumasan sumbu : Pelumasan dengan menggunakan sumbu untuk

menghisap minyak.

Pelumasan percik : Minyak dari bak penampung dipercikkan dan

biasanya digunakan dalam pelumasan torak, silinder motor yang

mempunyai putaran tinggi.

Pelumasan cincin : Pelumasan ini dengan menggunakan cincin yang

digantung pada poros sehingga ikut berputar bersama poros dan

mengangkat minyak dari bawah.

Pelumasan pompa : Disini pompa digunakan untuk mengalirkan minyak

ke bantalan karena sifat minyak yang kental.

Pelimasan gravitasi : Dari sebuah tangki di atas bantalan minyak

dialirkan oleh gaya beratnya sendiri.

2.4.1.Tujuan dan Fungsi Pelumasan

1. Mengurangi daya energi pada bagian – bagian mesin yang saling

bergesekan.

2. Untuk memelihara ukuran sebenarnya ( menahan keausan ) dari bagian

mesin yang bergerak.

3. Membuang kotoran – kotoran yang diakkibatkan oleh pergesekan antara

koponen yang bergerak

2.5.3.Rumus Dasar Pelumasan

a. Perencanaan viskositas absolute dari pelumas

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 21

Page 22: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

−=

SStZ

18022.0ρ

.............................................................. ( 25 )

t = ∞ - 0.0035 ( T – 60 )

Dimana :

Z = Absolute viscositas ( cp )

tρ= Spesific gravity pada temperature test ( t )

S = Saybelt universal second = 120

Kp = 1.45 x 10-7 Reynold

Sehingga dari grafik didapat harga SAE dengan persamaan :

pc

nfrS

.

..1 η=

..............................................................................

( 26 )

Dimana :

S1 = Angka karakteristik bantalan

µ = Viskositas minyak pelumas

c = Radial cleareance ( in )

p = Beban yang diterima bantalan ( psi )

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 22

Page 23: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Gambar 2.5. Dimensi Pelumasan Bantalan

b.Tebal minimum minyak pelumas dari grafik

19.0=c

ho

............................................................................. ( 27 )

c.Koefisien gesek ( f ) dari grafik

15. =c

frf

............................................................................ ( 28 )

d.Daya yang dihitung

63000

.nTfFhp =

....................................................................... ( 29 )

e.Kapasitas minyak pelumas ( Q ) dari grafik

lncrf

Q

...

................................................................................ ( 30 )

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 23

Page 24: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

f. Kapasitas minyak pelumas yang keluar dari bantalan setiap saat ( Qs )

dari grafik

88.0.

Q

SQ

.............................................................................. ( 31 )

BAB III

MEKANISME SISTEM TRANSMISI

3.1 Input Data

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 24

Page 25: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Data data yang diketahui :

- Daya putaran motor (N input) = 30 HP

- Putaran input (N input) = 2000 rpm

- Putaran output (N1) = 500 rpm

- Putaran output (N2) = 1000 rpm

- Putaran output (N3) = 1500 rpm

- Putaran output (Nreves) = 500 rpm

- C (JARAK POROS) = 5 in

- Asumsi sudut tekan ( θ ) = 25º

- Asumsi Diameterial pitch = 7 inchi

1.1.1. Pertimbangan Menggunakan Roda Gigi

Dalam perencanaan ini menggunakan roda gigi lurus karena

beberapa pertimbangan, yaitu :

• Dilihat dari poros, karena porosnya sejajar maka roda gigi yang

paling sesuai adalah menggunakan roda gigi lurus.

• Karena daya dan putaran rtelatif rendah maka lebih cocok

menggunakan roda gigi lurus.

1.1.1. Pertimbangan Dalam Menggunakan Poros

Untuk menentukan diameter poros tergantung pada perhitungan

yang akan dilakukan, tetapi untuk menentukan bahan dari poros digunakan

pertimbangan sebagai berikut :

• Poros sebaiknya menggunakan bahan Alloy Stell

• Bahan poros sebaiknya dilakukan proses Hardening dan

dilakukan pemanasan awal dan Annealling sebelum digunakan

• Poros yang akan digunakan sebaiknya harus mampu menahan

beban putar yang memadai

3.2. Sket Gear Box

3.2.1. gambar sket gear box

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 25

Page 26: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

input

output

gambar 3.1 sket gear box

Keterangan Gambar :

SIMBOL ARTI KETERANGAN1,3,5,7 Pinion Roda gigi yang lebih kecil pada dua roda gigi yang

bersinggungan, disebut juga roda gigi penggerak.2,4,6,8 Gear Roda gigi yang didesain lebih besar dari pada pinion

yang berfungsi sebagai roda gigi yang digerakkan.9 Revers Roda gigi tambahan yang digunakan untuk

membalikkan arah putaran pada poros (b)a,b,c Poros Bagian dari mesin yang berfungsi untuk meneruskan

tenaga dari mesin

Dan

Arah

putaran

Arah pergerakan roda gigi danh poros

Bantalan Bagian mesin yang digunakan untuk menumpu poros

sehingga putaran mesin bisa berlangsung secara

halus.

3.3. gambar sket gear box disetiap tingkatan kecepatan

3.3.1. tingkat kecepatan 1 (n) = 500 rpm

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 26

Page 27: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Gambar 3.2 tingkat kecepatan 1

Pada tingkat kecepatan 1 (n1) roda gigi 1 dan 2 saling berhubungan

sehingga terjadi tingkat kecepatan 1 (n1) = 500 rpm

3.3.2. tingkat kecepatan 2 (n) = 1000 rpm

Gambar 3.3 tingkat kecepatan 2

Pada tingkat kecepatan 1 (n2) roda gigi 3 dan 4 saling berhubungan

sehingga terjadi tingkat kecepatan 2 (n2) = 1000 rpm

3.3.3. tingkat kecepatan 3 (n3) = 1500 rpm

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 27

Page 28: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Gambar 3.4 tingkat kecepatan 3

Pada tingkat kecepatan 1 (n3) roda gigi 5 dan 6 saling berhubungan

sehingga terjadi tingkat kecepatan 3 (n3) = 1500 rpm

3.3.4. tingkat kecepatan revers (nr) = 500 rpm

Gambar 3.5 tingkat kecepatan revers (nr)

