RODA GIGI (GEARS)agungds.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/62102/ELMES+3+New.pdf · Putaran...
Transcript of RODA GIGI (GEARS)agungds.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/62102/ELMES+3+New.pdf · Putaran...
RODA GIGI (GEARS)
PENGERTIAN • Roda gigi mentransmisikan daya dan/atau gerakan putar dari
satu poros ke poros yg lain. Tidak terdapat slip sehingga rasio kecepatan dari sistem dapat dipertahankan.
PENGERTIAN Pertimbangan Disain RG
Data yg dibutuhkan guna mendisain roda gigi:
1. Daya yg ditransmisikan.
2. Kecepatan gear penggerak.
3. Kecepatan gear yg digerakkan atau rasio kecepatan.
4. Jarak pusat.
Hal lain yg perlu diperhatikan:
• Kekuatan gigi.
• Ketahanan aus material roda gigi.
• Kelurusan rg (alignment) dan defleksi pd poros yg mungkin timbul.
• kekuatan terhadap lenturan dan tekanan
• Pelumasan (lubrication)
Jenis kerusakan:
Patah
Aus
Berlubang
Tergores permukaannya
KLASIFIKASI RODA GIGI
KLASIFIKASI RODA GIGI • Berdasarkan posisi sumbu dari poros
• Parallel,
• Sumbu poros adalah paralel, roda gigi ini disebut dengan spur gear (gigi sejajar sumbu poros).
• Spur gear yang memiliki gigi membentuk sudut (tak sejajar sumbu poros disebut helical gear)
KLASIFIKASI RODA GIGI • Intersecting
• Sumbu poros tidak sejajar dengan poros yang lain tetapi membentuk sudut atau garis maya, sumbu poros akan berpotongan pada satu titik. Roda Gigi jenis ini disebut dengan bevel gear atau helical bevel gear.
KLASIFIKASI RODA GIGI • Berdasarkan kecepatan roda gigi
• Kecepatan rendah (3 m/dt)
• Kecepatan sedang (3 –15 m/dt)
• Kecepatan tinggi (>15 m/dt).
• Berdasarkan tipe roda gigi
• Roda gigi eksternal
• Roda Gigi dari dua poros bersinggungan pada bagian luar gigi. Bagian roda gigi yg besar disebut spur wheel dan roda gigi yg kecil disebut dengan pinion.
KLASIFIKASI RODA GIGI • Roda gigi internal
• Roda Gigi dari dua buah poros saling bersinggungan pada bagian dalam. Roda gigi yang besar disebut dengan annular gear dan yg kecil dengan pinion.
• Roda gigi Planetary
• Roda Gigi dari dua buah poros dimana dalam arah transmisi putaran poros output lebih rendah dari input, atau sebaliknya arah transmisi diubah.
KLASIFIKASI RODA GIGI
KLASIFIKASI RODA GIGI • Rack and pinion
• Roda Gigi dari sebuah poros bersinggungan baik eksternal atau internal dengan rg dalam garis lurus (straight line).
KLASIFIKASI RODA GIGI CONTOH APLIKASI
KLASIFIKASI RODA GIGI • Berdasarkan posisi gigi pada permukaan roda gigi
• Straight (lurus)
• Inclined (menyudut)
• curved (kurva)
KLASIFIKASI RODA GIGI
NOMENKLATUR RODA GIGI
NOMENKLATUR RODA GIGI
NOMENKLATUR RODA GIGI • Pitch circle
• Lingkaran imajiner yg oleh aksi putar, akan memberi gerak yg sama pada rg. Lingkaran pitch circle disebut dengan pitch diameter. Ukuran rg biasanya dispesifikasikan oleh pitch circle diameter.
• Pitch point
• Titik kontak antara dua lingkaran pitch.
• Pitch surface
• Permukaan rolling, terjadinya kontak.
• Addendum
• Jarak radial gigi dari pitch circle ke bagian atas gigi.
