BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Planetary...

Politeknik Negeri Bandung Planetary Gearbox II-1

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Planetary Gearbox

Untuk pengertian secara umumnya sistem roda gigi planet adalah

sebuah sistem roda gigi yang terdiri dari sun gear, carrier gear dan ring gear atau

internal gear. Satu set sistem roda gigi planet dapat menghasilkan putaran yang

bervariasi seperti peningkatan kecepatan, pengurangan kecepatan, perubahan arah,

netral, dan direct drive.

Untuk sebuah planetary gear set sederhana terdiri dari :

Roda gigi matahari (sun gear)

Roda gigi perantara (carrier gear)

Roda gigi dalam (ring gear atau annulus)

Jika dilihat dari keterangan diatas dapat disimpulkan bahwa susunan

dari sebuah sistem roda gigi planet hampir mirip dengan susunan tata surya kita.

Roda gigi matahari terletak dipusat susunan. Roda gigi ini terletak di tengah dan

sebagai poros perputaran. Roda gigi matahari dapat berupa rancangan spur atau

helical gear. Roda gigi matahari bertautan dengan gigi pada roda gigi perantara.

Roda gigi perantara adalah roda gigi yang disusun dalam kerangka yang disebut

carrier gear yang dapat terbuat dari besi tuang, alumunium atau pelat baja dan

Gambar 2.1 Konstruksi planetary gearbox

II-2

Politeknik Negeri Bandung Planetary Gearbox

dirancang dengan sebuah pin untuk masing-masing carrier gear. Roda gigi

perantara berputar pada needle bearing yang diposisikan diantara shaft planetary

carrier dan carrier gear.

Jumlah roda gigi perantara didalam sebuah sistem roda gigi planet

tergantung dari beban yang dipikul. Transmisi kendaraan otomatis harus

mempunyai tiga roda gigi perantara sedangkan heavy duty highway trucks dapat

mempunyai sebanyak 5 roda gigi perantara dalam planetary carrier dalam sistem

roda gigi planetnya. Roda gigi perantara mengelilingi poros tengah roda gigi

matahari dan dilingkari oleh roda gigi dalam. Roda gigi dalam bertindak seperti

sebuah pengikat yang menahan keseluruhan roda gigi bersama dan memberikan

kekuatan yang besar pada unit. Roda gigi dalam diletakkan pada jarak terjauh dari

poros pusat dan karena itu berfungsi sebagai tuas terbesar pada poros pusat. Untuk

membantu mengingat rancangan sistem roda gigi planet, gunakan sistem tata

surya sebagai contohnya. Matahari adalah pusat tata surya dengan planet berputar

disekelilingnya, karena itu disebut sistem roda gigi planet. Roda gigi matahari dan

roda gigi perantara memiliki jumlah gigi paling kecil, sedangkan roda gigi dalam

memiliki jumlah gigi paling banyak.

2.1.1. Prinsip Kerja Planetary Gearbox

Setiap komponen dalam satu set roda gigi planet, yaitu roda gigi

matahari, roda gigi perantara, dan roda gigi dalam dapat berputar atau ditahan.

Perpindahan tenaga melalui sebuah sistem roda gigi planet hanya mungkin ketika

satu komponen ditahan atau jika dua komponen ditahan bersama. Salah satu dari

tiga komponen yaitu roda gigi matahari, roda gigi perantara atau roda gigi dalam

dapat digunakan sebagai penggerak atau komponen input. Pada saat bersamaan,

komponen yang lain tetap berputar dan kemudian menjadi komponen yang

ditahan atau diam. Komponen ketiga kemudian menjadi bagian yang digerakkan

atau output. Tergantung pada komponen yang menjadi penggerak, yang ditahan,

dan yang digerakkan, peningkatan torsi atau peningkatan kecepatan akan

dihasilkan oleh sistem roda gigi planet. Arah output juga dapat dibalik melalui

berbagai kombinasi.

II-3


2.1.2. Klasifikasi Planetary Gearbox

Untuk menghitung rasio roda gigi/reduction ratio pada sistem roda

gigi rumusnya berbeda dengan cara menghitung rasio roda gigi pada roda gigi

tanpa planetary. Sistem roda gigi planet dibagi menjadi dua, yaitu:

2.1.2.1. Sistem Satu Tingkat Planetary Gearbox

Yang akan kita bahas sekarang adalah mencari reduction ratio untuk

single stage planetary gear system. Perhatikan gambar di bawah, gambar tersebut

adalah gambar sistem roda gigi planet yang hanya menggunakan satu buah planet

pinion penghubung antara roda gigi matahari dengan roda gigi dalam. Karena

hanya menggunakan satu buah planet pinion maka disebut dengan sistem roda

gigi planet 1 tingkat. Artinya putaran dari roda gigi matahari (input) menuju ke

roda gigi dalam (output) hanya direduksi satu kali (single stage).

