Laporan Elemen Mesin III Suriyadi Anwar

LAPORAN TUGAS BESAR

ELEMEN MESIN III

DISUSUN OLEH :

NAMA : SURIYADI ANWAR

NIM : 10212010020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANTAKUSUMA(UNTAMA)

P A N G K A L A N B U N

1

UNIVERSITAS ANTAKUSUMA (UNTAMA)

KEP. MENDIKNAS RI. NO. 57/D/O/2008Kampus : Jl. Iskandar No.63, Telp. 0532-22287 Kode pos. 74112 Pangkalan Bun

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN TUGAS BESAR ELEMEN MESIN I

NAMA : Suriyadi Anwar

NIM : 10212010020

Pangkalan Bun, 02 Januari 2013

Dosen Pengampu

Ali Syarief, ST

NIDN. 11201279902

Mengetahui

Ketua Prodi Teknik Mesin,

M. Arif Haryadi, ST

NIDN. 1126068403

iii

KATA PENGANTAR

2

Saya panjatkan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat rahmat dan hidayahnya saya dapat menyelesaikan Laporan Serta

Tugas Besar Elemen Mesin III ini dengan lancar.

Laporan ini selain saya hadirkan untuk memenuhi tugas mata kuliah

Elemen Mesin III juga untuk membuat kita dapat memahami bagaimana konsep

Perencanaan Pengukuran Sistem Transmisi Pada Sistem Kincir Angin. Dalam

penulisan laporan yang saya susun ini mungkin masih banyak kekurangan-

kekurangan baik dari teknis penulisan maupun materi, ataupun perhitungan yang

kurang tepat mengingat dari kemampuan yang saya miliki.

Dengan keberhasilan saya dalam menyelesaikan tugas perencanaan

rancanagan sistem transmisi pada sistem kincir angin ini tidak lepas dari bantuan

orang-orang yang dengan segenap hati memberikan bantuan, bimbingan dan

dukungan, baik moral maupun material. Oleh karena itu saya mengucapkan terima

kasih atas bimbingan dan bantuan atas semuanya.

Pangkalan Bun,02 Januari 2013

Suriyadi Anwar

NIM.10212010020

iv

DAFTAR ISI

3

Halalaman Judul ………………………………………………………………………………….. i

Lembar Asistensi .................................................................................... ii

Lembar Pengesahan ………….………………………………………………………………… iii

Kata Pengantar ……………………….…………………………………………………………. iv

Daftar Isi ................................................................................................. v

Nomenklatur ………………………………………………...…………………………………… vi

BAB I.Pendahuluan ............................................................................... 1

a. Latar Belakang ........................................................................... 1

b. Tujuan ......................................................................................... 1

c. Batasan Masalah ......................................................................... 2

BAB II. Teori Dasar ............................................................................... 3

a. Pengertian Roda Gigi ..................................................................... 3

b. Klasifikasi Roda Gigi ..................................................................... 4

BAB III. Mekanisme Sistem Transmisi...................................................... 9

a. Pemilihan Roda Gigi ................................................................ 10

b. Sketsa Roda Gigi ............................................................. .......... 10

BAB IV. Pembahasan Sistem Transmisi ................................................ 11

a. Perhitungan Dimensi Roda gigi Miring ....................................... 11

b. Perhitungan Poros Kincir ........................................................... 24

c. Perhitungan Pasak ..................................................................... 28

BAB V. Penutup ................................................................................ 30

a. Kesimpulan ............................................................................. 30

Daftar Pustaka .................................................................................... 31

NOMENKLATUR

4

Nama dan Lambang Satuan

Diameter pinion (dp) cm

Diameter gear (dg) cm

Kecepatan putar dari gear (Ng) rpm

Tenaga yang ditransmisikan (P) Watt/Hp

Panjang (l) cm

Putaran (N) rpm

Luas penampang poros (A) cm2

Tinggi kemringan (L) cm

Tekanan yang terjadi (P) kg/cm2

Tegangan kerja ijin (Fw) m

Torsi (T) kg/cm

Waktu(t) detik

Diameter luar (Do) cm

Diameter dasar (Dr) -

Tinggi kemiringan kerucut (L) m

Tinggi kaki gigi (Hi) cm

Jumlah gigi (Z) -

Tebal gigi (Tg) mm

Gaya tangensial pinion (Wt) m

Gaya aksial poros pinion (Wrh) N

Kecepatan garis puncak (v) mm/dtk

BAB I

5

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang.

