SKRIPSI

ANALISA PERPATAHAN BEVEL GEAR PADA MOTOR

GRADER 218 TYPE 24M

Diajukan Kepada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Di Susun Oleh :

MUHAMMAD ALIQ FAROHI

201010120311112

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2014

ii

iii

iv

v

vi

LEMBAR SURAT PERNYATAAN

Yang bertandatangan dibawah ini :

Nama : Muhammad Aliq Farohi

Nim : 201010120311112

Tempat/Tanggal Lahir : Lamongan, 13 November 1991

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “ANALISA PERPATAHAN BEVEL

GEAR PADA MOTOR GRADER 218 TYPE 24M” yang diajukan untuk

memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi

(“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai

untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah

Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya

kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan

sebagaimana mestinya.

Malang, 28 Oktober 2014

Yang Menyatakan

Muhammad Aliq Farohi

vii

ABSTRAK

Kegagalan komponen/peralatan dalam manufaktur atau rangkaian produksi,

konstruksi, permesinan, struktur, seperti bocornya jalur pipa, ledakan tangki

minyak/gas, kecelakan sarana transportasi, runtuhnya jembatan dan lain sebagainya,

sangat tidak diharapkan karena akan mengganggu jalannya produksi, membebani

ongkos produksi, dan lebih jauh dapat mengakibatkan kecelakan bahkan korban

jiwa.Analisis kegagalan merupakan metode investigasi secara sistematis untuk

mencari penyebab kegagalan suatu komponen/peralatan. Tujuan utamanya adalah

untuk menentukan mekanisme dan penyebab terjadinya kegagalan, serta memberikan

rekomendasi atau menawarkan solusi untuk mengatasi masalah yang timbul. Analisis

kegagalan selanjutnya dapat digunakan sebagai umpan-balik untuk memperbaiki

desain teknik, prosedur operasi, program perawatan ataupun perencanaan kualitas,

sehingga ongkos produksi/operasi dapat ditekan.

Di lain pihak penyebab kegagalan itu sangatlah kompleks, tidak hanya

meliputi satu faktor, melainkan banyak faktor, sehingga seringkali seorang

investigator tidak dapat menentukan dengan tepat penyebab kegagalan tersebut.

Oleh karenanya analisis kegagalan mencakup aspek yang sangat luas, tidak hanya

aspek teknis, melainkan juga aspek ekonomi dan hukum (yang berhubungan dengan

perangkat hukum atau klaim jaminan).Pada kenyataan di lapangan, sesungguhnya

banyak industri yang membutuhkan konsultasi teknis di bidang ini. Adanya

keterbatasan sumber daya manusia, merupakan alasan mengapa pelatihan dibidang

ini menjadi sangat penting, sehingga seorang rekayasawan sepatutnya

“dipersenjatai” dengan pengetahuan dan keahlian khusus dalam bidang analisis

kegagalan.

Kata kunci : Bevel gear, Fatigue, Differensial

viii

ABSTRACT

Component/equipment failure in the manufacturing or production systems,

construction, machinery, structures, like a leaking pipelines, oil tank explosion,

accident by transportation, broken bridges etc. are unexpected, cos it can stop the

production, make the cost of production going harmful, and further can lead more

fatal accidents. Analysis of failure is a systematic method of investigation to find the

component or equipment cases. The main goal is to determine the mechanism and

failure cases, and also give the recommendations or offer the solution to solve the

problems. Then, analysis of failure can be used as a feedback to repairing the

engineering design, operating procesures, maintenance program or quality planning,

so the cost of production or operations can be pressed.

On the other side, the failure cases are very complex, not only a single factor,

but many factors, so the investigator offer cannot determining the failure cases.

Therefore, analysis of failure covered many aspects, not only the technical aspects,

but also economic and legal aspects (relating with the law or warranty claims). In

fact, many industries need this technical consultancy. Lack of human resources is the

reason why this training is very important, so an engineer should be "armed" with

specialized knowledge and experience in analysis of failure.

Keywords: Bevel gear, Fatigue, Differential

ix

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang

mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas

akhir dengan judul “ANALISA PERPATAHAN BEVEL GEAR PADA MOTOR

GRADER 218 TYPE 24M” ini akhirnya dapat terselesaikan.

Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang

dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa

ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas

jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta

bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini.

Ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada :

1. Keluarga Besar saya, khususnya kepada Bapak dan Ibu saya yang selalu

memberikan bantuan materil maupun non materil, mendo’akan, mengingatkan

akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan.