Tabel 2.1 Aturan hukum cara kerja planetary gearbox

II-4


Gambar 2.2 Sistem satu tingkat planetary gearbox

Rumus untuk menghitung reduction ratio nya adalah:

(S x Ns) + (R x Nr) = (S + R) x Nc

Dimana:

S = Jumlah gigi roda gigi matahari

R = Jumlah gigi roda gigi dalam

Ns = Jumlah putaran roda gigi matahari

Nr = Jumlah putaran roda gigi dalam

Nc = Jumlah putaran roda gigi perantara

Untuk menentukan kemana arah putaran dan besarnya putaran output

pada sistem roda gigi planet 1 tingkat dapat dilihat pada gambar berikut:

1. Apabila Carrier Ditahan

Apabila roda gigi matahari sebagai input berputar kekanan, kemudian

carrier ditahan. Maka roda gigi dalam sebagai output akan berputar berlawanan

(kekiri / negatif) dengan jumlah putaran lebih kecil dari pada roda gigi matahari.

Selain menggunakan rumus diatas, hubungan antara kecepatan putaran roda gigi

matahari terhadap kecepatan putaran roda gigi dalamnya dapat ditulis dengan

persamaan berikut ini:

Kecepatan roda gigi matahari

Kecepatan roda gigi dalam=

Jumlah gigi roda gigi dalam

Jumlah gigi roda gigi matahari

atau Ns : Nr = R : S

II-5


2. Apabila Ring Gear Ditahan

Apabila roda gigi matahari sebagi input berputar kekanan, kemudian

roda gigi dalam ditahan maka roda gigi perantara akan berputar searah roda gigi

matahari dengan jumlah putaran lebih kecil dari roda gigi matahari. Hubungan

antara kecepatan putaran roda gigi matahari terhadap kecepatan putaran roda gigi

perantara dapat ditulis dengan persamaan berikut ini:

Sun gear speed :Carrier speed = (Ring gear teeth + Sun gear teeth) : Sun gear

teeth atau : Ns : Nc = (R + S) : S

3. Apabila Sun Gear Ditahan

Roda gigi matahari dapat ditahan jika kondisi roda gigi dalam dan

roda gigi perantara diijinkan untuk berputar. Pada kasus ini roda gigi dalam dan

roda gigi perantara akan berputar dengan arah yang sama dengan kecepatan

putaran roda gigi dalam lebih tinggi dari pada kecepatan putaran roda gigi

Gambar 2.4 Ring gear ditahan

Gambar 2.3 Roda gigi perantara ditahan

II-6


perantara.Hubungan antara kecepatan putaran roda gigi dalam dengan kecepatan

putaran roda gigi perantara dapat ditulis dengan persamaan berikut ini:

Ring gear speed : Carrier speed = (Ring gear teeth + Sun gear teeth) : Ring gear

teeth atau : Nr : Nc = (R + S) : R

Apabila susunan planetary gear yang dipasang pada mesin hanya

terdiri dari satu set planetary gear system seperti pada komponen final drive,

maka rumus a, b, atau c dapat digunakan. Tetapi apabila susunan sistem roda gigi

planet yang dipasang pada mesin terdiri dari beberapa planetary gear seperti pada

torque flow transmission, maka sebaiknya menggunakan rumus dasar (S x Ns) +

(R x Nr) = (S + R) x Nc.

2.1.2.2. Sistem Dua Tingkat Planetary Gearbox

Rasio kecepatan dari roda gigi penggerak dengan roda gigi yang

digerakkan adalah tergantung jumlah gigi dari masing - masing roda gigi.

Kebanyakan pemakaian dari sistem roda gigi planet terdapat pada sistem transmisi

yang mana untuk kecepatan putar dan arah putar dari input dapat diubah

bervariasi dalam berbagai tingkatan pada sistem roda gigi planet.

Gambar 2.5 Sistem dua tingkat planetary gearbox

Input shaft dihubungkan dengan roda gigi perantara (carrier gear),

sedangkan output shaft dihubungkan dengan roda gigi matahari. Ketika kedua

roda gigi dalam ditahan diam (dengan cara mengikat roda gigi dalam dengan

case). Maka roda gigi matahari yang selanjutnya sebagai output akan mendapat

tenaga putar dari input. Dikarenakan adanya perbedaaan jumlah gigi dari kedua

II-7


roda gigi matahari (lihat gambar) maka apabila clutch untuk speed 2 dilibatkan,

output putarannya akan lebih cepat daripada clutch untuk speed 1 yang dilibatkan.