Laporan ini tersusun karna dilatar belakang untuk memenuhi

kebutuhan perencanaan rancanagan sistem transmisi roda gigi miring

untuk sebuah sistem kincir angin, tugas mata kuliah Elemen Mesin III

tentang merencanakan sistenm transmisi roda gigi miring pada sistem

kincir angin dan disertasi pengukuran-pengukuran kekuatan pada umur

pemakaiannya. Dalam laporan ini kita mendapatkan pelajaran mengenai

proses-proses perhitungan yang akurat terhadap perencanaan sistem

transmisi roda gigi miring serta memahami teori dasar dari roda gigi pada

umumnya.

B. Tujuan.

Karena suatu perencanaan elemen mesin haruslah benar-benar

akurat atau teliti, maka khusus dalam perencanaan roda gigi miring ini

terdapat beberapa tujuan yang ingin kita capai agar memiliki efisiensi yg

tinggi, antara lain :

a) Mendapatkan kekuatan roda gigi yang baik dengan dasar bahwa

faktor keamanan yang dimilikinya adalah optimal yang ditunjang

dengan pemilihan bahan yang sesuai serta cara kerjanya.

b) Memiliki efisiensi kerja yang tinggi.

c) Mendapatkan sebuah sistem kincir angin yang kuat tetapi ekonomis.

d) Dapat memperkirakan umur gear yang direncanakan.

Disainer ditujukan untuk digunakan dalam mengembangkan

komponen dasar hingga menjadi suatu barang kerja jadi maupun

setengah jadi karna disainer adalah tokoh utama dalam perancangan.

Portabilitas sangatlah penting, khususnya bagi programmer yang bisa

menggunakan aplikasi AutoCad yang dapat merancang disain gambar.

Disainer selain sebagai program proses perancangan atau pembuatan

komponen maupun barang kerja tetapi juga merupakan suatu proses

6

penganalisaan yang baik termasuk pengukuran terhadap kekuatan dari

efisiensi sistem transmisi roda gigi miring dengan umur pemakaiannya

terhadap material yang digunakan.

C. Batasan Masalah

1. Perhitungan ini hanya berisi tentang merancang transmisi roda gigi

saja.

2. Di sini tidak dijelaskan bagaimana proses manufaktur dalam hal

pembuatanya saja.

3. Dalam perencanaan transmisi ini pada penjelasan macam-macam roda

giginya tidak semua bagian-bagian dari sebuah roda gigi yang dapat

saya jabarkan.

4. Dan bagian yang hanya dapat kami bahas yaitu sebagian saja dimana

berupa.

a) Perhitungan pasangan roda gigi I.

b) Perhitungan pasangan roda gigi II.

c) Merancang poros kincir.

d) Merancang pasak sudu.

BAB II

TEORI DASAR

7

A. Pengertian Roda Gigi

Rodagigi adalah 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 :

Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya

yang besar.

Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip

sangat kecil.

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.

B. Klasifikasi Roda Gigi

Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut :

8

1. Menurut letak poros.

2. Menurut arah putaran.

3. Menurut bentuk jalur gigi.

1. Menurut Letak Poros

Menurut letak poros maka rodagigi diklasifikasikan seperti tabel

berikut :

Letak Poros Rodagigi Keterangan

Rodagigi

dengan poros

sejajar

Rodagigi lurus

Rodagigi miring

Rodagigi miring ganda

Rodagigi luar

Rodagigi dalam dan pinion

Batang gigi dan pinion

Klasifikasi atas dasar

bentuk alur gigi

Arah putaran

berlawanan

Arah putaran sama

Gerakan lurus dan

berputar

Rodagigi

dengan poros

berpotongan

Rodagigi kerucut lurus

Rodagigi kerucut spiral

Rodagigi kerucut zerol

Rodagigi kerucut miring

Rodagigi kerucut miring ganda

Rodagigi permukaan dengan poros

berpotongan

Klasifikasi atas dasar

bentuk jalur gigi

Rodagigi dengan poros

berpotongan berbentuk

istimewa

Rodagigi

dengan poros

silang

Rodagigi miring silang

Batang gigi miring silang

Rodagigi cacing silindris

Rodagigi cacing selubung ganda

Rodagigi cacing samping

Rodagigi hiperboloid

Kontak gigi

Gerak lurus dan berputar

9

Rodagigi hipoid

Rodagigi permukaan silang

2. Menurut arah putaran

Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas :

Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan.

Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama.

3. Menurut bentuk jalur gigi

Berdasarkan bentuk jalur giginya, rodagigi dapat dibedakan atas :

a) Roda gigi lurus (Spur gear)

Roda gigi lurus dipakai untuk memindahkan gerakan

putaran antara poros-poros 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 roda gigi lurus(spur)

b) Roda gigi miring (Helical gear)

10

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 Roda Gigi Miring

Menurut bentuk jalur gigi berdasarkan bentuk jalur

giginya, roda gigi miring memiliki ciri-ciri :

1. Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.

2. Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.

3. Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada rodagigi

lurus.

4. Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan

aksial dan rodagigi yang kokoh.

Jenis-jenis roda gigi miring antara lain :

11

1. Roda gigi miring biasa

2. Rodagigi miring ganda

3. Rodagigi miring silang

4. Rodagigi miring ganda bersambung

c) Roda gigi cacing (Worm gear)

12

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

dimana setiap elemen ditutup sebagian oleh yang lain adalah

susunan roda gigi cacing berpenutup ganda.

d) Roda gigi kerucut (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, roda-

roda gigi ini biasanya untuk semua ukuran sudut.

Gamabar roda gigi kerucut

e) Screw gear

13

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 screw gear

f) Hypoid gear

Hypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel

gear, namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih

hiperbolid dibandingkan dengan cousenya dan menoperasikannya

lebih lembut dan tenang.

Gambar Hypoid gear

BAB III

14

MEKANISME SISTEM TRASMISI

A. PEMILIHAN JENIS RODA GIGI

Roda Gigi Miring,

Transmisi roda gigi miring ini dipilih dikarenakan saat digunakan

pada transmisi kincir angin ini dapat menstransmisikan tenaga pada rasio

kecepatan yang konstan antara dua poros yang mana sumbu yang

mendapat perhatian pada sudu tertentu. Permukaan puncak untuk roda gigi

miring adalah kerucut terpotong.

B. SKETSA RODA GIGI MIRING

Roda Gigi Miring

15

Pasangan Roda Gigi Miring

16

Pasangan Roda Gigi

17

BAB IV

PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI

A. Perhitungan Dimensi Roda Gigi Miring.

Maka untuk mencari dimensi roda gigi, roda gigi yang dipakai adalah 20°

full depth involute sistem, karena untuk pemakaian yang lama.

Maka jumlah gigi minimum untuk 20° full depth involute sistem adalah 18

buah (Khurmi hal. 996)

Diketahui ;

Tenaga P = 1800 watt ⟹ 2,4138 hp

Putaran N p 1 = 100 rpm, ini juga merupakan putaran pinion pertama.

Putaran yang direncanakan NG2 adalah 45 rpm.

Maka, rasio kecepatannya dapat dicari

V . R=N P1

NG1

=N P2

NG 2

= 100N G1

=N P2

45

=100 × 45=NG 1 . NP2

=N2G1P2

= 4500

=N G1P2

= 67,082

V . R= 10067,082

= 67,082

45

V . R=1,49

Jadi, rasio kecepatan adalah 1,49

18

Sudut antar poros adalah θS 90°

Sudut puncak untuk pinion adalah

θP1=tan−1 1V .R

θP1=tan−1 11,49

θP1=30,2°

Sudut puncak untuk gigi

θP2=90°−30,2°

θP2=61,73°

Jumlah formatif untuk gigi pinion adalah

T EP=T P. SecθP1

T EP=18. Sec30,2

T EP=18× 1,157

T EP=20,826

Jumlah formatif untuk gear

T EG=T P . SecθP2

T EG=34 . Sec 61,73

T EG=34 ×2,114

T EG=71,88

Faktor bentuk gigi pinion

y 'P=0,154 –

0,912T EP

y 'P=0,154 –

0,91220,826

y 'P=0,1102

19

Yang bentuk untuk gear

y 'G=0,154 –

0,912T EG

y 'G=0,154 –

0,91271,88

y 'G=0,1413

Gambar alur pentransmisian putaran oleh roda gigi miring

20

1) PERHITUNGAN PASANGAN RODA GIGI I

Pada pinion I

Torsi T = P × 4500

2π N P

Keterangan ;

