Transcript
Page 1: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

PERENCANAAN RODA GIGI KERUCUT

PADA MESIN GERINDA TANGAN

TUGAS ELEMEN MESIN II

Dibuat untuk memenuhi syarat kurikulum padaJurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sriwijaya

Oleh

Ardin Wahyu S 03091005001

Koko Fahmi S 03091005031

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2012/2013

4

Page 2: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

PERENCANAAN RODA GIGI KERUCUT

PADA MESIN GERINDA TANGAN

TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II

Dibuat untuk memenuhi syarat kurikulum padaJurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sriwijaya

Oleh :

Ardin Wahyu S 03091005001

Koko Fahmi S 03091005031

Diketahui oleh Koordinator Disetujui untuk Jurusan Teknik Tugas Elemen Mesin I : Mesin oleh Dosen Pembimbing

M. Yanis. ST, MT M. Yanis. ST, MTNIP. 197002281994121001 NIP. 197002281994121001

5

Page 3: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat dan rahmat dan karunia-

Nya jugalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Elemen Mesin II dengan judul “Perencanaan

Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan”.

Sehubungan dengan penyelesaian tugas ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

Bapak, Muhammad Yanis, ST, MT, selaku dosen pengasuh mata kuliah Tugas Elemen Mesin

II ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan dalam tugas

perencanaan ini, oleh karena itu penulis mengharapkan saran maupun kritik yang membangun

dari para pembaca.

Akhirnya penulis berharap kiranya tugas perencanaan ini dapat bermanfaat bagi penulis

sendiri dan rekan-rekan mahasiswa terutama di lingkungan Jurusan Teknik mesin Universitas

Sriwijaya

Palembang, Mei 2012

Penulis

6

Page 4: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

DAFTAR ISI

Halaman Sampul ............................................................................................ i

Halaman Judul .............................................................................................. ii

Halaman Pengesahan ................................................................................... iii

Kata Pengantar ............................................................................................. iv

Daftar Isi ......................................................................................................... v

Daftar Tabel ................................................................................................. vii

Daftar Gambar ........................................................................................... viii

Daftar Lampiran .......................................................................................... ix

BABI. PENDAHULUAN ....................................................................... 1

A. Latar Belakang .................................................................... 1

B. Tujuan dan Manfaat ............................................................ 2

C. Pembatasan Masalah ............................................................ 3

D. Metode Penulisan .................................................................. 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. 4

A. Klasifikasi Roda Gigi ........................................................... 4

B. Tata Nama Roda Gigi .......................................................... 7

C. Roda Gigi Kerucut .............................................................. 9

III. PERHITUNGAN ...................................................................... 15

A. Perencanaan Roda Gigi ..................................................... 15

7

Page 5: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

B. Perencanaan Poros dan Pasak ........................................... 21

1. Perencanaan Poros ................................................. 24

2. Perencanaan Pasak ................................................. 28

C. Perencanaan Bantalan ....................................................... 30

IV. KESIMPULAN ......................................................................... 32

Daftar Pustaka

Lampiran

DAFTAR TABEL

8

Page 6: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Halaman

TABEL1. Klasifikasi Roda gigi .......................................................... 4

DAFTAR GAMBAR

9

Page 7: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

HalamanGAMBAR

2. Klasifikasi Roda gigi .......................................................... 5

3. Tata Nama Roda Gigi ........................................................ 7

4. Nama Bagian-bagian Roda Gigi Kerucut ........................ 10

5. Roda Gigi Kerucut Istimewa ............................................ 11

6. Roda Gigi dan Pinyon Kerucut Lurus .............................. 11

7. Alat Pemarut Es Mekanik ................................................ 13

DAFTAR LAMPIRAN

10

Page 8: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Halaman 1. Kartu Asistensi ........................................................... Lampiran

2. Pengesahan Judul ....................................................... Lampiran

BAB IPENDAHULUAN

11

Page 9: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

A. Latar Belakang

Suatu mesin terdiri dari elemen-elemen yang jumlahnya relatif besar mencapai lebih

dari ribuan. Kesemuanya itu saling mendukung untuk menghasilkan suatu gerak yang

terpadu. Untuk terjadinya kesinambungan antar komponen mesin tersebut haruslah

direncanakan terlebih dahulu. Hal yang perlu untuk diperhatikan dalam perencanaan adalah

kesesuaian antar komponen, faktor keamanan, umur, efisiensi, dan biaya serta ketahanan

komponen tersebut dapat menjalankan fungsinya dengan baik.