2.1.3. Komponen Planetary Gearbox

1. Roda Gigi Matahari

Roda gigi matahari terletak dipusat susunan. Ini adalah roda gigi

terkecil dalam susunan dan terletak di tengah dan sebagai poros perputaran. Roda

gigi matahari juga dapat berupa rancangan spur atau helical gear. Roda gigi

matahari bertautan dengan gigi pada roda gigi perantara.

2. Roda Gigi Perantara

Roda gigi perantara mengelilingi poros tengah roda gigi matahari dan

dilingkari oleh roda gigi dalam. Planetary pinion gear adalah gear kecil yang

disusun dalam kerangka yang disebut planetary carrier. Planetary carrier dapat

terbuat dari besi tuang, alumunium atau pelat baja dan dirancang dengan sebuah

shaft untuk masing-masing planetary pinion gear. Planetary pinion berputar pada

needle bearing yang diposisikan diantara shaft planetary carrier dan planetary

pinion. Jumlah planetary pinion didalam sebuah carrier tergantung dari beban

yang dipikul. Transmisi kendaraan otomatis harus mempunyai tiga planetary

pinion dalam planetary carrier. Planetary pinion mengelilingi poros tengah Roda

gigi matahari dan dilingkari oleh annulus atau ring gear.

Gambar 2.6 Roda gigi

matahari

II-8


3. Roda Gigi Dalam

Roda gigi dalam bertindak seperti sebuah pengikat yang menahan

keseluruhan roda gigi bersama dan memberikan kekuatan yang besar pada unit.

Roda gigi dalam diletakkan pada jarak terjauh dari poros pusat dan karena itu

berfungsi sebagai tuas terbesar pada poros pusat. Untuk membantu mengingat

rancangan planetary gear set, gunakan sistem tata surya sebagai contohnya. Roda

gigi mataharia dalah pusat tata surya dengan planet berputar disekelilingnya,

karena itu disebut planetary gear set.

4. Rumah Planetary Gear Box

Rumah merupakan tempat dimana planetary gear set dipasang, yang

sekaligus menjadi penghubung antara poros input dan poros output.

Gambar 2.7 Roda gigi

perantara

Gambar 2.8 Roda gigi dalam

Gambar 2.9 Rumah planetary

gearbox

II-9


5. Bantalan

Bantalan adalah komponen yang berfungsi sebagai peredam getaran

yang ditimbulkan oleh putaran roda gigi. Jenis bantalan yang umum dipakai

adalah needle bearing dengan alasan karena needle bearing mempunyai

efektivitas meredam getaran yang sangat tinggi, dan umurnya relatif lebih lama

kalau dibandingkan dengan jenis bearing lainnya.

6. Carrier Shaft

Carrier shaft merupakan komponen dalam planetary gearbox yang

berfungsi sebagai penyangga carrier. Komponen ini tersambung pada piringan,

yang kemudian piringan tersebut akan dihubungkan pada poros output.

2.2. Rumus Perhitungan Diameter Poros, Roda Gigi, dan Kepala Pembagi

Keberhasilan suatu alat sangat dipengaruhi oleh cara menghitung dan

menganalisis suatu sistem kerjanya. Berikut perhitungan yang digunakan dalam

pengerjaan rancang bangun planetary gearbox ini.

Gambar 2.10 Bantalan

Gambar 2.11 Carrier shaft

II-10


2.2.1. Perhitungan Diameter Poros

Langkah awal dalam merencanakan sebuah poros adalah analisa

beban-beban yang bekerja padanya, pada perancangan planetary gearbox ini,

poros selain menerima beban puntir dari penggerak mula juga menerima beban

aksial maupun radial. Tiga beban tersebut harus diikutsertakan dalam perhitungan

dimensi poros, oleh karena itu perlu dilakukan pengecekan ulang dengan

mengikutsertakan harga beban aksial maupun radial.

2.2.1.1. Perhitungan Diameter Poros dengan Beban Puntir

1. Daya yang akan ditransmisikan P : kw/hp

Putaran poros motor penggerak n1 : rpm

2. Faktor koreksidaya yang akan fc : 1 – 2

ditransmisikan.

3. Daya rencana Pd : P. fc (kw/hp)

4. Torsi / Momen puntir

Pd

TTPd . (N.m)

5. Tegangan geser yang diijinkan τa (N/mm2)

Tegangan geser dihitung atas dasar kelelahan puntir.

Kelelahan puntir = 40 % . kelelahan tarik

Kelelahan tarik = 45 % . kekuatan tarik (σu)

τa = 40 % . 45 % . σu

τa = 1 / 5,6 . σu Untuk bahan SF

τa = 1 / 6 . σu Untuk bahan SC

Faktor ini dinyatakan dengan Sf 1

33,1tan 2

Sf

tegangan

ikonsentras

ggaberporos

pasakAlur

)/(.

