Perhitungan Transmisi
-
Upload
muhammad-khusnaini-asy-syadzili -
Category
Documents
-
view
147 -
download
3
description
Transcript of Perhitungan Transmisi
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. LATAR BELAKANG
Seperti kita ketahui ada beberapa cara untuk memindahkan daya.
Ditinjau dari segi mekanis yaitu sistem roda gigi (gear train system), sistem
sabuk (belt), sistem rantai dan sistem kopling.
Masing – masing sistem tersebut mempunyai kelebihan dan
kekurangan, untuk itu perlu diadakan penyesuaian dengan kebutuhan yang
diinginkan. Dalam kasus ini transmisi yang dipilih adalah sistem roda gigi.
Roda gigi merupakan cara untuk mentransmisikan suatu daya
yang terdiri dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling
bersinggungan, dimana pada kelilingnya dibuat bergigi sehingga penerusan daya
dilakukan oleh gigi kedua roda yang saling berkait.
Dibandingkan dengan cara lain untuk meneruskan daya, transmisi
roda gigi mempunyai beberapa keuntungan, yaitu :
a. Putaran lebih tinggi dan cepat
b. Daya yang diteruskan lebih besar
c. Lebih ringkas
d. Penggunaannya beraneka ragam, mulai dari peralatan yang
berdaya kecil seperti roda gigi jam tangan sampai yang berdaya
besar seperti roda gigi reduksi pada turbin pembangkit listrik.
Karena pentingnya sistem penerus daya tersebut, maka terus
dikembangkan untuk mencapai efisiensi seoptimal mungkin, sehingga untuk
masing – masing sistem penerus daya tersebut banyak sekali inovasinya.
Akan tetapi penggunaan transmisi roda gigi ini tergantung pada
kebutuhan daya dan putaran yang dipindahkan, sehingga roda gigi tidak
menimbulkan suara bising pada saat dioperasikan, dan dapat bertahan lama.
1
Pada perancangan elemen mesin, termasuk roda gigi terdiri dari
beberapa besaran, yaitu :
a. Beban yang harus dipikul oleh elemen mesin, baik yang berupa gaya,
momen lentur, momen puntir ataupun lainnya.
b. Tegangan yang terjadi dalam elemen mesin akibat beban yang
diterimanya.
c. Geometris dan ukuran – ukuran elemen mesin.
d. Kekuatan elemen mesin yang ada pada umumnya dinyatakan dalam
tegangan yang diijinkan tanpa menimbulkan kerusakan pada elemen.
e. Bahan elemen mesin.
Pada tahap awal, perencanaan elemen mesin pada dasarnya adalah
menentukan bahan dan dimensi elemen mesin yang sudah diketahui fungsinya,
sehingga tegangan yang terjadi dalam elemen mesin tidak melebihi tegangan
yang diijinkan atau kekuatan elemen tersebut.
Elemen yang dirancang diharapkan tidak akan mengalami kegagalan
karena patah, termasuk patah lelah maupun karena aus. Elemen mesin yang akan
dirancang dikenakan beberapa persyaratan lain, yaitu :
a. Elemen mesin tersebut tidak boleh mengalami deformasi permanen.
b. Elemen mesin tidak boleh mengalami deformasi eksesif, seperti buckling.
c. Elemen mesin tidak boleh mengalami getaran yang eksesif sehingga
mengganggu fungsi yang lainnya.
d. Elemen mesin tidak boleh memiliki tingkat kebisingan yang tinggi.
1. 2. KLASIFIKASI RODA GIGI
A. Menurut letak poros .
1. Roda gigi dengan poros sejajar
a. Berdasarkan bentuk giginya.
- Roda gigi lurus,
- Roda gigi miring, dan
2
- Roda gigi miring ganda.
b. Berdasarkan arah gerakan.
- Roda gigi luar,
- Roda gigi dalam, dan
- Piyon dan batang gigi.
2. Roda gigi dengan poros berpotongan.
- Roda gigi kerucut lurus,
- Roda gigi kerucut spiral, dan
- Roda gigi permukaan.
3. Roda gigi dengan poros bersilang.
- Roda gigi miring silang,
- Roda gigi cacing silindris,
- Roda cacing globaoid, dan
- Roda cacing hypoid.
B. Menurut tipe gigi.
1. Gigi luar,
2. Gigi dalam, dan
3. Rack dan pinion.
C. Menurut letak gigi pada permukaan silinder.
1. Gigi lurus,
2. Gigi miring,
3. Roda gigi silindris dengan berbentuk panah,
4. Roda gigi silindris dengan gigi busur,
5. Roda gigi kerucut,
6. Roda gigi spiral, dan
7. Roda gigi cacing.
Roda-roda gigi tersebut mempunyai perbandingan kecepatan sudut
tetap antara kedua poros. Tetapi terdapat pula roda gigi yang perbandingan
kecepatan sudutnya dapat bervariasi, seperti roda gigi eksentris, roda gigi bukan
lingkaran, roda gigi lonjong, dan lain-lain.
3
Di dalam perencanaan transmisi roda gigi yang akan dibahas di sini
adalah roda gigi lurus dengan poros sejajar.
1. 3. TERMINOLOGI RODA GIGI
Roda Gigi Lurus.
Roda gigi lurus (spur gear) digunakan untuk memindahkan gerakan
putar antara poros-poros yang sejajar, yang biasanya berbentuk silindris, gigi
lurus, dan sejajar sumbu putaran.
1. 4. PERUMUSAN MASALAH.
Dalam perumusan masalah penulis bermaksud akan membahas
cara kerja transmisi roda gigi lurus dan roda gigi miring serta melakukan
perencanaan bagi sistem roda gigi tersebut.
Sistem yang diinginkan dalam perencanaan transmisi roda gigi di
sini adalah sistem yang mempunyai dimensi sekecil mungkin namun memiliki
kekuatan dan umur yang tinggi.
1. 5. METODOLOGI PERENCANAAN.
Dalam perencanaan transmisi roda gigi ini digunakan metode
Niemen dalam bukunya Machine Element, volume I dan II.
Langkah-langkah perencanaannya adalah sebagai berikut :
- Pemilihan material dari elemen utama maupun pendukungnya.
- Penentuan dimensi
- Perhitungan kekuatan
- Perhitungan umur dan elemen lainnya seperti :
a. Perencanaan poros
b. Perencanaan bantalan
4
BAB II
KONSEP PERHITUNGAN
2.1. METODE PERHITUNGAN
Metode perhitungan roda gigi dikerjakan dengan metode Niemann
dengan standar DIN. Pemilihan metode ini karena dianggap cukup sesuai dan
memadai untuk perencanaan praktis roda gigi. Dalam metode Niemann akan
banyak digunakan tabel, grafik maupun data-data empiris lainnya.
Berikut ini adalah diagram batang (flow chart) prosedur perhitungan yang
dilakukan :
5
MULAI
Data masukan
Perhitungan dimensi
Perhitungan beban nominal B dan gaya tangensial U
Perhitungan factor geometris permukaan
kontak
Perhitungan factor kesalahan gigi f
Perhitungan rasio kontak perhitungan factor geometris kaki
gigi qw
I
2. 2. DATA-DATA PERHITUNGAN
1. Daya maksimum (Pmax) = 104 kW
2. Putaran masuk (n) = 6000 rpm
3. Torsi maksimum = 18 kgm = 180000 Nmm
4. Jenis transmisi = Manual 5-kecepatan
6
I
Perhitungan tekanan diijinkan K
Perhitungan factor koreksi distribusi bahan CT dan CB
Perhitungan factor keamanan kekuatan gigi Sb > 1
Perhitungan koreksi kecepatan Cp factor beban dinamis Udyn
Pemilihan bahan
Perhitungan faktor keamanan lubang pada perencanaan gigi Sg > 1
Perhitungan umur gigi Lh
Selesai
5. Perbandingan transmisi (i)
Transmisi I = 3,166
Transmisi II = 1,904
Transmisi III = 1,310
Transmisi IV = 0,969
Transmisi V = 0,815
Transmisi mundur = 3,250
7
BAB III
PERHITUNGAN PUTARAN,
DIMENSI DAN UMUR RODA GIGI
3. 1. PERHITUNGAN PUTARAN (Teoritis)
Dalam perencanaan transmisi roda gigi ini didapat data sebagai berikut :
2. Daya maksimum (Pmax) = 104 kW
5. Putaran masuk (n) = 6000 rpm
6. Torsi maksimum = 18 kgm = 180000 Nmm
7. Jenis transmisi = Manual 5-kecepatan
6. Perbandingan transmisi (i)
Transmisi I = 3,166
Transmisi II = 1,904
Transmisi III = 1,310
Transmisi IV = 0,969
Transmisi V = 0,815
Transmisi mundur = 3,250
7. Jenis roda gigi = roda gigi lurus
8. nmin = 950 rpm
9. nmax = 11128 rpm
10. S = 5
11. Lebar gigi = 24 mm
8
12. sudut tekan (αo) = 20˚ (ref. II
hal.236)
13. sudut helix (βo) = 23˚
Rasio antara nmax dan nmin dapat dihitung dengan rumus :
Rn =nmax
nmin
= 11128950
= 11 , 7
Faktor kelipatan kecepatan (φ) dapat dihitung dengan rumus :
ϕ = s−1√Rn
= 5−1√11 , 7= 1, 85
Putaran teoritis dapat dihitung :
n1 = nmin = 950 rpm
n2 = n1 · φ = 950 · 1,85 = 1757,5 rpm
n3 = n1 · φ2 = 950 · 1,852 = 3251,4 rpm
n4 = n1 · φ3 = 950 · 1,853 = 6015,1 rpm
n5 = n1 · φ4 = 950 · 1,854 = 11127,8 rpm
Membandingkan dengan putaran sebenarnya :
Dalam membandingkan antara putaran sebenarnya dengan putaran
teoritis harga toleransinya adalah ± 2%. Dalam hal ini putaran motor sebenarnya
adalah 6000 rpm seperti tertera pada data yang ada, sedangkan secara teoritis
putaran motor yang mendekati putaran tersebut didapat pada putaran n4 yaitu
6015,1 rpm.
