Elemen mesin 2 andri

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Balakang

Suatu mesin terdiri dari suatu komponen yang jumlahnya dapat mencapai

lebih dari seribu bagian. Semua bekerja saling mendukung dan terpadu, sehingga

dapat menghasilkan suatu gerakan. Banyak hal yang harus diperhatikan oleh

seorang perancang dalam perancangan suatu komponen dari sebuah mesin antara

lain yaitu menyesuaikan suatu komponen dengan fungsi sebenarnya, faktor

keamanan dari komponen yang direncanakan, efisiensi serta faktor biaya.[*]

Roda Gigi, Poros, Pasak, dan Bantalan merupakan elemen mesin yang sangat

penting bagi sebuah kendaraan atau perangkat mesin lainnya. Dan dari elemen

mesin tersebut memiliki peranan masing-masing Roda Gigi adalah elemen mesin

yang mentransmisikan daya yang besar dengan putaran yang tepat, kemudian

poros sebagai tempat melekatnya roda gigi tersebut, untuk bantalan adalah

elemen mesin yang menumpu poros yang memiliki beban dan juga putaran agar

gerakan tersebut menjadi halus, sedangkan pasak digunakan untuk

mengikat/menyambung antara poros dan roda gigi. Dari fungsi elemen mesin

tersebut sangat di butuhkan ketepatan dalam merancang atau efisiensi dan faktor

lain yang dibutuhkan dalam sebuah komponen yang direncanakan.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan perencanaan ulang Roda Gigi, poros, pasak, dan

bantalan adalah untuk mengetahui atau untuk merancang ulang elemen mesin

tersebut melalui data-data yang telah di ketahui.

1.3 Batasan Masalah

Untuk menyederhanakan tugas besar dan mempermudah penulisan tanpa

mengurangi tujuannya, maka digunakan batasan – batasan permasalahan bahwa

tugas besar kali ini hanya membahas tentang Roda Gigi, Poros, Pasak, dan

Bantalan pada Brosur mobil yang telah di tentukan.

2

BAB II

TEORI DASAR

2.1 RODA GIGI

Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang

tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan

oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering digunakan karena

dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak

daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu rodagigi juga

memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya,

yaitu[1] :

1. Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang

besar.

2. Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

3. Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

4. Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat

kecil.

5. Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan

dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua

poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan

sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus.

Dalam teori, rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang

hampir tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.

2.1.1 Klasifikasi Rodagigi

Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Menurut letak poros.

b. Menurut arah putaran.

c. Menurut bentuk jalur gigi

3

a. Menurut Letak Poros

Tabel 2.1: Klasifikasi Letak Poros[1] :

b. Menurut arah putaran

Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas :

Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan.

Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama

c. Menurut bentuk jalur gigi

Berdasarkan bentuk jalur giginya, rodagigi dapat dibedakan atas :

4

1. Rodagigi Lurus

Rodagigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel.

Dibandingkan dengan jenis rodagigi yang lain rodagigi lurus ini paling mudah

dalam proses pengerjaannya

(machining) sehingga harganya

lebih murah. Rodagigi lurus ini

cocok digunakan pada sistim

transmisi yang gaya kelilingnya

besar, karena tidak menimbulkan

gaya aksial. [3]

Gambar 2.1. Rodagigi Lurus

Ciri-ciri rodagigi lurus adalah :

1. Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp

2. Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm

3. Kecepatan keliling < 200 m/s

4. Rasio kecepatan yang digunakan

o Untuk 1 tingkat ( i ) < 8



(i)=Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang

digerakkan

5. Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99%

tergantung disain dan ukuran.

Jenis-jenis rodagigi lurus antara lain[3] :

Roda gigi lurus (external gearing) Roda gigi

lurus (external gearing) ditunjukkan seperti

gambar 2.2. Pasangan rodagigi lurus ini

digunakan untuk menaikkan atau menurunkan

putaran dalam arah yang berlawanan.

Gambar 2.2. Rodagigi Lurus Luar

5

Rodagigi dalam (internal gearing)

Rodagigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi yang berukuran

kecil dengan perbandingan reduksi besar.

Rodagigi Rack dan Pinion

Rodagigi Rack dan Pinion

(gambar 2.3) berupa pasangan antara

batang gigi dan pinion rodagigi jenis

ini digunakan untuk merubah gerakan

putar menjadi lurus atau sebaliknya.

Gambar 2.3. Rodagigi Rack dan Pinion

Rodagigi permukaan Rodagigi lurus

permukaan (gambar 2.4) memiliki dua

sumbu saling berpotongan dengan sudut

sebesar 90°.

Gambar 2.4. Rodagigi Permukaan

2. Rodagigi Miring

Rodagigi miring (gambar 2.5) kriterianya

hampir sama dengan rodagigi lurus, tetapi dalam

pengoperasiannya rodagigi miring lebih lembut

dan tingkat kebisingannya rendah dengan

perkontakan antara gigi lebih dari 1. [3]

Gambar 2.5. Rodagigi Miring

Ciri-ciri rodagigi miring adalah :

1. Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.

2. Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.

6

3. Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada rodagigi lurus.

4. Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan rodagigi

yang kokoh.

Jenis-jenis rodagigi miring antara lain[1] :

Gambar 2.6. Rodagigi Miring Biasa

Gambar 2.7. Rodagigi Miring Silang

Gambar 2.8. Rodagigi Miring Ganda

Gambar 2.9. Rodagigi Ganda Bersambung.

3. Rodagigi Kerucut

Rodagigi kerucut (gambar 2.10)

digunakan untuk mentransmisikan 2

buah poros yang saling berpotongan. [3]

Gambar 2.10. Rodagigi Kerucut

7

Jenis-jenis rodagigi kerucut antara lain[3]:

Gambar 2.11. Rodagigi Kerucut Lurus

Gambar 2.12. Rodagigi Kerucut Miring

Gambar 2.13. Rodagigi Kerucut Spiral

Gambar 2.14. Rodagigi Kerucut Hypoid

4. Rodagigi Cacing

Ciri-ciri rodagigi cacing adalah[3]:

1. Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut

yang dibentuk kedua sumbu sebesar 90°.

2. Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi.

3. Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran

dari roda cacing ke cacing (mengunci sendiri).

4. Perbandingan reduksi bisa dibuat sampai 1 : 150.

5. Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi

(biasanya 2 sampai 4).

6. Rodagigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarnya

kecil.