Pada tugas perencanaan elemen mesin ini, kami mengambil judul

“Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan ”.

Roda gigi adalah suatu komponen mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya yang

besar dari roda gigi ke roda gigi yang lain untuk digerakkan dengan melalui motor.

Dalam ilmu elemen mesin dikenal beberapa cara pembuatan roda gigi atau

penggabungan dua atau lebih komponen mesin yang terpisah. Pada dasarnya roda gigi terbagi

atas beberapa terminologi utama, yaitu :

a. Adendum yaitu jarak radial antara bidang atas (top land) dengan lingkaran

puncak.

b. Dedendum yaitu jarak radial dari bidang bawah (bottom land) dengan lingkaran

puncak.

c. Circular Pitch (Jarak Lengkung Puncak) adalah jarak yang diukur pada lingkaran

puncak, dari satu titik pada sebuah gigi ke satu titik yang berkaitan pada gigi

sebelahnya.

Jadi, roda gigi termasuk juga pada jenis sambungan tidak tetap, karena roda gigi

merupakan pemindah daya dari putaran poros roda gigi yang dihasilkan oleh motor

12

Page 10: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

penggerak ke motor yang digerakkan dan juga sebagai alat yang berfungsinya menghentikan

roda gigi yang digerakkan meskipun motor penggerak tetap bekerja.

Mesin Gerinda Tangan merupakan satu alat dari beberapa alat yang menggunakan

perencanaan roda gigi kerucut dengan pengerjaan mekanik. Dikatakan sebagai roda gigi

kerucut Spiral karena bentuk visualnya yang mirip dengan kerucut dan alur giginya yang

berbentuk spiral. Selain itu pada mesin gerinda tangan ini bila ditinjau dari letak poros roda

giginya adalah termasuk roda gigi dengan poros berpotongan dengan sudut porosnya

sebesar 90°.

B. Tujuan dan Manfaat

1. Tujuan Penulisan

a. Untuk memenuhi kurikulum mata kuliah Elemen Mesin II.

b. Untuk menerapkan kajian teoritis yang diperoleh dari kuliah ke dalam bentuk

rancangan elemen mesin.

c. Untuk menghitung bagian-bagian roda gigi dan mengetahui cara kerjanya.

2. Manfaat Penulisan

a. Melatih kami mendalami dan memahami fungsi dan karakteristik dari suatu elemen

mesin.

b. Mampu merencanakan elemen mesin (roda gigi) yang berdasarkan atas perhitungan-

perhitungan yang bersumber dari literatur.

C. Pembatasan Masalah

13

Page 11: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Dalam tugas perencanaan elemen mesin II ini kami hanya akan membahas mengenai

roda gigi kerucut Spiral (hipoid) pada mesin gerinda tangan.

D. Metode Penulisan

Pada tugas perencanaan ini pembahasan dilakukan dengan menggunakan literatur dan

buku-buku yang memuat data serta rumus-rumus yang berkaitan dengan masalah yang kami

bahas.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

14

Page 12: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada

kelilingnya salah satu diputar, maka yang lainnya akan ikut berputar pula. Alat yang

menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Hal ini

untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat.

Namun untuk menghasilkan daya yang besar dan putaran yang tepat, kedua roda gesek ini

harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya dilkukan oleh gigi-gigi kedua

roda yang saling berkait. Roda gigi semacam ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut

disebut roda gigi.

A. Klasifikasi Roda Gigi

Klasifikasi Roda Gigi

No. Letak Poros Roda Gigi Keterangan

1.Roda gigi dengan poros sejajar

Roda gigi lurus (a)Roda gigi miring (b)Roda gigi miring ganda (c)

(Klasifikasi atas dasar bentuk alur gigi)

Roda gigi luar Roda gigi dalam dan pinyon (d)Batang gigi dan pinyon (e)

Arah putaran berlawananArah putaran samaGerakan lurus dan berputar

2.Roda gigi dengan poros berpotongan

Roda gigi kerucut lurus (f)Roda gigi kerucut spiral (g) Roda gigi kerucut Zerol Roda gigi kerucut miring Roda gigi kerucut miring

gandaRoda gigi permukaan dengan poros berpotongan (h)

(Klasifikasi atas dasar bentuk jalur gigi)

