Perencanaan Gear Box By Fiq dkk

Perancangan Gear Box

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dalam dunia industri, hampir semua mesin-mesin untuk i ndustri maupun mesinmesin yang dipakai oleh masyarakat, menggunakan sistem transmisi (gear box). Untuk mempermudah menjalankan beban yang berat agar motor dapat dengan mudah untuk memindah, mengangkat atau mendorong beban yang berat tersebut. 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 Perencanaan Elemen Mesin. Dalam tugas ini membahas mengenai mengenai segala sesuatu yang ada dalam sistem gear box.

1.2 Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari perencanaan dan penulisan laporan gear box ini adalah sebagai berikut :  Agar mahasiswa mampu menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan sehingga dapat menerapkan secara langsung dilapangan.  Agar dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan permasalahan pada perencanaan gear box, seperti gaya-gaya pada roda gigi reaksi pada poros dan yang lainnya.  Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi serta mengupayakan penggunaan gear box untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat kearah yang lebih baik.

Akademi Teknik Soroako

1


BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Roda Gigi

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. ada. Keuntungan Keuntungan dari penggunaan penggunaan sistem transmisi diantaranya diantaranya :  Dapat dipakai untuk putaran tinggi maupun rendah  Kemungkinan terjadinya slip kecil  Tidak menimbulkan kebisingan

2.2 Klasifikasi Sistem Transmisi Roda Gigi 2.2.1 Roda gigi lurus (Spurs gear)

Roda gigi lurus dipakai untuk memindahkan gerakan putaran antara porosporos 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.

Gambar 2.1 Roda gigi lurus


2

Perancangan Gear Box 2.2.2 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 dan yang lain ke kiri. Roda gigi ini mampu memindahkan putaran lebih dari 3600 rpm dan kecepatan keliling lebih dari 5000 ft/menit.

Gambar 2.2 Roda gigi miring

2.2.3 Roda gigi payung (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 90 , roda-roda gigi ini biasanya untuk semua ukuran sudut.

Gambar 2.3 Roda gigi payung

2.2.4 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


3


dimana setiap elemen ditutup sebagian oleh yang lain adalah susunan roda gigi cacing berpenutup ganda.

Gambar 2.4 Roda gigi cacing 2.2.5 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.

Gambar 2.5 Screw gear 2.2.6 Hypoid gear

Hypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel gear, namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih hiperbolid dibandingkan dengan cousenya dan mengoperasikannya mengoperasikannya lebih lembut dan tenang.

Gambar 2.6 Hypoid gear


4

Perancangan Gear Box 2.3 Rumus Dasar Roda Gigi 2.3.1 Persamaan yang digunakan pada roda gigi lurus (Spurs gear) a. Perbandingan kecepatan / ratio velocity (rv)

D

n2



n1



Nt 1 Nt 2



d1 d2

Dimana: rv

= Perbandingan percepatan

n1, n2

= Putaran roda gigi gigi (rpm).

Nt1, Nt2

= Jumlah gigi gigi (buah).

d1 ,d2

= Diameter Roda gigi (mm).

b. Jarak poros antara dua roda gigi (C) C 

d1  d 2 2

Inch

Dimana: C

=

Jarak poros antara dua roda gigi (inch).

d

=

Diameter roda gigi (inch).

c. Diameter Pitch (P) P

Nt d

JumlahGigi   JumlahGigi    Inchi 

Dimana: Nt

=

jumlah gigi (buah).

d

=

diameter lingkaran pitch (inch).


5

Perancangan Gear Box d. Standar ukuran roda gigi

  14

Nama

Tinggi gigi ©

20° dipotong

25°

1

1

0,8

1

P

P

P

P

1,157

1,25

1

1,25

P

P

P

P

2,157

2,25

1,8

2

P

P

P

P

2

2

1,6

2

P

P

P

P

0,25

0, 2

0,25

P

P

P

Tinggi kontak (d)

0,157

celah

P



20°

Addendum (A)

Dedendum (b)

1

/

2

b  a  c  d 

Tabel 2.1 Standar ukuran roda gigi e. Jari-jari base circle

Rb = r cos 

; r

d 2

Dimana: r = radius pitch circle (in) o

 = sudut kontak ( ) f. Kecepatan putaran roda gigi vp 

π

dn 12

Dimana: Vp

=

kecepetan putaran

D

=

diameter roda gigi (inch).