Batasan pemakaian rodagigi cacing adalah:

a) Kecepatan rodagigi cacing maksimum 40.000 rpm

b) Kecepatan keliling rodagigi cacing maksimum 69 m/s

8

c) Torsi rodagigi maksimum 70.000 m kgf

d) Gaya keliling rodagigi maksimum 80.000 kgf

e) Diameter rodagigi maksimum 2 m

f) Daya maksimum1.400 Hp

Peningkatan pemakaian rodagigi cacing seperti gambar 2.15, dibatasi

pada nilai i antara 1 sampai dengan 5, karena dengan ini bisa digunakan untuk

mentransmisikan daya yang besar

dengan efisiensi yang tinggi dan

selanjutnya hubungan seri dengan

salah satu tingkat rodagigi lurus

sebelum atau sesudahnya untuk dapat

mendapat reduksi yang lebih besar

dengan efisiensi yang lebih baik.

Gambar 2.15. Rodagigi Cacing

Pemakaian dari rodagigi cacing meliputi: gigi reduksi untuk semua tipe

transmisi sampai daya 1.400 Hp, diantaranya pada lift, motor derek, untuk

mesin tekstil, rangkaian kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin freis dan juga

untuk berbagai sistim kemudi kendaraan.

Adapun bentuk profil dari rodagigi cacing ditunjukkan seperti pada

gambar 2.16 :

Gambar 2.16. Profil Rodagigi Cacing.

1. N-worm atau A-worm Gigi cacing yang punya profil trapozoidal dalam

bagian normal dan bagian aksial, diproduksi dengan menggunakan mesin

bubut dengan pahat yang berbentuk trapesium, serta tanpa proses

penggerindaan.

9

2. E-worm

Gigi cacing yang menunjukkan involut pada gigi miring dengan β antara

87°sampai dengan 45o

.

3. K-worm

Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk

trapezoidal, menunjukkan dua kerucut.

4. H-worm

Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung.

Tipe-tipe dari penggerak rodagigi cacing antara lain[3]:

Gambar 2.17. Cylindrical Worm Gear

Dengan Pasangan Gigi Globoid

Gambar 2.18. Globoid Worm Gear

Dipasangkan Dengan Rodagigi Lurus

Gambar 2.19. Globoid worm drive

dipasangankan dengan rodagigi globoid

Gambar 2.20. Rodagigi cacing kerucut

dipasangkan dengan rodagigi kerucut

globoid

10

Gambar 2.21. Bagian-bagian dari roda gigi kerucut[3]

2.1.2 Perbandingan Putaran dan Perbandingan Rodagigi

Jika putaran rodagigi yang berpasangan dinyatakan dengan n(rpm) pada

poros penggerak dan n (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter lingkaran

jarak bagi d1 (mm) dan d (mm) dan jumlah gigi z1 dan z, maka perbandingan

putaran u adalah :

Harga i adalah perbandingan antara jumlah gigi pada rodagigi dan pinion,

dikenal juga sebagai perbandingan transmisi atau perbandingan rodagigi.

Perbandingan ini dapat sebesar 4 sampai 5 dalam hal rodagigi lurus standar,

dan dapat diperbesar sampai 7 dengan perubahan kepala. Pada rodagigi

miring ganda dapat sampai 10. Jarak sumbu poros aluminium (mm) dan

diameter lingkaran jarak bagi d1 dan d2 (mm) dapat dinyatakan sebagai

berikut:

11

Gambar 2.22. memperlihatkan bagian roda gigi[3]

2.1.3 Nama-nama Bagian Rodagigi

Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan

rodagigi yang perlu diketahui yaitu :

1. Lingkaran pitch (pitch circle) Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa

terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan dasar untuk memberikan

ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain.

2. Pinion

Rodagigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.

3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch.

4. Diametral Pitch

Jumlah gigi persatuan pitch diameter

5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan

atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula

dapat ditulis :

6. Modul (module) perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan

jumlah gigi.

12

7. Adendum (addendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran

pitch diukur dalam arah radial.

8. Dedendum (dedendum) Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran

kaki yang diukur dalam arah radial.

9. Working Depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak

dikurangi dengan jarak poros.

10. Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi

yang berpasangan.

11. Pitch point Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang rodagigi

yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja

dan garis pusat.

12. Operating pitch circle

lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang rodagigi yang berkontak

dan jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis

benar.

13. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

14. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

15. Width of space

Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

16. Sudut tekan (pressure angle)

Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi

kepala gigi.

17. Kedalaman total (total depth) Jumlah dari adendum dan dedendum.

18. Tebal gigi (tooth thickness)

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

13

19. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi

sepanjang lingkaran pitch

20. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar

ruang.

21. Sisi kepala (face of tooth)`Permukaan

gigi diatas lingkaran pitch

22. Sisi kaki (flank of tooth)

Permukaan gigi dibawah lingkaran

pitch.

23. Puncak kepala (top land) Permukaan

di puncak gigi

24. Lebar gigi (face width) Kedalaman

gigi diukur sejajar sumbunya.

2.1.4 Rumus yang digunakan

o Jumlah roda gigi adalah banyaknya gigi pada sebuah rangkaian lingkaran

roda gigi.

Keterangan : Z = jumlah roda gigi

m = modul

I = angka transmisi

o Pada gambar 2.21. diameter Tusuk ( Dt ) atau diameter jarak bagi adalah

jarak sepanjang lingkaran yang berada diantara diameter kepala dan

diameter kaki, dan sebagai dasar untuk mengukur ketebalan gigi,

Keterangan : Dt = diameter tusuk

Z = jumlah roda gigi

M = modul

Gambar 2.23. Memperlihatkan

Bentuk RodaGigi [4]

14

o Diameter Kepala (Dk) atau diameter luar adalah jarak sepanjang lingkaran

terluar yang menggambarkan ukuran roda gigi seutuhnya, dapat dilihat

pada gambar 2.21.

Keterangan : Dk = diameter kepala

M = modul


o Dapat dilihat pada gambar 2.21. Diameter Kaki atau diameter dalam adalah

jarak sepanjang lingkaran yang merupakan dasar mengukur tinggi gigi

(lingkaran dasar).

Keterangan ; Df = diameter kaki


m= modul

o Jarak Sumbu Poros pada Roda Gigi) atau lebar ruang adalah jarak atau

ruang diantara 2 buah gigi yang berdekatan

Keterangan : a = jarak sumbu poros

Dt = diameter tusuk

o Modul (m) adalah perbandingan diameter tusuk dengan jumlah gigi dapat

dilihat pada gambar 2.22.