No. Letak Poros Roda Gigi Keterangan

3. Roda gigi dengan poros silang

Roda gigi miring silang (i)Batang gigi miring silang

Kontak titik Gerakan lurus dan berputar

15

Page 13: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Roda gigi cacing silindris (j)Roda gigi cacing selubung ganda (globoid) (k)Roda gigi cacing samping

Roda gigi hiperboloid Roda gigi hipoid (l)Roda gigi permukaan silang

Tabel 1. Klasifikasi Roda Gigi

Gambar 1.Klasifikasi Roda Gigi

Roda gigi pada umumnya dapat dibagi menjadi empat jenis, yaitu :

a. Roda gigi lurus (Spurs gear)

16

Page 14: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Roda gigi lurus, yaitu suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus

daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan tanpa terjadi

slip, dimana sumbu kedua poros tersebut terletak saling sejajar.

Roda gigi ini bersifat tetap yang mana dalam artinya tidak dapat dilepas

pada saat mesin dalam keadaan berputar.

b. Roda gigi miring (Helical)

Roda gigi miring yaitu elemen mesin yang mempunyai jalur gigi yang

membentuk ulir pda siloinder jarak bagi, berfungsi sebagai penghubung antara

roda gigi yang digerakkan dengan roda gigi penggerak dengan putaran dan daya

yang sama serta dapat dilepaskan dari kedua.

c.Roda gigi Cacing

Roda gigi ini meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi yang

besar. Tetapi untuk beban yang besar roda gigi cacing dapat dipergunakan dengan

perbandingan sudut kontak yang lebih besar. Roda gigi ini meliputi roda gigi

cacing slindris, selubung ganda (globoid), roda gigi cacing samping.

d. Roda gigi kerucut

Merupakan roda gigi yang paling sering dipaka tetapi roda gigi ini sangat

berisik dengan perbandingan kontak yang kecil, macam-macam roda gigi ini

meliputi roda gigi kerucut lurus, spiral, miring, Zerol.

B. Tata Nama Roda Gigi

17

Page 15: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Terminologi dari roda gigi digambarkan pada (Gambar 2). Lingkaran Puncak (pitch

circle) dari sepasang roda gigi yang berpasangan adalah saling bersinggungan satu terhadap

yang lain.

Gambar 2.Tata Nama Roda Gigi

Pinyon adalah roda gigi yang terkecil diantara dua roda gigi yang berpasangan. Yang

lebih besar sering disebut Roda Gigi (Gear).

Jarak Lengkung Puncak (circular pitch), p adalah jarak yang diukur pada lingkaran

puncak, dari satu titik pada sebuah gigi ke suatu titik yang berkaitan pada gigi di sebelahnya.

Jadi jarak lengkung puncak adalah sama dengan jumlah tebal gigi (tooth-thickness) dan lebar

antara (width of space).

p =π dN

= π m

p = jarak lengkung puncakd = diameter puncak (mm )N = jumlah gigim = mod ule (mm )

18

Page 16: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Modul (module), m adalah perbandingan antara diameter puncak dengan jumlah gigi.

Modul adalah indeks dari ukuran gigi pada standar SI.

m =dN

m = mod ule

Puncak diametral (diametral pitch), P adalah perbandingan antara jumlah gigi pada

roda gigi dengan diameter puncak. Atau kebalikan dari module. Puncak diametral dinyatakan

dalam jumlah gigi per inci (dalam satuan Inggris).

P =Nd

P = puncak diametral (gigi per inci )

maka :pP = π

Addendum a adalah jarak radial antara bidang atas (top land) dengan lingkaran

puncak. Dedendum b adalah jarak radial dari bidang bawah (bottom land) ke lingkaran

puncak. Tinggi keseluruhan (whole depth) ht adalah jumlah addendum dan dedendum.

Lingkaran kebebasan (clearance circle) adalah lingkaran yang yang bersinggungan

dengan lingkaran addendum dari pasangan roda gigi tersebut. Kebebasan (clearance), c

adalah an-punggung (bock-lash) adalah besaran yang diberikan oleh lebar antara dari satu

roda gigi kepada tebal gigi dari roda gigi pasangannya diukur pada lingkaran puncak.

C. Roda Gigi Kerucut

Roda gigi yang termasuk dasar adalah roda gigi dengan poros sejajar, dan dari jenis

ini yang paling dasar adalah roda gigi lurus. Namun, bila diingini transmisi untuk putaran

19

Page 17: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

tinggi, daya besar dan bunyi kecil antara dua poros sejajar, pada umumnya roda gigi yang

dipakai adalah roda gigi miring.