Pada tingkat kecepatan revers (nr) roda gigi 7,8 dan 9 saling berhubungan ,

karena adanya roda gigi rivers maka putarannya searah dengan putaran

pinion. sehingga terjadi tingkat kecepatan revers (nr) = 500 rpm

BAB IV

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 28

Page 29: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI

Diketahui data-data sebagai berikut :

- Daya putaran motor (N input) = 30 HP

- Putaran input (N input) = 2000 rpm

- Putaran output (N1) = 500 rpm

- Putaran output (N2) = 1000 rpm

- Putaran output (N3) = 1500 rpm

- Putaran output (Nreves) = 500 rpm

- C (JARAK POROS) = 5 in

- Asumsi sudut tekan ( θ ) = 25º

- Asumsi Diameterial pitch = 7 inchi

4.1.1 Perhitungan roda gigi 1 dan 2

a. Perbandingan Kecepatan

rV =

2

1

2

1

500

2000

d

d

N

N==

=

2

14d

d=

d2 = 4 x d1

C =

221 dd +

5" =

2

5

2

4 111 ddd=

+

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 29

Page 30: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

10" = 5 d1 → d1 = 2"

d2 = 10" x 2” = 8"

b. Jumlah roda gigi

Nt1 = P . d1

= 7 . 2 = 14 buah

Nt2 = 7 . 8 = 56 buah

c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celah

Addendeum =

7

11 =P

= 0,036"

Deddendum =

7

25,125,1 =P

= 0,28"

Tinggi gigi =

7

25,2.

25,2

P

= 0,32"

d. Diameter adendum

d1 = d1 + 2 x

P

1

= 2 +2 x 0,14 = 2.28"

d2 = d2 + 2 x

P

1

= 8 + 2 x 0,14 = 8.28"

e. Diameter dedendum

d1 = d1 – 2 x

P

125

= 2 – 2 x 0.18 = 1.72"

d2 = d2 – 2 x

P

125

= 8 – 2 x 0.18 = 7.72"

f. Kecepatan Pitch Line

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 30

Page 31: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

VP =

12

. 1 inputNdπ

=

12

2000.2.14,3

= 1046.67 Ft/min

g. Torsi yang terjadi

T1 = 63.000

2000

30

= 945 lbin

T2 = 63000

2N

N

= 63000

500

30

= 3780 lbin

h. Gaya yang terjadi

- Gaya tangensial

Ft1 =

PV

N

d

T 000.33.2

1

1 =

=

64.1046

3300030 x

=945.86 lbin

Ft2 =

PV

N

d

T 000.33.2

2

2 =

=

64.1046

3300030 x

=945.86 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 31

Page 32: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Fn1 =

θCos

Ft1

=

°25

86.945

Cos

= 1043.64 lb

Fn2 =

θCos

Ft1

=

°25

86.945

Cos

= 1043.64 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya radial

Fr1 = Fn1 . sin θ = 1046.64 x sin 25° = 441.1 lb

Fr2 = Fn1 . sin θ = 1046.64 x sin 25° = 441.1 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya Dinamis

Fd =

1200

1200 Vp+ . Ft1

=

1200

64.10461200 + . 945.86 = 1771 lb

i. Menentukan Lebar gigi

b =

KQd

Fd

p ..

=

384.6,1.2

1771

= 1,44

dimana :

Q =

82

8.22

21

2

+=

+ dd

xd

= 1,6

K = 384 (stell BHN 375) tabel 10.11

- cek lebar gigi

pb

p

139 <<

1.28 < 1.44 < 1.86 (Aman)

j. Beban Ijin Bending ( Fb )

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 32

Page 33: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Fb =

p

SoxbxY

Dari tabel 10.2 didapat :

Y1 = 0.307 (untuk Nt1 = 14 gigi)

Y2 = 0.484 (untuk Nt1 = 56 gigi)

- bahan stell SAE 2320 mempunyai So = 50.000 psi (Tabel 10.3)

Fb1 =

7

307.044.1000.50 xx

= 3157,7 psi

Fb2 =

7

484.044.1000.50 xx

= 4978,3 psi

k. Tegangan ijin maksimum

Sad =

KrKt

KlSat

.

.

< T

t

jbxxKv

KmxKjxPxKoxFt

Dimana :

• Ko = 1 (tabel 10-4)

• Ks = 1 (spur gear)

• Km = 1,3 (tabel 10-5)

• J = 0.340 (untuk pinion)

• Kv = 1

• Kl = 1

• Kt = 1 (temperatur pelumasan kurang dari 250 *F)

• Kr = 1,33

• Sat = 40000 (BHN 300) tabel 10-7

33,1.1

1.000.40

>

335,0.44,1.1

3,1.1.7.1.86,945

30075,2 psi < 17842.7 psi (maka perencanaan roda gigi aman)

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 33

Page 34: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

4.1.2 Perhitungan roda gigi 3 dan 4

a. Perbandingan Kecepatan

rV =

2

1

2

1

1000

2000

d

d

N

N==

=

2

12d

d=

d2 = 2 x d1

C =

221 dd +

5" =

2

3

2

2 333 ddd=

+

10" = 3 d3 → d3 = 3,33"

d2 = 10" – 3,33” = 6,67"

b. Jumlah roda gigi

Nt1 = P . d1

= 7 . 3,33 = 23 buah

Nt2 = 7 . 6,67 = 47 buah

c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celah

Addendeum =

7

11 =P

= 0,036"

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 34

Page 35: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Deddendum =

7

25,125,1 =P

= 0,28"

Tinggi gigi =

7

25,2.

25,2

P

= 0,32"

d. Diameter adendum

d1 = d1 + 2 x

P

1

= 3,33 +2 x 0,14 = 3,62"

d2 = d2 + 2 x

P

1

= 6,67 + 2 x 0,14 = 6,81"

e. Diameter dedendum

d1 = d1 – 2 x

P

125

= 3,33 – 2 x 0.18 = 2,97"

d2 = d2 – 2 x

P

125

= 6,67 – 2 x 0.18 = 6,31"

f. Kecepatan Pitch Line

VP =

12

. 1 inputNdπ

=

12

2000.33,3.14,3

= 1742,7 Ft/min

g. Torsi yang terjadi

T1 = 63.000

2000

30

= 945 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 35

Page 36: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

T2 = 63000

2N

N

= 63000

1000

30

= 1890 lbin

h. Gaya yang terjadi

- Gaya tangensial

Ft3 =

PV

N

d

T 000.33.2

1

1 =

=

7.1742

3300030 x

=586,1 lbin

Ft4 =

PV

N

d

T 000.33.2

4

3 =

=

7.1742

3300030 x

=586,1 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Fn3 =

θCos

Ft3

=

°25

1,568

Cos

= 626,83 lb

Fn4 =

θCos

Ft3

=

°25

1,568

Cos

= 626,83 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya radial

Fr3 = Fn3 . sin θ = 626,83 x sin 25° = 264,9 lb

Fr4 = Fn4 . sin θ =626,83 x sin 25° = 264,9 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya Dinamis

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 36

Page 37: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Fd =

1200

1200 Vp+ . Ft3

=

1200

7,17421200 + . 568,1 = 1393,12 lb

i. Menentukan Lebar gigi

b =

KQd

Fd

p ..