M1 = db1/ Z1 = db2/ Z2

Keterangan : m = modul


db = diameter dasar

o Tinggi kepala gigi adalah Jarak antara diameter kepala dengan diameter

jarak bagi. Dimana tinggi kepala sama dengan modul, dapat dilihat pada

gambar 2.21.

15

Hk= m dan hk

1 = h

k2

Keterangan : hk = tinggi kepala gigi

M = modul

o Pada gambar 2.21. tinggi kaki gigi adalah jarak antara diameter kaki

dengan diameter jarak bagi. Dimana tinggi kaki dipilih sebesar 1,25 modul.

Hf1= 1,25 x m dan h

f1 = h

f2 = h

f

Keterangan : Hf = tinggi kaki gigi

M = modul

o Tebal gigi adalah jarak lebar gigi sepanjang diameter jarak bagi.

o Lebar gigi adalah kedalaman gigi diukur pada sumbunya, gambar 1.21.

W= b x db1

Keterangan : w = lebar gigi

B = lebar sisi

db = diameter dasar

o Jarak bagi lingkar adalah jarak sepanjang lingkaran jarak bagi antara 2

buah gigi yang berdekatan dapat dilihat pada gambar 2.21.

to = π x M

keterangan : to = jarak bagi lingkaran

m = modul

o Kedalaman total (tinggi gigi) adalah jumlah tinggi kepala dan tinggi kaki

dapat dilihat pada gambar 2.22.

H total = Hk + Hf

Keterangan : Htotal = kedalaman total

Hk = tinggi kepala gigi

Hf = tinggi kaki gigi

o Pada gambar 2.21. puncak kepala adalah permukaan di puncak gigi.

o Angka transmisi (i) adalah perbandingan putaran roda gigi yang berputar

dengan yang diputar

o Intensitas beban yang diizinkan adalah berat beban maksimum yang

diizinkan.

16

�� = �� =0,35 � ��

��1 + ��

o Kekuatan permukaan gigi gigi adalah ketahanan permukaan yang

dipengaruhi oleh nilai kekerasan, pelumasan, dan kecepatan tangesial.

o Fungsi kecepatan tangensial

o Harga kecepatan tangensial

o Diameter referensi roda gigi yang kedua

o Jumlah gigi roda gigi 1



o Diameter Lengkungan Kepala:

a. untuk roda gigi 1

Dk1 = do

1 + 2h

f1

b. Untuk roda gigi 2

Dk2 = do

2+ 2h

k2

17

c. Untuk roda gigi 3

Dk3 = do3+ 2hk3

Diameter Lingkaran Kaki:

d. Untuk roda gigi 1

Df1= do

1 – 2h

f1

e. Untuk roda gigi 2

Df2= do

2 – 2h

f2

f. Untuk roda gigi 3

Df3= do

3 – 2h

f3

o Jarak pusat ditentukan dengan :

a . = 0,5 (db1 + db2)

o Kecepatan keliling

o Gaya tangensial

o Factor dinamis (Bergantung kecepatan)

o Beban lentur yang diizinkan

o Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar

o Efisiensi roda gigi adalah perbandingan antara jumlah rodagigi yang

berputar secara aktual (yang memutar dan yang diputar) dengan putaran

rodagigi yang ideal.

18

g. Efisiensi transmisi 1

h. Efisiensi transmisi 2

i. Efisiensi transmisi 3

j. Efisiensi transmisi 4

η�� = 1 −1

7�� + ��

��+

�� + ��

��

k. Efisiensi transmisi 5

l. Efisiensi transmisi 6

IV=1- �

� �

��

��.��+

��

��.��

m. Efisiensi transmisi mundur

n. Efisiensi Mekanis

�� = ��

o Kerugian Daya (daya maksimum = 171 ps) adalah daya yang hilang akibat

putaran roda gigi yang dipengaruhi oleh efisiensi rodagigi.

Efisiensi total

19

Table 2.2: Faktor Bentuk Gigi[1]

Tabel 2.3: Harga Modul Standar(JIS B 1707-1973) [1]

Tabel 2.4: Faktor Dinamis[1]

Kec. Rendah v = 0,5 - 10 m/s

�� =3

3 + �

20

Kec. Sedang v = 5 - 20 m/s

�� =6

6 + �

Kec. Tinggi v = 20 - 50 m/s

�� =5,5

5,5 + ��/�

Tabel 2.5: Tegangan, Kekuatan Tarik Dan Kekerasan Yang Diizinkan

2.2 POROS

Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya

berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi

(gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros

bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran

21

yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. (Josep

Edward Shigley,1983).

2.2.1 Pembagian Poros.

a. Berdasarkan Pembebanannya

1. Poros transmisi (transmission shafts)

Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan

mengalami beban putar berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-

duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley,

sprocket rantai, All [3] .

2. Gandar

Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta

barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban

lentur[3].

3. Poros spindle

Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya

pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban

puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur

(axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektip apabila deformasi

yang terjadi pada poros tersebut kecil[3].

b. Berdasar Bentuknya

1. Poros lurus

2. Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin

Ditinjau dari segi besarnya transmisi daya yang mampu ditransmisikan,

poros merupakan elemen mesin yang cocok untuk mentransmisikan daya yang

kecil hal ini dimaksudkan agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah (arah

momen putar) [3].

22

2.2.2 Hal penting dalam perancangan poros

a. Kekuatan Poros

Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban

lentur (bending moment) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur.

Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya:

kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan bila menggunakan poros

bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang

dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban-beban tersebut[3].

b. Kekakuan Poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam

menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar

akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin

(vibration) dan suara (noise). Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan

poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis

mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut[3].

c. Putaran Kritis

Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada

mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran

normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut

putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll.

Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada

poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu

mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari

putaran kritisnya[3].

d. Korosi

Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat

mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa

air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan

korosi perlu mendapat prioritas utama.

e. Material Poros

Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada

umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit

23

(case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya

adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja

khrom molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu

dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang

berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis

proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang

sesuai[3].

2.2.3 Rumus-rumus perhitungan poros

a. Poros Dengan Beban Torsi Murni

1. Poros bulat (pejal)

Syarat pemakaian rumus :

Beban torsi murni

Poros bulat, pejal, masif

Beban lain tidak diperhitungkan.

Diameter poros yang dihasilkan merupakan diameter poros

minimum, sehingga harus diambil yang lebih besar.

24

2. Untuk poros berlubang dengan beban puntir murni

b. Poros dengan Beban Lenturan Murni

1. Poros pejal dengan beban lentur murni

25

2. Poros berlubang dengan beban lentur murni

3. Poros dengan beban kombinasi puntir dan lentur

Teori penting yang digunakan :

Teori Guest : teori tegangan geser maksimum, digunakan untuk material

yang ductile (liat) misal mild steel.