Sedangkan untuk roda gigi kerucut biasanya dipakai untuk memindahkan gerakan

antara poros yang berpotongan. Dengan sudut perpotongan antara kedua poros sebesar 90°.

Namun roda gigi bisa dibuat untuk semua ukuran sudut. Giginya bisa dituang, dimilling, atau

dibentuk.

Jarak Kebebasan pada roda gigi kerucut adalah merata (Uniform Clearance).

Roda gigi kerucut lurus adalah jenis roda gigi kerucut yang mudah dan sederhana

pembuatannya dan memberikan hasil yang baik dalam pemakaiannya bila dipasangkan secara

tepat dan teliti. Sama halnya dengan roda gigi lurus, roda gigi ini menjadi bising pada harga

kecepatan garis puncak yang tinggi.

1. Profil Roda Gigi Kerucut Lurus

Sepasang roda gigi kerucut yang saling berkait dapat diwakili oleh dua bidang

kerucut dengan titik puncak yang berhimpit dan saling menggelinding tanpa slip. Kedua

bidang kerucut ini disebut “kerucut jarak bagi”. Besarnya sudut puncak kerucut

merupakan ukuran bagi putaran masing-masing porosnya. Roda gigi kerucut yang alur

giginya lurus dan menuju ke puncak kerucut dinamakan “roda gigi kerucut lurus”.

Keterangan lebih lanjutnya dapat dilihat pada (Gambar 3).

20

Page 18: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Gambar 3.Nama Bagian-bagian Roda Gigi Kerucut

Sumbu poros pada roda gigi kerucut biasanya berpotongan dengan sudut 90°.

Bentuk khusus dari roda gigi kerucut dapat berupa “roda gigi miter” yang mempunyai

sudut kerucut jarak bagi sebesar 45° dan roda gigi mahkota dengan sudut kerucut jarak

bagi sebesar 90°. Dimana diperlihatkan pada (Gambar 4).

Gambar 4.

21

Page 19: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Roda Gigi Kerucut Istimewa

Sudut puncak pada roda gigi kerucut dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut :

tan γ =N P

NG

dan tan Γ =NG

N P

dim ana : P = pinyonG = roda gigi ( gear )γ = sudut puncak pinyonΓ = sudut puncak roda gigi

Berikut ini adalah gambar roda gigi dan pinyon kerucut lurus.

Gambar 5.Roda Gigi Dan Pinyon Kerucut Lurus

Gigi lurus standar dari roda gigi kerucut dipotong dengan menggunakan sudut

tekan 20°, addendum dan dedendum yang tidak sama, dan kedalaman gigi yang penuh.

Hal ini menambah perbandingan kontak, menghindari kurang potong, dan menambah

kekuatan dari pinyon.

Pada suatu pemasangan roda gigi kerucut yang khas yaitu satu diantara luar dari

bantalan. Ini berarti bahwa lendutan poros bisa lebih nyata dan mempunyai pengaruh

yang lebih besar dari pada persinggungan gigi tersebut. Kesulitan yang timbul dalam

memperkirakan tegangan pada gigi roda gigi kerucut adalah bahwa gigi ini berbentuk

tirus. Jadi untuk mendapatkan persinggungan garis yang sempurna melalui pusat kerucut

gigi tersebut haruslah melentur yang lebih besar dibandingkan pada ujung yang kecil.

22

Page 20: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Untuk mendapatkan kondisi ini memerlukan adanya keseimbangan yang lebih besar pada

ujung yang besar. Karena variasi beban di sepanjang muka gigi ini, maka dianjurkan

untuk lebar muka sedikit pendek.

2. Cara Kerja Alat Pemarut Es

Cara pengoperasian alat pemarut es mekanik adalah dengan cara menghubungkan

motor dengan sumber arus, motor tersebut menghasilkan daya yang kemudian

dittansmisikan ke pully alat pemarut es melalui sabuk. Daya yang ditransmisikan oleh

sabuk pemutar poros horizontal. Roda gigi kerucut yang dipasang pada poros tersebut

akan ikut berputar dan akan mengerakkan pinyon yang terhubung dengan roda gigi. Pada

diameter dalam dari pinyon dimasukkan batang penekan dan diberi pasak. Batang

penekan berulir memutar turun karena diberi pasangan, yaitu roda gigi miring yang