Pembuktian penyimpangan :
9
6015 ,1 − 60006000
⋅ 100 % = 0 ,25 %
Dari harga penyimpangan tersebut maka putaran motor sebenarnya
dengan putaran motor secara teoritis tidaklah jauh menyimpangkarena harga
penyimpangannya hanya 0,25 %.
A. Posisi Gigi I
B. Posisi Gigi II
10
C. Posisi Gigi III
D. Posisi Gigi IV
11
E. Posisi Gigi V
F. Posisi Gigi Mundur
12
3. 2. PERHITUNGAN DIMENSI RODA GIGI
Menentukan bahan roda gigi
Dalam merancang roda gigi ini akan dipilih bahan baja karbon
kromium dan baja sianida dengan alas an sebagai berikut :
a. Dalam perancangan roda gigi dibutuhkan bahan yang keras, permukaan luar
yang tahan deformasi dan bagian dalam yang ulet, dan
b. Roda gigi akan meneruskan daya yang tinggi.
Dari data spesifikasi kendaraan didapat :
Daya maksimum (Pmax) = 104 kW
Pada putaran (n) = 6000 rpm
Pada putaran ini nilai momen puntirnya (Mp) adalah :
M p =60⋅Pmax
2⋅π⋅n= 60⋅104000
2⋅π⋅6000= 165 , 52 Nm
roda gigi yang dibuat adalah roda gigi miring dengan sudut kemiringan (βo) = 23˚
dan sudut tekan (αo) = 20˚.
Perhitungan roda gigi 1 :
Berdasarkan referensi IV hal. 54 kita dapat merencanakan roda gigi z1
antara 12-30 yang berdasarkan kualitas DIN 6-7, kita ambil perencanaan jumlah
gigi 21 buah, maka faktor bentuk gigi (y) adalah :
13
y = 0,327 (ref. II,
hal.240)
modul nominal yang digunakan mn = 2,75 sehingga modulnya :
m=mn
cos β
m=2 , 75
cos 23o2 , 98 mm ≈ 3 mm
(ref. I, hal.
106)
lebar roda gigi (b) = (6-8) · m, dipilih 8. Maka b = 8 · 3 = 24 mm
Diameter lingkaran tusuk (do1) = z1 · m (ref. II,hal. 220)
= 21 · 3 = 63 mm
Diameter lingkaran kepala (dk1) = (z1 + 2) · m (ref. II, hal.
220)
= (21 + 2) · 3 = 69 mm
Tinggi kepala gigi (hk1) = k · m (ref. II, hal.
219)
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf1) = 1,25 · m (ref. II, hal.
219)
= 1,25 · 3 = 3,75 mm
Sehingga tinggi gigi (h1) = hk1 + hf1 (ref. II, hal.
64)
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi (t) = (12,5-20) · mn
14
Dipilih tebal gigi (t) = 16 · 2,75 = 44 mm
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
v=π⋅do1⋅n
60⋅1000=π⋅63⋅6000
60000=19 , 79 m /det
Sehingga untuk faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 19,79 m/det
(kecepatan sedang) adalah :
f v=
66+v
= 66+19 , 79
=0 , 233 (ref. II,
hal.240)
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (ft) adalah :
F t=2⋅T max
do1
=2⋅18000060
=5714 , 29 N(ref. I, hal.22)
Berdasarkan referensi II hal. 240, rumus tegangan statik yang dialami roda gigi
adalah :
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=5714 ,290 ,233⋅24⋅π⋅3⋅0 , 327
=331, 57 N /mm2
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 5714,29 · tan 20˚
= 2079,83 N
Perhitungan roda gigi 7 :
15
Ditentukan : i1−7=
n2
n1
=1757 ,5950
=1 ,85
Sehingga : z7 = i1-7 · z1 = 1,85 · 21 = 38,85 ≈ 39 gigi
Diameter lingkaran tusuk (do7) = z7 · m = 39 · 3 = 117 mm
Maka dapat dihitung jarak sumbu poros :
a=do1+do7
2
=63+1172
=90 mm (ref. II, hal.
220)
Diameter lingkaran kepala (dk7) = (z7 + 2) · m = (39 +2) · 3 = 123
mm
Tinggi kepala gigi (hk7) = k · m
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf7) = 1,25 · m
= 1,25 · 3 = 3,75
Sehingga tinggi gigi (h7) = hk7 +hf7
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi (t) = 16 · mn
= 16 · 2,75 = 44 mm
Berdasarkan referensi II, hal. 240, maka faktor bentuk gigi (y) :
y = 0,3856
Torsi maksimum pada poros perantara (T1-7) :
16
T 1−7=z7
z1
⋅T max
=3921
⋅180000=334286 Nmm
Putaran poros perantara pada saat torsi maksimum (np) :
n p=ni1−7
=60001 ,85
=3243 , 24
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
v=π⋅do7⋅n p
60⋅1000
=π⋅117⋅3243 ,2460000
=19 ,86 m /det
Sehingga untuk faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 19,86 m/det
(kecepatan sedang) adalah :
f v=66+v
=66+19 ,86
=0 ,232
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (ft) adalah :
F t=2⋅T 1−7
do7
=2⋅334286117
=5714 , 29 N
Maka tegangan statik yang dialami roda gigi adalah :
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=5714 , 290 , 232⋅24⋅π⋅3⋅0 ,3856
=282 ,39 N /mm2
17
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 5714,29 · tan 20˚
= 2079,83 N
3. 2. 1. Transmisi I
Transmisi I terdiri dari pasangan roda gigi 1-7 (daya ke poros
perantara) dan pasangan roda gigi 5-11 (daya diteruskan dari poros perantara ke
poros output). Pasangan roda gigi 5-11 akan dihitung pada bagian ini dengan
memperhatikan data sebelumnya.
Perhitungan Roda Gigi 5-11 :
Untuk pasangan roda gigi 5-11 direncanakan sebagai berikut :
Sudut tekan (α) = 20˚
Sudut kisar (β) = 23˚
Perbandingan kecepatan transmisi i1 = 3,166
Perbandingan kecepatan roda gigi 5-11 = i5-11
i5−11=i1
i1−7
=3 ,1661 ,85
=1, 71
Mengingat jarak sumbu poros pada poros roda gigi 1-7 (a1-7) = 90 mm,
maka jarak sumbu poros pada roda gigi 5-11 (a5-11) adalah sama yaitu 90
mm.
18
Perhitungan Diameter roda gigi 5 dan 11 :
do5 = i5-11 · do11
= 1,71 · do11
a =do5+do11
2
90=(1 , 71+1) do11
2=
2 ,71 do11
2⇒do11=66 , 42≈66 mm
Jadi : do5 = 1,71 · 66 = 112,86 ≈ 113 mm
Didapatkan :
z11=do11
m=66
3=22 gigi
z5 = i5-11 · z11
= 1,71 · 22 = 37,62 ≈ 38 gigi
lebar roda gigi 5-11 (b5 = b11) = 8 · m = 8 · 3 = 24 mm.
Perhitungan Roda Gigi 11 :
z11 = 22 gigi
do11 = 66 mm
b11 = 24 mm
Diameter lingkaran kepala (dk11) = (z11 + 2) · m
= 24 · 3 = 72 mm
Tinggi kepala gigi (hk11) = k · m
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf11) = 1,25 · m
= 1,25 · 3 = 3,75 mm
19
Maka tinggi gigi adalah : h11 = hk11 + hf11
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi t = 16 · mn
= 16 · 2,75 = 44 mm
Berdasarkan referensi II hal. 240, maka faktor bentuk gigi (y) adalah :
y = 0,330
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
v=π⋅do11⋅np
60⋅1000
=π⋅66⋅3243 , 2460000
=11 , 21 m /det
Maka faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 11,21 m/det (kecepatan sedang)
adalah :
f v=66+v
=66+11 , 21
=0 ,349
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (Ft) adalah :
F t=2⋅T 1−7
do11
=2⋅33428666
=10129 ,99 N
Sehingga didapat tegangan statik yang dialami roda gigi :
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=10129 , 990 , 349⋅24⋅π⋅3⋅0 ,330
=388 , 85 N /mm2
20
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 10129,99 · tan 20˚
= 3687,01 N
Perhitungan Roda Gigi 5 :
z5 = 38 gigi
do5 = 113 mm
b5 = 24 mm
Diameter lingkaran kepala (dk5) = (z5 + 2) · m
= 40 · 3 = 120 mm
Tinggi kepala gigi (hk5) = k · m
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf5) = 1,25 · m
= 1,25 · 3 = 3,75 mm
Maka tinggi gigi adalah : h5 = hk5 + hf5
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi t = 16 · mn
= 16 · 2,75 = 44 mm
Berdasarkan referensi II hal. 240, maka faktor bentuk gigi (y) adalah :
y = 0,383
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
21
v=π⋅do11⋅np
60⋅1000
=π⋅113⋅3243 ,2460000
=19 ,19 m /det
Maka faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 19,19 m/det (kecepatan sedang)
adalah :
f v=66+v
=66+19 , 19
=0 , 238
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (Ft) adalah :
F t=2⋅T 1−7
do5
=2⋅334286113
=5916 ,57 N
Sehingga didapat tegangan statik yang dialami roda gigi :
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=5916 , 570 , 238⋅24⋅π⋅3⋅0 ,383
=286 , 95 N /mm2
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 5916,57 · tan 20˚
= 2153,46 N
3. 2. 2. Transmisi IV
22
Transmisi IV tidak membutuhkan pasangan roda gigi untuk
menggerakkan poros ke poros output, tetapi daya poros input akan langsung
diteruskan ke poros output tanpa poros perantara (direct driver) dengan
menggunakan sinkromes.