Teori Rankine : teori tegangan normal maksimum, digunakan untuk

material yang brittle (getas) seperti cast iron.

o Teori tegangan geser maksimum

26

o Teori tegangan normal maksimum :

27

c. Poros dengan Beban Berfluktuasi

Pembahasan yang telah dilakukan di atas adalah poros dengan beban torsi

dan momen lentur konstan. Jika terjadi fluktuasi beban baik torsi maupun lentur,

maka perlu ditambahkan faktor yang berkaitan dengan fluktuasi torsi maupun

lenturan[3].

Tabel 2.6: Harga Km dan Kt Untuk Beberapa Beban[3]

d. Poros Dengan Beban Aksial dan Kombinasi Torsi Lentur

29

2.3 PASAK ( KEYS )

Pasak digunakan untuk menyambung dua bagian batang (poros) atau

memasang roda, roda gigi, roda rantai dan lain-lain pada poros sehingga terjamin

tidak berputar pada poros.Pemilihan jenis pasak tergantung pada besar kecilnya

daya yang bekerja dan kestabilan bagian-bagian yang disambung.Untuk daya yang

kecil, antara naf roda dan poros cukup dijamin dengan baut tanam (set screw).

Jenis pasak dabat di bagi menjadi dua yaitu pasak benam dan pasak gigi [4].

2.3.1 Pasak benam

a. Pasak benam segi empat (Rectangular Sunk key)

Gambar 2.23 Pasak Benam

30

b. Pasak bujur sangkar (Square key)

Bentuknya smaa seperti Rectangular sunk key, tetapi lebar dan tebalnya

sama yaitu :

c. Parallel Sunk key (pasak benam sejajar)

Bentuknya sama seperti di atas, tapi penggunaannya bila pemakaian di

atas belum mampu memindahkan daya, maka pasak tersebut dipasang

sejajar.

d. Pasak Berkepala (Gib head key)

Pasak ini digunakan biasanya untuk poros berputar bolak balik

Gambar 2.24 Pasak Berkepala (Gib head key)

e. Pasak Tembereng (woodruff key)

Pasak jenis ini

digunakan untuk poros

dengan puntir / daya

tidak terlalu besar.

Gambar 2.25 Pasak Tembereng (woodruff key)

f. Pasak Pelana (Saddle key)

Jenis pasak ini pemakaian umum untuk

menjamin hubungan antara naf roda

dengan poros.

Gambar 2.26 Pasak Pelana (Saddle key)

31

g. Tangent key

Pemakaiannya sama seperti pasak pelana, tetapi

pasaknya dipasang dua buah berimpit.

Gambar 2.27 Tangent key

h. Pasak bulat (Round keys)

Jenis pasak ini, biasanya digunakan

untuk memindahkan daya relatip kecil.

2.3.2 Pasak gigi (Splines)

Jenis pasak ini bahannya dibuat satu bahan dengan poros dan biasanya

digunakan untuk memindahkan daya serta putaran yang cukup besar dan arah

kerja putarannya bolak balik[4].

Gambar 2.29 Pasak Big (spinles)

2.3.3 Perhitungan kekuatan pasak

Gambar 2.30 Pasak benam

Bila direncanakan poros tersebut mampu memindahkan daya sebesar P (KW)

dengan putaran (n) rpm, maka sudah barang tentu pasak yang akan direncanakan

Gambar 2.28 Pasak bulat

(Round keys)

32

tersebut juga harus mampu meneruskan daya dan putaran, sehingga besar torsi

(T) yang bekerja pada poros yaitu[4] :

Dalam perencanaan pasak, besar torsi yang terjadi lebih besar dari torsi yang harus

dipindahkan yaitu :

Bila diameter poros serta Torsi untuk perencanaan pasak telah diketahui, maka

gaya keliling yang bekerja pada pasak dapat dicar yaitu :

Dalam perencanaan pasak, ada dua kemungkinan pasak tersebut rusak atau

putus:

a. Putus akibat gaya geser

b. Putus akibat tekanan bidang

Bila pasak tersebut diperhitungkan kemungkinan putus akibat gaya geser maka :

33

Bila diperhitungkan kemungkinan rusak akibat tekanan bidang :

Bila pasak harus mampu menahan gaya geser dan gaya tekan, maka dari pers. 3

& 4 diperoleh :

Untuk ukuran lebar dan tebal pasak biasanya sudah distandarisasi maka hasil

perhitungan harus dipilih ukuran yang ada pad astandarisasi.Bila hasil

perhitungan, ukurannya tidak ada yang cocok dalam tabel pasak, maka ukuran

pasak yang diambil adalah ukuran yang lebih besar. Di bawah ini dicantumkan

ukuran lebar dan tebal pasak, sesuai dengan standart yang dipasaran.

34

Tabel 2.7: Standart Pasak Melintang Menurut JIS : 2292 dan 2293 – 1963[4]

2.4 BANTALAN

Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang berfungsi

untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami

gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros

serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. prinsip Kerjanya adalah Apabila

ada dua buah logam yang bersinggungan satu dengan lainnya saling bergeseran

maka akan timbul gesekan , panas dan keausan .Untuk itu pada kedua benda

diberi suatu lapisan/bantalan yang dapat mengurangi gesekan ,panas dan keausan

serta untuk memperbaiki kinerjanya, ditambahkan pelumasan sehingga kontak

langsung antara dua benda tersebut dapat dihindarai[5].

2.4.1 Pertimbangan Dalam Design Bantalan

Pembebanan lelah

Panas

Gesekan (friction)

Ketahanan terhadap korosi

Kinematika

Sifat-sifat bahan

Teloransi pengerjaan mesin

Pelumasan

Pemasangan

Pemakaian

Biaya

35

2.4.2 Klasifikasi bantalan (Bearing Classification)

Bantalan dapat di klasifikasikan sebagai berikut :

a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros.

1. Bantalan Luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan

karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan

perantaraan lapisan pelumas.Pada bantalan ini :

• Bekerja pada permukaan pelumasan yang besar

• Peredaman ayunan

• Kejutan dan kebisingan

• Kurang peka terhadap goncangan dan kemasukan debu (pelumasan

gemuk sebagai pencegah debu).

Keuntungan Bantalan Luncur :

• Mudah dipasang

• Pada putaran tinggi

• Mudah dibuat

• Pada goncangan dan getaran kuat

• Jauh lebih murah dari bantalan gelinding

• Memerlukan diameter pemasangan yang lebih kecil.