letaknya di atas pinyon dan dikunci oleh baut pengunci roda gigi miring. Batang penekan

berulir turun sambil memutar balok es. Pada landasan tempat balok es tersebut diputar

terdapat mata pisau bergigi pada suatu tempat dan diberi lubang persegi empat untuk

menurunkan potongan-potongan es. Balok es yang berputar akan menjadi potongan-

potongan kecil yang kemudian akan turun melalui lubang ke tempat penadah. Jika balok

es sudah menjadi tipis, maka pedal gas akan dilepas untuk menghentikan kerja dari alat

tersebut. Kemudian baut pengunci dari roda gigi dikendurkan dan dengan memutar roda

kemudi yang dihubungkan dengan roda gigi miring pada pinyon sehingga akan memutar

batang penekan berlawanan arah kerja tadi, maka batang penekan berulir akan naik ke

atas ke posisi semula.

23

Page 21: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Gambar 6.Alat Pemarut Es Mekanik

Keterangan gambar pemarut es mekanik adalah :

1. Roda gigi miring

2. Batang tekan

3. Pinyon kerucut

4. Roda gigi kerucut

5. Poros

6. Pasak

7. Bantalan

24

Page 22: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

BAB IIIPERHITUNGAN

A. Perencanaan Roda Gigi

Pada perencanaan roda gigi ini dipakai dua buah roda gigi kerucut lurus, dimana

satu roda gigi berfungsi sebagai roda gigi penggerak (gear) dan yang lainnya sebagai roda

gigi yang digerakkan (pinyon). Adapun bahan dari roda gigi dan pinyon adalah besi cor

FC 18 dengan kekuatan lentur 4,0 kg/mm2.

Data perencanaan adalah :

1. Putaran motor (nc) = 1500 rpm

2. Daya motor (P) = 0,25 kW

3. Reduksi transmisi = 5

4. Reduksi roda gigi kerucut = 1,5

5. Faktor koreksi (fc) = 1 (untuk daya nominal)

6. Jumlah roda gigi kerucut (Ng) = 27

7. Jumlah roda gigi pinion (Np) = 18

8. Puncak diametral (P) = 3 gigi/in

9. Sudut tekan (α) = 20o

Maka daya penggeraknya (Pd) adalah :

Pd = P x fc

= 0,25 x 1

= 0,25 kW

25

Page 23: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Dari harga reduksi puli dan sabuk yang telah diketahui, maka putaran roda gigi kerucut

dapat diketahui pula, yaitu :

I =nc

ni

dimana : nc = putaran motor listrik = 1500 rpm

ni = putaran roda gigi kerucut

I = reduksi puli = 5

Sehingga :

5 =1500ni

ni = 300 rpm

Reduksi pada roda gigi kerucut :

Z1

Z2

=1,5

Dimana :

Z1

Z2

=n1

n2

n1 = putaran roda gigi kerucut

n2 = putaran pinion

Maka : 1,5 = n1/n2

n2 = 300 x 1,5

n2 = 450 rpm

Torsi pada roda gigi kerucut :

T = 9,74 x 105 x Pd/n1

Sehingga : T = 9,74 x 105 x 0,25/300

= 811,6 kg mm

26

Page 24: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

1. Sudut puncak pinion

tan-1δ1 = Np/Ng ................................................ (Shigley hal. 239)

= 18/27

δ1 = 33,6

2. Sudut Puncak roda gigi

tan-1 δ2 = Ng/Np ............................................... (Shigley hal. 239)

= 27/18

δ2 = 56,3

3. Diameter puncak pinion (dp) ....................... (Shigley hal. 175)

dp = Np/P

= 18/3 = 6 in = 152,4 mm

4. Diameter puncak roda gigi (dg)

dg = Ng/P

= 27/3 = 9 in = 228,6 mm

5. Lebar muka gigi (F)

F = 10/P

= 10/3 = 3,33 in = 84,67 mm

6. Faktor perubahan kepala (X1 dan X2)

X1 = 0,46 [1-(18/27)2]

= 0,46 [1-0,4]