P = Tenaga kuda yang ditransmisikan (Hp)

NP = Kecepatan putar dari pinion (rpm)

T=2,4138× 45002 × π ×100

T=17,296kgm

T=1729,6kgcm

Mencari modul dan lebar muka

Gaya tangensial dari pinion adalah

W T2 TDP

W T

2.(1729,6)m . T P

W T3459,2m. T P

Dimana, (DP=mx T P)

W T3459,2m .18

W T192,2

m

Kecepatan garis puncak

v=π . DP. 100

100

v=π . m. T P. 100

100

21

v=3,14 m .18

v=56,52 .m . m /min

v=0,942 .m. m /detik

Tegangan kerja ijin

f w=1400( 280280+v )

f w=1400( 280280+0,942. m )

f w=1395,3 m

Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut

puncak .

L=DP

2 .sin . θP1

L=mx T P

2 .sin . θP1

L= mx 182 .sin 30,2

L=17,8919m

Karena lebar muka gigi adalah 14

dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,

dengan demikian

b=L4=17,8919 .m

4=4,472 m

Sekarang gunakan hubungan

W T=( f OP ×CV ) b . π . m . y P(L− bL )

Di mana, f w=f op× C v

W T=f w .b . π . m. yP(L−bL )

22

192,2m

=1400( 280280+0,982 m ) .4,472 . m.π .m .0,1102 (17,8919− 4,472m

17,8919 m )192,2

m=( 280 ×1400 × 4,472× 0,1102

280+0,942 m )m .π . m. (17,8919 m−0,25 )

192,2¿( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102280+0,942 m )πm3 (17,8919 m−0,25 )

192,2

¿( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102× 17,8919280+0,942 m )πm4−( 280 ×1400 × 4,472× 0,1093 ×0,25

280+0,942 m )πm3

192,2

¿( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102× 17,8919× πm4−280 ×1400 × 4,472× 0,1093 ×0,25 × πm3

280+0,942 m )53816+181 m=3456415,298 . π . m4−47901,3808 . π . m3

10853144,04 m4−159827,7986 m3−181 m−53816=0

m=0,253

Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1, maka dapat dicari lebar

muka gigi

b=4,472m

b=447,2cm

Adendum

a=1 m=1

Dan Dedendum

d=1,2m=1,2

Diameter luar

Do=DP+2 . a . cos . θP1

Do=m.T P+2 . a . cos . θP1

Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)

Do=19,72 cm

Tinggi kemiringan

L=17,8919m

23

L=17,8919 cm

Pada Roda Gigi I

Torsi T=P × 45002π N P

Keterangan ;


NG=¿Kiecepatan putar dari gigi (rpm)

T=2,4138× 45002 × π ×67,114

T=25,7715kgm

T=2577,15kgcm

Gaya tangensial dari roda gigi adalah

W T=2TDG

W T=2(2577,15)

m. T G

W T=5154,3m .T G

Dimana, ( DG m . T G )

W T=5697,69

m .34

W T=151,5

m


v=π . DG.67,114

100

v=π . m. T G.67,114

100

v=71,6 . m .18

v=1288,8 . m. m /min

v=21,48 .m. m /dtk

24

Tegangan kerja ijin

f w=560( 280280 × v )

f w=560( 280280 ×21,48 m )

f w=560 ∙ 0,9287 m

f w=520,10 m

Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak

L=DG

2 sin .θP2

L=m × DG

2 .sin . θP2

L= m× 342 .sin . 59,8

L=19,6m



dengan demikian.

b=L4=19,6 .m

4=4,9 m





151,5

m=560( 280

280+21,48 m ) .4,9 . m . π .m .zzz (19,6 m− 4,8319,6 m )

