BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Kompo Komponen nen utama utama sistim sistim penger pengerak ak sepeda sepeda adalah adalah crank, crank, sprock sprocket et dan
chain chain.. Cran Crank k meru merupa paka kan n gigi gigi peng penger erak ak yang yang diik diikat atka kan n pada pada peda pedall seped sepeda, a, sprocket adalah gigi yang terpasang pada roda belakang, chain adalah rantai yang mentransmisikan putaran dari crank ke sprocket. Tampa ketiga bagian pengerak ini daya putaran yang dihasilkan dari kayuhan pedal oleh pengendara tidak dapat di transmisikan transmisikan keroda belakang. belakang. Sebelum adanya adanya pengemban pengembangan gan pada sprocket sprocket sepeda dulunya hanya ada satu tingkat kecepatan sprocket dan crank dengan jumlah gigi crank lebih banyak dari pada sprocket, ini bertujuan meringankan putaran awal dengan perbandingan jumlah gigi gigi tersebut. Dizaman modern saat ini pengembangan sprocket sangatlah pesat, dengan adanya adanya fariasi fariasi tinggk tinggkat at kecepa kecepatan tan dengan dengan bebera beberapa pa sprocke sprockett dan crank crank yang yang berbedabeda jumlah giginya yang berkombinasi untuk medan tertentu dan kecepatan maksimal yang diinginkan. !umlah kayuhan pedal sepeda oleh seorang atlet atlet balap balap sepeda sepeda maksim maksimal al hanya hanya mencap mencapai ai kecepa kecepatan tan detak detak jantun jantung, g, rata rata ratanya "#$# putaaran permenit. Dengan hal tersebut perlunya fariasi kecepatan pada sepeda agar dapat memaksimalkan jumlah maksimal kayuhan tersebut dengan kecepatan maksimal yang dicapai oleh sepeda. Tidak ada bedanya dengan sepeda yang dikendarai oleh dua orang atau sering disebut sepeda tandem. Sistim pengerak pada sepeda tandem juga terdiri dari tiga komponen tersebut, hanya saja karena ada dua orang pengendara pada sepeda tandem sehingan ada dua pedal penggerak. Kombinasi tingkat percepatan crank hanya ada pada pedal belakang, sedangkan transmisi daya dan putaran dari kedua kedua pedal tersebut adalah masingmasin masingmasing g satu tingkat kecepatan kecepatan crank dengan jumlah gigi yang sama. %ni bertujuan agar gerakan pedal pengendara yang didepan dan belakang menghasilkan putaran yang sama.
1
1.2
Tujuan Pe Perancangan Karena Karena suatu suatu perenc perencana anaan an elemen elemen mesin mesin harus harus benar benarben benar ar akurat akurat dan
teliti, maka khusus dalam perencanaan ini terdapat beberapa tujuan agar memiliki efesiensi yang tinggi, antara lain& '. (eranc (erancang ang sistim sistim pengge penggerak rak pada sepeda sepeda gunung gunung yang yang dimodi dimodi)ik )ikasi asi menjadi dau orang penggendara. *. (emili (emiliki ki efesien efesiensi si kerja kerja yang yang ting tinggi. gi. +. (erancang (erancang sistim sistim pengger penggerak ak sepeda sepeda tandem tandem dengan dengan spesiifikasi spesiifikasi crank crank dan sprocket sepeda gunung.
Disa Disain iner er
ditu dituju juka kan n
untu untuk k
digu diguna naka kan n
dala dalam m
meng mengem emba bang ngka kan n
kompon komponen en dasar dasar hingga hingga menjad menjadii suatu suatu barang barang kerja kerja jadi jadi maupun maupun setengah jadi karna disainer adalah tokoh utama dalam perancangan.
ortabilitas programmer ortabilitas programmer ssangatlah
penting,
khususnya
bagi programmer yang bisa mengendalikan aplikasi -utoCad yang dapat merancang disain gambar. gambar.
Disainer selain sebagai program proses perancangan atau pembuatan komponen maupun barang kerja tetapi juga merupakan suatu proses penganalisaan yang baik termasuk pengukuran terhadap kekuatan dari efisien efisiensi si rantai rantai dan sproke sprokett dengan dengan umur umur pemaka pemakaian iannya nya terhad terhadap ap material yang digunakan.