= 0,276

X2 = - 0,276

7. Untuk pinion

27

Page 25: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Tinggi kepala (Adendum)

hk1 = (1 + X1) m

Dimana : m = modul

= dp/Np

= 152,2 /18 = 8,46 mm

hk1 = (1 + 0,276) 8,46 = 10,8 mm

Tinggi kaki (dedendum)

hf1 = (1 – 0,276) m + Ck

Dimana : Ck = kelonggaran puncak

Ck = (0 , 188/ P )+0 , 0508 mm

= (0 , 188/3 )+0 ,0508 mm

= 0,11 mm

hf1 = (1 – 0,276) x 8,46 + 0,11

= 6,23 mm

8. Untuk roda gigi

Tinggi kepala (adendum)

hk2 = (1 – X1) m

= (1 – 0,276) 8,46

= 6,12 mm

Tinggi kaki (dedendum)

hf2 = (1 + X1) m + C k

= (1 + 0,276) 8,46 + 0,11 = 10,9 mm

9. Diameter lingkaran kepala pinion

28

Page 26: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

dp1 = dp + 2hk1 cos δ1

= 152,4 + 2 .10,8 cos 33,6

= 170,3 mm

10. Diameter lingkaran roda gigi

dg2 = dg + 2hk2 cos δ2

= 228,6 + 2 . 6,12 cos 56,3

= 235,33 mm

11. Jarak dari puncak kerucut sampai puncak luar gigi untuk pinion

X1 = (dp/2) – hk1 sin δ1

= (152,4/2) – 10,8 sin 33,6

= 70,26 mm

12. Jarak kerucut (R)

R = dp/2 sin δ1

= 152,4/2 sin 33,6

= 138,5 mm

13. Pemeriksaan keamanan terhadap tegangan dan kekuatan lentur

Wt = 60 . 103 . H/π dn

H = P . fc

= 0,25 kW

Wt = 60 . 103 . 0,25/3,14 . 12 . 1500

= 0,26 kN

14. Diameter puncak rata-rata dari roda gigi besar

dav = dg – F sin δ2 .............................................. (Shigley hal 244)

29

Page 27: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

= 228,6 – 84,67 sin 56,3

= 158,16 mm = 6,23 in

15. Kecepatan garis puncak pada puncak rata-rata

V = dav . π . n/12 .............................................. (Shigley hal 175)

= 6,23 . 3,14 . 300/12

= 489,06 ft/menit

16. Faktor kecepatan

Kv = 50/50+√V ............................................ (Shigley hal 181)

= 50/50+√489 ,56

= 0,693

17. Tegangan lentur pada roda gigi

σ = Wt . P/kv . F . J .......................................... (Sularso hal 242)

J = 0,22 ; untuk faktor geometri

σ =

0 ,22 . 3 gigi / in .1 /25 , 4 .103

0 , 693 . 84 , 67 . 0 ,22 .10−3

= 0,698 kPa

18. Tegangan yang diizinkan :

σa = 4 kg/mm2

=

4 x 9 , 81

1 . 10− 6

kg

m2

= 3,924 . 104 kPa

Karena σ < σa maka roda gigi dalam keadaan sangat aman.

B. Perencanaan Poros dan Pasak

30

Page 28: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Puli

D = 100 mm

I = 5

Dimana : D = diameter puli

I = reduksi puli

Maka : d = D/I ............................................... (Sularso hal. 166)

= 100/5 = 20

Sehingga : V = π . d . n/(60x1000) ................. (Sularso hal. 166)

=

3 ,14 x 20 x150060000

= 1,57 m/s

Po =

(F 1−F 2 )V102 ........................................... (Sularso hal. 171)

Dimana : Po = Daya yang direncanakan

Po = 0,25 kW

V = kecepatan

Maka : 0,25 =

(F 1−F 2 )1 ,57102

F1-F2 = 16,24

Sabuk

31

Page 29: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Panjang sabuk (L) dipilih panjang 1016 mm

Jarak sumbu C dapat diketahui dengan menggunkan persamaan sebagai berikut :

C =

b+√b2−8 ( D−d )2

8 .............................. (Sularso hal. 170)

Dimana :

b = 2L – π(100 + 20) ........................................ (Sularso hal. 170)

b = 2L – π(100 + 20)

= 2(1016) – 3,14(120)

= 2032 – 376,8

= 1655,2

Maka :

C =

b+√b2−8 ( D−d )2

8

=

1655 ,2+√ (1655 ,2 )2−8 (100−20 )2

8

= 411,85

Besarnya sudut kontak adalah :

θ = 180o −57 ( D −d )C

θ = 180o −57 (100 − 20)411,85

θ = 168,93o

θ ≈ 169o

Maka :

F1/F2 = eμ.θ

32

Page 30: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Dimana : μ = koefisien gesek = 0,2