3. 2. 3. Transmisi Mundur (reverse)
Transmisi mundur (reverse) terdiri dari poros roda gigi 1-7, pasangan
roda gigi 6-13(roda gigi pembalik)-12. daya dari poros input diteruskan ke poros
perantara melalui poros roda gigi 1-7, lalu diteruskan ke poros pembalik 13
melalui roda gigi 12 dan diteruskan roda gigi 6 ke poros output. Pasangan roda
gigi satu telah dihitung, sedangkan roda gigi 6-13-12 akan dihitung di dalam
bagian berikut ini.
Pada roda gigi mundur data yang dipakai dalam perhitungan ini
adalah :
Torsi pada poros perantara (Tp) = 334286 Nmm
Perbandingan transmisi R (iR) = 3,250
Sudut tekan (α) = 20˚
Sudut kisar (β) = 23˚
Daya rencana = 104 kW
Putaran poros perantara = 3243,24 rpm
Perhitungan Perbandingan Kecepatan Roda Gigi 6-12 dan 12-13
23
Perbandingan kecepatan roda gigi 6-12
i6−12=iR
i1−7
=3 , 2501 , 85
=1 , 757
Perbandingan kecepatan roda gigi 12-13
i12−13=i1−7
i6−12
= 1 ,851 ,757
=1 ,053
Perhitungan Diameter Roda Gigi 6-12-13
Roda gigi 12 dan 6 berjarak sangat dekat (tidak bersinggungan),
diasumsikan jarak cetak antara roda gigi 12 dan 6 = 15 mm.
do6 = i6-12 · do12
= 1,757 · do12
a = jarak poros antara roda gigi 12 dan 6 = 90 mm
a’ = 90 - 15 = 75 mm
a ' =do6+do12
2
75=2, 757⋅do12
2⇒do12=54 , 41≈54 mm
do6 = i6-12 · do12
= 1,757 · 54 = 94,88 ≈ 95 mm.
Perhitungan Jumlah Gigi
z12=do12
m
=543
=18 gigi
24
z6=do6
m
=953
=31 , 67≈32 gigi
z13 = i12-13 · z12
= 1,053 · 18 = 18,95 ≈ 19 gigi
do12 = z13 · m
= 19 · 3 = 57 mm
Perhitungan Roda Gigi 12 :
z12 = 18 gigi
do12 = 54 mm
b12 = 24 mm
Diameter lingkaran kepala (dk12) = (z12 + 2) · m
= 20 · 3 = 60 mm
Tinggi kepala gigi (hk12) = k · m
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf12) = 1,25 · m
= 1,25 · 3 = 3,75 mm
Maka tinggi gigi adalah : h12 = hk12 + hf12
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi t = 16 · mn
= 16 · 2,75 = 44 mm
Berdasarkan referensi II hal. 240, maka faktor bentuk gigi (y) adalah :
y = 0,308
25
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
v=π⋅do11⋅np
60⋅1000
=π⋅54⋅3243 ,2460000
=9 ,17 m /det
Maka faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 9,17 m/det (kecepatan sedang)
adalah :
f v=66+v
=66+9 , 17
=0 , 396
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (Ft) adalah :
F t=2⋅T 1−7
do5
=2⋅33428654
=12380 , 96 N
Sehingga didapat tegangan statik yang dialami roda gigi :
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=12380 , 960 , 396⋅24⋅π⋅3⋅0 ,308
=448 ,77 N /mm2
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 12380,96 · tan 20˚
= 4506,30 N
Perhitungan Roda Gigi 13 :
26
z13 = 19 gigi
do13 = 57 mm
b13 = 24 mm
Diameter lingkaran kepala (dk13) = (z13 + 2) · m
= 21 · 3 = 63 mm
Tinggi kepala gigi (hk13) = k · m
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf13) = 1,25 · m
= 1,25 · 3 = 3,75 mm
Maka tinggi gigi adalah : h13 = hk13 + hf13
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi t = 16 · mn
= 16 · 2,75 = 44 mm
Berdasarkan referensi II hal. 240, maka faktor bentuk gigi (y) adalah :
y = 0,314
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
v=π⋅do11⋅np
60⋅1000
=π⋅57⋅3243 , 2460000
=9 ,67 m /det
Maka faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 9,67 m/det (kecepatan sedang)
adalah :
27
f v=66+v
=66+9 ,67
=0 ,383
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (Ft) adalah :
F t=2⋅T 1−7
do5
=2⋅33428657
=11729 , 33 N
Sehingga didapat tegangan statik yang dialami roda gigi :
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=11729 , 330 , 383⋅24⋅π⋅3⋅0 ,314
=431 ,40 N /mm2
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 12380,96 · tan 20˚
= 4269,13 N
Perhitungan Roda Gigi 6 :
z6 = 32 gigi
do6 = 95 mm
b13 = 24 mm
Diameter lingkaran kepala (dk6) = (z6 + 2) · m
= 34 · 3 = 102 mm
Tinggi kepala gigi (hk6) = k · m
28
= 1 · 3 = 3 mm
Tinggi kaki gigi (hf6) = 1,25 · m
= 1,25 · 3 = 3,75 mm
Maka tinggi gigi adalah : h6 = hk6 + hf6
= 3 + 3,75 = 6,75 mm
Tebal gigi t = 16 · mn
= 16 · 2,75 = 44 mm
Berdasarkan referensi II hal. 240, maka faktor bentuk gigi (y) adalah :
y = 0,3645
Kecepatan roda gigi (v) yang terjadi :
v=π⋅do11⋅np
60⋅1000
=π⋅95⋅3243 , 2460000
=16 , 13 m /det
Maka faktor dinamis (fv) dengan kecepatan (v) = 16,13 m/det (kecepatan sedang)
adalah :
f v=66+v
=66+16 , 13
=0 ,270
Beban tangensial yang bekerja pada roda gigi (Ft) adalah :
F t=2⋅T 1−7
do5
=2⋅33428695
=7037 , 60 N
Sehingga didapat tegangan statik yang dialami roda gigi :
29
σ=F t
f v⋅b⋅π⋅m⋅y
=7037 , 600 , 270⋅24⋅π⋅3⋅0 ,3645
=316 , 14 N /mm2
Beban aksial yang terjadi (fa) :
Fa = Ft · tan αo
= 7037,60 · tan 20˚
= 2561,48 N
Kelengkapan Dimensi Roda Gigi
Berdasarkan modul pasangan roda gigi yang telah dihitung, maka
didapat beberapa kelengkapan dimensi roda gigi sesuai standar AGMA. Dimana
perhitungan sebelumnya didapat satu jenis modul yaitu 3, maka kelengkapan
dimensi untuk masing-masing pasangan roda gigi di atas adalah :
1. Jumlah gigi normal (zmn) :
zmn=zm
cos2 βg⋅cos βo (ref. I, hal. 105)
2. dimensi lingkaran tusuk normal (domn) :
domn = zmn · mn
3. sudut helix pada lingkaran roll (βb) :
βb=arc tan ( tan βb⋅db 1
do1)
dim ana db1=2⋅a1+ i
, dan i=1 ,85
maka βb=arc tan ( tan 23o⋅6363 )=23o
(ref. I, hal. 87)
30
4. Sudut tekan pada lingkaran tusuk (αo) :
α b=α o=arc tan ( tan α on
cos βo)
=arc tan( tan 20o
cos 23o )=21 , 57o
(ref. I, hal. 105)
5. sudut tekan pada lingkaran roll (αbn) :
α bn=arc cos (αon⋅sin βo
sin βb)
=arc cos (20o⋅sin23o
sin23o )=20o
(ref. I, hal. 105)
6. sudut keliling pada lingkaran dasar (βg)
βg=arc cos(sin α on
sin α o)
= arc cos(sin 20o
sin 21 , 57o )=18 , 73o
(ref. I, hal. 105)
3. 3. Perhitungan Kekuatan dan Umur Roda Gigi
1. Momen pada tingkat transmisi I
m1=716N 1
n
=7161046000
=12 , 41 kgm (ref. I, hal. 88)
2. Gaya tangensial (U)
31
U=2⋅M 1⋅103
db1
=2000⋅12 , 4163
=393 , 97 kgf (ref. I, hal. 88)
3. Beban nominal (B)
B=Ut⋅db1
=393 ,9744⋅63
=0 ,14 kg /mm2 (ref. I, hal. 88)
4. Gaya keliling per mm (u)
u=Ub
=393 ,9744
=8 ,95 kg /mm (ref. I, hal. 88)
5. Perhitungan faktor kesalahan gigi
Kecepatan keliling (v)
v = 19,79 m/det
dari tabel 22/12 referensi I hal. 129 diambil kualitas g
ge = 1,0 gR =0,8
Base pitch error (fe)
f e≤ge(3+0,3⋅mn+0,2√do1
≤1,0 (3+0,3⋅2, 75+0,2√63≤5 , 41 (ref. I, hal. 129)
32
Tooth direction error (fR)
f R≤gR⋅√t
≤0,8⋅√445 ,31 μ
f rw=0 ,75 f R+gk⋅u⋅Calignl¿ s ¿ ¿
¿ gk =0 ; untuk straddle mounted ¿ f rw=0 , 75⋅f R ¿ =0 , 75⋅5 , 31=3 , 98 μ ¿ ¿¿
(ref. I, hal. 129)
6. Perhitungan rasio kontak εn dan εw
cos α k1=cos αb⋅db1
dk 1
=cos 21 ,57⋅6369
α k 1 =arc 0 ,849
=31 ,89o (ref. II, hal.