Gambar 2.30 Bantalan Luncur

2. Bantalan Gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang

berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru),

rol atau rol jarum dan rol bulat.

36

Gambar 2.31 Bantalan Gelinding

Sifat dari Bantalan Gelinding :

• Gerakan awal jauh lebih kecil

• Gesekan kerja lebih kecil sehingga penimbulan panas lebih kecil pada

pembebanan yang sama.

• Pelumasan yang terus menerus yang sederhana.

• Kemampuan dukung yang lebih besar setiap lebar bantalan.

Bentuk badan gelinding :

Gambar 2.32 Bentuk Bantalan Gelinding

Kelemahan Bantalan gelinding :

• Kebisingan pada bantalan

• Bantalannya dipecah-pecah

• Kejutan yang kuat pada putaran

bebas

Gambar 2.33 Gesekan pada bantalan

luncur dan gelinding

37

Kerja gesekan (kerja yang hilang) pada bantalan gelinding yang ditimbulkan

secara bersama-sama dari :

• Kehilangan histerisis (peredaman bahan pada perubahan bentuk

elastis).

• Luncuran dari badan gelinding pada sarangan dan pinggirannya.

• Tahan melalui benda asing (debu dan serpihan)

• Kerugian ventilasi (gesekan udara) pada bantalan kecepatan tinggi.

Kerja yang hilang tersebut dapat dikurangi melalui :

• Pendekapan yang efektif, sehingga benda asing dari luar tidak dapat

masuk.

• Menggunakan gesekan cairan pada permukaan luncur.

• Jumlah dan viskositas yang cukup dari bahan pelumas dan system

pelumas yang sesuai.

• Pemilihan bantalan yang sesuai dengan mesin / alat yang digunakan.

Bagian terpenting dari bantalan gelinding :

• Ring luar dan ring dalam

• Bola atau bagian yang menggelinding

• Ring pemisah (untuk memisahkan bola satu dengan yang lain)

b. Atas Dasar Arah Beban Terhadap Poros.

1. Bantalan Radial

Apabila gaya reaksi atau arah beban jauh lebih banyak mengarah

tegak lurus pada garis sumbu poros.

2. Bantalan Aksial

Arah beban atau gaya reaksi jauh lebih banyak mengarah sepanjang garis

sumbu poros.

3. Bantalan Gelinding khusus.

Bantalan ini dapat menumpu baban yang arahnya sejajar dan tegak

lurus sumbu poros.

38

2.4.3 Jenis Bantalan

Bantalan dibuat untuk menerima beban radial murni, beban aksial murni

atau gabungan keduannya. Tata nama dari bantalan peluru , seperti pada gambar

dibawah ini [5]:

Gambar 2.34 Bantalan peluru

Penggolongan dari bantalan menurut Arah Gaya

39

2.4.4 Keuntungan dan keburukan bantalan guling

Salah satu sifat yang penting dari bantalan guling adalah gesekan yang kecil.

Pada bantalan luncur poros meluncur pada film minyak dalam sebuah tabung

bantalan. Pada bantalan guling jika poros memutar maka cincin dalam

menggelinding pada benda – benda guling dalam cincin luar, (seperti gambar 2.33)

Pada beban yang sama gesekan bantalan guling lebih kecil dari pada bantalan

luncur, gambar 2.35 Memperlihatkan jalannya koefisien gesek bantalan luncur

yang dilumasi dengan baik, terhadap koefisien gesek dari bantalan guling, lihat

tabel 2.8

Keuntungan Bantalan guling terhadap bantalan luncur adalah :

a. Gesekan kecil pada semua frekwensi putaran.

Gambar 2.35 Koefisien gesek bantalan guling pada bantalan luncur

b. Tahanan awal kecil

c. Pemakaian energi rendah

d. Dalam proses-proses pabrik nilainnya tinggi dan dapat dipercaya e.

Penyusunan lebar yang kecil

f. Pemakaian bahan pelumas yang rendah

g. Umur yang diharapkan pada beban yang diizinkan dapat dihitung

40

h. Oleh normalisasi didapat ukuran-ukuran standar, dimana bantalan-

bantalan dapat ditukar tukar.

Keburukan bantalan guling terhadap bantalan luncur.

a. Kurang cocok untuk menerima beban -beban kejut b. Ukuran – ukuran

radial yang besar

c. Memerlukan persyaratan montase yang teliti dan rapi

d. Dalam beberapa hal sukar dirakit, karena bantalan guling tidak terdiri dari

dua bagian seperti pada bantalan luncur yang terbagi dua bagian.

Tabel 2.8: Koefisien gesek (f )

2.4.5 Umur Bantalan (Bearing life )

Kalau bantalan bersih dan dilumasi secara tepat, dipasang dan di segel

terhadap masuknya debu atau kotoran, dijaga dalam kondisi ini dan

dioperasikan pada suhu yang wajar, maka kelelahan logam akan merupakan

satu–satunya sebab dari kegagalan karena mengalami berjuta-juta pemakaian

tegangan, maka istilah umur bantalan (bearing life) sangat umum dipakai[5].

Umur (life) dari suatu bantalan dinyatakan sebagai jumlah putaran total atau

jumlah jam pada suatu kecepatan putar. Kondisi ideal kegagalan lelah akan

berupa penghancuran permukaan yang menerima beban. Standart ; The Anti-

41

Friction Bearing Manufacturers Asociation (AFBMA) menyatakan bahwa kriteria

kegagalan adalah suatu bukti awal dari kelelahan. Perlu dicatat ; Bahwa umur

yang berguna (useful life) sering dipakai sebagai defenisi dari umur lelah atau kata

lain adalah kehancuran atau penyompelan suatu permukaan seluas 0,01 in2

Tabel 2.9: saran umur bantalan untuk berbagai kelas mesin

2.4.6 Pelumasan

Permukaan yang bersinggungan pada bantalan yang menggelinding

mempunyai suatu gerakan relativ yaitu menggelinding dan meluncur, sehingga

sulit untuk mengetahui apa sebenarnya yang terjadi.

Tujuan dari pelumasan bantalan anti-gesekan dapat disimpulkan sebagai

berikut :

1. Untuk menyediakan suatu lapisan pelumas diantara permukaan yang

saling meluncur dan menggelinding (kontak).