2. Bapak Murjito, ST. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan, sehingga

terselesaikannya skripsi ini.

3. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan dan arahan cara-cara penulisan dalam penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM.

5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM.

x

6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

teoritis secara langsung mau pun tidak langsung.

7. Teman – teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A, B,

C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu

memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini.

8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan

kalian semuannya.

Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak

terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan

sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT

memberikan sifat Rahim – Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan

penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.

xi

DAFTAR ISI

COVER .................................................................................................................. i

Enter Poster Design !! ............................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ................................................................... iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR ............................................................... iv

LEMBAR PERNYATAAN .................................................................................... vi

ABSTRAKSIBAHASA INDONESIA ................................................................... vii

ABSTRAKSIBAHASA INGGRIS ......................................................................... viii

KATA PENGANTAR ............................................................................................ ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xiv

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penulisan ....................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penulisan ..................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Difinisi Power Train ................................................................................. 5

2.2 Pengertian Roda Gigi ................................................................................ 6

2.3 Jenis-jenis Roda Gigi ................................................................................ 7

xii

a. Spur.................................................................................................. 7

b. Straight bevel gear ........................................................................... 8

c. Helical gear ...................................................................................... 9

d. Worm gear ....................................................................................... 10

2.4 Nomenclature/Tatanama bagian gear ....................................................... 12

2.5 Pola Perpatahan ......................................................................................... 13

2.6 Istilah-istilah Dalam Roda Gigi ................................................................ 14

2.7 System Operasi ......................................................................................... 15

2.8 Jenis-jenis Patahan Pada Gear .................................................................. 16

a. Korosi .............................................................................................. 16

b. Plastic Yielding ............................................................................... 18

c. Contact Stress Fatigue ..................................................................... 19

d. Fatigue Fractures ............................................................................. 21

e. Ductile and Brittle Fractures ........................................................... 22

2.9 Jenis Keausan dan Kondisi Membebani Pada Gear .................................. 24

2.10 Mekanisme Perpatahan ............................................................................. 27

2.11 Factor Yang Mempengaruhi Perpatahan .................................................. 28

2.12 Gear Failure Analysis ............................................................................... 28

BAB III METODE ANALISA

3.1 Metode Analisa ........................................................................................ 30

3.2 Pengumpulan Data .................................................................................... 30

3.2.1 Data Primer ............................................................................................... 30

3.2.2 Data Skunder ............................................................................................. 31

xiii

3.3 Diagram Alir ............................................................................................. 32

3.4 Langkah-langkah Analisa ......................................................................... 32

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Langkah-langkah Analisa Pada Differesial Power Train ......................... 34

a. Suara ................................................................................................ 36

b. Scoring/keausan ............................................................................... 37

c. Perpatahan ....................................................................................... 39

4.2 Pembahasan............................................................................................... 40

BAB V PENUTUP

KESIMPULAN ....................................................................................................... 60

SARAN .................................................................................................................. 61

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 62

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Power Train ....................................................................................... 6

Gambar 2.2. Spur Gear............................................................................................ 7

Gambar 2.3. Bevel Gear ......................................................................................... 8

Gambar 2.4. Helical Gear ....................................................................................... 9

Gambar 2.5. Worm Gear ........................................................................................ 11

Gambar 2.6. Nomenclature .................................................................................... 12

Gambar 2.7. Pola Fatigue Fragture ........................................................................ 13

Gambar 2.8. Posisi contact line ............................................................................... 16

Gambar 2.9. Fatigue striation pada permukaan crack ............................................. 17

Gambar 2.10. Retakan rappling .............................................................................. 18

Gambar 2.11. Lipping dan ledging ......................................................................... 19

Gambar 2.12. Sliding contact stress fatigue ............................................................ 20

Gambar 2.13. Pitting pada contact stress fatigue .................................................... 21

Gambar 2.14. Patahan fatigue fracture .................................................................... 22

Gambar 2.15. Brittle Fracture ................................................................................. 23

Gambar 2.16. Ductile fracture ................................................................................. 24

Gambar 2.17. Desired Bearing Under Full Load .................................................... 24

Gambar 2.18. Toe Bearing ...................................................................................... 25

Gambar 2.19. Heel Bearing ..................................................................................... 26

Gambar 2.20. Low Bearing ..................................................................................... 26

Gambar 2.21. High Bearing .................................................................................... 27

xv

Gambar 3.1. Flowchart Analysis Gear 26 .............................................................. 32

Gambar 4.1. Letakdifferensialpadamotor grader G218 type 24M .......................... 34