=

200.33,1.33,3

12,1393

= 1,44

dimana :

Q =

67,633,3

67,6.232

43 +=

+ dd

dx

= 1,33

K = 200 (stell BHN 275) tabel 10.11

- cek lebar gigi

pb

p

139 <<

1.28 < 1.57 < 1.86 (Aman)

j. Beban Ijin Bending ( Fb )

Fb =

p

SoxbxY

Dari tabel 10.2 didapat :

Y3 = 0.384 (untuk Nt3 = 22 gigi)

Y4 = 0.492 (untuk Nt4 = 47 gigi)

- bahan stell SAE 2320 mempunyai So = 50.000 psi (Tabel 10.3)

Fb3 =

7

384.057.1000.50 xx

= 4306.29 psi

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 37

Page 38: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Fb4 =

7

492.057.1000.50 xx

= 529,14 psi

k. Tegangan ijin maksimum

Sad =

KrKt

KlSat

.

.

< T

t

jbxxKv

KmxKjxPxKoxFt

Dimana :

• Ko = 1 (tabel 10-4)

• Ks = 1 (spur gear)

• Km = 1,3 (tabel 10-5)

• J = 0.340 (untuk pinion)

• Kv = 1

• Kl = 1

• Kt = 1 (temperatur pelumasan kurang dari 250 *F)

• Kr = 1,33

• Sat = 38400 (BHN 300) tabel 10-7

33,1.1

1.38400

>

343,0.57,1.1

3,1.1.7.1.1,568

28872,2 psi > 9600 psi (maka perencanaan roda gigi aman)

4.1.3 Perhitungan roda gigi 5 dan 6

a. Perbandingan Kecepatan

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 38

Page 39: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

rV =

6

5

1500

2000

2

1

d

d

N

N==

= 1,33 . d5

d5 = 2 x d5

C =

221 dd +

5" =

2

33,2

2

33,15 55 ddd=

+

10" = 2,33 d3 → d3 = 4,29"

d2 = 10" – 4,29” = 5,71"

b. Jumlah roda gigi

Nt1 = P . d1

= 7 .4,29 = 30 buah

Nt2 = 7 . 5,71 = 40 buah

c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celah

Addendeum =

7

11 =P

= 0,036"

Deddendum =

7

25,125,1 =P

= 0,28"

Tinggi gigi =

7

25,2.

25,2

P

= 0,32"

d. Diameter adendum

d1 = d1 + 2 x

P

1

= 4,29 +2 x 0,14 = 4,28"

d2 = d2 + 2 x

P

1

= 5,71 + 2 x 0,14 = 5,99"

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 39

Page 40: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

e. Diameter dedendum

d1 = d1 – 2 x

P

125

= 4,29 – 2 x 0.18 = 3,93"

d2 = d2 – 2 x

P

125

= 5,71 – 2 x 0.18 = 5,35"

f. Kecepatan Pitch Line

VP =

12

. 1 inputNdπ

=

12

2000.29,4.14,3

= 2245,1 Ft/min

g. Torsi yang terjadi

T5 = 63.000

2000

30

= 945 lbin

T6 = 63000

2N

N

= 63000

1500

30

= 1260 lbin

h. Gaya yang terjadi

- Gaya tangensial

Ft5 =

PV

N

d

T 000.33.2

1

1 =

=

2245,1

3300030 x

= 440,96 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 40

Page 41: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Ft6 =

PV

N

d

T 000.33.2

4

3 =

=

2245,1

3300030 x

= 440,96 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Fn5 =

θCos

Ft5

=

°25

96,440

Cos

= 486,55 lb

Fn6 =

θCos

Ft5

=

°25

96,440

Cos

= 486,55 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya radial

Fr5 = Fn5 . sin θ = 486,55 x sin 25° = 205,62 lb

Fr6 = Fn6 . sin θ = 486,55 x sin 25° = 205,62 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya Dinamis

Fd =

1200

1200 Vp+ . Ft5

=

87

1,224587 + . 440,96 = 708,83 lb

i. Menentukan Lebar gigi

b =

KQd

Fd

p ..

=

98.14,1.29,4

83,708

= 1,44

dimana :

Q =

71,529,4

71,5.2

5

52

6 +=

+ dd

dx

= 1,14

K = 98 (stell BHN 200) tabel 10.11

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 41

Page 42: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

- cek lebar gigi

pb

p

139 <<

1.28 < 1.48 < 1.86 (Aman)

j. Beban Ijin Bending ( Fb )

Fb =

p

SoxbxY

Dari tabel 10.2 didapat :

Y5 = 0.425 (untuk Nt3 = 30 gigi)

Y6 = 0.457 (untuk Nt6 = 40 gigi)

- bahan stell SAE 2320 mempunyai So = 50.000 psi (Tabel 10.3)

Fb5 =

7

245.048.1000.50 xx

= 4429.86 psi

Fb6 =

7

457.048,1.1000.50 xx

= 4831,14 psi

k. Tegangan ijin maksimum

Sad =

KrKt

KlSat

.

.