25

151,5m

=( 280×560 × 4,9 ×0,1413280+21,48 m )m . π . m. (19,6 m−0,25 )

151,5=( 280 ×560 × 4,9× 0,1413280+21,48 m ) πm3 (19,6 m−0,25 )

151,5=( 280 ×560 × 4,9× 0,1413 ×19,6280+21,48 m )πm4−( 280 ×1400 × 4,9× 0,1413 ×0,25

280+zzz . m )πm3

151,5=( 280 ×560× 4,9× 0,1413 ×19,6× πm4−280 ×1400 × 4,9× 0,1413 ×0,25 × πm3

280+21,48 m )42420+3254,22 m=6681439,18 m4−213056,09 m3

6681439,18 m4−213056,09 m3−3254,22 m−42420=0\

m=0,295

Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1,

Maka dapt dicari lebar muka gigi

b=4,472m

b=447,2cm

Adendum

a=1 m=1

Dan Dedendum

d=1,2m=1,2

Diameter luar



Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)

Do=19,72 cm

Tinggi kemiringan

26

L=17,8919m

L=1789,19 cm

2) PERHITUNGAN PASANGAN RODA GIGI II

Pada pinion II

Torsi T = P × 4500

2π N P

Keterangan ;


NP = Kecepatan putar dari pinion (rpm)

T=2,4138× 45002 × π ×67,114

T=25,7715 kg /m

T=2577,15 kg /m

Mencari Modul Dan Lebar Muka

Gaya tangensial dari pinion adalah

W T2 TDP

W T

2.(2577,15)m .T P

W T5154,3m. T P

Dimana, ( DP=m ×T P )

W T5154,3m. T P

W T286,3

m


v=π . DP. 67,114

100

v=π . m. T P. 67,114

100

27

v=2,107 m .18

v=37,92 .m . m /min

v=0,632 .m. m /detik

Tegangan kerja ijin

f w=1400( 280280+v )

f w=1400( 280280+0,632m )

f w=1396,78 m

Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak.

L=DP

2 .sin . θP1

L=m× T P

2 .sin . θP1

L= m× 182 .sin . 30,2

L=17,8919m



dengan demikian.

b=L4=17,8919 m

4=4,472 m





28

284,3m

=1400( 280280+0,632 m ) .4,472 . m . π .m . 0,1102 (17,8919− 4,472

17,8919 )284,3

m=( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102

280+0,632 m )m .π . m. (17,8919 m−0,25 )

284,3=( 280 ×1400 × 4,472× 0,1102280+0,632 m ) πm3 (17,8919 m−0,25 )

284,3=( 280 ∙1400 ∙ 4,472 ∙ 0,1102 ∙17,8919280+0,632m )πm4−( 280∙1400 ∙ 4,472 ∙∙0,1102 ∙ 0,25

280+0,942 m )πm3

284,3=( 280 ∙1400 ∙ 4,472 ∙ 0,1102 ∙17,8919 ∙ πm4−280 ∙1400 ∙ 4,472 ∙0,1102 ∙ 0.25 ∙ πm3

280+0,632 m )80164+180,9 m=10853144,03 m4−151648,8 m3

m=0,295

Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1.

Maka dapat dicari lebar muka gigi

b=4,472m

b=447,2cm

Adendum

a=1 m=1

Dan Dedendum

d=1,2m=1,2

Diameter luar



Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)

Do=19,72 cm

Tinggi kemiringan

L=17,8919m

29

L=1789,19 cm

Pada Roda Gigi II

Torsi

T = P × 45002π Ng 2

Keterangan ;


NP = Kecepatan putar dari gigi (rpm)

T=2,4138× 45002× π × 45

T=38,4363 kg /m

T=3843,63 kg /cm

Gaya tangensial dari roda gigi adalah

W T2 TDP

W T

2.(3843,63)m .T G

W T7687,26

m. TG Dimana, (DG=m x TG)

W T7687,26

m ∙34

W T266,09

m


v=π . DG. NG2

100

v=π . m. T G. 45

100

30

v=0,835 ∙m∙ 45

v=37,575 ∙ m∙ m /min

v=0,62 ∙m ∙m/ detik

Tegangan kerja ijin

f w=560( 280280+v )

f w=560( 280280+0,62m )

f w=558,76 m

Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak.