N

=

putaran roda gigi (rpm).


6

Perancangan Gear Box g. Gaya-gaya pada roda gigi lurus

Torsi yang dipindahkan (T). T  63025



daya n

 lb     in 

Gaya tangensial (Ft). Ft 

33.000  N Vp

Dimana:



Ft

=

Gaya tangensial.

N

=

daya.

Vp

=

kecepatan garis kontak

n=

putaran roda gigi (rpm)

Gaya Normal (Fn). Fn 



Ft

cos 

lb

Gaya Radial (Fr). Fr  Fn  Sin



Gaya Dinamis (Fd).

 600  Vp   Ft 600   600

 Untuk 0 < Vp  200 ft / menit

 1200  Vp)   Ft  1200 

Untuk 2000
 (78  Vp )  Ft    78  

Untuk Vp > 4000 Ft/menit

Fd  

Fd  

Fd  

Dimana Fw  Fd dan Fb  Fd Dimana: Fd

=

beban dinamis (lb)

Vp

=

kecepatan putaran roda gigi (Ft/menit)

Ft

= Gaya Ga ya tangensial. tangensia l.


7

Perancangan Gear Box h. Menentukan lebar gigi (b) Fd

b

d . Q . k Q

2d 1 d1  d 2

Dimana: b

=

lebar gigi (inchi).

Fd

=

beban dinamis (lb).

d1

=

diameter pinion.

d2

=

diameter gear.

Q

=

factor beban.

k

=

factor beban terkecil.

Syarat keamanan:

9 p



b

13 p

Gambar. 2.2. Distribusi Gaya-Gaya Penjelasan distribusi gaya-gaya: 

Gaya radial (Fr)

= Gaya yang berimpit dengan jari-jari.



Gaya tangensial

=

Gaya

yang biasa disabut sebagai garis

singgung. 

Gaya normal


= Gaya yang tegak lurus bidang.

8

Perancangan Gear Box i. Menentukan beban ijin bending (Fb) Fb  s0 .b.

y p

Dimana: y = faktor bentuk Lewis s = ketahanan permukaan ijin

j. Koreksi metode AGMA

Sad

=

Sat  Ki Kt x Kr

Psi

Dimana

:

Sad

=

Tegangan Tegangan ijin max perencanaan perencanaan (Psi)

Sat

=

Tegangan Tegangan ijin bahan (Psi)

Ki

=

Faktor umur = 1 sembarang umum

Kt

=

Faktor tempratur = 1

Kr

=

Faktor keamanan = 1,333

Tegangan yang pernah terjadi pada kaki gigi ( t). t =

Ft  Ko  P  Ks  Km Kv  B  j

t

=

Tegangan Tegangan yang terjadi (Psi)

Ft

=

Gaya tangensial (lb)

Ko

=

Faktor koreksi beban lebih 1, 25

Ks

=

Faktor koreksi ukuran = 1

Km

=

Faktor koreksi distrubusi beban

Kv

=

Faktor koreksi distribusi beban

j

=

Faktor koreksi koreksi beban lebih 1, 25 25


9


P

=

diameter Pitch

b

=

lebar gigi

Syarat keamanan; sad > t 2.3.2 Persamaan yang digunakan pada roda gigi miring (Helical gear) a. Ukuran geometri pada helical gear

 Normal circular pitch (Pn) adalah jarak antara dua titik pada gigi yang ada pada satu bidang yang tegak lurus terhadap sudut helix.  Transverse Circular pitch (P) adalah diukur pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.  Aksial picth (Pa) adalah jarak yang diukur dari bidang yang sejajar sumbu poros. Pn

= P . cos 

Pa

= P . cos 

P

=

Nt d

Dimana: P

= diameter pitch pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.

t

= jumlah gigi gear

d

= diameter circle

Pn

= normal diameter pitch P.p =  ; Pn . Pn =  dan Pn =

P cos φ

b. Jumlah gigi equivalent

Radius ellip Nc

=

d 2 cos 2 φ

Jumlah gigi equivalent dapat dihitung dengan rumus; Nte

=


Pn . 2 . rc

10


Dimana Pn = normal diameter pitch, dengan demikian;

Nte

=

d

Pn . 2

2 cos 2 φ

c. Beban dinamis pada helical gear

Dapat diperkirakan dengan rumus :

Fd

=

78  Vp 78

Ft

Dimana: Vp

=

pitch line velocity

d. Tegangan bending pada helical gear

Persamaan lewis : s.b. y

Fb

=

Fb

=

bidang normal.