< T

t

jbxxKv

KmxKjxPxKoxFt

Dimana :

• Ko = 1 (tabel 10-4)

• Ks = 1 (spur gear)

• Km = 1,3 (tabel 10-5)

• J = 0.340 (untuk pinion)

• Kv = 1

• Kl = 1

• Kt = 1 (temperatur pelumasan kurang dari 250 *F)

• Kr = 1,33

• Sat = 40000 (BHN 300) tabel 10-7

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 42

Page 43: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

33,1.1

1.40000

>

335,0.48,1.1

3,1.1.7.1.96,440

30075,2 psi > 8093,46 psi (maka perencanaan roda gigi aman)

4.1.4 Perhitungan roda gigi 7 , 8 dan 9

a. Perbandingan Kecepatan

rV =

7

9

500

2000

7

9

d

d

N

N ==

= 4 . d9

d9 = 4 x d9

C =

221 dd +

5" =

2

5

2

949 9ddd=

+

10" = 5 d9 → d9 = 2"

D9 = 2”

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 43

Page 44: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

D7 =

2

210 − = 4”

D8 = 10 – (2+4) = 4”

b. Jumlah roda gigi

Nt7 = P . d7 = 7 .4 = 28 buah

Nt8 = P . d8 = 7 .4 = 28 buah

Nt9 = P . d9 = 7 .2 = 14 buah

c. Addendum, dedendum, tinggi gigi, celah

Addendeum =

7

11 =P

= 0,036"

Deddendum =

7

25,125,1 =P

= 0,28"

Tinggi gigi =

7

25,2.

25,2

P

= 0,32"

d. Diameter adendum

d7 = d7 + 2 x

P

1

= 4 +2 x 0,14 = 4,29"

d8 = d8 + 2 x

P

1

= 4 +2 x 0,14 = 4,29"

d9 = d9 + 2 x

P

1

= 2 + 2 x 0,14 = 2,29"

e. Diameter dedendum

d7 = d7 – 2 x

P

125

= 4 – 2 x 0.18 = 3,64"

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 44

Page 45: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

d8 = d8 – 2 x

P

125

= 4 – 2 x 0.18 = 3,64"

d9 = d9 – 2 x

P

125

= 2 – 2 x 0.18 = 1,64"

f. Kecepatan Pitch Line

VP =

12

. 1 inputNdπ

=

12

2000.2.14,3

= 1046,64 Ft/min

g. Torsi yang terjadi

T7 = 63.000

2000

30

= 945 lbin

T8 = 63000

3N

N

= 63000

1500

30

= 1260 lbin

T9 = 63000

Nr

N

= 63000

500

30

= 3780 lbin

h. Gaya yang terjadi

- Gaya tangensial

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 45

Page 46: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Ft7,8 =

PV

N

d

T 000.33.2

1

1 =

=

1046,64

3300030 x

= 945,86 lbin

Ft9 =

PV

N

d

T 000.33.2

1

1 =

=

1046,64

3300030 x

= 945,86 lbin (arahnya berlawanan)

- Gaya normal

Fn7,8 =

θCos

Ft9

=

°25

86,945

Cos

= 1046,64 lb

Fn9 =

θCos

Ft9

=

°25

86,945

Cos

= 1046,64 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya radial

Fr7,8 = Fn9 . sin θ = 1046,64 x sin 25° = 441,1 lb

Fr9 = Fn9 . sin θ = 1046,64 x sin 25° = 441,1 lb (arahnya berlawanan)

- Gaya Dinamis

Fd7,8 =

1200

1200 Vp+ . Ft5

=

1200

64,10461200+ . 945,86 = 1771 lb

i. Menentukan Lebar gigi

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 46

Page 47: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

b =

KQd

Fd

p ..

=

384.33,1.2

1771

= 1,44

dimana :

Q =

24

4.2

97

72

+=

+ dd

dx

= 1,33

K = 384 (stell BHN 375) tabel 10.11

- cek lebar gigi

pb

p

139 <<

1.28 < 1.73 < 1.86 (Aman)

j. Beban Ijin Bending ( Fb )

Fb =

p

YxbxSo

Dari tabel 10.2 didapat :

Y7 = 0.417 (untuk Nt7 = 28 gigi)

Y8 = 0.417 (untuk Nt7 = 28 gigi)

Y9 = 0.307 (untuk Nt9 = 14 gigi)

- bahan stell SAE 2320 mempunyai So = 50.000 psi (Tabel 10.3)

Fb7,8 =

7

417.073.1000.50 xx

= 5152,9 psi

Fb9 =

7

307.073,1.1000.50 xx

= 3793,6 psi

k. Tegangan ijin maksimum

Sad =

KrKt

KlSat

.

.

< T

t

jbxxKv

KmxKjxPxKoxFt

Dimana :

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 47

Page 48: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

• Ko = 1 (tabel 10-4)

• Ks = 1 (spur gear)

• Km = 1,3 (tabel 10-5)

• J = 0.340 (untuk pinion)

• Kv = 1

• Kl = 1

• Kt = 1 (temperatur pelumasan kurang dari 250 *F)

• Kr = 1,33

• Sat = 40000 (BHN 300) tabel 10-7

33,1.1

1.40000

>

335,0.73,1.1

3,1.1.7.1.86,945

30075,2 psi > 14851,7 psi (maka perencanaan roda gigi aman)

4.2. Perencanaan Poros

4.2.1.Perencanaan Poros I

Data yang diketahui:

� Daya input (Nin) = 30 hp

� Putaran input (nin) = 5000 rpm

� Sudut kontak (θ ) = 25o

� Gaya yang terjadi

Ft1 = 945,86 lb Fr1 = 441,1 lb Fn1 = 1043,64 lb

Ft3 = 568,1 lb Fr3 = 264,9 lb Fn3 = 626,83 lb

Ft5 = 440,96 lb Fr5 = 205,62 lbFn5 = 486,55 lb

Ft7 = 945,86 lb Fr7 = 441,1 lb Fn7 = 1043,64 lb

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 48

RBV

ARAV

RA1.5 in8.5 inBCRBH

RBRAH

Fr1

Fn1

Ft1

Page 49: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

a. Perencanaan poros I kondisi 1

➢ Analisa momen bending

Reaksi di A dan B

Σ MA = 0

Fn1 × 1.5 – RB × 10 = 0

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 49

AB1.5 in8.5 inRARBCFn1

Page 50: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

55,15610

5,164,1043

10

5,11 ==×

=xFn

RB

lb

Σ MB = 0

RA – Fn1 + RB = 0

RA = Fn1 – RB

RA = 1043,64 – 156,55 = 887,1 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AC