224)
cos α k1=cos αb⋅db1
dk 1
⇔db7
db1
=z7
z1
→
db7=db1⋅z7
z1
=63⋅3921
=117
=cos 21 , 57⋅117123
α k 1 =arc 0 , 885
=27 , 80o
Rasio kontak tangensial (ε)
33
ε 1=z1
2⋅π ( tan α k 1−tan α b)
=212⋅π
( tan 31, 87o−tan 21 , 57o )
=0 , 757 (ref. II,
hal.224)
ε 7=z7
2⋅π ( tan αk 7−tan αb )
=392⋅π
( tan 27 , 80o−tan 21, 57o)
=0 , 757
ε = ε1 + ε7 (ref. II, hal.
224)
= 0,757 + 0,819 = 1,576
Rasio kontak normal (εn)
ε n=ε
cos2 β g
=1 ,576cos218 ,73
=1,757 (ref. II, hal.
118)
Rasio kontak efektif (εw)
34
ε w=1+(εn−1 )⋅mn+v /4mn+ f e /6
=1+ (1 , 757−1 )⋅2 ,75+19 ,79/ 42 ,75+5 , 41/6
=2 ,208 (ref. I, hal. 91)
7. Perhitungan faktor geometris kaki tinggi :
Dari grafik 22/40 referensi I hal. 134 dengan z1n = 25 dan z7n = 47, maka
didapat :
qk1 = 2,78
qk7 = 2,42
Faktor kekuatan kaki gigi :
qε 1=1,4εn+0,4
=1,41 ,757+0,4
=0 , 541 (ref. I, hal. 134)
qε 7=1,4ε w+0,4
=1,42 ,208+0,4
=0 , 537 (ref. I, hal. 134)
qw1 = qk1 + qε1 (ref. I, hal. 97)
= 2,78 + 0,541 = 1,504
qw7 = qk7 + qε7
= 2,42 + 0,537 = 1,299
8. Perhitungan faktor geometris permukaan kontak
Faktor tekanan permukaan (yc)
35
yc=1sin α b⋅cos αb
=1
sin 21 ,57o⋅cos 21 ,57o=2 , 925
(ref. I, hal. 100)
yb=cos4 βg
cos β0
=cos418 ,73o
cos20o=0 ,856
(ref. I, hal. 112)
yε=1− 2⋅πz1 n⋅tan αbn
⋅(1−ε1 w ) (ref. I, hal. 100)
dimana :
ε 1n=ε1
cos2 βg
=0 ,757
cos218 ,73o=0 ,844
(ref. I, hal. 118)
ε 1w=ε1n⋅ε w
ε n
=0 ,844⋅2 ,2081 ,757
=1 , 06 (ref. I, hal. 101)
maka :
yε=1− 2⋅π
25⋅tan 20o(1−0 , 757 )=0 , 832
(ref. I, hal. 101)
yw 1=yc⋅y β
yε
=2 ,925⋅0 , 8560 , 832
=3 , 009 (ref. I, hal. 100)
yw 2= yc⋅yβ
=2 ,925⋅0 , 856=2, 504 (ref. I, hal. 100)
36
9. Perhitungan faktor koreksi CD dan Udyn
u⋅CS+0 , 26⋅f e
(h arg a CS didapat dari referensi I hal 131 tabel 22/188 , 95⋅1 , 25+0 ,26⋅5 ,41=12, 5941
Dari grafik 22/37 referensi I hal. 131 didapat nilai Udyn
Udyn = 4,8 Kg/mm
ε SP=t⋅sin βo
mn⋅π
=44⋅sin 23o
2 ,75⋅π=1 ,990
(ref. I,hal. 126)
Faktor pengaruh beban (CD)
CD=1+Udyn
u⋅CS (ε SP+1 )=1+
4,88 ,95⋅1 ,25 (1 ,990+1 )
=1 ,14 (ref. I, hal. 90)
10. Perhitungan faktor koreksi untuk distribusi beban
Faktor pengaruh beban (CT)
CT=1+ T4 (ref. I, hal. 94)
dimana :
T=CZ⋅f RW⋅1
U⋅CS⋅C D
(ref. I, hal. 94)
dari tabel 22/19 referensi I hal. 132 untuk kombinasi St/St, maka
CZ = 1, sehingga :
37
T= 1⋅3 , 98⋅44393 , 97⋅1 , 25⋅1 , 14
=0 , 312
maka :
CT=1+ 0 , 3124
=1 ,078
dari grafik 22/18 referensi I hal. 132 didapatkan Cβ = 0,92
11. Perhitungan faktor kekuatan kaki gigi (SB)
Dari tabel 22/25 referensi I hal. 135 diambil Case Carburized Steel
Kekuatan beban efektif (Bw)
Bw = B · CS · CD · CT · Cβ (ref. I, hal. 88)
= 0,14 · 1,25 · 1,14 · 1,078 · 0,92 = 0,1978 Kgf/mm2
Σw1 = z1 · qw1 · Bw (ref. I, hal.
110)
= 21 · 1,504 · 0,1978 = 6,25 Kgf/mm2
Σw7 = z7 · qw7 · Bw
= 39 · 1,299 · 0,1978 = 5,40 Kgf/mm2
SB 1=σD 1
σW 1
→σ D1= lihat referensi II hal . 251
=376 , 25
=5 , 922
(ref. I, hal. 98)
SB 7=σ D1
σW 7
=375 , 40
=6 , 852
12. Perhitungan tekanan permukaan yang diizinkan KO
38
yG = 1 (ref. I,
hal. 136)
yH = 1 (ref. I,
hal. 136)
v50=100
v0,4.. .. .
200
v0,4
=100
(19 , 79 )0,4. . .. .
200
(19 , 79 )0,4=30 ,30 . .. .. 60 , 60
(ref. I, hal. 137)
dari tabel 22/26 referensi I hal. 136 didapat nilai ys
ys = 0,84
faktor untuk ko
yv=0,7+0,6
1+ (8/v )2
=0,7+0,6
1+(8 /19 , 79 )2=1 , 216
(ref. I, hal. 136)
13. Perhitungan faktor keamanan permukaan gigi (SG)
Tekanan permukaan gigi (kw)
k w1=i+1i
⋅y w1⋅Bw
=1, 85+11, 85
⋅3 , 009⋅0 , 1978=0 ,917 Kgf /mm2
(ref. I, hal. 102)
k w7=i+1i
⋅yw 7⋅Bw
=1,85+11,85
⋅2 ,504⋅0 ,1978=0 ,763 Kgf /mm2
KD = yG · yH · yS · yv · ko (ref. I, hal. 136)
ko diambil dari referensi I hal. 135
39
ko = 10
maka :
KD = 1 · 1 · 0,80 · 1,216 · 10 = 9,728
Faktor keamanan untuk pitting (kepala gigi)
SG1=k D1
kW 1
=9 , 7280 , 917
=10 ,608 (ref. I, hal. 136)
SG7=kD 1
kW 7
=9 , 7280 ,763
=12 , 750
14. Faktor keamanan terhadap scoring
ε max=ε 1n⋅cos2 β g⋅π⋅m⋅cosα o
=0 ,844⋅cos2 18 ,73o⋅π⋅3⋅cos 21,57o=6 ,63 (ref. I, hal.
136)
y F=(12 ,7db1
⋅i+1i )
2
⋅{(1+εmax
10 )4}⋅√mn
=(12 , 763
⋅1 , 85+11 , 85 )⋅{(1+
6 ,6310 )
4}⋅√2 , 75
=0 , 0995 (ref. I, hal. 102)
SF=
kTEST⋅cos βo
Bw⋅yC⋅yF
⋅ ii+1 (ref. I, hal. 102)
Diasumsikan MTEST = 30 Kgfm
Sehingga KTEST = 1,2
Maka :
40
SF=1,2⋅cos23o
0 ,2167⋅2 , 925⋅0 ,0995⋅1 , 851 , 85+1
=11 ,369
15. Umur Gigi
Umur kaki gigi
Lh 1=Lw
60⋅n=33⋅103
n⋅S
B5
=33⋅103
6000⋅(5 ,922 )5=40077 , 83 jam
(ref. I, hal. 136)
Lh 7=Lw
60⋅n=33⋅103
n⋅S
B5
=33⋅103
6000⋅(6 ,852 )5=83602 , 02 jam
Umur kepala gigi (pitting)
Lh 1=Lw
60⋅n=
167⋅103⋅K D
n⋅S
G2
=167⋅103⋅9 , 7286000
⋅(10 ,608 )2=30468 , 83 jam
(ref. I, hal. 136)
Lh 7=Lw
60⋅n=
167⋅103⋅K D
n⋅S
G2
=167⋅103⋅9 , 7286000
⋅(12 ,750 )2=44015 , 86 jam
Keterangan :
41
Pasangan Roda Gigi Bahan σD Ko
1 dan 7 16 Mn Cr 5 37 10,05 dan 11 16 Mn Cr 5 37 10,04 dan 10 CK 45 27,7 8,63 dan 9 CK 45 27,7 8,62 dan 8 CK 45 27,7 8,6
6,12, dan 13 37 Mn Si 5 30 7,4
BAB IV
PERHITUNGAN POROS DAN BANTALAN
4. 1. PERHITUNGAN POROS
Ada beberapa gaya yang bekerja pada roda gigi lurus, antara lain :
a. Gaya tangensial, yaitu gaya yang arahnya searah dengan garis singgung
lingkaran tusuk pada titik kontak gigi. Gaya inilah yang menggerakkan roda
gigi.
42
b. Gaya radial, yaitu gaya yang arahnya tegak lurus dengan gaya tangensial
menuju ke pusat rotasi.
c. Gaya aksial, yaitu gaya yang arahnya tegak lurus dengan gaya tangensial dan
gaya radial serta sejajar dengan sumbu rotasi.