Pn

=

diameter pitch

t

=

Kf . Pn

Dimana :

Sad

=

Ft . ko . P . Ks . Km Kv . b . j

S at . K l K t. Kr

Dimana: Ko

=

faktor beban lebih.

Kv

=

faktor dinamis

Km

=

faktor distribusi beban.

J=

faktor geometri


11

Perancangan Gear Box 2.3.3 Persamaan yang digunakan pada gigi payung (Bevel gear) a. Perbandingan kecepatan untuk bevel gear

rv =

n driven n driver

Sedang sudut antara kedua poros roda gigi adalah jumlah dari sudut pitch-nya: =+ Dimana:  = sudut poros  = sudut pitch gear  = sudut pitch pinion Sudut picth dapat dicari dengan rumus: sin Σ

Tan  =

tan  =

(Ntp / Ntg)  cos Σ sin Σ (Ntg / Ntp)  cos Σ 0

Dengan demikian apabila sudut poros = 90 , maka: tan  =

tan  =

Ntg Ntp Ntp Ntg

b. Jumlah gigi equivalent

Nt’g =

Ntg cos Γ

;

Nt’p =

Ntp cos γ

Dimana: Nt’

=

jumlah gigi equivalent ; Nt


= jumlah gigi sebenarnya

12

Perancangan Gear Box c. Bahan dinalis untuk bevel gear

Kecepatan pitch-line = Vp, dan yang dipakai pada persamaan ini dicari pada pitch diameter rata-rata Diharapkan besarnya = Fb  Fd d. Beban keausan ijin

Estimasi beban keausan ijin dapat memakai rumus: Fw =

dp . k . Q ' cos γ

dp = diameter pitch diukur dari bagian belakang gigi Q ‘=

2 N' tg N' tp  N' tg

Dimana: N’tp dan N’tg = jumlah gigi eqivalent eqivalent pada pinion dan gear.


13


BAB III PERENCANAAN Diketahui data-data motor sebagai berikut :

 Type Motor

: Motor AC BS 5000 - 99

 Daya motor

: 2,2 KW

 Putaran ( N )

: 2850 Rpm

 Voltase

: 220 / 380

 Ampere

: 34,6 / Z

 Cutter Modul (M) : 2 Sket Rancangan Gear Box

3.1 Perencanaan Roda Gigi a. Menentukan Jumlah Gigi ( Z )

 =    =  =        =                           Akademi Teknik Soroako

14


Jadi , Z1

= 20 Gigi

;

Z5

= 25 Gigi

Z2

= 20 Gigi

;

Z6

= 19 Gigi

Z3

= 15 Gigi

;

Z7

= 20 Gigi

Z4

= 25 Gigi

;

Z8

= 15 Gigi

Keterangan : Z1 & Z2 adalah roda gigi payung Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 & Z8 adalah adalah roda gigi gigi miring b. Menentukan Diameter Tusuk (Dt)

Berdasarkan jumlah gigi ( Z ), maka dapat dihitung : Dt1 = Z1 . M = 20 . 2 = 40 mm Dt2 = Z1 . M = 20 . 2 = 40 mm Dt3 = Dt4 = Dt5 = Dt6 = Dt7 = Dt8 =

   =    = 31,05 mm        =    = 51,76 mm        =    = 51,76 mm        =    = 39,34 mm        =    = 41,41 mm        =    = 31,05 mm    

c. Menentukan Lebar Gigi Roda Gigi Miring ( b )

b = ( 6 ÷ 10 ) mn b = 8 . 2 = 16 mm Jadi, lebar gigi untuk masing-masing roda gigi miring adalah 16 mm


15

Perancangan Gear Box d. Menentukan jarak antara poros ( A )

A =

      

 Antara poros II dan III

            =  

A1 =

A1

= 41,41 mm

 Antara poros III dan IV

            =  

A2 =

A2

= 45,55 mm

 Antara poros IV dan V

            =  

A3 =

A3

=

36,23 mm

e. Menentukan Tinggi Gigi Seluruhnya( h )

h = ( 2,1 ÷ 2,3 ) Mn h = 2,2 . 2 = 4,4 mm Jadi, tinggi gigi untuk roda gigi miring dan roda gigi payung seluruhnya adalah 4,4 mm f. Menentukan Lebar Gigi Roda Gigi Payung ( b )