MC = 887,1 × 1,5 = 1330,65 lbin

Diagram momen poros I kondisi 1

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 50

1330,6 lbin

RBV

ARAV

RA3,5 in6,5 inBDRBRAH

Fr3

Fn3

Ft3

Page 51: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

b. Perencanaan poros I kondisi 2

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 51

AB3,5 in6,5 inRARBD

RBH

Page 52: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

➢ Analisa momen bending

Reaksi di A dan B

Σ MA = 0

Fn3 × 3.5 – RB × 10 = 0

55,15610

5,164,1043

10

5,13 ==×=xFn

RB

lb

Σ MB = 0

RA – Fn3 + RB = 0

RA = Fn3 – RB

RA = 626,83 – 219,4 = 407,43 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AC

MC = 407,43 × 3,5 = 1426 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 52

Fn3

Page 53: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diagram momen poros I kondisi 2

c. Perencanaan poros I kondisi 3

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 53

1426 lbin

RBV

A

RAVRA

6,5 in

3,5 in

B

E

RBH

RB

RAH Fr5 Fn5

Ft5

Page 54: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

➢ Analisa momen bending

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 54

AB 6,5 in 3,5 inRARB EFn

5

Page 55: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Reaksi di A dan B

Σ MA = 0

Fn5 × 6,5 – RB × 10 = 0

26,31610

5,655,486

10

5,65 =×=×

=Fn

RB

lb

Σ MB = 0

RA – Fn5 + RB = 0

RA = Fn5 – RB

RA = 486,55 – 316,26 = 170,3 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AE

ME = 170,3 × 6,5 = 1106,95 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 55

Page 56: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diagram momen poros I kondisi 3

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 56

1106,95 lbin

Page 57: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

AB 1,5 in8,5 inRARB F

FTI Teknik Mesin ITATS

d. Perencanaan poros I kondisi 4

➢ Analisa momen bending

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 57

Fn7

RA

8,5 in

1,5 in

A

BF

RBV

RBH

RBRAH

RAV

Fr7Fn7

Ft7

Page 58: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Reaksi di A dan B

Σ MA = 0

Fn7 × 8,5 – RB × 10 = 0

1,88710

5,864,1043

10

5,87 =×

−Fn

RB

lb

Σ MB = 0

RA – Fn7 + RB = 0

RA = Fn7 – RB

RA = 1043,64 – 887,1 = 156,54 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AF

MF = 156,54 × 8,5 = 1330,65 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 58

Page 59: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 59

1330,65 lbin

Page 60: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diagram momen poros I kondisi 4

4.2.2 Perencanaan diameter poros I

Momen yang terjadi :

Kondisi 1 : 1330,65 lbin ( MC )

Kondisi 2 : 1426 lbin ( MD )

Kondisi 3 : 1106,95 lbin ( ME )

Kondisi 4 : 1330,65 lbin ( MF )

Dimana: M max = 1426 lbin (MC )

T = 945 lbin

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1095 HR dengan Syp =

83.000 psi (tabel A-2 Apendix A) dengan angka keamanan Ak = 3.

( ) ( ) 22

3max

1658,0max TMb

DAk

Sp +≥=π

τ

Diameter poros

( ) ( )2 23

16max

0,58

AkD Mb T

Sypπ×≥ +

× ×

( ) ( ) 223 9451426

8300058,0

316 +×××≥

π

D = 0.86 “

Dengan memperhitungkan ukuran bantalan yang tersedia maka

diameter poros diambil 0,86 in

Pengecekan kekuatan poros

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 60

Page 61: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Tegangan geser yang terjadi maximum yang diijinkan dari

bahan (Ss)

0,58 SypSsyp

Ak

×=

7,160463

8300058,0 =×=

psi

Tegangan geser yang terjadi pada poros (τ max)

2

2

max 2τ

στ +

= x

Dimana:

psi

D

Mxx

22931)86,0(.14,3

1426.32

.

max32

3

3

==

σ

psi

D

T

7598)86.0(.14,3

945.16

.

1.16

3

3

==

τ

Maka:

psi

x

5,13754)7598()2

22931(

)2

(max

22

22

=+=

+= τστ

Karena τ max < Syp maka perencanaan diameter poros I aman.

4.2.2. Perencanaan poros II

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 61

Page 62: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Data yang diketahui:

� Daya input (Nin) = 30 hp

� Putaran input (nin) = 2000 rpm

� Sudut kontak (θ ) = 25 o

� Gaya yang terjadi :

Ft2 = 945,86 lb Fr2 = 441,1 lb Fn2 = 1043,64 lb

Ft4 = 568,1 lb Fr4 = 264,9 lb Fn4 = 626,83 lb

Ft6 = 440,96 lb Fr6 = 205,62 lbFn6 = 486,55 lb

Ft9 = 945,86 lb Fr9 = 441,1 lb Fn9 = 1043,64 lb

a. Perencanaan poros II kondisi 1

➢ Analisa momen bending

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 62

KL1,25 in

8,75 in

RKRLMFn2

RLV

K

RKVRK

1,25 in

8,75 in

L

M

RLH

RLRKH

Fn2

Ft2

Fr2

Page 63: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Reaksi di A dan B

Σ MK = 0

Fn2 × 1,25 – RL × 10 = 0

46,13010

25,164,1043

10

25,12 =×=×

=Fn

RL

lb

Σ ML = 0

RK – Fn2 + RL = 0

RK = Fn2 – RL

RL = 1043,64 – 130,46 = 913,2 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AC

MM = 913,2 × 1,25 = 1141,5 lbin

Diagram momen poros II kondisi 1

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 63

1141,5 lb

Page 64: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

b. Perencanaan poros II kondisi 2

➢ Analisa momen bending

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 64

RLV

KRKV

RK3,75 in6,25 inBNRLRK

HRLH

Fn4

Fr4

Ft4

Page 65: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Reaksi di K dan L

Σ MK = 0

Fn4 × 3,25 – RL × 10 = 0

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 65

KL3,75 in6,25 inRKRLD Fn4

Page 66: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

8,23510

75,383,628

10

25,34 =×=×

=Fn

RL

lb

Σ ML = 0

RK – Fn4 + RL = 0

RK = Fn4 – RL

RK = 628,83 – 235,8 = 393,03 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah KN