2

21

mmNSfSf

ua

II-11


6. Faktor koreksi momen puntir (Kt)

tan35,1

tan5,11sec1

kejudengandikenakanBebanKt

kejusedikitdikenakanBebanKt

halusaradikenakanBebanKt

7. Faktor koreksi beban lentur (Cb)

lenturbebanAdaCb

lenturbebanadaTidakCb

3,22,11

8. Diameter Poros (ds, do, di )

RJ

T

Dimana: T = Torsi yang terjadi

τ = Tegangan geser yang terjadi.

R = Jari-jari (d/2)

J = Momen inersia polar

Poros Pejal

3/1

...1,5

TCbKt

ads

Poros Berongga

2/.32/ 44 dodido

T

2/..32/ 44 doT

dido

2/.1..32/ 4

44 doT

do

dido

444

3232didodJ

a

3/14

4 .1,5..

163.2/.322/.32/

TdTd

Tdd

dd

T

II-12


kdo

di

.2

1..32/ 43 Tkdo

4

3

1.32/.2/

k

Tdo

4

3

1...16

k

Tdo

3/1

4 .1.

1,5

T

kdo

a

3/1

4 ...1.1,5

TCbKt

kado

2.2.1.2. Perhitungan Diameter Poros dengan Beban Lentur

1.

Beban Lentur M : N.mm / kg.mm





τa = 40 % . 45 % . σu



II-13



33,1tan 2

Sf

tegangan

ikonsentras

ggaberporos

pasakAlur

)/(.

2

21

mmNSfSf

ua


tan35,1tan5,11

sec1




4. Faktor koreksi momen lentur (Km)


RI

M

Dimana: M= Momen lentur yang terjadi

σ = Tegangan lentur yang terjadi.

R= Jari-jari (d/2)

I = Momen inersia

beratTumbukanKm

ringanTumbukanKm

halusTumbukanKm

3221

5,1

3/14

4 .2,10..

323.2/.642/.64/

MdMd

Mdd

dd

M

444

6464didodI

a

II-14


Poros Pejal

3/1

...2,10

MKmKt

ads

Poros Berongga

2/.64/ 44 dodido

M

2/..64/ 44 doM

dido

2/.1..64/ 4

44 doM

do

dido

kdo

di

.2

1..64/ 43 Mkdo

41.64/

.2/3k

Mdo

41...323

k

Mdo

3/1

4 .1.

2,10

M

kdo

a

3/1

4 ...1.

2,10

MKmKt

kado

II-15


2.2.1.3. Perhitungan Dieameter Poros dengan Beban Puntir dan Lentur

1. Daya yang akan ditransmisikan P : kw/hp


2. Faktor koreksidaya yang akan fc : 1 – 2

ditransmisikan.

3. Daya rencana Pd : P. fc (kw/hp)

4. Torsi / Momen puntir

Pd

TTPd . (N.m)

5. Beban Lentur M : N.mm / kg.mm





τa = 40 % . 45 % . σu




33,1tan 2

Sf

tegangan

ikonsentras

ggaberporos

pasakAlur

)/(.

2

21

mmNSfSf

ua

II-16



tan35,1tan5,11

sec1




8. Faktor koreksi momen lentur (Km)

beratTumbukanKm

ringanTumbukanKm

halusTumbukanKm

3221

5,1


24 22

max

Beban Torsi

Dimana : T = Torsi yang terjadi

τ = Tegangan geser yang terjadi.

R = Jari-jari (d/2)

J = Momen inersia polar

Beban Lentur

4.64/2/..

d

dM

I

RM

RI

M

Dimana : M = Momen lentur yang terjadi

σ = Tegangan lentur yang terjadi.

R = Jari-jari (d/2)

I = Momen inersia

444

3232didodJ

4.32/2/..d

dT

J

RT

RJ

T

444

6464didodI

II-17


Poros Pejal

3/1

22 ...1,5

TKtMKm

ads

Poros Berongga

2.

2/..64.

2/..642

4

2

4

max

d

dT

d

dM

223max .1,5

TMd

3/122

max

.1,5

TMd

2

.32/2/..4

.64/2/.

2

44

2

44

max

dido

doT

dido

doM

2

...32 22

4

max

TMd

d

2

..

2/.64 224

max

TMd

d

2.32/2/..4

.64/2/.

2

4

2

4

max

d

dT

d

dM

a max

II-18


2.2.2. Perhitungan Roda Gigi

Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran

yang tepat. Roda gigi memiliki gigi disekelilingnya, sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda gigi sering

digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan

lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu roda

gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi

lainnya, yaitu :

Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang

besar.

2

.2/..64

.2/..64

2

44

2

44

max

dido

doT

dido

doM

kdo

di

2

..