L=DG

2 sin .θP2

L=m×T G

2 .sin . θP2

L= m× 452 .sin . 59,8

L=26,1m



dengan demikian.

b=L4=26,1 m

4=6,53 m





266,09

m=560( 280

280+0,62 m ) .6,53 . m . π .m . 0,1413(26,1 m− 6,53zzz .m)

266,09m

=( 280 ×560 × 6,53× 0,1413280+0,62 m )m . π . m. (26,1m−0,25 )

31

266,09=( 280 ×560 ×6,53× 0,1413280+0,62m )πm3 (26,1 m−0,25 )

266,09=( 280 ×560 ×6,53× 0,1413× 26,1280+0,62 m )πm4−( 280 ×560 × 6,53× 0,1413 ×0,25

280+zzz . m )πm3

266,09=( 280 ×560 ×6,53× 0,1413× 26,1 × πm4−280 ×560 × 6,53× 0,1413 ×0,25 × πm3

280+0,62 m )74505,2+164,97 m=11856910,92m4−113571,94 m3

m=0,345

Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1.

Maka dapat dicari lebar muka gigi

b=4,472m

b=447,2cm

Adendum

a=1 m=1

Dan Dedendum

d=1,2m=1,2

Diameter luar



Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)

Do=19,72 cm

Tinggi kemiringan

L=17,8919m

L=1789,19 cm

32

Dengan modul yang dihitung rata-rata dibawah 1 maka sesuai dengan

minimum modul yang direkomendasikan adalah 1 maka dimensi roda gigi miring

pada pasangan I dan II adalah sama.

B. Perhitungan Dimensi Poros Kincir.

Poros kincir adalah poros yang digunakan sebagai tempat

pemasangan kincir yang akan digunakan untuk mentransfer

tenaga ke roda gigi miring. Dapat digambarkan sebagai berikut

Gambar Penampang poros kincir dilihat dari samping kanan

Gambar 3.6 Diagram benda bebas dari poros sudu.

Daya yang dipindahkan adalah 1800 watt=1,8 kW putaran poros pinion adalah 45

rpm.

33

Pada sudu A terdapat gaya reaksi yang timbul akibat berat sudu dan gaya

tengensial sudu.

Gaya berat FWS=2500 N

Gaya aksial dari poros pinion adalah

W RH=W R sin θP2

W RH=W T tanϕ . sin θP2

W RH=266,09 . tan .20 .sin .59,8

W RH=83,70 N

Dan gaya aksi radial dari poros roda gigi adalah

W RV=W R cosθP1

W RV=W T tanϕ. cosθ P1

W RV=266,09 . tan 20 . cos59,8

W RV=48,71N

Jumlah gaya reaksi pada arah aksial adalh F aksial dan W RH di terima oleh dua

bantalan,

Jadi ;

RBH=RDH=F Axial+W RH

2=1 1571,403+83,70

2=5827,55 N

Reaksi vertikalnya adalah

∑ M BV =0

−FWS× 0,25+0,25×W RV−RBD ×0,5=0

−250 ×0,25+0,25×54,25−RDV × 0,5=0

RDV=−97,875 N

∑ M DV=0

−W RV × 0,25−RBV ×0,5+FWS ×0,75=0

34

−54,25 ×0,25−RBV ×0,5+250 ×0,75=0

RBV=347,875 N

Maka gaya resultan yang bekerja pada bantalan adalah

RB=√ RBH 2+RBV 2

RB=√5827,552+347,8752

RB=5837,923 N

Dengan cara yang sama

RD=√RDH2 + RDV

2

RD=√5827,552+97,8752

RB=5828,37 N

GARIS TENGAH POROS

Poros mendapat momen puntir dan bending dalam merancang poros ini

poros dibuat dari Fe 490.

Menurut table, karena poros mendapat beban puntiran maka

τ ω=23−34N

mm2 .

Diambil 30N

mm2 .