F1/F2 = eμ.θ

F1/F2 = e0,2.169

F1/F2 = e33,8

F1 = 4,78 F2

16,24 = F1 – F2

16,24 = (4,78 F2 – F2)

F2 =16,243,78

F2 = 4,30 kgF1 = 20,54 kg

Sehingga jumlah sabuk yang diperlukan adalah :

N =Pd

Po .K θ ....................................................... (Sularso hal. 173)

N =0 ,250 ,25 x 0 ,97

N = 1 ,03 ≈ 1 buah

Dengan jenis sabuk yang dipakai adalah sabuk V dengan tipe sabuk sempit 3 V.

1. Perencanaan Poros

Wt = T/rav ........................................................ (Shigley hal. 238)

33

Page 31: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Dimana rav = dav/2

=

dp−F sin δ1

2

=

152 , 4−84 , 67 sin 33 , 62

= 52,77 mm

Wt = 811,6/52,77

= 15,4 kg

Wa = Wt tan Ф sin γ ........................................ (Shigley hal. 238)

= 15,4 tan 20 sin 33,6

= 3,10 kg

Wr = Wt tan Ф cos γ ...................................... (Shigley hal. 238)

= 15,4 tan 20 cos 33,6

= 4,67 kg

Momen di titik C

F1 . CD + Wr . AC + Rby . BC = Wa . AE

Rby = Wa . AE – Wr . Ac – F1 . CD

34

Page 32: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Rby =

3 ,10 x5 ,277−4 , 67x 14−18 , 64 x329

= - 12,07 kg

Σfy = 0

Wr + Rby + Rcy = Ftot

Rcy = 18,64 – 4,67 + 12,07

= 26,04 kg

ΣMcz = 0

Rby . BC = Wt . AC

Rbz =

15 , 4 . 149

= 24 kg

ΣFz = 0

Rby + Rcz = Wt

Rcz = 15,4 – 24

= -8,6 kg

ΣT = 0

T = Wt . AE (dimana AE = rav)

= 15,4 . 52,77

= 804,96 kg.mm

Rb = √ Rby2+Rbz2

= √ (−12 ,07 )2+242

35

Page 33: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

= 26,8 kg

Rc = √ Rcy2+Rcz 2

= √ (26 ,04 )2+(−8,6 )2

= 25,5 kg

W = √Wt2+Wr2

= 16,09 kg

36

Page 34: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Selanjutnya :

Wt = T/rav

T = 811,6 kgmm = 70,46 lb.in

n = 2,6

Mtot = √(233 , 5)2 + (770 )2 = 804 ,63 kg . mm = 69 ,93 Ib .in

Dengan perencanaan :

Bahan G 10500 AISI 1050 ditarik dingin

Sut = 100 kpsi

Sy = 84 kpsi

Ka = 0,75 ......................................................... (Shigley hal. 177)

37

Page 35: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Kb = 0,865

Kc = 0,868 , faktor keandalan 95 %

Kd = Ke = 1

Kf = 1,33

Se = 0,5 Sout = 50 kpsi

Se = KaKbKcKdKeKfSe

= 0,75.0,865.0,868.1.1.1,33.50

= 37,45 kpsi

ds = {48 n/π [ (T /S y )2+(M /Se )2 ]1/2}1/3

............ (Shigley hal. 270)

= {48 x 2,6/3 ,14 [ (70 , 46 /84 x103)2+ (69 , 93/37 , 45 x 103)2] 1 /2 }1/3

= 0,43 in = 10,92 mm ≈ 11 mm

2. Perencanaan Pasak

Dalam pasak poros transmisi baja karbon AISI 1010 diroll panas

σut = σB = 47.000 psi

σB = 33,06 kg/mm2

diameter poros 11 mm

penampang pasak b x h = 3mm x 3mm

tegangan geser yang diijinkan pada pasak

σ ka = σ b/ Sfk 1 . Sfk 2 ..................................... (Sularso hal 27)

Sfk 1 = 6

Sfk 2 = 2,5 ; untuk tumbukan ringan

σka = 33,06/(6.2,5) = 2,2 kg/mm2

38

Page 36: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Panjang pasak (li) berdasarkan tegangan geser pasak yang diizinkan

T = 811,6 kg.mm

F = T/r

= 2T/d

= 811,6 . 2 / 11

=147,56 kg

σka ≥ F/li . b ...................................................... (Sularso hal. 25)