2/.64 2244

max

TMdido

do

2

.1..32 22

44

max

TMkdo

do

22

43max .1.1,5

TMkdo

3/122

4max

.1.1,5

TM

kdo

a max

3/122

4 ...1.1,5

TKtMKm

kado

II-19


Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat

kecil.

Kecepatan transmisi roda gigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan

dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros.

Disamping itu terdapat pula roda gigi yang perbandingan kecepatan sudutnya

dapat bervariasi. Ada pula roda gigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam

teori, roda gigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak

mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.

2.2.1.1. Klasifikasi Roda gigi

Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut :

Menurut letak poros.

Menurut arah putaran.

Menurut bentuk jalur gigi

a. Menurut Letak Poros

Menurut letak poros maka rodagigi diklasifikasikan seperti tabel berikut :

Tabel 2.2 Klasifikasi roda gigi menurut letak poros

Letak Poros Rodagigi Keterangan

Roda gigi dengan poros sejajar

Roda gigi lurus Roda gigi miring Roda gigi miring ganda

Klasifikasi atas dasar bentuk alur gigi

Roda gigi luar Roda gigi dalam dan pinion Batang gigi dan pinion

Arah putaran berlawanan Arah putaran sama Gerakan lurus dan berputar

Roda gigi dengan poros

berpotongan

Roda gigi kerucut lurus Roda gigi kerucut spiral Roda gigi kerucut zerol Roda gigi kerucut miring Roda gigi kerucut miring

ganda

Klasifikasi atas dasar bentuk jalur gigi

II-20


Roda gigi permukaan dengan poros berpotongan

Roda gigi dengan poros berpotongan berbentuk istimewa

Roda gigi miring silang Batang gigi miring silang

Kontak gigi Gerak lurus dan berputar

Roda gigi dengan poros

silang

Roda gigi cacing silindris Roda gigi cacing selubung ganda Roda gigi cacing samping Roda gigi hiperboloid Roda gigi hipoid Roda gigi permukaan silang

b. Menurut arah putaran

Menurut arah putarannya, roda gigi dapat dibedakan atas :

Roda gigi luar ; arah putarannya berlawanan.

Roda gigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama

c. Menurut bentuk jalur gigi

Berdasarkan bentuk jalur giginya, roda gigi dapat dibedakan atas :

1. Roda gigi Lurus

Roda gigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel.

Dibandingkan dengan jenis roda gigi yang lain roda gigi lurus ini paling mudah

dalam proses pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah. Roda

gigi lurus ini cocok digunakan pada sistim transmisi yang gaya kelilingnya besar,

karena tidak menimbulkan gaya aksial.

Gambar 2.12 Roda gigi lurus

http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Spur_Gear_12mm,_18t.svg

II-21


Ciri-ciri roda gigi 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

Untuk 1 tingkat ( i ) < 8



( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang digerakkan

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

desain dan ukuran.

2. Roda gigi dalam

Roda gigi dalam (atau roda gigi internal, internal gear) adalah roda

gigi yang gigi-giginya terletak dibagian dalam dari silinder roda gigi. Berbeda

dengan roda gigi eksternal yang memiliki gigi-gigi diluar silindernya. Roda gigi

internal tidak mengubah arah putaran.

3. Roda gigi heliks

Roda gigi heliks (helical gear) adalah penyempurnaan dari spur.

Ujung-ujung dari gigi-giginya tidak paralel terhadap aksis rotasi, melainkan

tersusun miring pada derajat tertentu. Karena giginya bersudut, maka

menyebabkan roda gigi terlihat seperti heliks. Gigi-gigi yang bersudut

menyebabkan pertemuan antara gigi-gigi menjadi perlahan sehingga pergerakan

dari roda gigi menjadi halus dan minim getaran. Berbeda dengan spur di mana

pertemuan gigi-giginya dilakukan secara langsung memenuhi ruang antara gigi

sehingga menyebabkan tegangan dan getaran. Roda gigi heliks mampu

dioperasikan pada kecepatan tinggi dibandingkan spur karena kecepatan putar

Gambar 2. 13 Roda gigi

dalam

II-22


yang tinggi dapat menyebabkan spur mengalami getaran yang tinggi. Spur lebih

baik digunakan pada putaran yang rendah. Kecepatan putar dikatakan tinggi jika

kecepatan linear dari pitch melebihi 25 m/detik. Roda gigi heliks bisa disatukan

secara paralel maupun melintang. Susunan secara paralel umum dilakukan, dan

susunan secara melintang biasanya disebut dengan skew.

Gambar 2.14 Roda gigi heliks

4. Roda gigi bevel

Roda gigi bevel (bevel gear) berbentuk seperti kerucut terpotong

dengan gigi-gigi yang terbentuk di permukaannya. Ketika dua roda gigi bevel

bersinggungan, titik ujung kerucut yang imajiner akan berada pada satu titik, dan

aksis poros akan saling berpotongan. Sudut antara kedua roda gigi bevel bisa

berapa saja kecuali 0° dan 180°.