1.3
Batasan Ma Masalah '. erencanaan erencanaan tidak tidak termasuk termasuk bagai bagai mana mana proses proses pembuata pembuatannya. nnya. *. ere erenc ncaa aan n sist sistim im peng enggera gerak k sepe seped da tida tidak k sem semua bag bagian ian sist sistim im pengerak direncanakan.
BAB II
2
TEOI DA!A 2.1
!"st"# Pengrak !e$e%a ada umumnya sepeda menggunakan sistem tranmisi penggerak rantai rol,
komponen dari pengerak ini adalah crank gigi depan/, bottom bracket 00/ merupa merupakan kan as crank crank yang yang berada berada diteng ditenggah gahten tengah gah crank, crank, berfun berfung g si sebaga sebagaii penyatu pedal kiri dan pedal kanan, chain rantai sepeda/, sprocket gigi belakang/, hub as roda belakang/, front deraileur 1D/ merupakan yang memi memind ndah ahka kan n gir gir bagi bagian an depa depan, n, rear rear dera derail ileu eurr 2D/ 2D/ meru merupa paka kan n
yang yang
memindahkan gir bagian belakang, shifter merupkan yang menggerakkan 1D dan 2D. Semua bagian ini seperti ada pada gambar *'.
3ambar *'. 0agian sepeda. 4ntuk merancang sistem penggerak rantai rol dibutuhkan dibutuhkan jarak antara titik pusat crank atau bottom bracket dengan pusat sprocket atau hub roda belakang untuk untuk menentukan menentukan panjang rantai. rantai. Chainstay Chainstay atau, lebih tepatnya, rear center.%ni center.%ni adalah pengukuran horisontal antara pusat roda belakang dan tengah 00. anjang chainstay menenukan dimana pengendara berada pada sepeda, chainstay ynga lebi lebih h panj panjan ang g dapa dapatt memb memban antu tu sepe sepeda da tetap tetap stab stabil il saat saat turu turuna nan n dan dan juga juga
3
membantu tetap didepan saat tanjakan. Sebagai hitungan kasar 56#mm merupakan ukuran standar untuk sepeda gunung. Sedangkan jarak antara kedua titik pusat crank ideal adalah ""# mm, tapi ini juga tergantung dengan ukuran tra)el roda.
3ambar **. Chainstay. Chainstay. +.'
Crank Crank adalah gigi depan yang menggabung dengan pedal. Terbagi atas tiga
bagian& single ring, double ring, triple ring. ada umumnya sepeda gunung dilengkapi tiga crank triple ring/, jumlah giginya& 55+***, penomeran crank dimula dimulaii dengan dengan gigi yang yang paling paling dekat dengan dengan frem, semaki semakin n jauh jauh dari dari frem frem nomornya membesar dan apabila dikayuh sepeda akan terasa lebih berat. Contoh crank ada pada gambar *+.
4
3amabar *+. Crank. enggunaan crank disesuaikan dengan kondisi jalan yang ditempuh&
Crank no.' digunakan ketika sepeda menemui tanjakan terjal dimana
ujung jalan tidak terlihat. Crank no. * digunakan untuk menapaki jalan yang sedikit menanjak atau berbatuantidak merata. Crank ini juga lebih sering digunakan terutama
bagi pemula ketikabelum terbiasa memainkan shifter Crank no. + digunakan untuk menambah kecepatan di jalan datar 7 menurun.
5
+.*
Sprocket Sprocket adalah gigi belakang sepeda yang menggabung dengan wheelset
satu set roda/ yang terdiri dari hub, pelg, dan jarijari. Sprocket pada sepeda bermacammacam tingkat kecepatan& 8,",$,9,dan '# tingkat kecepatan. biasanya sepeda gunung menggunakan menggunakan sprocket dengan 9 tingkat kecepatan yaitu dengan fariasi jumlah gigi +* : *$ : *5 : *' : '$ : '8 : '5 : '* ''. Contoh sprocket seperti pada gambar *5 dibawah ini.
3ambar *5. Srocket. Sprocket digunakan untuk mengatur kecepatan atau beban kayuhan dengan perubahan permukaan jalan. 1ariasi kecapatan keca patan pada srocket ini sangat lah penting karena seorang atlet balap sepeda hanya mampu mengayuh pedal maksimal sama dengan deng an kecepa kecepatan tan detak jantu jantung ng permenit, sekitar '$# putar putaran an per menit, deng dengan an ratarataa kayuh ratarat kayuhan an $# putara putaran n permen permenit it ini bertujuan untuk menjaga stamina sang atlet ketika balapan.