• Dedendum
• Jarak radial gigi dari pitch circle ke bagian bawah gigi
NOMENKLATUR RODA GIGI • Circular pitch
• Jarak bagi lingkaran, yg diukur dari titik satu gigi pada pitch circle ke gigi berikutnya, disimbolkan dengan pc.
dimana D = diameter pitch circle
T = Jumlah gigi pada roda.
• Pressure angle
• Sudut yang dibentuk oleh dua buah gigi rg pada pitch point, disimbolkan dengan terletak antara 14,5 – 20.
• Diametral pitch
• Rasio jumlah gigi thd diameter pitch circle, disimbolkan
dengan pd.
c
dpD
Tp
T
Dpc
.
NOMENKLATUR RODA GIGI • Modul • Rasio dari pitch circle diameter thd jumlah gigi,
disimbolkan dengan m. • Clearance • Jarak radial dari puncak gigi ke gigi bagian bawah.
• Total depth • Jumlah addendum dan dedendum.
• Tooth thickness • Lebar gigi diukur sepanjang pitch circle.
• Top land • Permukaan atas gigi
• Flank • Permukaan gigi dibawah permukaan pitch
BENTUK GIGI INVOLUT • Sebagian besar bentuk roda gigi adalah involut.
• Involut merupakan salah satu bentuk geometri yang di sebut conjugate curve
• Pada titik manapun, tali (string) selalu menggambarkan garis tangensial lingkaran dasar dan selalu tegak lurus dengan kurva involut
SISTEM STANDAR RODA GIGI 1. 20o Full-Depth Involute
2. 14 ½o Full-Depth Involute
3. 14 ½o Composite system
4. 20o Stub-Tooth Involute
PEMBEBANAN PADA RODA GIGI
• Pembebanan pada roda gigi adalah gaya tangensial, gaya normal dan gaya radial.
• Selain itu juga ada tegangan lengkung dan tegangan kontak roda gigi.
DESAIN RODA GIGI
DESAIN RODA GIGI
DESAIN RODA GIGI
RG dengan Idle Gear
Penggambaran RD sederhana Compound gear
Gambar Diagram 6.24
Perencanaan Roda Gigi Lurus Standart
Daya Motor (P) (kW) Putaran Poros (n1) (rpm) Perbandingan Reduksi (i)
Jarak Sumbu Poros (a) (mm)
START
Faktor Koreksi (fc)
Daya rencana (Pd) (kW)
Diameter Lingkar Jarak Bagi Sementara (d’1 & d’2) (mm) ifc
iad
ifc
ad
..22'
.21'
fcPPd .
Modul Pahat (m) Sudut tekan Pahat (α0)
1
Tabel 6.5
Jumlah gigi (z1 & z2) Perbandingan gigi (i)
z2 & z1
'
anPerbandingi
mdz
Diameter Lingkar Jarak Bagi (d’1 & d’2) (mm)
Jarak Sumbu Poros (a0) (mm)
2
0210
.
ddoa
mzdo
Kelonggaran sisi (Co) (mm)
Kelonggaran Puncak (Ck) (mm)
mCk .25,0
Diameter kepala (dk1 & dk2) (mm) Diameter kaki (df1 & df2 )(mm)
Kedalaman Pemotongan (H)(mm)
ckmH
ckmzdf
mzdk
.2
.2).2(
).2(
Faktor Bentuk Gigi (Y1 & Y2)
22
22
11
112;1
xz
xy
xz
xyyy
Tabel 6.6
Tabel 6.7
Kecepatan Keliling (v) (m/s) Gaya tangensial (Ft) (kg)
Faktor Dinamis (fv)
Material Gigi, Perlakuan Panas Kekuatan Tarik (σB1 & σB2)
(kg/mm2) Kekerasan Permukaan Gigi
HB1 & HB2
Tegangan Lentur yang diizinkan (σa1 & σa2) (kg/mm2)
Faktor Tegangan kontak (kH) (kg/mm2)
2
v
PFt
ndbv
.102
1000.60
.1.