2. Untuk membantu mendistribusikan dan mengeluarkan panas.

3. Untuk menjaga korosi dari permukaan – permukaan bantalan

4. Untuk menjaga bagian-bagian bantalan dari masuknya benda asing.

42

Baik oli ataupun gemuk (gomok) bisa dipakai sebagai pelumas. Aturan

berikut dapat membantu dalam memutuskan pilihan diantara keduannya :

Tabel 2.10: pemakaian gemuk dan oli

Pada bantalan luncur memerlukan pelumasan, macam-macam pelumasan

tergantung dari besarnya jarak antara permukaan yang bergerak.

1. Pelumasan Hidrodinami

Pelumasan yang di alirkan dengan tekanan kedalam celah bantalan.

Tujuannya adalah untuk menggangkat beban dan menghindari kaausan.

2. Pelumasan Lapisan Campuran ( mixed –film)

Terjadi kontak antara puncak –puncak permukaan yang sifatnya terputus-

putus.

43

3. Pelumasan Batas (Bavadary)

Terjadi kotak antara kedua permukaan secara terus menerus dan pelumas

atau minyak tersebar keseluruh permukaan akibat tekanan.

2.4.7 Parameter – parameter yang mempengaruhi type pelumasan

1. Viskositas (µ)

Jika viskositas fluidanya tinggi maka kecepatan putar yang dibutuhkan

“mengangkat” poros lebih rendah pada beban tertentu. Jika viskositas terlalu

tinggi, melebihi batas yang dibutuhkan untuk menimbulkan pelumasan

hidrodinamis, maka gesekkan bantalan bertambah besar. Gaya yang dibutuhkan

untuk menimbulkan geseran (shear) pada lapisan minyak bertambah besar.

2. Kecepatan Putaran (n)

Makin tinggi putarannya, makin rendah viskositas yang diperlukan untuk

“mengangkat”poros, pada beban tertentu.

3. Beban per unit luas penampang yang diproyeksikan (P)

Jika P rendah, maka kecepatan putar dan viskositas yang dibutuhkan

untuk “mengangkat” poros yang rendah. Meskipun harga P dibuat rendah

sekali, terdapat batas dimana gaya gesek bantalan mencapai minimum, berarti

koefisien gesekan bantalan bertambah.

44

Pelumasan Hidrodinamis dapat dicapai jika :

• Terjadi gesekan aktif dari permukaan – permukaan yang dipisahkan

• Adanya “wedging action“ seperti terjadinya eksentrisitas pada sistim

poros bantalan tersebut.

• Adanya fluida yang cocok

Tabel 2.11: Kriteria dan grafik pemilihan bantalan untuk kondisi lingkungan tertentu

45

BAB III

PERHITUNGAN

3.1 Data Yang Di Gunakan Pada Mobil Carry 1.5i

Power = 87 ps >> 63.945 KW

Putaran = 6000 rpm

Rasio roda gigi

1st = 3.579

2nd = 2.094

3rd = 1.530

4th = 1.000

5th = 0.855

Reverse = 3.727

Final Ratio = 4.875

Modul(m) = 3

Sudut(∝o) = 25o

Jarak sumbu poros(α) = 100 mm

Tabel 3.1: menentukan sudut tekan roda gigi

For a pinion meshing with a rack For a 200 full depth pinion meshing

with a gear

Tooth form Maximum

number of teeth

Number of pinion

teeth

Maximum number

of gar teeth

14½0 involute full depth 32 17 1309

200 involute full depth 18 16 101

250 involute full depth 12 15 45

14 26

13 16

46

3.2 Roda gigi

3.2.1 Perhitungan Transmisi

1. Transmisi 1

Jumlah roda gigi (Z)

�� = 2�

(1 + ��)�=

2 (100)

(1 + 3.579)3= 14.56 ≫ 15

�� = 2� ��

(1 + ��)�=

2 (100)(3.579)

(1 + 3.579)3= 52.11 ≫ 52

Diameter tusuk (Dt)

�� = � � ��

= 3 �15 = 45��

�� = � � ��

= 3 �52 = 156 ��

Diameter kepala (Dk)

�� = � (�� + 2)

= 3 (15 + 2) = 51 ��

�� = � (�� + 2)

= 3 (52 + 2) = 162 ��

Diameter kaki (Df)

�� = � (�� − 2)

= 3(15 − 2) = 39 ��

�� = � (�� − 2)

= 3(52 − 2) = 150 ��

Jarak sumbu poros pada roda gigi

� = �� + ��

2=

45 + 156

2= 100.5 ��

2. Transmisi 2


�� = 2�

(1 + ��)�=

2 (100)

(1 + 2.094)3= 21.55 ≫ 22

�� = 2� ��

(1 + ��)�=

2 (100)(2.094)

(1 + 2.094)3= 45.12 ≫ 45

Diameter tusuk (Dt)

�� = � � ��

= 3 �22 = 66 ��

�� = � � ��

= 3 � 45 = 135 ��


�� = � (�� + 2)

= 3 (22 + 2) = 72 ��

�� = � (�� + 2)

= 3 (45 + 2) = 141 ��

47

Diameter kaki (Df)

�� = � (�� − 2)

= 3(22 − 2) = 60 ��

�� = � (�� − 2)

= 3(45 − 2) = 129 ��


� = �� + ��

2=

66 + 135

2= 100.5 ��

3. Transmisi 3


�� = 2�

(1 + ��)�=

2 (100)

(1 + 1.530)3= 26.35 ≫ 26

�� = 2� ��

(1 + ��)�=

2 (100)(1.530)

(1 + 1.530)3= 40.32 ≫ 40

Diameter tusuk (Dt)

�� = � � ��

= 3 � 26 = 78 ��

�� = � � ��

= 3 � 40 = 120 ��


�� = � (�� + 2)

= 3 (26 + 2) = 84 ��

�� = � (�� + 2)

= 3 (40 + 2) = 126 ��

Diameter kaki (Df)

�� = � (�� − 2)

= 3(26 − 2) = 72 ��

�� = � (�� − 2)

= 3(40 − 2) = 114 ��


� = �� + ��

2=

78 + 120

2= 99 ��

4. Transmisi 4


�� = 2�

(1 + ��)�=

2 (100)

(1 + 1.000)3= 33.33 ≫ 33

�� = 2� ��

(1 + ��)�=

2 (100)(1.000)

(1 + 1.000)3= 33.33 ≫ 33

Diameter tusuk (Dt)

�� = � � ��

= 3 � 33 = 99 ��

�� = � � ��

= 3 � 33 = 99 ��

48


�� = � (�� + 2)

= 3 (33 + 2) = 105 ��

�� = � (�� + 2)