4.1.1. PERHITUNGAN GAYA-GAYA YANG TERJADI
a) Gaya Tangensial ( Ft )
Ftn = 2 . Mx . 10 3 ( N ) *) Ref. 4 hal. 166don
Mx = 95449, 29 N / n
b) Gaya Radial ( Fr )
Frn = Ftn . tg αo / cos βo ( N ) *) Ref. 4 hal 154
c) Gaya Aksial ( Fa )
Fan = Ftn . tg βo ( N ) *) Ref. 4 hal 167
#) Tabel gaya
Z Mx Ft Fr Fa
Z1 124,11 3940 1557,89 1672,43
Z2 66,92 2433,45 962,19 1032,94
Z3 229,09 6109,07 2415,54 2593,15
Z4 423,83 9314,94 3683,15 3953,96
Z5 783,83 13837,10 5471,23 5873,50
43
Z6 409,75 8628,32 3410,87 3661,66
Z7 124,11 2121,54 838,86 900,54
Z8 66,92 1070,72 423,37 454,49
Z9 229,09 4363,62 1725,39 1852,25
Z10 423,83 9524,27 3765,92 4042,81
Z11 783,83 23752,42 9391,77 10082,30
Z12 409,75 15175,93 6000,61 6441,80
Z13 243,29 8536,49 3375,35 3626,52
4. 1. 2. PERHITUNGAN POROS
4. 1. 2. 1. Poros I
Gbr. Poros I dan gaya –gaya pendukung
Perhitungan Gaya – gaya Yang Terjadi
a) Gaya – gaya yang terjadi pada poros I
Ft1 = 3940 N Fr1 = 1557,89 N Fa1 = 1672,43 N
Ft2 = 2433,45 N Fr2 = 962,54 N Fa2 = 1032,94 N
Ft3 = 6109,07 N Fr3 = 2415,54 N Fa3 = 2593,15 N
Ft4 = 9314,94 N Fr4 = 3683,15 N Fa4 = 2153,96 N
44
Ft5 = 13837,10 N Fr5 = 5471,23 N Fa5 = 5873,50 N
Ft6 = 8626,32 N Fr6 = 3410,87 N Fa6 = 3661,66 N
Reaksi gaya-gaya pada roda gigi dan bantalan :
Reaksi gaya vertikal :
Σ Fv = 0
RAv - FrB - FrC - FrD - FrE - FrF + RGv - FrH = 0
RAv + RGv = FrB + FrC + FrD + FrE + FrF + FrH
= 1557,89 + 2415,54 + 3683,15 + 5471,23 + 3410,87 + 962,54
= 17501,22 N
Σ MAv = 0
FrB·25 + FrC·85 + FrD·125 + FrE·165 + FrF·225 + FrH·315 - RGv·250 = 0
RGv=(F rB⋅25 )+(F rC⋅85 )+(F rD⋅125 )+(F rE⋅165 )+(F rF⋅225 )+(F rH⋅315 )250
=10712,24 N
maka :
RAv = 17501,22 - RGv
= 17501,22 - 10712,24
= 6788,98 N
Reaksi gaya aksial :
Σ FA = 0
RaA = FaB + FaC + FaD + FaE + FaF + FaH
= 1672,43 + 2593,15 + 3153,96 + 5873,50 + 3661,66 + 1032,94
= 17987,64 N
Reaksi gaya horizontal :
45
Σ Fh = 0
RAh - FtB - FtC - FtD - FtE - FtF + RGh - FtH = 0
RAh + RGh = FtB + FtC + FtD + FtE + FtF + FtH
= 3940 + 6109,07 + 9314,94 + 13837,10 + 8626,32 + 2433,45
= 44260,88 N
Σ MAv = 0
FtB·25 + FtC·85 + FtD·125 + FtE·165 + FtF·225 + FtH·315 - RGh·250 = 0
RGh=(F tB⋅25 )+(F tC⋅85 )+(F tD⋅125 )+( FtE⋅165 )+(F tF⋅225 )+(F tH⋅315 )250
=27090 , 87 N
maka :
RAh = 44260,88 - RGh
= 44260,88 - 27090,87
= 17170,01 N
Momen yang terjadi :
Momen akibat gaya vertikal :
MAv = 0
MBv = RAv·25 = 6788,98·25 = 169724,5 Nmm
MCv = (RAv·85)-(FrB·60) = (6788,98·85)-(1557,89·60) = 483589,9 Nmm
MDv = (RAv·125)-(FrB·100)-(FrC·40)
= (6788,98·125)-(1557,89·100)-(2415,54·40) = 596.211,9 Nmm
MEv = (RAv·165)-(FrB·140)-(FrC·80)-(FrD·40)
46
= (6788,98·165)-(1557,89·140)-(2415,54·80)-(3683,15·40)
= 561507,9 Nmm
MFv = (RAv·225)-(FrB·200)-(FrC·140)-(FrD·100)-(FrE·60)
= (6788,98·225)-(1557,89·200)-(2415,54·140)-(3683,15·100)
-(5471,23·60)
= 181160,1 Nmm
MGv = (RAv·250)-(FrB·225)-(FrC·165)-(FrD·125)-(FrE·85)-(FrF·25)
= (6788,98·250)-(1557,89·225)-(2415,54·165)-(3683,15·125)
-(5471,23·85)-(3410,87·25)
= -62584,65 Nmm
MHv = (RAv·315)-(FrB·290)-(FrC·230)-(FrD·190)-(FrE·150)-(FrF·90)-MGv
= (6788,98·315)-(1557,89·290)-(2415,54·230)-(3683,15·190)
-(5471,23·150)-(3410,87·90)-(-62584,65)
= -330142,85 Nmm
Momen akibat gaya aksial :
M aB=Fa 1⋅do1
2=1672 ,43⋅63
2=52681 , 54 Nmm
M aC=Fa 2⋅do2
2=2593 , 15⋅75
2=97243 , 13 Nmm
M aD=Fa3⋅do3
2=3953 , 96⋅91
2=179905 Nmm
M aE=Fa4⋅do4
2=5873 ,50⋅113
2=331825 , 75 Nmm
47
M aF=Fa5⋅do5
2=3661 , 66⋅95
2=173928 , 85 Nmm
M aH=Fa 6⋅do6
2=1032 , 94⋅55
2=28405 ,85 Nmm
Momen akibat gaya horizontal :
MAh = 0
MBh = RAh·25 = 17170,01·25 = 429250,25 Nmm
MCh = (RAh·85)-(FtB·60) = (17170,01·85)-(3940·60) = 1223050,85 Nmm
MDh = (RAh·125)-(FtB·100)-(FtC·40)
= (17170,01·125)-(3940·100)-(6109,07·40) = 1507888,45 Nmm
MEh = (RAh·165)-(FtB·140)-(FtC·80)-(FtD·40)
= (17170,01·165)-(3940·140)-(6109,07·80)-(9314,94·40)
= 1420128,45 Nmm
MFh = (RAh·225)-(FtB·200)-(FtC·140)-(FtD·100)-(FtE·60)
= (17170,01·165)-(3940·140)-(6109,07·80)-(9314,94·100)-
(13837,1·60)
= 458262,45 Nmm
MGh = (RAh·250)-(FtB·225)-(FtC·165)-(FtD·125)-(FtE·85)-(FtF·25)
= (17170,01·250)-(3940·225)-(6109,07·165)-(9314,94·125)
-(13837,10·85)-(8626,32·25)
= -158173,05 Nmm
MHh = (RAh·315)-(FtB·290)-(FtC·230)-(FtD·190)-(FtE·150)-(FtF·90)-MGh
= (17170,01·315)-(3940·290)-(6109,07·230)-(9314,94·190)
-(13837,32·150)-(8626,32·90)-( -158173,05)
48
= -1602732,3 Nmm
Sehingga momen bengkok yang terjadi :
M=√ (Mvmax )2+ (Mhmax )2
=√(596211 , 9 )2+(−1602732 ,3 )2
=1710034 , 49 Nmm
Bahan poros I disamakan dengan bahan roda gigi 1 yaitu16 Mn Cr 5 atau
SCM 21, σB = 110 Kg/mm2 = 1100 N/mm2, Sf1 = 6 dan Sf2 = 1,3 (Sf2 = 1,3-3,0),
maka :
σ̄ a=σ B
Sf 1⋅Sf 2
=11006⋅1,3
=141 , 25 N /mm2
Berdasarkan referensi II hal. 8 dan 17, untuk beban dengan tumbukan ringan,
maka didapat :
Kt = 1,0 – 1,5 (faktor koreksi untuk momen lentur)
Km = 1,5 – 2,0 (faktor koreksi untuk momen puntir)
Maka diambil :
Kt = 1,0
Km = 1,5
Torsi yang terjadi :
T=60⋅N2⋅π⋅n
=60⋅1040002⋅π⋅6000
=165 ,521 Nm = 165521 Nmm
Sehingga torsi ekivalen yang terjadi adalah :
49
T e=√(K m⋅M )2+(K t⋅T )2
=√(1,5⋅1710034 , 49 )2+ (1,0⋅165521 )2
=2570386 ,66 Nmm
dan momen lentur ekivalennya :
M e=12⋅{(km⋅M )+T }
=12⋅{(1,5⋅1710034 , 49 )+165521 }=1365286 , 37 Nmm
Bahan poros yang digunakan adalah 16 Mn Cr 5 atau SCM 21, dengan tegangan
lentur yang diizinkan :
σB = 1100 Kg/mm2 = 1100 N/mm, diambil faktor keamanan = 4
σ̄=σ B
v
=11004
=275 N /mm2
Berdasarkan referensi I hal. 7 didapat diameter poros :
d s=3√16
π⋅σ B
T e
=3√16π⋅141 , 25
⋅2570386 ,66
=45 ,25 mm
Diameter poros yang diambil adalah ds = 45 mm.