2,2 ≥ 147,56 / li . 3

li ≥ 22,4 mm

panjang pasak (l2) berdasarkan tekanan permukaan yang diizinkan :

Pa = 8kg / mm2

t1 = 2,5 mm

Pa ≥

Fl . t1

8 ≥ 147,56 / l2 . 2,5

l2 ≥ 7,4 mm

Maka dapat diambil ketentuan

a. Ukuran pasak = b x h = 5 x 5 (mm)

b. Lebar pasak adalah = 5 mm

c. Panjang pasak yang dipakai adalah L = 15 mm

Lk/ds = 13/11 = 1,2 (0,75 < 1,36 < 1,5 adalah baik)

39

Page 37: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

C. Perencanaan Bantalan

Dalam perencanaan ini jenis bantalan yang digunakan yaitu bantalan gelinding bola tunggal.

1. Bantalan pada titik B

Beban ekivalen dinamis (Pr)

Pr = XVFr + Yfa ............................................. (Sularso hal. 135)

Dimana : Fr = beban radial = 24,4 kg

Fa = beban aksial = 3,10 kg

X = 1 ; V = 1 ; Y = 0

e ≥ Fa / V. Fr .................................................. (Sularso hal. 135)

= 3,10 /1 . 24,4

= 0,13

Pr = 1 . 1 . 24,4 + 0,310

Pr = 24,4 kg

Umur bantalan : L = 60 . n2 . Lh ..................... (Sularso hal. 136)

Dimana : Lh = 5 x 365

= 1825 jam

Maka L = 60. 450 . 1825

= 49,275 . 106 rev

C/Pr = L1/3

C = Pr.L1/3

= 24,4(49,275)1/3

= 89,45 kg

2. Bantalan di titik C

Beban ekvivalen dinamis (Pr)

40

Page 38: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Pr = XVFr + Yfa

Dimana : Fr = beban radial = 13,6 kg

Fa = beban aksial = 3,10 kg

X = 1 ; V = 1 ; Y = 0

e ≥ Fa/VFr = 3,10/13,6.1 = 0,227

Pr = 1.1.13,6 + 0.3,10

= 13,6 kg

Umur bantalan : L = 60.n2. Lh

Dimana : Lh = 5 x 365 = 1825 jam

Maka : L = 60.450.1825 = 49,275. 106 rev

C / Pr = L1/3

C = Pr. L1/3 = (49,275)1/3.13,6

C = 49,85 kg

41

Page 39: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

BAB IVKESIMPULAN

Berdasarkan hasil perhitungan pada bab-bab sebelumnya, maka dapat ditarik beberapa

kesimpulan mengenai ukuran bagian-bagian roda gigi pada mesin gerinda tangan , yaitu sebagai

berikut :

1. Alat penggerak

Daya motor = 0,25 kW

Putaran motor = 1500 rpm

Reduksi transmisi sabuk = 5

Reduksi transmisi roda gigi = 1,5

2. Roda gigi kerucut

Jumlah roda gigi (gear) = 27 gigi

Jumlah roda gigi (pinion) = 18 gigi

Modul = 8,46 mm

Bahan roda gigi = FC 18

Kekuatan tegangan izin = 3,924.104 kPa

3. Poros

Bahan poros = G 10500 AISI 1050 ditarik dingin

Panjang poros = 172 mm

Diameter poros = 11 mm

4. Pasak

42

Page 40: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

Penampang pasak = 5 x 5 (mm)

Panjang pasak = 15 mm

Kedalaman pada poros = 3 mm

Kedalaman pada naf = 2 mm

5. Bantalan

Bahan bantalan = JIS 6001

Umur bantalan = 49,275 , 106 rev

Beban dinamis = 69,65 kg

43

Page 41: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

DAFTAR PUSTAKA

1. Shigley, J.E dan LD. Mitchell, “Perencanaan Teknik Mesin”, Jilid 2, Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta, 1984.

2. Sularso, Ir, MSME dan K. Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, Cetakan Kesembilan, Pradnya Paramita, Jakarta, 1997.

3. Daryanto, Drs, “Pengetahuan Dasar Teknik”, Cetakan Pertama, Bina Aksara, Jakarta, 1988.

44

Page 42: TUGAS ELEMEN MESIN II - Perencanaan Roda Gigi Kerucut Pada Mesin Gerinda Tangan

LAMPIRAN

45


Recommended