= 3 (33 + 2) = 105 ��

Diameter kaki (Df)

�� = � (�� − 2)

= 3(33 − 2) = 93 ��

�� = � (�� − 2)

= 3(33 − 2) = 93 ��


� = �� + ��

2=

99 + 99

2= 99 ��

5. Transmisi 5


�� = 2�

(1 + ��)�=

2 (100)

(1 + 0.855)3= 35.94 ≫ 36

�� = 2� ��

(1 + ��)�=

2 (100)(0.855)

(1 + 0.855)3= 30.73 ≫ 31

Diameter tusuk (Dt)

�� = � � ��

= 3 � 36 = 108 ��

�� = � � ��

= 3 � 31 = 93 ��


�� = � (�� + 2)

= 3 (36 + 2) = 114 ��

�� = � (�� + 2)

= 3 (31 + 2) = 99 ��

Diameter kaki (Df)

�� = � (�� − 2)

= 3(36 − 2) = 102 ��

�� = � (�� − 2)

= 3(31 − 2) = 87 ��


� = �� + ��

2=

108 + 93

2= 100.5 ��

Tabel 3.2: dimensi roda gigi

Transmisi Z1 Z2 Dt1 Dt2 Dk1 Dk2 Df1 Df2 a

1 15 52 45 156 51 162 39 150 100.5

2 22 45 66 135 72 141 60 129 100.5

3 26 40 78 120 84 126 72 114 99

49

4 33 33 99 99 105 105 93 93 99

5 36 31 108 93 114 99 102 87 100.5

3.2.2 Perencanaan roda gigi mudur.

Hasil pengukuran dan Pengamatan spesifikasi mesin sebagai berikut:

Putaran(n) = 6000 rpm

Daya maxsimum (N1) = 87 ps

Reverse (ir)/(R) = 3.727

Final Ratio (FR) = 4.875

Sudut tekanan normal (∝o) = 25° (sudut standar)

βo = 0° (untuk roda gigi lurus)

a. Diameter Referensi

Diameter Refresi roda gigi pertama pada poros penggerak (poros 1) di

tentukan dengan persamaan:

�� ≤ 113 �� × ��

� × � × ��

�

… … … (��)

Untuk diameter refrensi roda gigi yang digerakan pada poros 2 dapat

ditentukan dengan rumus:

�� = 1 × �� … … … (��)

Dimana rasio ��

�� besarnya tergantung dari jenis tumpuan oleh dua bantalan

(staddle mounting) maka ��

�� ≤ 1.2 ditentukan nilai dari �

�

�� = 0.5 ��

merupakan intensitas beban yang diizinkan tergantung pemilihan faktor keamanan

terhadap pitting. Jika �� ≥ ,Maka �� = �� dan jika �� ≥ 1 Maka �� =

�� 3 �� Dimana

�� =0.35 × �� × �

�� × ��(1 + �)

Dimana:

Cs = faktor kejut (1.5)

Sg = faktor keamanan terhadap pitting (0.8)

KD = kekuatan Permukaan Roda gigi

Kekuatan permukaan gigi ditentukan oleh:

50

�� = �� × �� × �� × �� × �� … … … ��

��

Dimana:

YG, YH, Yv, dan Ys, adalah faktor-faktor permukaan gigi. YG adalah faktor material,

dengan harga 1 untuk baja, dan 1.5 untuk besi cor. YH adalah faktor kekerasan

permukaan, dengan harga 1 jika harga kekerasannya sama dengan kekerasan

permukaan. Ko adalah faktor ketahanan permukaan material Ys adalah faktor

pelumasan, sedangkan viskositas sendiri fungsi dari kecepatan tangensial v,

Apabila diasumsikan v = 10 m/s maka V50 = 39 sd 78 cSt, diambil V50 = 40.1 cSt,

sehingga Ys = 0.85.

Yv adalah fungsi dari kecepatan tangensial v.

�� = 0.7 + �0.6

1 + �8�

�� = 0.7 + �

0.6

1 + �8

10�

�� = 1.066

sehingga

�� = �� × �� × �� × �� × �� … … … (�� ⁄ )

= 1 × 1 × 0.85 × 1.066 × 0.72(�� ⁄ ) = 0.652 �� ⁄

Intensitas beban yang di izinkan menjadi

�� =0.35 × �� × ��

�� × ��1 + ��=

0.35 × 0.652 × 4.875

1.5 × 0.8(1 + 4.875)= 0.1578 �� ⁄

Dengan mengetahui �� maka diameter referensi dapat ditentukan:

�� ≤ 113 �1 × 87

0.5 × 6000 × 0.1578

�

�� ≤ 75.62 ��

Harga kecepatan tangensial yang semula dimisalkan dapat diperiksa harganya :

� =� × � × �

60 × 10�=

3.14 × 75.62 × 6000

60000= 23.74 � �⁄

Diameter referensi roda gigi yang kedua :

�� = �� × �� = 3.727 × 75.62 = 281.84 ��

51

�� = �� × �� = 4.875 × 75.62 = 368.65 ��

b. Diameter jarak bagi

Dianggap tidak ada faktor korigasi (X1 = X2 = 0) sehingga diameter jarak bagi (d)

sama dengan diameter referensinya.

Roda Gigi 1

�� =2�

(1 + ��)�=

2 × 100

(1 + 3.727)3= 14.10 ≫ 14

Roda gigi 2

�� = �� × �� = 3.727 × 14 = 52.178 ≫ 52

Roda gigi 3

�� = �� × �� = 4.875 × 14 = 68.25 ≫ 68

Modul

�� =��

��=

��

��=

75.62

14= 5.4 ��

Lebar gigi

� = � × �� = 0.5 × 75.62 = 37.81 ��

Tinggi kepala roda gigi

Karena tinggi kepala roda gigi sama dengan modul

�� = � = 5.4 ��

�� = �� = �� = ��

Tinggi kaki roda gigi

�� = �� = �� = 1.25 × 5.4 = 6.75 ��

Diameter lengkungan kepala

o Roda gigi 1

�� = �� + 2�� = 75.62 + 2(5.4) = 86.42 ��

o Roda gigi 2

�� = �� + 2�� = 281.84 + 2(5.4) = 292.64 ��

o Roda gigi 3

�� = �� + 2�� = 368.65 + 2(5.4) = 379.45 ��

Diameter lingkaran kaki

o Roda gigi 1

�� = �� − 2�� = 75.62 − 2(5.4) = 64.82 ��

52

o Roda gigi 2

�� = �� − 2�� = 281.84 − 2(5.4) = 271.04 ��

o Roda gigi 3

�� = �� − 2�� = 368.65 − 2(5.4) = 357.85 ��

Jarak pusat

� =�� + ��

2=

75.62 + 281.84

2= 178.73 ��

Jarak bagi lingkaran

�� = � × � = 3.14 × 5.4 = 16.956 ��

3.2.3 perhitungan kekuatan roda gigi

Untuk memperhitungkan kekuatan gigi digunakan dua metode yang paling

dasar pada perhitungan dan diutamakan pada kekuatan terhadap lenturan dan

tekanan permukaan gigi. Kedua metode ini merupakan metode perencanaan

menurut standart. Untuk itu melakukan perencanaan roda gigi perlu diketahui hal-

hal sebagai berikut :

