RODA GESEK
Sistim transmisi daya yang bekerja dengan prinsip gesekan (kontak langsung ) antara penggerak dan yang digerakkan.
Terdiri dari dua roda yang saling menekan sehingga menghasilkan tahanan gesek untuk mentransmisikan gaya keliling.
Tekanan yang diperlukan bisa tetap atau berubah tergantung pada torsi yang ditransmisikan.
Tekanan bisa diperoleh dari berat roda itu sendiri atau dari gaya pegas yang dipasang pada sistem.
Hanya dioperasikan pada kondisi kerja yang tidak mensyaratkan mensyaratkan ketepatan perbandingan kecepatan.
Ketepatan operasi dapat dicapai pada kecepatan sampai 25 m/det dan perbandingan kecepatan sampai10.
Gambaran Umum Sistim Transmisi Daya Roda Gesek.
DASAR TEORI Perbandingan kecepatan (Velocity ratio).
n1 D2 i= = n 2 D1(1 - s)
→ s = slip relativ (0,5-1%)
Tekanan. Tekanan yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya gesek, tergantung pada gaya keliling (P) yang ditransmisikan dan koefisien gesek (f) bahan roda.
Untuk mengantisipasi slip, gaya tekan dihitung dengan βP (β = 1,5 - 2 adalah faktor kontak).
RODA GESEK DENGAN POROS SEJAJAR
Roda dengan permukaan rata. Gaya tekan (S) sama dengan tekanan normal (Q) terhadap permukaan kontak, yaitu: S1 = Q =
βP
f
=
β75 N1
f .V
=
β.75.N1.60.100
f .π.D 2 .n2
(kg)...(1)
Jarak antara sumbu poros:
D 2 D1 D1 (i ± 1) D 2 A = ± = (i ± 1) = ......( 2 ) 2 2 2 2. i 2 A . .i
Dengan memasukkan D 2 = i±1 diperoleh:
ke persamaan (1), maka
Gaya tekan (S1):
β N1 i ± 1 S1 = Q = 71620 . x x (kg) f n2 A.i
......(3)
Catatan: Tanda ± untuk kondisi kontak roda (eksternal atau internal).
Roda dengan permukaan beralur V. Tekanan normal (Q) secara umum untuk sejumlah alur (z) adalah: Q=
β .P
2 . z . f
Dengan memasukkan nilai Q ke persamaan 3, maka diperoleh:
Tekanan normal (Q):
N1 i ± 1 β Q = 35810 . x x (kg) ........(4) z . f n2 Ai Untuk z = 1 dan dari kondisi keseimbangan S = 2Q sin α, maka gaya tekan yang diperlukan adalah:
β N1 i ± 1 S = 71620 . x x sin α (kg) .......(5) f n2 A.i Dari persamaan (3) dan (5) menunjukkan bahwa S=S1sin α, yaitu tekanan yang diperlukan untuk roda beralur V bila semua kondisi sama adalah lebih kecil dari pada roda dengan permukaan rata. Gaya tekan S berkurang dengan mengecilnya sudut α, namun untuk menghindari terjadinya jepitan pada alur, diambil α ≥ 150.
RODA GESEK DENGAN POROS BERPOTONGAN.
Untuk roda miring dimana
+ α2 = 900, maka tekanan
α1
normal yang diperlukan : N1 60.100 Q= = x x ......(6) f f .π n 2 D2 βP
β75
Bila : 2 D b 1 i +1 2 2 2 L- = D1 + D2 = . 2 2 2 i →
D2 =
(2.L - b) i i2 + 1
masukkan D2 ke persamaan (6) maka diperoleh:
i2 + 1 β N1 Q = 2 x 71620 x x .......(7) f n2 (2 L - b).i
Dari kondisi keseimbangan diperoleh : Untuk roda penggerak, S1 = Q.sin α1 …….(8) Untuk roda yang digerakkan, S 2 = Q.sin α2 …… (9) Masukkan persamaan (7) ke Persamaan (8), maka gaya tekan yang diperlukan adalah: β N1 i2 + 1 S = 2 x 71620 x x x sin α1 (kg) .........(10) f n2 (2 L - b). i
Untuk frontal wheels. 75.N1 β 75.N1 60.100 Q= = × = × × (kg) f f v f D 2 .n2 π β.P
β
Karena D2 = i.D1, maka: N1 1 Q = 2 × 71620 × × (kg) ............(11) f n2 D1 × i β
BAHAN RODA GESEK. Bahan-bahan untuk roda gesek sebaiknya memiliki kwalifikasi sebagai berikut: a. Modulus elastisitasnya tinggi, untuk mengurangi elastic creep dan rolling losses. b. Koefisien geseknya tinggi, untuk menurunkan tekanan yang diperlukan. c. Kekuatan permukaan dan ketahanan aus yang tinggi, untuk menjamin umur operasi yang lama. Roda gesek biasanya dibuat dari pasangan bahan berikut : a. Baja yang diperkeras dengan baja yang diperkeras. b. Besi tuang dengan besi tuang atau baja dengan pengerasan permukaan.