Sudut Pitch ( i ) = arc tg

 

Panjang Konis Pitch ( Ra ) =


=

arc tg

 

= 45 O

 =  = 28,28 mm       

16


b =

 =  =  

9,42 mm

g. Menentukan Kemiringan Kepala Gigi Payung ( K 1 )

Dedendum ( ha ) = ( 1,1 ÷ 1,3 ) m = 1,2 . 2 = 2,4 mm Addendum ( hf ) = m = 2 Sudut kepala gigi ( k ) = arc tg

Sudut kaki gigi = arc tg K1 = k + d = 4,85

o

 

= arc tg

 = 4,85 

 = arc tg  = 4  

+ 4

o

= 8,85

o

o

o

3.2 Perencanaan Poros a. Menentukan diameter poros 1

Dik : 

n

= 2850 Rpm



dt1

= 40 mm



α

= 20



Bahan St. 70



2 ϭ b. izin = 60 – 60 – 80 80 N/mm



Βk = 1,8

0

β = 150

Dit : Diameter Poros 1 = ……mm Penyelesaian : a) Momen Puntir



     Mp   Mp1 1

= 7371,929825 Nmm b) Gaya keliling



Ft1

  


17


Ft1

    = 368,5964913 N

Ft1 = Ft2 

Fr1

 Ft . . cos δ = 368,5964913 .  1

. Cos 45



= 94,86413853 N Fa1 = Fa2 

Fa1

 Ft . . cos δ = 368,5964913 .  1



. Cos 45

= 94,86413853 N Fa1 = Fa2 c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan



FAz = Fr1 = 94,86413853 N



FAx = Ft1 = 368,5964913 N



Fy

= Fa1 = 94,86413853 94,864138 53 N

d) Momen bengkok maksimum

Mb max.

 √       =    19.030,12492Nmm

e) Momen gabungan

MR

                      √    19.562,52214 Nmm → α0 Tabel 9-01 9-01

f) Diameter Poros





 = 38,8889 N/mm                  2



D1



17,1343 mm

Jadi, diameter untuk poros 1 adalah 17,13 mm


      18



19

Perancangan Gear Box b. Menentukan diameter poros II

Dik : 

Dt1

= 40 mm



Dt2

= 40 mm



Dt3

= 31,05 mm



Dt4

= 51,76 mm



α

= 20



Bahan St. 70



2 ϭ b. izin = 60 – 60 – 80 80 N/mm



Βk = 1,8

0

;

β = 150 ; δ = 45o

Dit : Diameter Poros 2 = ……mm Penyelesaian : a) Momen Puntir



Mp2 Mp2

        = 7.371,929825 Nmm

b) Gaya-Gaya Keliling



Ft2 = Ft1 = 368,5964913 N



Fa2 = Fr1 = 94,86413851 94,86 413851 N



Fr2 = Fa1 = 94,86413851 94,864138 51 N



Ft3 = Ft4 =

       =  = 474,8425008 N



Fr3 = Fr4 = Ft3 .

α β

      178,9252669 N







Fa3 = Fa4 = Ft3 . tanβ


20

Perancangan Gear Box o

= 474,8425008 . tan 15 = 127,2336646 N 

MFa2 = Fa2 .

 

= 94,86413853 .

 

= 1897,282771 Nmm 

MFa3 = Fa3 .

 

= 127,2336646 .

 

= 1975,302643 Nmm c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan



∑ MFz MFz

0

+

_

Fr3 . 50 + FBx . 100 – 100 – Ft2 Ft2 . 150 – 150 – MFa3 MFa3 + MFa2 = 0

     –            = 

FBx =

= 464,2123022 N



∑ Fx

 

0

FBx - Fr3 - Ft2 - FCx = 0 - FCx = -FBx - Fr3 + Ft2 = -464,2123022 - 178,9252669 + 368,5964913 = 274,54110778 N



∑ MCx MCx

0

+

-

- Ft3 . 50 + FBz . 100 – 100 – Fr2 Fr2 . 150 = 0

             = 

FBz =

= 379,7174582 N



∑ Fz

0

 )