Tabel 6.7 & 6.8
Cek Perancangan Poros & Pasak (Tabel 1.1) Misal :
Poros S35 C-D σB = 53 kg/mm2
Sf1 = 6 (Bahan S-C = 6; Bahan SF = 5,6)
Sf2 = 2 (1,3-2) τa = σB /(Sf1.Sf2)
Pasak S40C
Beban Lentur Yang Diizinkan Persatuan Lebar (F’b1 & F’b2) (kg/mm)
Beban permukaan Yang Diizinkan Persatuan Lebar (F’H) (kg/mm)
Harga minimum F’b1 & F’b2 & F’H (F’min) (kg/mm)
3
Lebar Sisi (b) (mm)
4
Material Poros dan Pasak Serta Perlakuan Panasnya
HFF
ZZ
ZdokHHF
fvYmaFb
'min'
21
2 .2. 1 .'
.1 . .
min/ FFtb
Jika tidak sesuai cek ke bagian
Perhitungan Diameter Poros (dS1 & dS2) (mm) Penampang / Ukuran Pasak (Tabel 1.8)
Kedalaman Alur Pasak pada Poros (t1) (mm) Kedalaman Alur Pasak Pada Naf (t2) (mm)
Tebal Antara Dasar Alur Pasak dan Dasar Gigi (Sk1 & Sk2) (mm)
b/m = (6-10) d/b = >1,5
Sk1/m = >2,2
1 / 2 / 3 / 4
STOP / END
2)2
1()
2
1(1
T Cb. . .
1,5
2 5,1
)//(5
10.74,92
510.74,91
3/1
tdsdf
Sk
Kta
dS
CbKt
inPdT
n
PdT
Data Akhir : Modul Pahat (m), Sudut Tekanan Pahat (σ)
Jumlah Gigi (Z1 & Z2), Jarak Sumbu Poros (α) Diameter Luar (dk1 & dk2), Lebar Gigi (b)
Material Gigi & Poros Diameter Poros (ds1 & ds2)
Latihan Soal 1 Roda Gigi Lurus Standart
Rencanakanlah roda gigi lurus dengan data input sbb:
Daya yang ditransmisikan 15 (P) PS
Putaran poros penggerak (n1) 1450 rpm
Perbandingan reduksi (i) ± 4.0
Jarak sumbu poros (a) ± 200mm
Sudut tekan pahat (α0) 200
Bahan Gear FC30 & Bahan Pinion S35C
Perencanaan Roda Gigi Kerucut Lurus
Daya Motor (P) (kW) Putaran Poros (n1) (rpm) Perbandingan Reduksi (i)
Sudut Poros (Σ) Sisi Kerucut R (mm)
Jarak bagi diametral luar (p)
START
Faktor Koreksi (fc)
Daya rencana (Pd) (kW)
Sudut Kerucut Jarak Bagi δ1, δ2 Diameter lingkaran jarak bagi
ujung luar d1, d2 (mm)
fcPPd .
sin 2Rd
1902
)/1(tan1
0
-1
i
Modul (m) Sudut tekan (α0)
1
Jumlah gigi (z1 & z2) Perbandingan gigi (i)
Sudut Kerucut Jarak Bagi δ1, δ2 Diameter lingkaran jarak bagi
ujung luar d1, d2 (mm)
Kecepatan keliling (v) (m/s) Gaya Tangensial (Ft) (kg)
Faktor perubahan kepala x1, x2
Kelonggaran puncak (ck) (mm)
Kelonggaran belakang (Co)(mm)
pm
4,25
mdz /
sin 2Rd
10902
)2/1(-1
tan1
zz
v
PdFt
ndv
.102
1000.60
.1.
