Adha Bangkit 2712100081 M. Fadhil 2712100082 Felix Andiana Putra 2712100085 Rani Legiviani 2712100086
Gearbox
MATERIAL SELECTION
I.
Definisi
Gearbox adalah sebuah alat yang terdiri dari roda-roda gigi yang menyalurkan energi mekanik dari penggerak utama ke perangkat output atau ke bagian mesin lainnya, agar meghasilkan pergerakan. Gearbox dapat juga mengubah kecepatan, arah dan juga torsi dari energi mekaniknya. Dengan kata lain, gearbox diperlukan dalam engine agar daya dan torsi dapat disesuaikan, misalnya membuat daya dari engine menjadi tenaga yang lebih besar.
II.
Fungsi
Gearbox memiliki fungsi yang sangat penting dalam suatu motor atau engine karena berfungsi sebagai sistem pemindah tenaga, dan berfungsi untuk mengubah tenaga dari engine yang berputar, yang digunakan untuk memutar spindel mesin maupun melakukan gerakan feeding. Gearbox inilah yang berfungsi sebagai transmisi yang berfungsi untuk mengatur kecepatan torsi serta arah putaran baik CW maupun CCW sehingga dapat bergerak maju dan mundur.
III.
Prinsip Kerja
Pertama-tama, putaran dari engine akan dilanjutkan ke input shaft atau poros input yang dihubungkan melalui clutch (kopling), setelah itu putaran tersebut akan diteruskan ke main shaft (poros utama), torsi yang berada pada mainshaft akan diteruskan ke spindel mesin, kecepatan putaran pada spindel mesin akan kelur berbeda tergantung pada rasio input dan output dari roda-roda gigi.
IV.
Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Gearbox
Ada 2 faktor utama yang memiliki pengaruh yang besar terhadap pemilihan gearbox yaitu:
Purpose sistem total.
: Jenis gearbox apa yang dibutuhkan dalam konteks
PAGE 1
Quality : Kualitas dari gearbox, mempengaruhi konteks komersial. Kualitas dapat berupa ‘general purpose’,’precision’, atau ‘superprecision’ mempengaruhi material yang digunakan, teknik manufaktur dalam pembuatan dan juga cost yang dibutuhkan. Kualitas yang terpilih harus sesuai dengan standar dari kebutuhan suatu sistem.
Adapun faktor-faktor lain yang mempengaruhi dirangkum dalam tabel 1. Commercial
Performance
Installation
Operation
Environment
Quantit y Recured
Power Reqd
Relationshi p in System
Reliability
Space Available
Price Commercial Life Cost Convenence in Purchase Manufacturer Reputation Appearance
Shaft Maintenance Orientation Shaft Max Speed Accessibility Rotation Ease of Consequence Speed Ratio Install of Shut Down Condition Duty Cycle Weight Monitoring Torsional Mounting Max Temp. Flexibility Type Permitted Positional Mechanical Location Integrity Accuracy Radial and Supports Axial Loads Loads Effect on Shock Loads Support Max Torque
Size Shape Load Capacity of Support Ambient Conditions Altitude Heat Dissipation Reqd
Inertia Irreversabilit y Back Driving Torque
PAGE 2
Efficiency Backlash Noise Table 1 Pengelompokan Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Gearbox Commercial Faktor commercial merupakan faktor yang sangat signifikan dan sangat sulit untuk dibangun. Kuantitas sangat berkaitan dengan harga. Umur pakaidari produk juga mempengaruhi proses pemilihan.
Performance Performance ini yang berkaitan dengan fungsi dari gearbox tersebut yaitu transmisi dari torsi. Pengaruh dalam pemilihan juga dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: power capacity, torque capacity, and speed limitation . Installation Instalasi ini meliputi kemudahan instalasi seperti bentuk, berat dan juga ukuran dari casing termasuk aid lifting, maneuvering dan securing. Operation Operation merupakan pemakaian dari gearbox itu sendiri misalnya life sevice yang lama dengan maintenance yang minimum, khususnya ketika dikerjakan dengan ringan. Biasanya diberikan pelumasan (lubricating) agar semakin efisien, sehingga panasnya lebih kecil dan umur hidup yang lebih lama. Sedangkan convenience dalam melakukan maintenance dan perbaikan, aksesbilitas, peralatan khusus dan jadwal dalam maintenance regular sangat mempengaruhi dalam pemilihan gearbox.