FCz + FBz - Ft3 - Fr2 = 0 FCz = Ft3 + Fr2 - FBz


21


= 474,8425008 + 94,86413851 - 379,7174582 = 189,9891811 N d) Momen bengkok maksimum

 √       =    19.067,37162 Nmm

Mb. max.

e) Momen gabungan

MR

                      19.598,757 Nmm

f) Diameter Poros



 =      



D2



2

38,8889 N/mm

           

Jadi, diameter untuk poros II adalah 17,1448


17,1448 mm

     

22



23

Perancangan Gear Box c. Menentukan diameter poros III

Dik : 

Dt3

= 31,05 mm



Dt4

= 51,76 mm



Dt5

= 51,76 mm



Dt6

= 39,34 mm



α

= 20



Bahan St. 70



2 ϭ b. izin = 60 – 60 – 80 80 N/mm



Βk = 1,8

0

;

β = 150 ; δ = 45o

Poros 3 = ……mm Dit : Diameter Poros Penyelesaian : g) Momen Puntir



    Mp3    Mp3

= 12.288,92392 Nmm h) Gaya-Gaya Keliling



Ft4 = Ft3 = 474,8425008 N



Fr4 = Fr3 = 178,9252669 N



Fa4 = Fa3 = 127,2336646 N



Ft5 = Ft6 =

       =  = 474,8425008 N



Fr5 = Fr6 = Ft5 .

α β

     178,9252669 N







Fa5 = Fa6 = Ft5 . tanβ =


 . tan 15

o

24


= 127,2336646 N 

MFa4 = Fa4 .

 

= 127,2336646 .

 

= 3.292,80724 Nmm 

MFa5 = Fa5 .

 

= 127,2336646 .

 

= 3.292,80724 Nmm i) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan



∑ MDz MDz

0

+

_

Fr5 . 50 – 50 – Fr4 Fr4 . 100 + FDx . 150 + MFa5 – MFa5 – Mfa4 Mfa4 = 0

    –               = 

FDx =

= 59,64175563 N



∑ Fx

 

0

FDx + Fr5 - Fr4 - FEx = 0 FEx = Fr4 - FDx - Fr5 – 178,9252609 = 178,9252609 - 59,64175563 59,64175563 – 178,9252609 = 59,64175563 N



∑ MFx MFx

0

+

) -

Ft5 . 50 + Ft4 . 100 - FDz . 150 = 0

              = 

FDz =

= 328,4295764 N



∑ Fz

0

 )

)

Ft4 + Ft5 - FDz - FEz = 0 FEz = FDz - Ft4 - Ft5 = 328,4295764- 474,8425008 - 35,60372763


25


= 182,016652 N

)

j) Momen bengkok maksimum

 √       =    17.579,51291 Nmm

Mb. max.

k) Momen gabungan

MR

                       19.134,66155 Nmm

l) Diameter Poros





 = 38,8889 N/mm                  2



D3



Diameter untuk poros III adalah 17,08


17,08 mm

     

26



27

Perancangan Gear Box d. Menentukan diameter poros IV

Dik : 

Dt5

= 51,76 mm



Dt6

= 39,34 mm



Dt7

= 41,41 mm



Dt8

= 31,05 mm



α

= 20



Bahan St. 70



2 ϭ b. izin = 60 – 60 – 80 80 N/mm



Βk = 1,8

0

;

β = 150 ; δ = 45o

Poros 3 = ……mm Dit : Diameter Poros Penyelesaian : a) Momen Puntir



    Mp3    Mp4

= 9.340,15199 Nmm b) Gaya-Gaya Keliling



Ft5 = Ft6 = 474,8425008 N



Fr5 = Fr6 = 178,9252669 178,92526 69 N



Fa5 = Fa5 = 127,2336646 127,23366 46 N



Ft7 = Ft8 =

       =  = 451,1061092 N



Fr7 = Fr8 = Ft5 .

α β

      169,9811639 N







Fa7 = Fa8 = Ft5 . tanβ o

= 451,1061092 . tan 15


28


= 120,8735177 N 

MFa7 = Fa7 .

 

 

= 120,8735177 .

= 2.502,686183 Nmm 

MFa6 = Fa6 .

 

= 127,2336646.

