Tugas Rancangan Elemen Mesin - Karya Tulis Ilmiah · Web viewTabel 3.3 Tegangan Lentur Yang...

Tugas Rancangan Elemen Mesin

PERENCANAAN BANTALAN PADA RODA GIGI KENDARAAN RODA DUA SUZUKI SHOGUN R

DAYA : 9,8 HPPUTARAN : 9000 RPM

DISUSUN

OLEH

SAID JUNAIDI0451610082

JURUSAN TEKNIK PERTANIANFAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM-BANDA ACEH2008

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 latar belakang

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung secara halus,aman dan

panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros seta elemen

mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka

prestasi seluruh system akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya.

Bantalan dapat dikelompokan dalam dua jenis yaitu

a. Bantalan luncur, dimana pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara

poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan

bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

b. Bantalan gelinding, pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara

bagian yang berputar dengan elemen gelinding.

Kedua jenis bantalan juga dapat dibagi lagi berdasarkan arah beban yang

diterimanya, yaitu

a.Bantalan radial, arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus

sumbu poros.

b. Bantalan aksial, arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah sejajar poros.

Poros dalam dalam gear box adalah poros transmisi yang artinya poros ini juga

ikut berputar, oleh karena itu gaya ataupun beban yang ditumpu oleh bantalan pada

poros ini dan elemen lain yang melekat padanya seperti roda gigi adalah beban radial

yang artinya arah gayanya adalah tegak lurus sumbu poros.

Berdasarkan beban yang diterima poros, maka bantalan yang dipilih untuk

poros dalam gear box adalah bantalan gelinding radial, karena bantalan gelinding

mempunyai keuntungan gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan

bantalan luncur.

1.2 Perbandingan antara bantalan luncur dengan bantalan gelinding.

Bantalan luncur mampu menumpu poros yang berputar tinggi dengan beban

besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dengan mudah di buat serat di

pasang. Oleh karena gasekannya yang besar pada waktu berjalan, bantalan luncur

memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu

sederhana. Dimana panas ynag timbul dari gesekan yang besar, terutama pada beban

yang besar yang memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian karena

adanya lapisan pelumas bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga

hampir tidak bersuara. Adapun tingkat ketelitian yang di perlukan tidak setinggi

bantalan gelinding sehingga dapat lebih murah.

Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil dari pada

bantalan luncur yang tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Putaran pada

bantalan ini di batasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding

tersebut. Karena konstruksinya yang sukar dan ketelitian yang tinggi maka bantalan

gelinding hanya dapat di buat di pabrik-pabrik tertentu saja. Dan harga pada

umumnya lebih mahal dari bantalan luncur. Untuk menekan biaya pembuatan serta

memudahkan pemakaian, bantalan gelinding di produksi menurut standar dalam

berbagai ukuran bentuk. Keunggulan dari bantalan ini adalah karena gesekannya

yang sangat rendah. Proses pelumasannya pun sangat sederhana cukup dengan gmuk

bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi. Meskipun

ketelitiannya sangat tinggi namun karena adanya gerakan elemen gelinding dan

sangkar pada putaran yang tinggi bantalan ini agak gaduh di bandingkan dengan

bantalan luncur.

1.3 hal-hal penting dalam perencanaan bantalan radial

Jika beban bantalan dan [poros di berikan, pertama perlu diperiksa apakah

beban perlu dikoreksi. Selanjutnya tentukan beban rencana dan pilihlah bahan

bantalan. Kemudian tekanan bantalan yang diizinkan dan harga pv yang di diizinkan

di turunkan secara empiris.

Tentukan panjang bantalan l sedemikian hingga tidak terjadi pemanasan yang

berlebihan. Setelah itu periksalah bahn bantalan dan tentukan diameter poros

sedemikian rupa hingga tahan terhadap lenturan. Periksalah tekanan bantalan dan

(l/d).

Bila diameter poros sudah di berikan terlabih dahulu , mulailah dengan

kekuatan bantalan. Dalam semua hal pemeriksaan tekanan bantalan, harga pv dan

(l/d) adalah penting.

Jika pemilihan bahan pelumas, cara pelumasan dan pendinginan terus menerus

akan dilakukan atas dasar jangka waktu kerja, kondisi pelayanan, dan lingkungannya

perlu di tentukan jumlah aliran minyak persatuan waktu.

Kekuatan bantalan

Misalkan beban yang terbagi rata dan bekerja pada bantalan dari sebelah bawah.

Panjang bantalan dinyatakan denagn l(mm), beban persatuan panjang denagn

w(kg/mm),dan beban bantalan dengan W(kg), serat reaksi tumpuan di hitung. Maka

W= w.l.

Besarnya momen lentur maksimum yang di timbulakan oleh gaya-gaya di atas adalah

M=wl2/2 = W l/2

Gambar bantalan radial ujung dan radial tengah

Pemilihan l/d

Untuk bantalan perbandinagan antara panjang dan diameternya adalah sangat

penting, sehingga dalam perencanaan perlu di perhatikan hal-hal seperti

berikut:

1. semakin kecil l/d , semakin rendah kemampuannya untuk menahan

beban.

2. semakin besar l/d, semakin besar pula panas yang timbul karena

gesekan.

3. dengan memperbesar l/d kebocoran pelumas pada ujung bantalan dapat

di perkecil.

4. harga l/d yang terlalu besar akan menyebabkan tekanan yang tidak

merata. Jika lebih baik di pakai harga menengah. Jika kelonggoran

antara bantalan dan poros akan di perkecil atau jika sumbu poros agak

miring terhadap sumbu bantalan maka l/d harus di kurangi.

5. jika pelumaskurang dapat di ratakan denagn baik ke seluruh permukaan

bantalan, harga l/d harus di kurangi.