6
4ntuk sproket dudukannya tidak lansung keporos seperti roda gigi. ada sepeda sproket menempel pada hub wheelset, berdasarkan spesifikasi hub roda belakang sepeda gunung diameter dudukan dudukan sproket adalah 56mm. *.' .'..'
Sep eped edee Tan Tand dem Sepe Se peda da tan tande dem m se send ndiri iri me meru rupa paka kan n sep seped edaa de deng ngan an jen jenis is du duaa or oran ang g
pengendara. 4ntuk sistim pengerak roda belakang sepeda tandem sama degan sepeda pada umumnya hanya saja pada penggerak depan terdapat dua crank yang berputar bersamaan. !umlah gigi sprocket pada penggerak depan sama karena hany ha nyaa sat satu u ti ting nggk gkat at ke kecep cepat atan an in inii be bert rtuj ujua uan n ag agar ar pu puta taran ran pe peda dall de depa pan n da dan n belakang sama, karena putaran pedal yang mampu dikayuh oleh seorang atlet balap sepeda ratarata sama, ini juga bertujuan agar beban yang diterima pengendara depan dan belakang sama.
Seperti sepeda pada umumnya sepeda tandem menggunakan sistim penggerak rantai rol, hanya saja pada sproket penggerak terdapat dua buah crank dengan satu tingkat kecepatan dan jumlah gigi yang sama, ini bertujuan agar putaran pedal depan dan belakang sama. !adi sistimnya paralel dimana putaran yang dihasilkan tetap sama tapi dengan daya dua kali lipat karena digerakkan oleh dua orang, meski mes ki beb beban an ber bertam tambah bah kar karena ena ber bertam tambah bahnya nya pen pengen gendar daraa dan pan panjan jang g sert sertaa mekanisme sepeda.
7
2.2
anta" &l Ciri dasar dari penggerak rantai antara lain perbandingan yang konstan
karena tidak ada slip, umur panjang dan kemampuannya untuk menggerakkan sejumlah poros dari suatu sumber daya tunggal. 2antai rol telah distandarisasikan ukurannya oleh -;S%.
3ambar *6. bagian dari rantai rol 3ambar diatas menunjukkan tata namanya, jarak puncak pitch/ adalah jarak lurus antara pusatpusat rol. +8#7;, dimana ; adalah jumlah gigi dari sproket.
Tabel *'. 4kuran rantai rol beruntai tunggal menurut standar amerika
8
9
3ambar *8. erikatan rantai dan sproket Sudut =7*, melalui mana mata rantai berayun sementara ia memasuki perkontakan, disebut sudutartikulasi angle of articulation/. Dapat dilihat bahwa besar sudut ini adalah fungsi dari jumlah gigi. utaran dari mata ratai melalui sudut ini menyebabkan tumbukan antara rol dengan gigi jentara dan juga keausan pada sambungan rantai. Karena umur dari penggerak yang dipilih secara tepat adalah adalah fungsi fungsi dari dari keausa keausan n dan kekuat kekuatan an lelah lelah permuk permukaan aan rol, rol, maka maka adalah adalah penting untuk mengurangi sudut artikulasi tersebut sebanyak mungkin. ?arga harga harga dari dari sudut sudut ini telah telah digamb digambark arkan an sibaga sibagaii fungsi fungsi dari jumlah jumlah gigi gigi pada pada gambar berikut
3ambar *". ?ubungan antara sudut artikulasi dengan jumlah gigi spriket@ hubungan antara jumlah gigi sproket dengan )aria si kecepatan penghubung.