MN = 393,03 × 3,75 = 1473,86 lbin

Diagram momen poros II kondisi 2

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 66

1473,86 lbin

Page 67: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

4.1.1. Perencanaan Poros II Pada kondisi 3

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 67

KL 6,25 in 3,75 inRKRL EFn

6

RLV

K

RKVRK

6,25 in

3,75 in

L

O

RLH

RL

RKHFn6

Fr6

Ft6

Page 68: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

➢ Analisa momen bending

Reaksi di K dan L

Σ MK = 0

Fn6 × 6,25 – RL × 10 = 0

1,30410

25,655,486

10

25,66 =×=×

=Fn

RL

lb

Σ ML = 0

RK – Fn6 + RL = 0

RK = Fn6 – RL

RK = 486,55 – 304,1 = 182,45 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah KO

MO = 182,45 × 6,25 = 1140,3 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 68

Page 69: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diagram momen poros II kondisi 3

c. Perencanaan poros II kondisi 4

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 69

1140,3 lbin

LRLH

Page 70: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

KL 1,25 in 8,75 inRKRL Q

FTI Teknik Mesin ITATS

➢ Analisa momen bending

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 70

Fn8

RK

8,75 in

1,25inK

QRLVRL

RKH

RKVFt8

Fn8

Fr8

Page 71: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Reaksi di K dan L

Σ MK = 0

Fn9 × 8,75 – RL × 10 = 0

2,91310

75,864,1043

10

75,89 ==×=xFn

RL

lb

Σ ML = 0

RK – Fn9 + RL = 0

RK = Fn9 – RL

RK = 1043,64 – 913,2 = 130,46 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AF

MQ = 130,46 × 8,75 = 1141,5 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 71

Page 72: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 72

1141,5 lbin

Page 73: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diagram momen poros II kondisi 4

4.3.2. Perencanaan diameter poros II

Momen yang terjadi :

Kondisi 1 : 1141,5 lbin ( MC )

Kondisi 2 : 1473,86 lbin ( MD )

Kondisi 3 : 1140,3 lbin ( ME )

Kondisi 4 : 1141,5 lbin ( MF )

Dimana: M max = 1473,86 lbin (MC )

T = 945 lbin

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1095 HR dengan Syp =

83.000 psi (tabel A-2 Apendix A) dengan angka keamanan Ak = 3.

( ) ( ) 22

3max

1658,0max TMb

DAk

Sp +≥=π

τ

Diameter poros

( ) ( )2 23

16max

0,58

AkD Mb T

Sypπ×≥ +

× ×

( ) ( ) 223 94586,1473

8300058,0

316 +×××≥

π

D = 0.65 “

Dengan memperhitungkan ukuran bantalan yang tersedia maka

diameter poros diambil 0,65 in

Pengecekan kekuatan poros

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 73

Page 74: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Tegangan geser yang terjadi maximum yang diijinkan dari

bahan (Ss)

0,58 SypSsyp

Ak

×=

7,160463

8300058,0 =×=

psi

Tegangan geser yang terjadi pada poros (τ max)

2

2

max 2τ

στ +

= x

Dimana:

psi

D

Mxx

54714)65,0(.14,3

86,1473.32

.

max32

3

3

==

σ

psi

D

T

4,17581)65.0(.14,3

945.16

.

1.16

3

3

==

τ

Maka:

psi

x

4,15031)4,17581()2

54714(

)2

(max

22

22

=+=

+= τστ

Karena τ max < Syp maka perencanaan diameter poros I aman.

4.1.1. Perencanaan poros III

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 74

RBHFr5 Fn5

Page 75: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 75

AB 1 in 1 inRARB EFn9

RBV

A

RAV

RA1 in

1 in

B

E RB

RAH Fr5 Fn5

Ft5

Ft5

Page 76: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

➢ Analisa momen bending

Reaksi di A dan B

Σ MA = 0

Fn5 × 1 – RB × 2 = 0

82,52110

164,1043

10

15 =×=×

=Fn

RB

lb

Σ MB = 0

RA – Fn9 + RB = 0

RA = Fn9 – RB

RA = 1043,64 – 521,82 = 521,82 lb

➢ Momen bending yang terjadi pada poros daerah AE

ME = 521,82 × 1 = 521,82 lbin

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 76

Page 77: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 77

521,82 lbin

Page 78: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diagram momen poros III

4.4.2 Perencanaan diameter poros III

Momen yang terjadi :

M max = 521,82 lbin

T = 945 lbin

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1095 HR dengan Syp =

83.000 psi (tabel A-2 Apendix A) dengan angka keamanan Ak = 3.

( ) ( ) 22

3max

1658,0max TMb

DAk

Sp +≥=π

τ

Diameter poros III

( ) ( )2 23

16max

0,58

AkD Mb T

Sypπ×≥ +

× ×

( ) ( ) 223 94582,521

8300058,0

316 +×××≥

π

D = 0.79 “

Dengan memperhitungkan ukuran bantalan yang tersedia maka

diameter poros diambil 0,79 in

Pengecekan kekuatan poros

Tegangan geser yang terjadi maximum yang diijinkan dari

bahan (Ss)

0,58 SypSsyp

Ak

×=

7,160463

8300058,0 =×=

psi

Tegangan geser yang terjadi pada poros (τ max)

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 78

Page 79: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

2

2

max 2τ

στ +

= x

Dimana:

psi

D

Mxx

10773)79,0(.14,3

82,521.32

.

max32

3

3

==

σ

psi

D

T

9755)79.0(.14,3

945.16

.

1.16

3

3

==

τ

Maka:

psi

x

36,11143)9755()2

10773(

)2

(max

22

22

=+=

+= τστ

Karena τ max < Syp maka perencanaan diameter poros I aman.

4.5. Perencanaan pasak

a. Perencanaan pasak pada poros I

Data yang diketahui :

Bahan pasak AISI 5210 CD Syp = 179000 psi (tabel A-2

Appendix)

Angka keamanan (Ak) = 2

Diameter poros (D) = 0,86 in

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 79

Page 80: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Tinggi pasak =

81

Lebar pasak =

81

Torsi (T) = 945 lbin.

a. Perhitungan panjang pasak

L ≥

sypW

AkF

.

.

L ≥

in21.0179000.81

2.67,2197=

b. Gaya yang bekerja pada pasak

F =

67,219786,0.1

945.2

.