o Faktor bentuk gigi dapat di lihat pada tabel 2.2

o Faktor tegangan kontak diambil antara baja dengan kekerasan 200Hb

o Besi cor KH = 0.079 kg/mm2

o Tegangan lentur yang diizinkan σα = 30 kg/mm2

a. Transmisi kecepatan 1

Faktor bentuk gigi berdasarkan tabel 2.2 dan 3.2

Z1 = 15

Z2 = 52

Y1 = 0.289

Y2 = 0.411

- Kecepatan keliling

�� =� × �� × �

60 × 10�

=3.14 × 45 × 6000

60000= 14.13 � �⁄

- Gaya tangensial

�� =102 × ��

�

=102 × 63.945

14.13= 461.6 �

- Faktor dinamis

�� =6

6 + �

- Beban lentur yang diizinkan

�� = �� × � × �� × ��

= 30 × 3 × 0.289 × 0.298

53

=6

6 + 14.13= 0.298

= 26.01 ��/��

- Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar

�� = �� × �� × �� × �2��

�� + ��

= 0.298 × 0.079 × 45 × �2 × 52

15 + 52� = 1.64 ��/��

b. Transmisi kecepatan 2

Z1 = 22

Z2 = 45

Y1 = 0.33

Y2 = 0.399


�� =� × �� × �

60 × 10�

=3.14 × 66 × 6000

60000= 20.724 � �⁄

- Gaya tangensial

�� =102 × ��

�

=102 × 63.945

20.724= 314.73 �

- Faktor dinamis

�� =5.5

5.5 + √�

=5.5

5.5 + √20.724= 0.547


�� = �� × � × �� × ��

= 30 × 3 × 0.33 × 0.547

= 16.25 ��/��


�� = �� × �� × �� × �2��

�� + ��

= 0.547 × 0.079 × 66 × �2 × 45

22 + 45� = 3.83 ��/��

c. Transmisi kecepatan 3

Z1 = 26

Z2 = 40

Y1 = 0.344

Y2 = 0.388


�� =� × �� × �

60 × 10�

=3.14 × 78 × 6000

60000= 24.492 � �⁄

- Gaya tangensial

�� =102 × ��

�

=102 × 63.945

24.492= 266.3 �

54

- Faktor dinamis

�� =5.5

5.5 + √�

=5.5

5.5 + √20.724= 0.53


�� = �� × � × �� × ��

= 30 × 3 × 0.344 × 0.53

= 16.41 ��/��


�� = �� × �� × �� × �2��

�� + ��

= 0.53 × 0.079 × 78 × �2 × 40

26 + 40� = 3.96 ��/��

d. Transmisi kecepatan 4

Z1 = 33

Z2 = 33

Y1 = 0.368

Y2 = 0.368


�� =� × �� × �

60 × 10�

=3.14 × 99 × 6000

60000= 31.086 � �⁄

- Gaya tangensial

�� =102 × ��

�

=102 × 63.945

31.086= 209.82 �

- Faktor dinamis

�� =5.5

5.5 + √�

=5.5

5.5 + √31.086= 0.497


�� = �� × � × �� × ��

= 30 × 3 × 0.368 × 0.497

= 16461 ��/��


�� = �� × �� × �� × �2��

�� + ��

= 0.497 × 0.079 × 99 × �2 × 33

33 + 33� = 3.89 ��/��

e. Transmisi kecepatan 5

Z1 = 36

Z2 = 31

Y1 = 0.377

Y2 = 0.361


�� =� × �� × �

60 × 10�

- Gaya tangensial

�� =102 × ��

�

55

=3.14 × 108 × 6000

60000= 33.912 � �⁄ =

102 × 63.945

33.912= 192.33 �

- Faktor dinamis

�� =5.5

5.5 + √�

=5.5

5.5 + √33.912= 0.486


�� = �� × � × �� × ��

= 30 × 3 × 0.377 × 0.486

= 16.49 ��/��


�� = �� × �� × �� × �2��

�� + ��

= 0.486 × 0.079 × 108 × �2 × 31

36 + 31� = 3.84 ��/��

Tabel 3.3: Kekuatan roda gigi

Gambar 3.1 Gaya yang bekerja pada gigi roda gigi[1]

transmisi Y1 Y2 v Ft fv Fb1 F’h

1 0.289 0.411 14.13 461.6 0.289 26.01 1.64

2 0.33 0.399 20.7 314.73 0.547 16.25 3.83

3 0.344 0.388 24.4 266.3 0.53 16.41 3.96

4 0.368 0.368 31.086 209.82 0.497 16.461 3.89

5 0.377 0.361 33.9 192.33 0.486 16.49 3.84

56

3.3 Perhitungan poros

Berdasarkan keterangan hal 3 tentang jenis-jenis bahan yang digunakan maka

dalam hal ini di pilih baja JIS G 4501 tipe S55C dengan kekuatan tarik = 66 kg/mm2

(Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan Elemen Mesin,(bab 1)).

Maka tegangan geser yang terjadi:

� =��

��=

66 ��/��

6.0= 11 ��/��

Ket: faktor keamanan Sf1 dapat dilihat hal 8

Sebelum menghitung daya rencana, terlebih dahulu dihitung faktor koreksi

Sc=1.2 hal. 7. Dengan daya 87 Ps= 63.945 kW dan putaran n= 6000 rpm (brosur).

�� = �� × �

= 1.2 × 63.945 �� = 76.734 ��

Maka di peroleh Momen Puntir:

� = 9.74 × 10� ×��

�

= 9.74 × 10� ×��.��

�� = 12456.486 �� ∙ ��

Kemudian diameter poros

� = ��

�16 × �

�= �

12456.486 �� ∙ ��

3.1416 × 11 ��/��

�= 17.93 ��

Elemen mesin 2 andri

Engineering

Transcript of Elemen mesin 2 andri