Tahanan momen yang diperlukan oleh pemnampang berbentuk lingaran harus

sama dengan

W ω≥M ω

πω

=1099,265× 103

30=26642,17 mm2

Dari W ω≈ 0,2 d3

d1 ≥3√ M ω

0,2= 3√ 26642,17

0,2=¿51 mm¿

Karena poros dipasang pasak maka diambil 55 mm

35

Di posisi B dibebani lengkungan dan puntiran

M b=2500 × 0,25=625 N /m

M ω=1099,265 N /m

Maka

M i=√ M b2+M ω2=√6252+1099,2652=1264,52 N /m

Tegangan bending yang diijinkan untuk keadaan tegangan III maka tegangan

bending yang diijinkan untuk Fe 490 adalah 40 sampai 60 N/mm2, kita ambil rata-

rata 50 N/mm2 .

Maka momen tahanan penampang poros berbentuk lingkaran adalah :

W b=M i

σb

=1264,52× 103

50=25290,38 mm3

dari W b ≈ 0,1 d23

Di temukan bahwa

d2=3√ Wb

0,1= 3√ 23290,38

0,1=63,23 mm Di bulatkan 65 mm

Beban di C dibebani lengkungan dan puntiran

M b=5828,37 × 0,25=1457,09Nm

M ω=1099,265 N /m

Dengan demikian

M i=√ M b2+mω

2 =√1457,092+1099,2652=1825,23 N /m

Momen tahan juga 50 N

mm2

36

W b=M i

σb

=1825,23× 103

50=36504,6 mm3

dari W b ≈ 0,1 d23

Di temukan bahwa

d3=3√ Wb

0,1= 3√ 36504,6

0,1=71,5mm

Karena disini dipasang pasak maka dibulatkan 75 mm

Pada titik D poros tidak dibebani baik bending maupun puntiran

Jadi σ 0=2,5N

mm2

Untuk diameter poros dititik D maka,

RD=≤ σ 0× d42

d4=√ RD

σ0

=√ 5828,372,5

=48,28 mm

Diameter 4 lenih kecil dari pada dititik B, maka akan lebih praktis menggunakan

blok bantalan yang sama, yaitu menggunakan diameter 65 mm. Hasil perhitungan

poros sudu digambar pada lampiran.

C. Perhitungan Dimensi Pasak.

Pasak yang digunakan adalah pasak segi empat. Menurut tabel (Khurni

463) lebar pasak untuk diameter poros 55 mm memiliki lebar 16 mm tebal 10

mm. Panjang pasak adalah dengan mempertimbangkan pasak dari segigi geser

maupun kekuatan.

Mempertimbangankan geser material yang digunakan untuk poros Fe 490 yang

memiliki tegangan geser sebesar f s=420kg

cm2 dan kekuatan f c=700kg

cm2 .

T=l ×w × f s×d2

π16

f s d3=l ×w × f s×d2

π16

d2=l × w

37

l= πd8 w

=π (55 )2

8 .18=65,96 mm

Dengan mempertimbangkan kerusakan

T=l ×t2

× f c ×d2

π16

f s d3=l ×t2

× f c ×d2

l=π . f c . d2

4 t . f s

l= π .420 .552

4 .10 . 700=142,477 mm

Kita ambil panjang terbesar yaitu 142,477 dibulatkan 143 mm

BAB IV

PENUTUP

Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah:

1. Suatu perncanaan dapat dikatakan aman apabila harga yang didapat lebih

kecil daripada harga yang diizinkan.

38

2. Dalam perencanaan ini ukuran-ukuran poros sangat penting karena turut

mempengaruhi perhitungan kopling yang direncanakan.

3. Dalam desain poros dan kopling, bahan poros harus lebih kuat dari

pada bahan untuk kopling.

DAFTAR FUSTAKA

Bambang Irawan, Ir, Drs, MT,. Samsul Hadi, Drs,. Modul Mesin Konversi Energi.

Politeknik Negeri Malang, Malang, 2000Perry, Robert, H, Engineering Manual.

Materi Kuliah Elemen Mesin

Hibbeler, R.C., Structural Analysis, Prentice Hall, New Jersey, 1997

39

Khurmi, R.S., Gupta, J.K., Machine Design, Eurasia Publishing House, New

Delhi, 1980

Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987, Jakarta, PT. PradnyaPar

amita

40

Laporan Elemen Mesin III Suriyadi Anwar

Documents

Transcript of Laporan Elemen Mesin III Suriyadi Anwar