mck . 188,0
12
2
2
1146,01
xxz
zx
Tabel sepesifikasi bahan
Diameter lingkaran kepala (dk1, dk2) (mm)
Jarak anatar puncak gigi luar (X1, X2) (mm)
Tebal lingkar gigi (S1, S2) (mm)
Sudut kepala (Ѳk1, Ѳk2) Sudut kaki (Ѳf1, Ѳf2)
Sudut puncak kepala (δk1, δk2) Sudut kerucut kaki (δf1, δf2)
Tinggi kepala (hk1, hk2)(mm) Tinggi kaki (hf1, hf2)(mm)
Kedalaman gigi penuh (H)(mm)
ckmH
ckmxhf
ckmxhf
mXhk
mxhk
2
)11(2
)11(1
)11(2
)11(1
ff
kk
Rhff
Rhkk
)/(1tan
)/(1
tan
mxs
mxs
hkdX
hkddk
)0tan125,0(2
)0tan125,0(1
sin)2/(
cos2
Bahan roda gigi (σB1, σB2) (mm) Perlakuan Panas
Tegangan lentur yg diizinkan (σa1, σa2)(kg/mm2)
Kekerasan permukaan gigi (Hb1, Hb2)
Faktor dinamis (Kv) Faktor benda lebih (Ko)
Faktor ukuran (Ks) Faktor distribusi beban (Km)
Faktor geometris (J1, J2) 37.62,1
18.6
)24,2/(
17.6
36.6
4
grafikJJ
grafikKm
mKs
tabelKo
grafikKv
Beban lentur yang diizinkan persatuan lebar pada
penampang rata-rata (F’b1, F’b2)(kg/mm)
)../(2...22'
)../(1...11'
KmKsKoJKvmabF
KmKsKoJKvmabF
Harga terkecil dari antara tegangan kontak yang
diizinkan (σc)(kg/mm2) Koefisien elastis (Cp2)(kg/mm2)
Faktor dinamis (Cv) Faktor geometri (I)
Faktor beban lebih (Co) Faktor distribusi beban (Cm)
Faktor kondisi permukaan (Cf) 38.6
1
18.6
17.6
36.6
19.6216.6
gambarI
Cf
tabelCm
tabelCo
grafikCv
tabelCp
tabelc
Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar pada
penampang rata-rata (F’h)(kg/mm)
CfCmCo
ICv
pC
dchF
..
..
2
1.'
Harga terkecil dari antara Fb1, Fb2, Fh, (Fmin) (kg/mm)
Lebar sis (b) (mm) min/ FFtb
Jika tidak sesuai cek ke bagian b/m = (<10) R/b = 3
1
STOP / END
Data Akhir : Modul (m), Sudut Tekanan(α)
Jumlah Gigi (Z1&2), Sudut Kerucut Jarak Bagi (δ1&2), Lebar Sisi (b), Dia Lingkaran Jarak Bagi (d1&2), Dia Lingkaran Kepala (dk1), Jarak Antar
Puncak Luar (X1&2), Sudut Kerucut Kepala (δk1&2), Sudut Kerucut Kaki (δf1&2), Bahan
Roda Gigi Dan Perlakuan Panas
Latihan Soal 2 Roda Gigi Kerucut Lurus
Rencanakanlah roda gigi kerucut lurus dengan data input sbb:
Daya yang ditransmisikan (P) 7,3 kW
Putaran pinion (n1) 1000 rpm
Perbandingan putaran (i) 3 - 3.1
Sudut poros (Σ) 900
Jarak bagi diametral pada ujung luar (p) 5
Sudut tekan (α0)200
Sisi kerucut (R) 130 mm
Bahan Gear S35C
Perencanaan Roda Gigi Cacing Silinder
Beban Gulung (W) (kg) Kecepatan gulung (V) (m/min)
Diameter Drum (D) (mm) Efisiensi Mekanis (η 1,2,3,4) Jarak Sumbu Poros (C) (mm)
Perbandingan Reduksi (i) Sudut Kisar (ƴ)
START
Faktor Koreksi (fc)
Beban Rencana (Wd) (kg) fcWWd .
Putaran Drum (nD) (rpm) Daya yang diperlukan (P) (kW)
Daya motor listrik (Pm) (kW)
4.3.2.1.60.102
..
1000..