10
!umlah !umlah gigi jentara juga mempengaru mempengaruhi hi perbandingan perbandingan kecepatan kecepatan selama putaran melalui sudut puncak =. ada posisi yang tampak pada gambar *8 rantai AB menyinggung lingkaran puncak sproket. Sproket rantai dibuat dari baja karbon untuk ukuran kecil, dan besi cor untuk ukuran besar. 4ntuk penghitungan kekuatan belum ada cara yang tetap seperti roda gigi. Dalam gambar *$ ditunjukan dua macam bentuk gigi, dimana bentukS adalah yang biasa dipakai. Tata cara pemillihan rantai dapat diuraikan menurut diagram pada gambar *9. Daya yang akan ditransmisikan kA/, putaran poros penggerak dan yang digerakkan rpm/ dan jarak sumbu poros kirakira mm/, diberikan diberikan terlebih terlebih dahulu. dahulu. Daya yang akan ditransmisik ditransmisikan an perlu dikoreksi dikoreksi menuru menurutt mesin mesin yang yang akan akan digerak digerakkan kan dan pengge penggerak rak mulany mulanya, a, dengan dengan faktor faktor koreksi koreksi dalam tabel **. Dengan Dengan menggunakan menggunakan putaran putaran rpm/ dari poros yang berutaran tinggi dan daya yang telah dikoreksi kA/, carilah nomor rantai dan jumlah gigi sproket kecil sesuai gambar *9. !umlah gigi ini sebaiknya merupakan bilangan ganjil dan lebih dari '6. !umlah gigi minimum yang diizinkan adalah '+, dan dan juml jumlah ah gigi gigi besar besar diba dibatas tasii , maks maksim imum um '55 '55 buah buah.. erb erban andi ding ngan an dapa dapatt diizinkan sampai '#7'. Sudut kontak antara rantai dan sproket kecil harus lebih besar dari '*#o.
3ambar *$. rofil gigi dari sproket rantai rol.
11
3ambar *9. Diagaram pemilihan rantai rol. '/ tiga tiga rangka rangkaian ian */ dua dua rangka rangkaian ian +/ satu rang rangkai kaian an
Tabel **. 1aktor koreksi fc.
Transmisi rantai akan lebih halus dan kurang bunyinya jika dipakai rantai dengan jarak bagi kecil dan jumlah gigi sproket yang lebih banyak. 2angkaia banyak dipakai apabila rangkaian tunggal tidak mempunyai kapasitas yang cukup.
12
eriksa apakah naf sproket cukup besar untuk lubang yang diperlukan dengan atau tampa pasak. Sering kali nomor rantai yang akan dipelih tergantung dengan pemeriksaan ini. ;omor rantai dan jumlah rangkaian dapat berubah sesuai s esuai dengan ruang yang tersidia. Diamet Diameter er lingka lingkaran ran jarak bagi D p mm/ mm/,, diam diamete eterr luar luar Dk mm/, telah dising disinggun gung g diatas diatas bos atau atau naf D B mm/, adalah penting untuk lubang poros. Diameter Diameter naf yang diberi alur pasak dapat dihitung dihitung dengan persemaan D persemaan D Bmax, jika jarak bagi rantai dan jumlah jarak bagi sproket diketahui, diameter naf dapat dihitung. !arak sumbu poros pada dasarnya dapat dibuat sependek mungkin sampai gigi kedua sproket hampir bersentuhan. Tetapi, jarak yang ideal adalah antara +# sampai 6# kali jarak bagi rantai. 4ntuk beban yang berfluktausi, jarak tersebut harus dikurangi dikurangi sampai *# kali jarak bagi rantai. rantai. Setelah jumlah gigi sproket dan jarak sumbu poros ditentukan. -pa bila dipakai motor listrik sebagai penggerak, maka pada waktu distart dan dihentikan, harga gaya 1 akan lebih besar daripada yang dihitung. Dalam hal ini, ini, kekuat kekuatan an ratarat ratarataa dibagi dibagi dengan dengan beban beban maksim maksimum um yang yang diizin diizinkan kan,, yaitu yaitu faktor keamanan harus diambil sebesar 8 atau lebih untuk satu rangkaian. ?arga 1 tidak boleh lebih dari beban maksimum yang diizinkan 1 u kg/.
2.3
u#u u#us' s'u#us u#us (ang D" D"gun una akan '. enghi enghitun tungan gan daya daya rencana rencana
*. erbanding erbandingan an reduksi reduksi putaran putaran
+. (ome (omen n renc rencan anaa
5. Diameter Diameter lingkaran lingkaran jarak jarak bagi bagi sproket sproket
6. Diameter Diameter lingka lingkaran ran luar sproket sproket
13
8. Diamet Diameter er naf naf maksim maksimum um
". anjang anjang rantai rantai yang dinyatakan dinyatakan dalam dalam jumlah jumlah mata rantai rantai
$. Kecepa Kecepatan tan rantai rantai
9. 0eban yang bekerja bekerja pada suatu suatu rantai rantai
'#.
!arak sumbu
BAB III PEN)HITUN)AN ULAN) 2.1 2.1
Peng Pengh" h"tu tung ngan an Peng Pengge gera rak k Tan%e an%e# #
+.+
eng enghitungan daya ren rencana ana 1aktor koreksi yang di ambil dari tabel ** adalah motor bakar dengan penggetrak mekanis, kejutan sedang.