Tegangan geser yang terjadi :
σ a=16⋅T e
π⋅ds3
=16⋅2570386 ,66π⋅453
=134 , 49 N /mm2
50
Sehingga tegangan geser yang terjadi masih lebih kecil daripada tegangan geser
yang diizinkan : σ a¿¿, sehingga dinyatakan aman.
Tegangan lentur yang terjadi :
Berdasarkan referensi II hal. 12 didapat :
σ=32⋅M e
π⋅ds3
=32⋅1365286 ,37π⋅453
=152 ,61 N /mm2
Sehingga tegangan lentur yang terjadi masih lebih kecil daripada tegangan lentur
yang diizinkan : σ ¿¿, sehingga dinyatakan aman.
Sudut puntiran yang diizinkan :
Berdasarkan referensi II hal 18 didapatkan :
θ̄=1000L
⋅0 , 25o
=1000315
⋅0 , 25o=0 ,749o
Sudut puntir yang terjadi :
Berdasarkan Referensi II hal. 18 didapat :
θ=584⋅T⋅LG⋅d
s4
=584⋅165521⋅31583⋅103⋅454
=0 ,089o
Sehingga sudut puntiran yang terjadi masih lebih kecil daripada sudut puntiran
yang diizinkan persatuan meter : θ ¿¿, sehingga dinyatakan aman.
4. 1. 2. 2. Poros II
51
Gbr. Poros II dan gaya –gaya pendukung
Perhitungan Gaya – gaya Yang Terjadi
a) Gaya – gaya yang terjadi pada poros II
Ft7 = 2121,54 N Fr7 = 838,86 N Fa7 = 900,54 N
Ft8 = 1070,72 N Fr8 = 423,37 N Fa8 = 454,49 N
Ft9 = 4363,62 N Fr9 = 1725,39 N Fa9 = 1852,25 N
Ft10 = 9524,27 N Fr10 = 3765,92 N Fa10 = 4042,81 N
Ft11 = 23752,42 N Fr11 = 9391,77 N Fa11 = 10082,30 N
Ft12 = 15175,93 N Fr12 = 6000,61 N Fa12 = 6441,80 N
Reaksi gaya-gaya pada roda gigi dan bantalan :
Reaksi gaya vertikal :
Σ Fv = 0
RIv - FrJ - FrK - FrL - FrM - FrN + ROv - FrP = 0
RIv + ROv = FrJ + FrK + FrL + FrM + FrN + FrP
= 838,86 + 423,37 + 1725,39 + 3765,92 + 9391,77 + 6000,61
= 22145,92 N
Σ MIv = 0
FrJ·25 + FrK·85 + FrL·125 + FrM·165 + FrN·225 + FrP·315 - ROv·250 = 0
52
ROv=(F rJ⋅25 )+(F rK⋅85 )+(F rL⋅125 )+(F rM⋅165 )+(F rN⋅225 )+(F rP⋅315 )250
=14686 , 04 N
maka :
RIv = 22145,92 - ROv
= 22145,92 - 14686,04
= 7459,88 N
Reaksi gaya aksial :
Σ FA = 0
RaI = FaJ + FaK + FaL + FaM + FaN + FaP
= 900,54 + 454,49 + 1852,25 + 4042,81 + 10082,30 + 6441,80
= 23774,19 N
Reaksi gaya horizontal :
Σ Fh = 0
RIh - FtJ - FtK - FtL - FtM - FtN + ROh - FtP = 0
RIh + ROh = FtJ + FtK + FtL + FtM + FtN + FtP
= 2121,54+1070,72+4363,62+9524,27+23752,42+15175,93
= 56008,5 N
Σ MIh = 0
FtJ·25 + FtK·85 + FtL·125 + FtM·165 + FtN·225 + FtP·315 - ROh·250 = 0
ROh=(F tJ⋅25 )+(F tK⋅85 )+(F tL⋅125 )+ (F tM⋅165 )+(F tN⋅225 )+(F tP⋅315 )250
= 37141 , 96 N
maka :
53
RIh = 56008,5 - ROh
= 56008,5 - 37141,96
= 18866,54 N
Momen yang terjadi :
Momen akibat gaya vertikal :
MIv = 0
MJv = RIv·25 = 7459,88·25 = 169724,5 Nmm
MKv = (RIv·85)-(FrJ·60) = (7459,88·85)-(838,86·60) = 171663,5 Nmm
MLv = (RIv·125)-(FrJ·100)-(FrK·40)
= (7459,88·125)-(838,86·100)-(1725,39·40) = 256480,37 Nmm
MMv = (RIv·165)-(FrJ·140)-(FrK·80)-(FrL·40)
= (7459,88·165)-(838,86·140)-(1725,39·80)-(3765,92·40)
= 220417,72 Nmm
MNv = (RIv·225)-(FrJ·200)-(FrK·140)-(FrL·100)-(FrM·60)
=(7459,88·225)-(838,86·200)-(1725,39·140)-(3765,92·100)-
(9391,77·60)
= 232184,58 Nmm
MOv = (RIv·250)-(FrJ·225)-(FrK·165)-(FrL·125)-(FrM·85)-(FrN·25)
= (7459,88·250)-(838,86·225)-(1725,39·165)-(3765,92·125)
-(9391,77·85)-(6000,61·25)
= -27518,24 Nmm
MPv = (RIv·315)-(FrJ·290)-(FrK·230)-(FrL·190)-(FrM·150)-(FrN·90)-MOv
= (7459,88·315)-(838,86 ·290)-(1725,39 ·230)-(3765,92 ·190)
54
-(9391,77·150)-(6000,61 ·90)-(-27518,24)
= -257072,48 Nmm
Momen akibat gaya aksial :
M aJ=Fa 7⋅do7
2=900 , 54⋅117
2=52681 , 59 Nmm
M aK=Fa8⋅do8
2=454 , 49⋅125
2=28405 ,63 Nmm
M aL=Fa9⋅do9
2=1852 ,25⋅105
2=97243 , 13 Nmm
M aM=Fa10⋅do10
2=4042 , 81⋅89
2=179905 , 05 Nmm
M aN=Fa11⋅do11
2=10082 ,30⋅66
2=332715 ,9 Nmm
M aP=Fa 12⋅do12
2=6441 ,80⋅54
2=173928 , 6 Nmm
Momen akibat gaya horizontal :
MIh = 0
MJh = RIh·25 = 18866,54·25 = 191497 Nmm
MKh = (RIh·85)-(FtJ·60) = (18866,54·85)-(2121,54·60) = 236165,4 Nmm
MLh = (RIh·125)-(FtJ·100)-(FtK·40)
= (18866,54·125)-(2121,54·100)-(4363,62·40) = 349583,44 Nmm
MMh = (RIh·165)-(FtJ·140)-(FtK·80)-(FtL·40)
= (18866,54·165)-(2121,54·140)-(4363,62·80)-(9524,27·40)
= 354771,87 Nmm
MNh = (RIh·225)-(FtJ·200)-(FtK·140)-(FtL·100)-(FtM·60)
55
= (18866,54·165)-(2121,54·140)-(4363,62·80)-(9524,27·100)
-(23752,42·60)
= 329048,22 Nmm
MOh = (RIh·250)-(FtJ·225)-(FtK·165)-(FtL·125)-(FtM·85)-(FtN·25)
= (18866,54·250)-(2121,54·225)-( 4363,62·165)-(9524,27 ·125)
-(23752,42·85)-(15175,93·25)
= -16558 Nmm
MPh = (RIh·315)-(FtJ·290)-(FtK·230)-(FtL·190)-(FtM·150)-(FtN·90)-MOh
= (18866,54·315)-(2121,54·290)-(4363,62·230)-(9524,27·190)
-(23752,42·150)-(15175,93·90)-( -16558)
= -388727,20 Nmm
Sehingga momen bengkok yang terjadi :
M=√ (Mvmax )2+ (Mhmax )2
=√(257072 , 48 )2+(−388727 , 20 )2
=466041 , 95 Nmm
Bahan poros II disamakan dengan bahan roda gigi 7 yaitu 20 Mn Cr 5
atau SCM 22, σB = 130 Kg/mm2 = 1300 N/mm2, Sf1 = 6 dan Sf2 = 1,3 (Sf2 = 1,3-
3,0), maka :
σ̄ a=σ B
Sf 1⋅Sf 2
=13006⋅1,3
=166 ,67 N /mm2
Berdasarkan referensi II hal. 8 dan 17, untuk beban dengan tumbukan ringan,
maka didapat :
56
Kt = 1,0 – 1,5 (faktor koreksi untuk momen lentur)
Km = 1,5 – 2,0 (faktor koreksi untuk momen puntir)
Maka diambil :
Kt = 1,0
Km = 1,5
Torsi yang terjadi :
T=60⋅N2⋅π⋅n
=60⋅1040002⋅π⋅6000
=165 ,521 Nm = 165521 Nmm
Sehingga torsi ekivalen yang terjadi adalah :
T e=√(K m⋅M )2+(K t⋅T )2
=√(1,5⋅466041 , 95 )2+ (1,0⋅165521 )2
=718391 , 38 Nmm
dan momen lentur ekivalennya :
M e=12⋅{(km⋅M )+T }
=12⋅{(1,5⋅466041 ,95 )+165521 }=432291 , 62 Nmm
Bahan poros yang digunakan adalah 20 Mn Cr 5 atau SCM 22, dengan tegangan
lentur yang diizinkan :
σB = 1300 Kg/mm2 = 1300 N/mm, diambil faktor keamanan = 4
σ̄=σ B
v
=13004
=325 N /mm2
Berdasarkan referensi I hal. 7 didapat diameter poros :
57
d s=3√16
π⋅σ B
T e
=3√16π⋅166 , 67
⋅718391 ,38
=27 ,99 mm
Diameter poros yang diambil adalah ds = 28 mm.