 

= 2.502,686183 Nmm c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan



∑ MFGz MFGz

0

+

_

-Fr6 . 50 + Fr7 . 100 - FFx . 150 + MFa6 - MFa7

                        = 

FFx =

= 53,6790203 N



∑ Fx

 

0

)

-Fr6 + Fr7 - FFx + FGx = 0 FGx = Fr6 + FFx - Fr7 = 178,9252669 - 53,6790203 – 53,6790203 – 169,9811639 169,9811639 = 62,6231233 N



∑ MFGx MFGx

0

 

+

-

-Ft6 . 50 - Ft7 Ft 7 . 100 + FFz . 150 = 0 FFz =

      

= 459,0182397 N



∑ Fz

0

 )

FFz + FGz - Ft6 + Ft7 = 0 FGz = Ft6 + Ft7 - FFz = 474,8425008 + 451,1061092 - 459,0182397 = 466,9303703 N


29

Perancangan Gear Box d) Momen bengkok maksimum

 √       =    24.016,6631 Nmm

Mb. max.

e) Momen gabungan

MR

                      24.693,78018 Nmm

f) Diameter Poros

 = 38,8889 N/mm                 D   18,51 mm Diameter untuk poros IV adalah 18,51       

2



2




30



31

Perancangan Gear Box e. Menentukan diameter poros V

Dik : 

Dt7

= 41,41 mm



Dt8

= 31,05 mm



α

= 20



Bahan St. 70



2 ϭ b. izin = 60 – 60 – 80 80 N/mm



Βk = 1,8

0

0

β = 15

Poros 5 = ……mm Dit : Diameter Poros Penyelesaian : g) Momen Puntir



Mp5

    

Mp5

= 7.003,422345 Nmm

h) Gaya-Gaya Keliling



Ft8 = Ft7 = 451,1061092 N



Fr8 = Fr7 = 169,9811639 N



Fa8 = Fa7 = 120,8735177 N



MFa8 = Fa8

 

= 120,8735177 .

 

= 1.876,561362 Nmm

i) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan



∑ MHz MHz (

0

Fr8. 50 )

+

_

MFa8 - FIx FIx . 100 = 0

          = 

Fix =

= 66,22496833 N


32




∑ Fx

 

0

FHx - Fr8 + FIx = 0 FHx = Fr8 - FIx = 169,9811639 - 66,22496855 = 103,7561956 N



∑ MHx MHx

0

+

-

Ft8 . 50 + FIz . 100 = 0 FIz

       

)  )

= 225,5530546 N 

∑ Fz

0

-FHz + Ft8 - FIz = 0 FHz = -Ft8 + FIz = -451,1061092 + 275,5530546 = 225,5530546 N

)

j) Momen bengkok maksimum

Mb max.

 √       =    12.413,65464 Nmm

k) Momen gabungan

MR

                      13.139,3537 Nmm

l) Diameter Poros





 = 38,8889 N/mm      

2



D5



    





      

Jadi, diameter untuk poros V adalah 15,00 mm


15,00 mm

     

33



34

Perancangan Gear Box 3.3 Perencanaan Pasak a. Kontrol kekuatan pasak pada poros 1

 Bahan Pasak = St. 37 

g izin = 70 N/mm²

 P izin = 100 N/mm²  Dp1 = 18 mm Penyelesaian : Mp1 = 7371,929825 Nmm a = 0,25 x Dp

ℓ = ( 1…….1,5 ) Dp

= 0,25 x 18

= 1,5 x 18

= 4,5 mm

= 27 mm

Control kekuatan pasak Tekanan permukaan :

    =

≤ P izin

ℓ

       2

= 13,48318212 N/mm ≤



Tegangan geser ( g) = =

P izin (Aman)

      ℓ

        

≤ 2

= 6,741591061 N/mm

g izin g izin

≤

(Aman )

b. Kontrol kekuatan pasak pada poros 1I



g izin = 70 N/mm²

 P izin = 100 N/mm²  Dp2 = 18 mm Penyelesaian : Mp2 = 7371,929825 Nmm a

= 0,25 x Dp

ℓ = ( 1…….1,5 ) Dp

= 0,25 x 18

= 1,5 x 18

= 4.5 mm

= 27 mm

Tekanan permukaan :


   

ℓ

≤ P izin

35


=

       2

= 13,48318212 N/mm ≤



      ℓ     =    

P izin (Aman)