Gambar 2.15 Roda gigi bevel

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Roda_gigi_bevel&action=edit&redlink=1

II-23


5. Roda gigi Hypoid

Roda gigi hypoid mirip dengan roda gigi bevel, namun kedua aksisnya

tidak berpotongan.

Gambar 2.16 Roda gigi hypoid

6. Roda gigi mahkota

Roda gigi mahkota (crown gear) adalah salah satu bentuk roda gigi

bevel yang gigi-giginya sejajar dan tidak bersudut terhadap aksis. Bentuk gigi-

giginya menyerupai mahkota. Roda gigi mahkota hanya bisa dipasangkan secara

akurat dengan roda gigi bevel atau spur.

7. Roda gigi cacing

Roda gigi cacing (worm gear) menyerupai screw berbentuk batang

yang dipasangkan dengan roda gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing merupakan

salah satu cara termudah untuk mendapatkan rasio torsi yang tinggi dan kecepatan

putar yang rendah. Biasanya, pasangan roda gigi spur atau heliks memiliki rasio

maksimum 10:1, sedangkan rasio roda gigi cacing mampu mencapai 500:1.

Kerugian dari roda gigi cacing adalah adanya gesekan yang menjadikan roda gigi

cacing memiliki efisiensi yang rendah sehingga membutuhkan pelumasan. Roda

gigi cacing mirip dengan roda gigi heliks, kecuali pada sudut gigi-giginya yang

Gambar 2.17 Roda gigi mahkota

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Roda_gigi_hypoid&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Roda_gigi_cacing&action=edit&redlink=1

II-24


mendekati 90 derajat, dan bentuk badannya biasanya memanjang mengikuti arah

aksial. Jika ada setidaknya satu gigi yang mencapai satu putaran mengelilingi

badan roda gigi, maka itu adalah roda gigi cacing. Jika tidak, maka itu adalah roda

gigi heliks. Roda gigi cacing memiliki setidaknya satu gigi yang mampu

mengelilingi badannya beberapa kali. Jumlah gigi pada roda gigi cacing biasanya

disebut dengan thread. Dalam pasangan roda gigi cacing, batangnya selalu bisa

menggerakkan roda gigi spur. Jarang sekali ada spur yang mampu menggerakkan

roda gigi cacing. Sehingga bisa dikatakan bahwa pasangan roda gigi cacing

merupakan transmisi satu arah.

Gambar 2.18 Roda gigi cacing

Perhitungan Roda Gigi

Gambar 2.19 Nama-nama bagian roda gigi

Modul :

z

dm dimana : d = diameter lingkar jarak bagi

z = gigi

II-25


Jarak bagi lingkar :

z

dt

. dimana : d = diameter lingkar jarak bagi

z = Jumlah gigi

mt .

Tinggi kepala = m

Tinggi kaki = m + ck

dimana : ck = 0.25 x m (kelonggaran puncak)

Tebal gigi

2. m

gigiTebal

1. Daya yang akan ditransmisikan P : Kw/Hp


Putaran poros mesin yg digerakan n2 : rpm

Perbandingan putaran i :

Diameter pinion d1 : mm

Diameter wheel d2 : mm

Jarak antar sumbu poros C : mm

2. Faktor koreksi fc

3. Daya rencana Pd : P. fc

4. Diameter sementara lingkar jarak bagi

i

Cd

1.2

1 i

iCd

1..2

2

5. Pemilihan modul :

6. Jumlah gigi :

m

dZ 1

1 m

dZ 2

2

uln

Pdmod

max

II-26


7. Diameter lingkar jarak bagi :

d1 = m. Z1 d2 = m. Z2

8. Kelonggaran puncak

Ck = 0.25 . m

9. Diameter kepala

dk1 = (Z1 + 2). m dk2 = (Z2 + 2). m

Diameter kaki :

df1 = (Z1 – 2). m – 2 . Ck

df2 = (Z2 – 2). m – 2 . Ck

Tinggi gigi :

H = 2.m + Ck

10. Faktor bentuk gigi

11 ....... YZ 22 ....... YZ 11. Kecepatan keliling gear :

12. Gaya tangensial :

13. Faktor dinamis :

fv = (tabel fv)

14. Bahan gear

Kekuatan tarik σu / σB (kg/mm2)

Teg.lentur ijin σa(kg/mm2)

Kekerasan HB

Faktor teg.kontak KH (kg/mm2)

15. Beban lentur yg diijinkan persatuan lebar

fvYmFb a ... (kg/mm)

60.. nd

V

V

PdFt

.102

II-27


fvYmFb a ... 111

fvYmFb a ... 222 Beban permukaan yg diijinkan persatuan lebar (kg/mm)

16. Lebar gigi :

2.2.3. Perhitungan Kepala Pembagi

Kepala pembagi adalah sebuah alat bantu pada mesin frais yang

sangat penting, ia dibutuhkan jika pada permukaan benda kerja harus dibuat alur

atau bentuk profil lainnya pada jarak tertentu, juga pada pembuatan profil roda

gigi, segi empat atau segi enam dan sebagainya. Pada dasarnya kepala pembagi

dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu kepala pembagi langsung dan kepala

pembagi universal.