Tegangan geser yang terjadi :
σ a=16⋅T e
π⋅ds3
=16⋅10835617 , 08π⋅283
=107 , 78 N /mm2
Sehingga tegangan geser yang terjadi masih lebih kecil daripada tegangan geser
yang diizinkan : σ a¿¿, sehingga dinyatakan aman.
Tegangan lentur yang terjadi :
Berdasarkan referensi II hal. 12 didapat :
σ=32⋅M e
π⋅ds3
=32⋅5498040 , 01π⋅283
=109 ,38 N /mm2
Sehingga tegangan lentur yang terjadi masih lebih kecil daripada tegangan lentur
yang diizinkan : σ ¿¿, sehingga dinyatakan aman.
Sudut puntiran yang diizinkan :
Berdasarkan referensi II hal 18 didapatkan :
θ̄=1000L
⋅0 , 25o
=1000315
⋅0 , 25o=0 ,749o
58
Sudut puntir yang terjadi : Berdasarkan Referensi II hal. 18 didapat :
θ=584⋅T⋅LG⋅d
s4
=584⋅165521⋅31583⋅103⋅284
=0 ,009o
Sehingga sudut puntiran yang terjadi masih lebih kecil daripada sudut puntiran
yang diizinkan persatuan meter : θ ¿¿, sehingga dinyatakan aman.
4. 1 .2. 3. Poros Pembalik
Gbr. Poros pembalik dan Gaya-gaya pendukung
Poros pembalik merupakan poros tempat roda gigi 13 dipasangkan,
tidak berputar melainkan hanya menahan beban roda gigi 13 (roda gigi lurus).
Dengan data sebagai berikut :
Ft = 8536,49 N
Fa = 3623,52 N
Fr = 3375,35 N
Reaksi gaya-gaya pada roda gigi dan bantalan :
Reaksi gaya vertikal :
Σ Fv = 0
RQv - Fr13 + RRv = 0
RQv + RRv = Fr13
59
= 3375,35 N
Σ MQv = 0
Fr13·50 – RRv·250 = 0
RRv=Fr 13⋅50
75
=3375 ,35⋅5075
=2250 ,33 N
maka :
RQv = 3375,35 - RRv
= 3375,35 - 2250,33
= 1125,02 N
Reaksi gaya aksial :
Σ FA = 0
RaQ - Fa13 = 0
RaQ = Fa13 = 3623,52 N
Reaksi gaya horizontal :
Σ Fh = 0
RQh - Ft13 + ROh = 0
RQh + RRh = Ft13 = 8536,49 N
Σ MQh = 0
Ft13·50 – RRh·75 = 0
60
RRh=F t 13⋅50
75
=8536 , 49⋅5075
= 5690 , 99 N
maka :
RQh = 8536,49 - RRh
= 8536,49 - 5690,99
= 2845,5 N
Momen yang terjadi :
Momen akibat gaya vertikal :
MQv = 0
MSv = RQv·50 = 1125,02·50 = 56251 Nmm
MRv = (RQv·75)-(Fr13·25) = (1125,02·75)-(3375,35·25) = 0
Momen akibat gaya aksial :
M aS=Fa 13⋅do13
2=3623 , 52⋅57
2=103270 ,32 Nmm
Momen akibat gaya horizontal :
MQh = 0
MSh = RQh·50 = 2845,5·50 = 142275 Nmm
MRh = (RQh·75)-(Ft13·25) = (2845,5·75)-(8536,49·25) = 0
Sehingga momen bengkok yang terjadi :
M=√ (Mvmax )2+ (Mhmax )2
=√(56251 )2+ (142275 )2
=152991 , 34 Nmm
61
Bahan poros pembalik disamakan dengan bahan roda gigi 13 yaitu 37 Mn
Si 5 atau S 55 C-D, σB = 72 Kg/mm2 = 720 N/mm2, Sf1 = 6 dan Sf2 = 1,5 (Sf2 =
1,3-3,0), maka :
σ̄ a=σ B
Sf 1⋅Sf 2
=7206⋅1,3
=92, 31 N /mm2
Berdasarkan referensi II hal. 8 dan 17, untuk beban dengan tumbukan ringan,
maka didapat :
Kt = 1,0 – 1,5 (faktor koreksi untuk momen lentur)
Km = 1,5 – 2,0 (faktor koreksi untuk momen puntir)
Maka diambil :
Kt = 1,0
Km = 1,5
Torsi yang terjadi :
T=60⋅N2⋅π⋅n
=60⋅1040002⋅π⋅6000
=165 ,521 Nm = 165521 Nmm
Sehingga torsi ekivalen yang terjadi adalah :
T e=√(K m⋅M )2+(K t⋅T )2
=√(1,5⋅152991, 34 )2+(1,0⋅165521 )2
= 282951 , 39 Nmm
dan momen lentur ekivalennya :
62
M e=12⋅{(km⋅M )+T }
=12⋅{(1,5⋅152991, 34 )+165521 }=197504 ,01 Nmm
Bahan poros yang digunakan adalah 37 Mn Si 5 atau S 55 C-D, dengan tegangan
lentur yang diizinkan :
σB = 720 Kg/mm2 = 720 N/mm, diambil faktor keamanan = 4
σ̄=σ B
v
=7204
=180 N /mm2
Berdasarkan referensi I hal. 7 didapat diameter poros :
d s=3√16
π⋅σ B
T e
=3√16π⋅80
⋅282951 , 39
=26 ,21 mm
Diameter poros yang diambil adalah ds = 26 mm.
Tegangan geser yang terjadi :
σ a=16⋅T e
π⋅ds3
=16⋅282951 , 39π⋅263
=81 ,99 N /mm2
Sehingga tegangan geser yang terjadi masih lebih kecil daripada tegangan geser
yang diizinkan : σ a¿¿, sehingga dinyatakan aman.
Tegangan lentur yang terjadi :
Berdasarkan referensi II hal. 12 didapat :
63
σ=32⋅M e
π⋅ds3
=32⋅197504 ,01π⋅263
=114 , 46 N /mm2
Sehingga tegangan lentur yang terjadi masih lebih kecil daripada tegangan lentur
yang diizinkan : σ ¿¿, sehingga dinyatakan aman.
Sudut puntiran yang diizinkan :
Berdasarkan referensi II hal 18 didapatkan :
θ̄=1000L
⋅0 , 25o
=100075
⋅0 , 25o=3 ,33o
Sudut puntir yang terjadi :
Berdasarkan Referensi II hal. 18 didapat :
θ=584⋅T⋅LG⋅d
s4
=584⋅165521⋅7583⋅103⋅264
=0 ,191o
Sehingga sudut puntiran yang terjadi masih lebih kecil daripada sudut puntiran
yang diizinkan persatuan meter : θ ¿¿, sehingga dinyatakan aman.
4. 2. PERHITUNGAN BANTALAN
4. 2. 1. Bantalan Poros Input
Gaya aksial yang diterima (Fa1) = 1557,89 N
Gaya radial yang diterima (Fr1) = 1672,43 N
64
Sehingga berdasarkan referensi II hal. 144 bantalan yang digunakan adalah jenis
bantalan roll no. 30308 SKF dengan :
Beban dinamik (C) = 61000 N
Beban statik (Co) = 47500 N
Beban dinamis ekivalen :
Berdasarkan referensi II hal. 135 diperoleh beban dinamis ekivalen :
Fa
Co
=1557 , 8947500
=0 ,033
Maka dari tabel tersebut diperoleh : e = 0,28 dan v = 1
Untuk baris tunggal :
Fa
v⋅Fr
=1557 ,891⋅1672 ,43
=0 ,93 > e
Maka diperoleh : x = 0,56; dan y = 1,97
Pr = x · v · Fr + y · Fa
= 0,56 · 1 · 1672,43 + 1,97 · 1557,89
= 4005,60 N
Faktor kecepatan :
f n=(33 , 3n )
3/10
=(33 , 36000 )
3 /10
=0 ,211 (ref. II, hal.
136)
Faktor umur :
65
f h=f n⋅CPr
=0 ,211⋅610004005 , 60
=3 ,213 (ref. II, hal.
136)
Umur nominal :
Lh=500⋅Fh10 /3
=500⋅3 ,21310/3=24472 , 17 jam (ref. II, hal.
136)
4. 2. 2. Bantalan Poros Antara
Gaya aksial yang diterima (Fa7) = 900,54 N
Gaya radial yang diterima (Fr7) = 838,86 N
Sehingga berdasarkan referensi II hal. 144 bantalan yang digunakan adalah jenis
bantalan roll no. 32305 SKF dengan :
Beban dinamik (C) = 44000 N
Beban statik (Co) = 33000 N
Beban dinamis ekivalen :
Berdasarkan referensi II hal. 135 diperoleh beban dinamis ekivalen :
Fa
Co
=900 ,5433000
=0 , 027
Maka dari tabel tersebut diperoleh : e = 0,22 dan v = 1
Untuk baris tunggal :
66
Fa
v⋅F r
=900 , 541⋅838 ,86
=1 ,07 > e
Maka diperoleh : x = 0,56; dan y = 2,12
Pr = x · v · Fr + y · Fa
= 0,56 · 1 · 838,86 + 2,12 · 900,54
= 2378,906 N
Faktor kecepatan :
f n=(33 , 3n )
3/10
=(33 , 36000 )
3 /10
=0 ,211 (ref. II, hal.
136)
Faktor umur :
f h=f n⋅CPr
=0 ,211⋅440002378 , 906
=3 , 903 (ref. II, hal.
136)
Umur nominal :
Lh=500⋅Fh10 /3
=500⋅3 , 90310 /3=46593 , 98 jam (ref. II, hal.