Gambar 4.2. power train system ............................................................................. 35

Gambar 4.3. differensial .......................................................................................... 35

Gambar 4.4. Pecahan bevel gear ............................................................................. 36

Gambar 4.5. Permukaan gear .................................................................................. 37

Gambar 4.6. Heel Bearing ....................................................................................... 37

Gambar 4.7. Bevel gear mengalami fatigue ............................................................ 38

Gambar 4.8. Bevel Gear yang patah ....................................................................... 39

Gambar 4.9. diferensial ini diindikasikan saat kebisingan beroperasi .................... 40

Gambar 4.10. proses pengukuran reaksi dari bevel gear dan pinion gigi ............... 41

Gambar 4.11. a & b. Tampilan pengukuran spesifikasi reaksi gigi bevel ............. 42

Gambar 4.12. penampilan tanda kontak dari bevel gear dan poros pinion ............. 43

Gambar 4.13. gigi lain dari bevel pada posisi depan dan sebaliknya .................... 43

Gambar 4.14. a. keretakan awal dan berpotensi akan rusak ................................... 44

Gambar 4.14. b. pola kelelahan retak ...................................................................... 44

Gambar 4.15. a & b. Reaksi goresan gigi pinion diatas spesifikasi ....................... 45

Gambar 4.16. Hasil pengukuran shim pack adalah 2.8 mm ................................... 46

Gambar 4.17. a & b Rumah differential .................................................................. 47

Gambar 4.18. a & b Cup bearing dan cone bearing mengalami kondisi memar .... 48

Gambar 4.19. Cone bearing mempunyai kondisi memar ........................................ 48

Gambar 4.20. Dis friction dalam kondisi aus .......................................................... 49

Gambar 4.21. Dis friction dalam kondisi tergores .................................................. 49

xvi

Gambar 4.22. Dis friction dalam kondisi tergores .................................................. 49

Gambar 4.23. Pinion differential dalam kondisi berdesir/abrasif .......................... 50

Gambar 4.24. Trust washer dalam kondisi terkikis ............................................... 50

Gambar 4.25. Membongkar dan proses pemeriksaan RH final drive ..................... 50

Gambar 4.26. Gear ring dalam kondisi usang dan spalling ................................... 51

Gambar 4.27. Gigi memiliki kondisi spalling ......................................................... 51

Gambar 4.28. Cone bearing memiliki kondisi memar ........................................... 51

Gambar 4.29. Cup bearing mengalami kondisi pitting dan memar ....................... 52

Gambar 4.30. Cone bearing mengalami kondisi memar ........................................ 52

Gambar 4.31. Bantalan rol mengalami kondisi memar .......................................... 52

Gambar 4.32. Kondisi washer dorong telah aus .................................................... 53

Gambar 4.33. Membongkar dan proses inspeksi LH final drive ........................... 53

Gambar 4.34. Cincin gigi telah aus dan kondisi spalling ....................................... 54

Gambar 4.35. Gigi gear memiliki kondisi spalling ................................................ 54

Gambar 4.36. Cup bearing mengalami kondisi pitting dan memar ....................... 54

Gambar 4.37. Cone bearing mengalami kondisi memar ........................................ 55

Gambar 4.38. Bantalan rol mengalami kondisi memar .......................................... 55

Gambar 4.39. Kondisi washer dorong telah aus .................................................... 55

Gambar 4.40. Bevel gear dan patahannya ............................................................... 56

Gambar 4.41. Pola Fatigue fracture ........................................................................ 56

Gambar 4.42. Pola fatigue fracture pada gigi bevel gear ........................................ 57

xvii

DAFTAR PUSTAKA

Basori, Ahmad, 2013 “Analisa Lapisan Alloy 400 pada dump body 793

MSD II Body(160 m3)”.

Brooks R.C., 2002.

Budinas, Ricard G, 1977 “Advance streng and applied stress analysis”.

Hellan, Kare, “Introduction to FRACTURE MECHANICS”.

http://psbtik.smkn1cms.net/bse/smk/smk10%20TeknikAlatBerat%20Budi.pdf

(Pada tanggal 05 Mei 2014)

http://www.itsb.ac.id/?PROGRAM_TRAINING:Training_Analisis_Kegagala

n_%26amp%3B_Seleksi_Material_Untuk_Komponen_%26amp%3B_Peralat

an_Industri (Pada tanggal 14 Agustus 2014)

Modul, AFA 2 –Gear Failure Analysis, 2006 Training Center Dept. PT

Trakindo Utama