2.2.3.1. Kepala Pembagi Langsung

Kepala pembagi langsung ini biasanya digunakan pada mesin gerinda

alat, baik sebagai alat bantu yang kemudian dipasangkan pada mesin maupun

sebagai bagian dari mesin. Akan tetapi tidak menutup kemungkinan kepala

pembagi ini digunakan pada mesin freis sebagai alat bantu pada pekerjaan-

pekerjaan ringan dan sederhana. Kepala pembagi ini mempunyai pelat pembagi

yang dapat diganti dan dipasang langsung pada spindelnya.

Dengan memutar spindel nose maka pelat pembagi akan ikut berputar,

pengunci indeks atau pena indeks masuk kedalam alur “V” atau lubang pada pelat

indeks pada posisi pengefreisan yang baru.

a. Pelat Pembagi dengan Alur “V”

Pelat pembagi ini biasanya mempunyai 24 atau 60 pembagian, tetapi

tidak menutup kemungkinan ada juga pembagian yang lain. Untuk pembagian 24

atau 60 adalah sangat baik karena tidak ada pecahannya. Untuk 24 pembagian : 2,

3, 4, 6, 8, 12, 24 dan untuk 60 pembagian : 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60.

21

21

.2..ZZ

ZdKHfFH v

minF

Ftb

II-28


Untuk mempermudah penempatan posisi yang baru, maka pelat pembagi

mempunyai angka jumlah pembagian yang dibuat pada salah satu sisinya.

b. Pelat Pembagi dengan Lubang-lubang

Pelat pembagi dengan lubang indeks mempunyai angka jumlah lubang

yang digrafir pada bagian melingkarnya. Untuk menghitung jumlah lubang yang

dikehendaki, pelat pembagi harus diputar untuk mencapai posisi yang baru.

c. Penentuan Jarak Lubang atau Alur pada Pelat Indeks

Untuk menentukan jarak lubang atau alur “V” (nc) yang dikehendaki,

maka jumlah lubang atau alur pada pelat indeks (n) dibagi dengan pembagian

yang kita kehendaki (Z). Jika Z diketahui dalam jumlah pembagian, maka

𝑛𝑐 = 𝑛

𝑍 dan jika pembagian yang dikehendaki diketahui dalam besar sudut (α)

maka 𝑛𝑐 = 𝛼 .𝑛

360°

2.2.3.2. Kepala Pembagi Universal

Kepala pembagi universal merupakan alat bantu yang penting pada

mesin freis sebab tidaklah sempurna jika bekerja pada mesin freis tidak sama pada

pekerjaan pembagian. Dengan bantuan peralatan ini, kita dapat mengerjakan

macam-macam pembagian seperti pembagian langsung yang sudah dikerjakan

pada kepala pembagi langsung dan pembagian tak langsung yang tidak dapat

dikerjakan pada kepala pembagi langsung, dengan bantuan kotak roda gigi beserta

roda giginya. Kepala pembagi ini juga dapat mengerjakan jenis pembagian

diferensial (pembagian kompensasi) yang tidak dapat dikerjakan pada kedua jenis

pembagian diatas.

Pemotongan bentuk spiral (helikal) dan bentuk cam juga dapat

dikerjakan dengan pertolongan alat ini, kepala pembagi ini juga dapat diputar dari

posisi horizontal (sejajar meja mesin) ke posisi tegak (90° terhadap meja mesin).

Jadi pada prinsipnya tidak ada jenis pekerjaan pembagian yang tidak dapat

dikerjakan pada mesin freis. Begitu sempurnanya sehingga alat ini dinamakan

“kepala pembagi universal”. Ada tiga cara dasar dalam pekerjaan pembagian

dengan menggunakan kepala pembagi universal pada mesin freis yaitu :

II-29


a. Pembagian Langsung

Pekerjaan pembagian langsung pada kepala pembagi universal sedikit

agak berbeda dengan kepala pembagi langsung. Pada kepala pembagi universal

kita harus melepas hubungan antara ulir cacing dengan roda gigi cacing agar

pergerakan spindel lebih leluasa. Sedangkan rumus-rumus perhitungan

pembagiannya sama seperti pada kepala pembagi langsung, yaitu :