.2==

Dn

T

lb

c. Pengecekan kekuatan pasak

• Ditinjau dari tegangan geser (L = b = 1 in)

A

Fs =τ

psiLW

Fs 36,17581

1.81

67,2197

.===τ

• Ditinjau dari tegangan tekan / kompresi

A

Fc =τ

psiLH

Fc 72,35162

1.81.5,0

67,2197

..5,0===τ

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 80

Page 81: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Syarat perencanaan aman : τ s dan τ c < Ssyp

Dimana:

0,58 sypSsyp

Ak

×=

psi519102

179000.58,0==

karena τ s dan τ c < Ssyp Maka perencanaan pasak aman.

a. Perencanaan pasak pada poros II

Data yang diketahui :

Bahan pasak AISI 5210 CD Syp = 179000 psi (tabel A-2

Appendix)

Angka keamanan (Ak) = 2

Diameter poros (D) = 0,65 in

Tinggi pasak =

81

Lebar pasak =

81

Torsi (T) = 945 lbin.

• Perhitungan panjang pasak

L ≥

sypW

AkF

.

.

L ≥

in26.0179000.81

2.69,2907=

a. Gaya yang bekerja pada pasak

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 81

Page 82: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

F =

69,290765,0.1

945.2

.

.2==

Dn

T

lb

b. Pengecekan kekuatan pasak

• Ditinjau dari tegangan geser (L = b = 1 in)

A

Fs =τ

psiLW

Fs 52,23261

1.81

69,2907

.===τ

• Ditinjau dari tegangan tekan / kompresi

A

Fc =τ

psiLH

Fc 56,38278

1.81.5,0

41,2392

..5,0===τ

Syarat perencanaan aman : τ s dan τ c < Ssyp

Dimana:

0,58 sypSsyp

Ak

×=

psi519102

179000.58,0==

karena τ s dan τ c < Ssyp Maka perencanaan pasak aman.

a. Perencanaan pasak pada poros III

Data yang diketahui :

Bahan pasak AISI 5210 CD Syp = 179000 psi (tabel A-2

Appendix)

Angka keamanan (Ak) = 2

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 82

Page 83: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Diameter poros (D) = 0,79 in

Tinggi pasak =

81

Lebar pasak =

81

Torsi (T) = 945 lbin.

• Perhitungan panjang pasak

L ≥

sypW

AkF

.

.

L ≥

in21.0179000.81

2.41,2392=

• Gaya yang bekerja pada pasak

F =

41,239279,0.1

945.2

.

.2==

Dn

T

lb

• Pengecekan kekuatan pasak

• Ditinjau dari tegangan geser (L = b = 1 in)

A

Fs =τ

psiLW

Fs 3,19139

1.81

41,2392

.===τ

• Ditinjau dari tegangan tekan / kompresi

A

Fc =τ

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 83

Page 84: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

psiLH

Fc 56,38278

1.81.5,0

41,2392

..5,0===τ

Syarat perencanaan aman : τ s dan τ c < Ssyp

Dimana:

0,58 sypSsyp

Ak

×=

psi519102

179000.58,0==

karena τ s dan τ c < Ssyp Maka perencanaan pasak aman.

4.6. perencanaan bantalan

4.6.1. Perencanaan Bantalan pada Poros

Data-data yang diketahui :

Roda gigi RA (lb) Fn (lb)1 887,1 1043,642 407,43 626,833 170,3 486,55

rivers 156,54 1043,64

• Kecepatan putaran (n input) = 2000 rpm

• Diameter poros (D) = 0,86 in

• Fr = Fn = 1043,64 lb

• Jenis bantalan double row notch ball dengan

dimension series 32, C = 5410 lb (table 9-3)

➢ Mencari Beban Equivalen

P = Fs ( x . v . Fr + Y . Fa )

P = 1 ( 0,5 . 1 . 1043,64 + 0 )

= 521,82 lb

Dimana :

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 84

Page 85: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

○ Fr = 1043,64 lb

○ X = 0,5 (tabel 9-5)

○ V = 1 (ring dalam berputar)

○ Y = 0 (tabel 9-5)

○ Fs = 1 (tabel 9-8, uniform and steady load)

○ Fa = 0 (tanpa gaya aksial)

➢ Perhitungan umur bantalan

dimana:

b = konstanta bantalan = 3

n = putaran poros = 2.000 rpm

nx

P

CL

b

.60

106

10

=

=

2000.60

10

82,521

5410 63

x

= 9286,42 jam

4.7. Perencanaan Pelumasan

Data-data yang diketahui :

○ Putaran ( n input ) = 2000 rpm

○ Temperatur operasi = 150 o

F

○ D x n = 25 x 2000 = 50.000 (temperatur kerja 150 o

F)

○ Minyak pelumas dengan viskositas 120 SUS pada temperatur 150 o

F

➢ Viskositas Absolut ( Z )

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 85

Page 86: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

−×=

SStZ

180..22,0ρ

Dimana :

Z = Viskositas absolute pada temperature f dalam centi point ( cp )

tρ= ‘spesipik gravity’ pelumas pada temperature f

S = 120 ( grafik 9-40 ) Say belt Universal Second (SUS)

➢ Spesifik Grafity ( ρ t )

Pada temperatur standart 60 oF dengan ρ 60 = 0,89 dan t (temp. test

FtF oo 150, =

ρ t = ρ 60 – 0,00035 x ( t – 60 )

= 0,89 – 0,00035 x (150 – 60)

= 0,86

Maka :

−×=

120

18012022,086,0 xZ

= 0,86 x 24,9

= 21,41 Cp

Dimana :

1 cp = 0,145 x 610−

reyns

➢ viskositas absolute dalam reyns :

( )610145,0 −= xZµ

( )610145,0376,21 −= xµ

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 86

Page 87: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

610104,3 −= xµ reyns

Viskositas kinematik :

ρZ

Vt =

=

86,0

41,21

= 24,894 cs

Dari hasil perhitungan didapat, viskositas absolute (610.104,3 −=µ

reyns)

Fjatemperaturdengan 0150ker

maka dari grafik ( 8-13 ) dapat diketahui jenis

minyak pelumas

yang dipakai adalah jenis SAE 20 sampai 30, pada sistem

pelumasan rendam.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 87

Page 88: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

BAB V

KESIMPULAN

Secara umum diketahui, bahwa untuk merencanakan suatu element mesin

diperlukan ketelitian yang sangat tinggi dan dengan pertimbangan matang agar

mendapatkan hasil yang sesuai dengan yang direncanakan.