PAGE 3
V.
Environment Environment ini meliputi ruang yang tersedia, kondisi udara, temperature maksimum yang diijinkan dan kelembaban. Faktor lain yang juga mempengaruhi environment ini yaitu failure dari gearbox.
Material Selection dan Propertinya
Berikut adalah komposisi kimia dari material pembentuk Gigi-gigi pada gearbox: 40Ni2CrMo28 (% by mass)
Element
Carbon Silicon Manganese Sulphur Nickel Chromium Molybdenum Iron
0.35-0.45 0.10-0.35 0.40-0.70 <0.035 1.25-1.75 0.90-1.30 0.20-0.35 Remainder
Table 2 Komposisi Kimia dari Material Gigi-gigi Gearbox Berikut adalah table dari acceptable service life dari roda gigi dari suatu gearbox:
Gear Unit Parameter
Duty Load Value
Recommended (based on calculation) Permissible Design Value for Acceptable Service Life
(kN)
(kN)
(kN)
29
33
41.8
Permissible Design Value
Gear Tooth Beam Strength, WT
PAGE 4
63
68.7
87
210.5
210.5
228
Gear Tooth Maximum Wear Load, WW
60.4
68.7
76.7
WS ≥ 1.25 WD
210.5
85.9
108.8
WW > WD
60.4
>68.7
76.7
Gear Tooth Dynamic Load, WD Gear Tooth Static Wear Load, WS
Tabel 3 Recommended Gear Unit Permissible Tooth Load
Berikut adalah Recommended Values of Vital Gearbox Units Parameter:
Gear Unit Parameter
Gear Module (mm)
Permissible Design Value
Duty Load Value
Recommended (based on calculation) Permissible Design Value for Acceptable Service Life
10
12
B.H.N.
245
270 For adequate surface wear resistance
Gear Face Width (mm)
125
150
0.70
0.20-0.60
0.20-0.60 Tolerance for helical gears for v>12 m/s
0.20-0.70
0.20-0.70 Tolerance to avoid gear profile mismatch
Gear-Tooth face Surface Roughness (µm)
Gear-Tooth flank Surface Roughness (µm)
2.05
PAGE 5
Minimum Teeth Number on Pinion to Avoid Interference
16
17, to avoid tooth tip interference
Tabel 4 Recommended Values of Vital Gearbox Units Parameter Berikut adalah faktor-faktor yang perlu diketahui dalam pemilihan torsi dalam gearbox:
Tipe, power dan kecepatan dari penggerak utama. Ratio keseluruhan dari gearbox Tipe dari unit yang dibutuhkan – parallel atau angled drive Aplikasi dari Gearbox Kondisi operasi abnormal Disposisi dari input dan output shaft Arah putaran shaft Gaya-gaya eksternal yang dapat mempengaruhi unit, seperti overhung loads, brakes, ouboard bearing dll. Tipe kopling yang cocok
Baja yang dipilih untuk roda gigi harus kuat untuk mencegah kerusakan pada gigi-giginya. Harus keras agar tahan terhadap kontak tegangan dan harus cukup ulet untuk menahan beban kejut yang diterima roda gigi. Juga harus tahan terhadap tegangan yang diberikan kepada shaft. Kekersannya setelah dikeraskan berkisar 40 BHN harus lebih keras dari mating wheel. Dalam beberapa kasus dimana tegangannya sangat tinggi, lebih baik menggunakan forging sebagai struktur yang kuat. Cast steel juga banyak digunakan untuk gear wheels . Beberapa cara treatment baja untuk Gear yaitu 1. Hardened: Mencegah heat treatment distortion 2. Flame / induction Hardened: untuk mengeraskan permukaan roda-roda gigi. Dan mencegah distorsi hasil perlakuan panas 3. Nitrided: agar memberikan kekerasan sekitar 68 HRC pada permukaan roda gigi 4. Case Carburized
PAGE 6
Berikut adalah rangkuman beberapa material yang biasa digunakan pada Gear: Induction or Flame Hardened
Nitrided
Carburized & Hardened
C40 normilised or quenched and tempered
34Cr4
31CrMo12
18 CrMo4
C45 normilised or quenched and tempered
41Cr4
31CrMoV9
20MnCr4
C50 normilised or quenched and tempered
42CrMo4
Through hardened
18CrNiMo7
C55 normilised or quenched and tempered C60 normilised or quenched and tempered
PAGE 7