Tegangan geser ( g) =

≤

2

= 6,741591061 N/mm

≤

g izin g izin

( Aman)

c. Kontrol kekuatan pasak pada poros III



g izin

 P izin

= 70 N/mm² = 100 N/mm²

 Dp3 = 18 mm Penyelesaian : Mp3 = 12288,92392Nmm 12288,92392Nm m ℓ = ( 1…….1,5 ) Dp

a = 0,25 x Dp = 0,25 x 18

= 1,5 x 18

= 4.5 mm

= 27 mm

Tekanan permukaan : P

   =

ℓ

≤ P izin

       

= 22,47631261N/mm



      ℓ     =     

2

≤ P izin (Aman)


≤ 2

= 11,23815631 N/mm

g izin g izin (Aman)

≤

d. Kontrol kekuatan pasak pada poros IV



g izin

 P izin

= 70 N/mm² = 100 N/mm²

 Dp4 = 19 mm Penyelesaian : Mp4 = 9.340,15199 Nmm


36


a = 0,25 x Dp

ℓ = ( 1…….1,5 ) Dp

= 0,25 x 19

= 1,5 x 19

= 4,75 mm

= 28,5 mm


     =

≤ P izin

ℓ

        2

= 14,52519141 N/mm



      ℓ     =     

≤ P izin (Aman)


2

= 7,262595706 N/mm

≤ ≤

g izin g izin (Aman)

e. Kontrol kekuatan pasak pada poros V



g izin

 P izin

= 70 N/mm² = 100 N/mm²

 Dp5 = 15 mm Penyelesaian : Mp5 = 7.003,422345 7.003,422345 Nmm a = 0,25 x Dp

ℓ = ( 1…….1,5 ) Dp

= 0,25 x 15

= 1,5 x 15

= 3,75 mm

= 22,5 mm


   =

ℓ

≤ P izin

        2

= 22,13427309 N/mm



      ℓ     =     

≤ P izin (Aman)


2

= 11,06713655 N/mm


≤

g izin

≤

g izin (Aman) 37

Perancangan Gear Box 3.4 Perencanaan Baut a. Menentukan Baut Kopling Diketahui :

 Kwalitas 4.6



 kekuatan patah (B) = 400 N/  

  

p

 

=



= 4 . 6 . 10 = 240 N/

 Dp1 = 18 mm Penyelesaian Penyelesaian : Mp1 = 7371,929825 Nmm

 Dp1) = F. 9   =  = 819,1033139 N  

Mp = F . D = F.(

F

=

dinamis berulang  Pembebanan dinamis

g=  AS =

 =    

= 0,51193

 (Lampiran Tabel 6-01

d<1mm)

t =   AS =

= ( Fmax = 2….2,5 untuk dinamis )

   

 (Lampiran table 6-01 d < 3mm)  = → p izin = 170 N/  p =    = 2,047758285

Wp =

 

= 43,364293903

 (Lampiran table 6-01 d < 3mm)

Maka , d = 8 mm


38


BAB IV 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. sebaik-baiknya. Maka dari hasil perhitungan diperoleh dimensi-dimensi yakni :  Diameter Tusuk Tusuk dan jumlah gigi (z) dari dari roda gigi masing – masing – masing masing : - Dt1 = 40 mm - Dt2 = 40 mm - Dt3 = 31,05 mm - Dt4 = 51,76 mm - Dt5 = 51,76 mm - Dt6 = 39,34 mm - Dt7 = 41,41 mm - Dt8 = 31,05 mm  Diameter Poros dari susunan roda gigi masing-masing : - Dp1 = 18 mm - Dp2 = 18 mm - Dp3 = 18 mm - Dp4 = 19 mm - Dp5 = 15 mm


39


DAFTAR PUSTAKA -

Elemen Mesin Mesin 8, 1992, Soroako. Akademi Teknik Soroako, Modul Elemen

-

Akademi Teknik Soroako, Modul Perhitungan Perhitungan Elemen Elemen Mesin Mesin , 1991, Soroako.

-

Suga, Kyokatsu, Professor, toh – in Gakuen recnichal College, Japan, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin , Ir. Sularso, MSME, (terj). 1980 ,

Departemen Mesin Institut Teknologi Bandung.


40

Perencanaan Gear Box By Fiq dkk

Recommend Documents