Perhitungan dan pemilihan material untuk mendapatkan dimensi yang

direncanakan tetap berpandangan bahwa suatu desain direncanakan sesuai dengan

kebutuhan dan ukuran. Serta memenuhi syarat keamanan yang diinginkan dan

memilih faktor ekonomi yang murah dengan hasil sebaik-baiknya.

Maka analisa data yang ada dapat diambil kesimpulan ukuran / dimensi dari

semua komponen yang dihitung.

5.1. Roda gigi

a. Roda gigi 1

- Diameter = 2"

- Lebar = 1,44"

- Diameter addendum = 2,28"

- Diameter dedendum = 1,72”

- Bahan = Steel BHN 375

b. Roda gigi 2

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 88

Page 89: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

- Diameter = 8 "

- Lebar = 1,44 "

- Diameter addendum = 8,28 "

- Diameter dedendum = 7,72 ”

- Bahan = Steel BHN 375

c. Roda gigi 3

- Diameter = 3,33 "

- Lebar = 1,57 ”

- Diameter addendum = 3,62 "

- Diameter dedendum = 2,97 “

- Bahan = Steel BHN 275

d. Roda gigi 4

- Diameter = 6,67 "

- Lebar = 1,57 "

- Diameter addendum = 6,81 "

- Diameter dedendum = 6,31 "

- Bahan = Steel BHN 275

e. Roda gigi 5

- Diameter = 4,29 "

- Lebar = 1,48 "

- Diameter addendum = 4,57 "

- Diameter dedendum = 3,93 "

- Bahan = Steel BHN 200

f. Roda gigi 6

- Diameter = 5,71 "

- Lebar = 1,48 "

- Diameter addendum = 5,99 "

- Diameter dedendum = 5,35 "

- Bahan = Steel BHN 200

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 89

Page 90: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

g. Roda gigi 7

- Diameter = 4 "

- Lebar = 1,73 "

- Diameter addendum = 4,29 "

- Diameter dedendum = 3,64 "

- Bahan = Steel BHN 375

h. Roda gigi 8

- Diameter = 4 "

- Lebar = 1,73 "

- Diameter addendum = 4,29 "

- Diameter dedendum = 3,64 "

- Bahan = Steel BHN 375

i. Roda gigi 9

- Diameter = 2 "

- Lebar = 1,73 "

- Diameter addendum = 2,29 "

- Diameter dedendum = 1,64 "

- Bahan = Steel BHN 375

5.2. Poros

a. Poros I

- Bahan poros = AISI 1095 HR Syp 83.000 Psi

- Diameter poros = ≥ 0.86 " = 21,84 mm

- Panjang poros = 10 "

b. Poros II

- Bahan poros = AISI 1095 HR Syp 83.000 Psi

- Diameter poros = ≥ 0,65 " = 16,51 mm

- Panjang poros = 10 "

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 90

Page 91: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

c. Poros III

- Bahan poros = AISI 1095 HR Syp 83.000 Psi

- Diameter poros = ≥ 0,79 " = 20,07 mm

- Panjang poros = 2 "

5.3. Pasak

a. Pasak Poros I

- Digunakan type pasak standart flat key

- Bahan pasak = AISI 5210 CD Syp 179.000 Psi

- Diameter poros = 0,86 "

- Lebar pasak = 1/8 “ = 3,16 mm

- Tinggi pasak = 1/8 “ = 3,16 mm

- panjang pasak = 0,21 “ = 5,33 mm

b. Pasak Poros II

- Digunakan type pasak standart flat key

- Bahan pasak = AISI 5210 CD Syp 179.000 Psi

- Diameter poros = 0,65 "

- Lebar pasak = 1/8 “ = 3,16 mm

- Tinggi pasak = 1/8 “ = 3,16 mm

- panjang pasak = 0,26 “ = 6,6 mm

b. Pasak Poros III

- Digunakan type pasak standart flat key

- Bahan pasak = AISI 5210 CD Syp 179.000 Psi

- Diameter poros = 0,79 "

- Lebar pasak = 1/8 “ = 3,16 mm

- Tinggi pasak = 1/8 “ = 3,16 mm

- panjang pasak = 0,21 “ = 5,33 mm

5.4. Bantalan

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 91

Page 92: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

a. Poros I

- Diameter lubang bantalan = 0,86 " = 21,84 mm

- Jenis bantalan = double Row nocth Ball Bearing

Dimension 32.

b. Poros II

- Diameter lubang bantalan = 0,65" = 16,5 mm

- Jenis bantalan = double Row nocth Ball Bearing

Dimension 32.

c. Poros III

- Diameter lubang bantalan = 0,79 " = 20,1 mm

- Jenis bantalan = double Row nocth Ball Bearing

Dimension 32.

5.5. Pelumasan

- Viscosias absolute (2) = 21,41

- Viscositas absolute dalam Reyns = 3,104 . 10-6

- Viscositas kinematik (Vt) = 24,894 cs

- jenis pelumas SAE 20 – 30 pada system pelumasan rendam

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 92

Page 93: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

DAFTAR PUSTAKA

1. Deutsman, A.D, Walter J. Michels, Charles E. Wilson, Machine Design

Theory and Practice, Coller Macmillan International, Macmillan Publishing

Co. Inc. 1975.

2. Suga, Kyokatsu, Professor, toh – in Gakuen recnichal College, Japan, Dasar

Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Ir. Sularso, MSME, (terj).

Departemen Mesin Institut Teknologi Bandung, 1980.

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 93

Page 94: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

LAMPIRAN

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 94

Page 95: 47466097 Laporan Perencanaan Elemen Mesin Transmisi Roda Gigi

FTI Teknik Mesin ITATS

Tabel Hasil Perhitungan Perencanaan Roda Gigi

Roda Gigi Diameter Diameter Diameter lebar Bahan

roda gigiaddendu

mdeddendu

m roda gigi 1 2 2,28 1,72 1,44 Stell BHN 3752 8 8,28 7,72 1,44 Stell BHN 3753 3,33 3,62 2,97 1,57 Stell BHN 2754 6,67 6,81 6,31 1,57 Stell BHN 2755 4,29 4,57 3,93 1,48 Stell BHN 2006 5,71 5,99 5,35 1,48 Stell BHN 2007 4 4,29 3,64 1,73 Stell BHN 3758 4 4,29 3,64 1,73 Stell BHN 3759 2 2,29 1,64 1,73 Stell BHN 375

Perencanaan Elemen Mesin Gear Box 95