𝑛𝑐 = 𝑛

𝑍 dan 𝑛𝑐 =

𝛼 .𝑛

360°

b. Pembagian tidak langsung

Jika angka pembagian Z tidak memungkinkan lagi untuk dikerjakan

pada pembagian langsung, maka kita menggunakan cara pembagian tak langsung,

sebab pada cara ini tersedia tiga variasi pelat indeks dengan jumlah lubang seperti

ditunjukkan pada tabel dibawah. Pada pekerjaan ini roda gigi cacing dan ulir

cacing dalam keadaan terpasang, sehingga pada saat kita memutar tuas indeks nc,

putaran ini akan diteruskan oleh poros berulir cacing ke roda gigi cacing yang

dipasang menjadi satu dengan spindel benda kerja. Perbandingan putaran antara

poros berulir cacing dengan roda gigi cacing biasanya 40:1 artinya 40 kali putaran

tuas nc akan sama dengan satu kali putaran spindel benda kerja. Perbandingan ini

biasanya disebut rasio kepala pembagi (i) atau i = 40:1. Perbandingan ini tidak

selamanya 40:1 tergantung dari pembawaan kepala pembagi.

Tabel 2.3 Pelat indeks 1 dalam satu set

Nomor

pelat Jumlah Lingkaran

Jumlah Lubang setiap

Lingkaran

1 5 27, 31, 34, 41, 43

2 5 33, 38, 39, 42, 46

3 4 29, 36, 37, 40

II-30


Tabel 2.4 Pelat indeks 2 dalam 1 set

Nomor

pelat Jumlah Lingkaran

Jumlah Lubang setiap

Lingkaran

1 6 15, 18, 21, 29, 37, 43

2 6 16, 19, 23, 31, 39, 47

3 6 17, 20, 27, 23, 41, 49

Jumlah lubang pada pelat indeks sangat bervariasi, tergantung dari

pembawaan kepala pembagi. Setiap kepala pembagi universal biasanya sudah

disertakan satu set pelat indeks (3 buah) dengan variasi lubang yang berbeda.

Karena 40 putaran tuas indeks (nc) menghasilkan satu kali putaran

benda kerja (i = 40:1), maka untuk Z pembagian yang sama dari benda keja

adalah :

𝑛𝑐 = 40

𝑍 putaran. Jika Z diketahui dalam jumlah pembagian, maka : 𝑛𝑐 =

𝑖

𝑍

Jika pembagian yang dikehendaki diketahui dalam besar sudut (α), maka :

𝑛𝑐 = 𝛼 . 𝑖

360°

Dimana :

Nc = jumlah putaran tuas indeks

I = rasio kepala pembagi (40:1)

Z = jumlah pembagian

α = besar sudut pembagian

Perlu diperhatikan bahwa sebelum melakukan pembagian, terlebih

dahulu harus diketahui rasio kepala pembagi (i) dengan jalan putar tuas indeks

(nc) dengan tangan sambil dihitung dan perhatikan putaran spindel benda kerja

sampai satu putaran penuh dan pastikan berapa jumlah putaran tuas indeks (nc).

Bila pembagian yang dikehendaki (Z) lebih besar dari 40, maka ulir

cacing (tuas indeks nc) harus diputar kurang dari satu putaran. Jika pembagian

pembagian yang dikehendaki (Z) kurang dari 40, maka pecahan hasil pembagian

harus diubah menjadi sejumlah angka. Dan pecahan yang terakhir ini harus diubah

sampai penyebutnya sama dengan salah satu dari jumlah lubang pada pelat indeks

II-31


yang tersedia. Pembilangnya akan menunjukkan sejumlah lubang yang harus kita

putar pada pelat indeks untuk menambah beberapa putaran penuh yang diperoleh

dari pembagian tersebut.

c. Pembagian Diferensial

Dengan metode pembagian diferensial, kita dapat mengerjakan setiap

pekerjaan pembagian pada mesin freis. Metode ini memungkinkan pembagian

dengan angka pecahan yang penyebutnya tidak cocok dengan jumlah lubang yang

tersedia pada pelat indeks. Pelat indeks tidak dimatikan (tidak dikunci), akan

tetapi harus ikut bergerak ketika tuas indeks (nc) diputar. Ketika tuas indeks

diputar, putaran dari tuas indeks ini akan diteruskan ke poros berulir cacing, poros

ini akan menggerakkan roda gigi cacing yang dipasang menjadi satu dengan

spindel benda kerja. Dengan perantaraan roda-roda gigi pengubah yang dipasang

pada poros spindel benda kerja, putaran ini akan diteruskan ke pelat indeks

sehingga pelat indeks ikut berputar.

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Planetary...

Documents

Transcript of BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Planetary...