14
Dari gambar *9 diagram pemilihan rantai rol dengan kecepatan putaran crank '$#rpm maka dipilih nomor nomor rantai -;S% -;S% 5# berdasarkan daya diatas +.5
erb erban andi din ngan gan redu reduks ksii putar utaran an
+.6
(omen rencana
+.8 +.8
enh enhit itun unga gan n diam diamet eter er jara jarak k bagi bagi cran crank k
Dari nomor rantai ANSI 40 didapat jarak puncak rantai 12,70
+." +."
peng penghi hitu tung ngan an diam diamet eter er ling lingka kara ran n luar luar cran crank k
+.$
Diameter naf maksimum
15
+.9 +.9
anj anjan ang g ran ranta taii yang yang diny dinyata ataka kan n dal dalam am juml jumlah ah mata mata ranta rantaii
Dari dasar teori kita ketahui jarak sumbu kedua crank adalah ""#mm
anjang rantai dari jumlah mata rantai tidak boleh ganjil karena ada rantai offside jadi panjang jumlah mata rantai '65 +.'#
Kecepatan rant antai
+.' +.''
0eba 0eban n yan yang g bek beker erja ja pad padaa rant rantai ai
+.'*
!arak sumbu
Karena panjang mata rantai maka jarak sumbu harus disesuaikan denagan panjang mata rantai yang dipilih
16
3.1 3.1
Peng Pengh" h"tu tung ngan an !"st !"st"# "# Peng Pengge gera rak k &% &%a a Bel Belak akan ang g
+.'+ +.'+
eng enghi hitu tung ngan an daya daya renc rencan anaa 1aktor koreksi yang di ambil dari tabel ** adalah motor bakar dengan penggetrak mekanis, kejutan sedang. Dari gambar *9 diagram pemilihan rantai rol dengan kecepatan putaran crank '$#rpm maka dipilih nomor rantai -;S% 5# berdasarkan daya diatas
+.*. +.*.' '
eng enghi hitu tung ngan an Cra Crank nk '
+.*. +.*.* *
eng enghi hitu tung ngan an Cra Crank nk *
+.*. +.*.+ +
eng enghi hitu tung ngan an Cra Crank nk +
17
+.*.5 +.*.5
+.*.6 +.*.6
erban erbandin dingan gan reduks reduksii puta putaran ran Crank Crank '
Crank'Sproket'
Crank'Sprocket*
Crank'Sprocket+
Crank'Sprocket5
Crank'Sprocket6
Crank'Sprocket8
erban erbandin dingan gan reduks reduksii puta putaran ran Crank Crank *
Crank*Sproket'
Crank*Sprocket*
Crank*Sprocket+
Crank*Sprocket5
18
+.*.8 +.*.8
+.*. +.*." "
Crank*Sprocket6
Crank*Sprocket8
erban erbandin dingan gan reduks reduksii puta putaran ran Crank Crank +
Crank+Sproket'
Crank+Sprocket*
Crank+Sprocket+
Crank+Sprocket5
Crank+Sprocket6
Crank+Sprocket8
eng enghi hitu tung ngan an Spr Sprok oket et '
+.*. +.*.$ $
eng enghi hitu tung ngan an Spr Sprok oket et *
19
+.*. +.*.9 9
eng enghi hitu tung ngan an Spr Sprok oket et +
+.*.'# +.*.'# enghi enghitun tungan gan Sprok Sproket et 5
+.*.' +.*.'' ' enghi enghitun tungan gan Sprok Sproket et 6
+.*.'* +.*.'* enghi enghitun tungan gan Sprok Sproket et 8
+.*.'+ +.*.'+ enghitung enghitung diameter diameter naf maksimum maksimum sproket sproket
+.*.'5 +.*.'5 anajang anajang 2antai Bang Bang Dinyatakan Dinyatakan Dalam !umlah !umlah (ata 4ntai
20
(aka jumlah mata untai rantai digenapkan menjadi '*5 mata untai +.*.'6 +.*.'6 Kecepatan Kecepatan 2antai 2antai maksimum maksimum crank+spro crank+sproket8/ ket8/
+.*.'8 +.*.'8 0eban Bang 0ekerja 0ekerja ada ada 2antai 2antai
+.*.'" +.*.'" !arak !arak sumbu sumbu sprok sproket et
Karena jumlah mata rantai di genapkan menjadi '*5 mata rantai maka jarak sumbu sproket
21