VfcWP
nDDV
PPm
Bahan Poros; Kekuatan Tarik (σB) (kg/mm2)
Faktor Keamanan Sf1, Sf2 Tegangan Geser yang
diizinkan (τa) (kg/mm2)
Momen puntir poros drum (T2) (kg.mm) Momen puntir poros cacing (T1) (kg.mm)
Diameter Poros Drum (dS1) (mm) Diameter Poros cacing (dS2) (mm)
Modul Aksial (ms) Modul normal (mn)
1
Jumlah ulir (gigi) cacing (Z1) Jumlah gigi roda cacing (Z2)
Sudut kisar (ƴ) Cacing & poros jadi satu / terpisah
).(.
510.74,91
.5
10.74,92
nDi
PmT
nD
PmT
Misalkan SF50; Sf1=6 & Sf2=2,5
)2.1( SfSf
ba
3 1.1,5
1
3 2.1,5
2
Ta
dS
Ta
dS
Misalkan i=Z2/Z1 Cacing dan poros
merupakan kesatuan
cos/.
28,62
7,122
cos/
mnta
Z
Cms
mnms
Lebar sisi gigi roda cacing (b) (m)
Sudut lengkung sisi gigi (Φ)
Diameter lingkar jarak bagi cacing (d1) (mm) Diamater lingkar jarak bagi roda cacing (d2) (mm)
Jarak sumbu poros (a) (mm)
Tinggi kepala cacing (hk) (mm) Tinggi kaki cacing (hf) (mm)
Kelonggaran puncak (c) (mm) Tinggi gigi (H) (mm)
Diameter luar roda cacing (dk1) (mm) Diameter kaki roda cacing (dr1) (mm)
Diameter kepala roda cacing (dt) (mm) Diameter kakai roda cacing (dr2) (mm)
2 hfddr
hkddt
hfddr
hkddk
mnH
mnc
mnhf
mnhk
212
22
.211
.211
.157,2
,157,0
.157,1
2/)21(
2.2
sin/.11
dda
Zmsd
mnZd
35,6)cos/.(38,2
1.577,0
mnb
dkb
b = Interpolasi Misalkan Φ = 900
Diameter luar roda cacing (dk2) (mm) Jari-jari lengkung puncak gigi roda
cacing (rt) (mm) Lebar sisi gigi efektif (be) (mm)
Bahan cacing dan roda cacing Tegangan lentur yang
diizinkan (σba) (kg/mm2) Faktor bentuk roda cacing (Y)
3
Beban lentur yang diizinkan (Fab) (kg)
Faktor tahan aus (Kc) (kg/mm2)
Faktor sudut kisar (Kƴ)
Beban permukaan gigi yang diizinkan (Fac) (kg)
)2/sin(.1
)2/1(
)cos1)(2
1(22
dkbe
hkdrt
hkd
dtdk
Misalkan bahan untuk cacing SF50
Bahan untuk roda cacing FC19
... mnbebaFab
Kc lihat tabel 6.22 Ky lihat tabel 6.23
KybedKcFac ..2.
F min (kg)
Beban statis gigi (Ws) (kg) Beban tangensial (Ft) (kg)
Jika tidak sesuai cek ke bagian F min ≥ Ft ≥ Ws
1,2,3
Data Akhir : Jumlah ulir gigi cacing (Z1)
Jumlah gigi roda cacing (Z2) Modul normal (mn)
Sudut kisar (ƴ) Bahan cacing dan roda cacing
Proporsi cacing dan roda cacing (d1,d2,b,Φ)
STOP / END
Nilai terkecil dari Fab & Fac
1000.60
.2.
4..102
2
..
nDd
PmFt
d
DfcWWs
Latihan Soal 3 Roda Gigi Cacing Silinder
Rencanakanlah pasangan roda gigi cacing dengan data input sbb:
Beban Gulung (W) 6000 kg
Kecepatan Gulung (V) 4,8 m/min
Diameter Derek (D) 1300 mm
Efisiensi Mekanis (η)
η1 = 95%; η2= 92%; η3=85%; η4=57%
Jarak Sumbu Poros (C) 800 mm
Perbandingan reduksi (i) 40
Sudut Kisar (ƴ) 80