KOEFISIEN GESEK. Bahan Roda Gesek
Kondisi Operasi
Baja pada baja atau besi tuang Dalam oli
Koefien Gesek 0,05
Baja pada baja atau besi tuang Kering
0,1 – 0,15
Textolite pada baja / besi tuang
Kering
0,2 – 0,25
Fibre pada baja / besi tuang
Kering
0,15 – 0,20
Kulit pada besi tuang
Kering
0,25 – 0,35
Kayu pada besi tuang
Kering
0,40 – 0,50
Karet khusus pada besi tuang
Kering
0,50 – 0,75
PERANCANGAN KEKUATAN Perancangan untuk kekuatan roda gesek dapat direduksi ke penentuan ukuran-ukuran, yang ditinjau dari pembatasan besarnya tegangan tekan permukaan .
Untuk poros sejajar dan roda dengan permukaan rata. Jarak antara sumbu poros (A):
A
( i 1)
3
N1 112 E x .f n2 i sur
2
(cm) ........(13)
2 E1 E 2 E= , penguranga n modulus elastisita s (kg/cm 2 ) E1 + E 2 N1 = daya yang ditransmisikan (hp). (σ)sur = tegengan permukaan yang diijinkan (kg/cm 2). Ψ = faktor lebar roda, biasanya diambil 0,2 – 0,4
Untuk poros sejajar dan permukaan roda beralur V.
A
(i 1 ) E 3
Untuk
x
N1
140
z.f n2 i.
2
i 1
(cm) ....... (16)
sur
poros berpotongan dan roda miring.
Cone distance (L): L
i
2
1 E
N1 x n2 i. b .f
112 sur 1 - 0,5
2
(cm) .......(18) b
Biasanya Ψb diambil 0,2 – 0,25
Untuk frontal wheels D1
3
E
N1 .f n2 .i
f
224
2
sur
Biasanya Ψf diambil 0,2 - 1
(cm) .......(20)
Tegangan permukaan yang diijinkan.
Beban
Poros. Beban radial untuk roda dengan permukaan rata: 2
R
P2
S2
P 1
f
......(22)
Beban radial untuk roda beralur V: 2
R
P 1
f
sin
.......(23)
Beban radial untuk roda miring (penggerak):
P 1 ( cos 1 ) 2 ...... (24) f Beban radial untuk roda miring (yang digerakkan): R1
R2
P 1 ( cos f
2 ) ......(25) 2
Kerugian. Total kerugian daya, L = Lh + LCr + Lb
Kerugian hysteresis (Lh): β.k N1 i + 1 Lh = 2 x x (hp) ......(27) f D 2 i
k = koefisien rolling friction (cm). Kerugian Elastic Creep (LCr ): Lcr = s.N1 (hp) …. (28) Kerugian bantalan (Lb): Q.f .π.d.n Lb = = 7x10 - 7 Q.f .d.n (hp).......(29) 1000x 60x 75 Q = beban pada bantalan (kg)
f = koefisien gesek pada bantalan (0,005 – 0,01) n = putaran poros (rpm)
Efisiensi:
N 1
L
N 1
1
L N 1
→
η = 0,70 - 0,95
Perancangan untuk pemanasan. Kehilangan daya (hp)dalam transmisi dikonversi kedalam panas, yang besarnya dapat dicari dengan rumus berikut: 75 Q= 3600. L = 632. L (cal/jam) .....(31) 427
Luas permukaan pendinginan yang diperlukan: Q 632 . L Fm = = (m 2 ) .....(32) k m (t1 - t 2 ) k m (t1 - t 2 )
Km = faktor heat transfer (cal/m2.jam.oc) = 7,5 – 15 tergantung kecepatan sirkulasi udara. t1
= temperatur oli (75 -85oc)
Contoh. Hitung suatu roda gesek untuk menggerakkan konveyor jika daya yang ditransmisikan N1= 5 hp, n1 = 1000 rpm, dan n2 = 350 rpm. Penyelesaian: Pertama pilih bahan roda : textolite-steel, dengan koefisien gesek f = 0,22; (σ)Sur =500kg/cm2. Diasumsi β =1,5 dan Ψ= 0,3 Pada E1= 9x104 kg/cm2 untuk textolite dan E2 = 2,15x106 kg/cm2 untuk baja. Penurunan modulus elastisitas : E= kg/cm2 1000
n
1
Velocity ratio i = n
2
350
2,85
2 E 1 E 2
E 1
E 2
1,73x10 5
Jarak sumbu poros (A):
112 2 β N1 A = (i ± 1) 3 E x ( ) [ ] ψ.f n2 i. σ sur 1,73x105 x1,5x5 112 3 A = (2,85 + 1) ( )2 0,3x0,22x350 2,85x500
= 27 cm = 270 mm
Lebar roda, b = Ψ.A = 0,3 . 270 ≈ 80 mm . 2.x 27 Diameter roda, D = 2 A = = 14 cm = 140 mm 1 i +1
2,85 + 1
Diameter roda D2 = D1 . i (1-s) = 140 . 2,85 (1- 0,05) = 39,8 cm =398 mm Jarak sumbu poros ahir, A = D1 + D 2 = 140 + 398 = 269 mm 2
2
Tekanan yang diperlukan: N1 i + 1 1,5x 5x 3,85 S = 71620 x x = 71620 = 350 kg f n2 A.i 0,22x 350 x 26,9x 2,85 β
Terima Kasih Atas Perhatiannya