136)
4. 2. 3. Bantalan Poros Output
67
Gaya aksial yang diterima (Fa5) = 5878,50 N
Gaya radial yang diterima (Fr5) = 5471,23 N
Sehingga berdasarkan referensi II hal. 144 bantalan yang digunakan adalah jenis
bantalan roll no. 32304 SKF dengan :
Beban dinamik (C) = 32000 N
Beban statik (Co) = 23500 N
Beban dinamis ekivalen :
Berdasarkan referensi II hal. 135 diperoleh beban dinamis ekivalen :
Fa
Co
=5878 , 523500
=0 ,250
Maka dari tabel tersebut diperoleh : e = 0,37 dan v = 1
Untuk baris tunggal :
Fa
v⋅Fr
=5878 ,501⋅5471 ,23
=1 ,07 > e
Maka diperoleh : x = 0,56; dan y = 1,54
Pr = x · v · Fr + y · Fa
= 0,56 · 1 · 5471,23 + 1,54 · 5878,50
= 12116,78 N
Faktor kecepatan :
f n=(33 , 3n )
3/10
=(33 , 36000 )
3 /10
=0 ,211 (ref. II, hal.
136)
68
Faktor umur :
f h=f n⋅CPr
=0 ,211⋅3200012116 ,78
=2 ,64 (ref. II, hal.
136)
Umur nominal :
Lh=500⋅Fh10 /3
=500⋅2 ,6410 /3=12730 , 51 jam (ref. II, hal.
136)
4. 2. 4. Bantalan Poros Pembalik
Gaya aksial yang diterima (Fa13) = 3623,52 N
Gaya radial yang diterima (Fr13) = 3375,35 N
Sehingga berdasarkan referensi II hal. 144 bantalan yang digunakan adalah jenis
bantalan roll no. 32306 SKF dengan :
Beban dinamik (C) = 56500 N
Beban statik (Co) = 45000 N
Beban dinamis ekivalen :
Berdasarkan referensi II hal. 135 diperoleh beban dinamis ekivalen :
Fa
Co
=3623 , 5245000
=0 , 081
Maka dari tabel tersebut diperoleh : e = 0,28 dan v = 1
69
Untuk baris tunggal :
Fa
v⋅F r
=3623 ,521⋅3375 ,25
=1 , 07 > e
Maka diperoleh : x = 0,56; dan y = 1,54
Pr = x · v · Fr + y · Fa
= 0,56 · 1 · 3375,35 + 1,54 · 3623,52
= 7470,42 N
Faktor kecepatan :
f n=(33 , 3n )
3/10
=(33 , 36000 )
3 /10
=0 ,211 (ref. II, hal.
136)
Faktor umur :
f h=f n⋅CPr
=0 ,211⋅565007470 , 42
=1, 60 (ref. II, hal.
136)
Umur nominal :
Lh=500⋅Fh10 /3
=500⋅1 ,6010/3=2395 ,36 jam (ref. II, hal.
136)
70
BAB V
PERHITUNGAN LAINNYA
5. 1. Perhitungan Ketebalan Dinding Transmisi
Dari referensi V hal. 234 suhu minyak dan pemeliharaan, pengawasan
serta penggantian, didapat suhu kotak transmisi sumbu belakang untuk kendaraan
adalah :
Tmax = 130˚ - 150˚
Untuk mendapatkan ketebalan dinding kotak transmisi ini berlaku sistem dimana
pada referensi V hal. 11 :
Q = h · A · (Tw - T∞)
Dimana :
Q = perpindahan kalor yang terjadi (W)
h = koefisien perpindahan kalor (W/m2)
A = luas bidang permukaan (m2)
Tw = suhu pelat (˚C)
T∞ = suhu luar (˚C)
Maka diketahui :
Tw = 150˚
h = dari tabel 1. 2 referensi VI hal. 12 diketahui untuk konversi
bebas T = 30˚C pelat vertikal 0,3 m diatas permukaan tanah.
= 4,5 W/m2·˚C
T∞ = 30˚C
71
l = lebar pelat = 34,5 cm = 0,345 m
p = panjang pelat = 37,5 cm = 0,375 m
Dari hal. 72 referensi VI pada dinding tiga (3) dimensi seperti dalam
tanur berbentuk kubus digunakan faktor bentuk, sehingga dapat dicari tebal
dinding yang dibutuhkan :
Q = k · S · ΔT
Dimana :
S= At
dan :
k = untuk baja karbon 1% sebagai bahan kotak transmisi
= 43 W/m·˚C
S=Qk⋅ΔT
=69 , 862543⋅(150−30 )
=13 , 5 m
maka :
S=At
t =AS
=0 ,375⋅0 ,34513 ,5
=0 , 00958 m=9 ,58 mm ≈10 mm
5. 2. Perhitungan Panas dan Pelumas
Perhitungan panas dalam kotak transmisi didasarkan pada panas yang
timbul ketika poros berputar, yaitu panas pada bantalan poros output, dimana
beban yang paling besar disini :
72
Pe = 12380,96 4247,4 N
Diameter luar bantalan, D = 62 mm
Diameter dalam bantalan, d = 25 mm
Lebar bantalan, B = 24 mm
Untuk pelumasan dengan SAE 10 pada temperatur maksimum (Tmax)
= 60˚C dengan viskositas absolut (z) = 14 cP, maka tekanan bantalan (P) :
P=Pe
d⋅B
=12380 , 9625⋅24
=20 , 63 N /mm2
Koefisien gesek (μ) :
μ=33
103⋅( z⋅n
P )⋅( dc )+k
Dimana :
c/d = faktor kelonggaran, umumnya 0,001
k = faktor koreksi, 0,002 untuk 1/d = 0,7 - 0,8
n = putaran bantalan
Maka :
μ=33
103⋅(14⋅6000
20 , 63 )⋅( 10 ,001 )+0 ,002=0 , 025
Panas yang timbul :
Hg = μ · Pe · v
= 0,025 · 12380,96 ·
π⋅25⋅600060⋅1000
73
= 2430,99 J/det = 145 KJ/menit
Hd = C · A · (tmaks - tn)
Dimana :
C = koefisien panas = 0,0008 KJ/menit/cm2/˚C (tanpa ventilasi)
A = luas bantalan = π · D · T
tmaks = temperatur pada permukaan bantalan (˚C)
tn = temperatur udara = 30˚C
Maka :
Hd = 0,0008 · (π · 62 · 1,6) · (60 – 30)
= 0,75 KJ/menit
Karena Hg > Hd maka diperlukan minyak pelumas sebagai media
pendingin tambahan. Jumlah panas yang dipindahkan oleh pelumas = H t dan
supaya seluruh panas yang timbul dapat dipindahkan, maka : Ht = Hg.
M pelumas=H t
S⋅T
Dimana :
S = panas spesifik pelumas = 1,076 KJ/Kg·˚C
T = perbedaan temperatur
Maka :
M pelumas=1451 ,076⋅30
=4 , 49 KJ /menit
74
BAB IV
KESIMPULAN dan SARAN
6. 1. KESIMPULAN
Tugas perencanaan roda gigi Toyota Altis ini dimaksudkan untuk
menghitung data yang ada sehingga didapatkan suatu hasil yang diperlukan
dalam merancang transmisi.
Metode ini menggunakan metode Gustav Niemann yang diambil dari
referensi “machine element“ jilid I dan II, Sularso serta referensi lainnya.
Dari hasil perhitungan diperoleh hasil sebagai berikut :
a. Faktor keamanan harus lebih besar sesuai dengan roda gigi dan jenis material
yang akan direncanakan.
b. Perbedaan dimensi/besaran hasil perhitungan dalam menentukan
perbandingan transmisi, tebal gigi, modul, dan material yang akan
direncanakan.
c. Untuk poros yang digerakan akan mengalami momen puntir yang lebih besar
dari poros penggerak, karena faktor beban yang dipikulnya.
d. Perbedaan dimensi poros karena adanya perbedaan dimensi roda gigi
perhitungan yang mempengaruhi perhitungan kondisi pembebanan yang
dialami, selain itu pemilihan material yang berbeda menghasilkan besaran-
besaran yang berbeda pula.
6. 2. SARAN
Saran yang dapat diajukan setelah merancang ulang roda gigi dalam
hal ini yang harus diperhatikan antara lain adalah :
a. Memindahkan posisi gigi yang satu ke posisi gigi lainnya hendaknya
diperhatikan medan yang dilalui serta cara pengoperasian koplingnya , karena
jika pengoperasiannya kurang baik maka akan mempercepat kerusakan pada
roda gigi.
75
b. Pemeriksaan minyak pelumas secara berkala amatlah penting untuk
menghindari kerusakan pada roda gigi.
c. Oli transmisi perlu diganti secara berkala. Hal ini sangat baik dilakukan agar
transmisi dapat bekerja secara maksimal dan tidak cepat mengalami keausan.
DAFTAR PUSTAKA
76
1. Niemann, Gustav. MACHINE ELEMENT, Design and Calculation in
Mechanical Engineering Volume II. Springer – Verlag, Berlin Heidelberg,
New York
2. Sularso, Kiyokatsu Suga. DASAR PERENCANAAN dan PEMILIHAN
ELEMEN MESIN. Pradnya Paramita
3. Niemann, Gustav. ELEMEN MESIN, Desain dan Kalkulasi dari Sambungan,
Bantalan, dan Poros, Jilid 2. H. Winter, Erlangga
4. Vlack, Lawrence H. Van. ILMU dan TEKNOLOGI BAHAN, Ilmu Logam dan
Bukan Logam. Erlangga
5. Niemann, Gustav. ELEMEN MESIN, Desain dan Kalkulasi dari Sambungan,
Bantalan, dan Poros, Jilid 1. H. Winter, Erlangga
6. Holman, J.P. PERPINDAHAN KALOR. Erlangga
77