6. untuk menentukan l/d dalam merencanakan, perlu di perhatikan berapa

besar ruangan yang tersedia untuk bantalan tersebut di dalam mesin.

7. harga l/d tergantung pada kekerasan bahan bantalan. Bahan lunak

memerlukan l/d yang besar.

Tekanan bantalan

Bantalan dapat berbentuk selinder, bola atau kerucut. Yang paling

banyak adalah yang berbentuk selinder. Yang di maksud dengan tekanan

bantalan adalah beban radial di bagi luas proyeksi bantalan,yang besarnya

sama dengan beban rata –rata yang di terima oleh permukaan bantalan. Jika

dinyatakan dengan p (kg/mm2), beban rata-rata ini adalah p=W/ld

L (mm) adalah panjang bantalan, d(mm) adalah diameter poros. Bila l dan d

dinyatakan dalam cm,satuan p adalah kg/cm 2. untuk bantalan dengan lubang

minyak atau alur minyak, harga l.d harus di kurangi luas lubnag atau alur

tersebut untuk menghitung p.

Sifat-sifat bahan bantalan luncur

Sumber: Sumber: Sularso, K. Suga, 1987.

Tekanan maksimum yang diizinkan, dll., dari bantalan radial

Catatan: x = pelumas tetes atau cincin; + = pelumas percik; = pelumas

pompa

1.4 Cara Kerja

Kendaraan jenis Suzuki shogun R ini mempunyai 4 variasi putaran atau variasi

kecepatan dan mempunyai tiga poros yaitu poros output dan poros transisi yang

keduanya berada dalam gear box dan satu lagi poros input utama yang merupakan

tempat melekatnya kopling dan connecting road piston. Putaran poros transisi

merupakan reduksi putaran dari poros utama melalui roda gigi 9 dan 10, dan ini

merupakan tahap reduksi awal. Perubahan variasi kecepatan sesuai dengan yang

diinginkan dapat dilakukan melalui shift drum (pendorong gigi yang satu ke gigi

yang lainnya). Shift drum inilah yang menggerakkan tuas pengatur yang langsung

dihubungkan dengan roda gigi yang dilengkapi dengan tuas penekan.

Pada gambar sket terlihat posisi pada variasi kecepatan pertama (tingkatan

rendah), adapun cara kerja pada variasi kecepatannya adalah sebagai berikut:

Tingkatan pertama : Bila tuas penekan ditekan ke depan, shift drum akan

mendorong roda gigi 4 kekiri (dari sket) sehingga akan terjadi

kaitan dengan roda gigi 2 maka akan berlangsung putaran

antara roda gigi 1 dan roda gigi 2.

Tingkatan kedua : Bila tuas penekan lagi kedepan, maka shif drum akan

mendorong roda gigi 4 kekanan (dari sket) yaitu pada posisi

semula, dan mendorong gigi 5 kekiri (dari sket) sehingga

terkait dengan roda gigi 3 dengan demikian roda gigi 3

menggerakkan roda gigi 4.

Tingkatan ketiga : Bila tuas penekan ditekan lagi kedepan, maka shift drum akan

mendorong roda gigi 5 kekanan (dari sket) pada posisi semula

dan juga mendorong roda gigi 4 kekanan (dari sket) sehingga

terjabdi kaitan dengan roda gigi 6, maka roda gigi 5

menggerakkan roda gigi 6.

Tingkatan keempat : Bila tuas penekan ditekan lagi kedepan maka akan terkait roda

gigi 7 dengan roda gigi 8 melalui shift drum, ini akibat

dorongan roda gigi 5 dan 6 yang bergerak kekanan (dari sket).

BAB II

PERENCANAAN POROS DAN SPLINE

Poros adalah salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya

dan putaran secara bersamaan. Poros yang berfungsi dalam transmisi ini dapat

diklasifikasikan menurut pembebanannya adalah sebagai berikut:

1. Poros transmisi, poros yang mengalami beban puntir murni atau puntir dan

lentur.

2. Spindel, poros transmisi yang relatif pendek dan beban utamanya berupa

puntiran.

3. Gandar, poros yang hanya menerima beban lentur saja, dipakai antara roda-roda

kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir.

2.1 Perhitungan Daya Dan Putaran Pada Masing-Masing Poros

Penerusan daya melalui poros dan roda gigi tidak selalu menghasilkan nilai

yang tetap karena terjadi penghilangan daya sewaktu terjadinya kontak antara

pasangan roda gigi, yang mana energi mekanik yang dimiliki oleh roda gigi

penggerak berubah menjadi panas karena tumbukan dengan roda gigi yang

digerakkan pada saat tenjadi kontak dan energi panas ini tidak dibutuhkan dalam

system transmisi putaran. Oleh karena itu dalam perencanaan poros ini digunakan

suatu faktor yang menunjukkan jumlah daya yang dapat diteruskan dalam transmisi

putaran yaitu efisiensi transmisi (η). Harga dari efisiensi ini adalah lebih kecil dari

satu (η < 1) atau tidak pernah mencapai nilai 100%.

Dalam perencanaan poros kendaraan Suzuki shogun R yang berdaya 9,8 Hp

dan berputaran 9000 rpm ini, efisiensi penerusan daya direncanakan sebesar 0,98

atau 98%. Dengan diketahuinya efisiensi transmisi ini maka daya tiap poros dapat

dihitung yaitu sebagai berikut:

Daya poros I (penggerak utama) = 9,8 Hp x 0.735 kW = 7,203 kW

Daya poros II (poros transisi) = 7,203 kW x 0,98 = 7,059 kW

Daya poros III (poros output) = 7,059 kW x 0,98 = 6,918 kW

Putaran yang ditransmisikan melalui roda gigi dari satu poros keporos lainnya

mengalami perubahan dari segi jumlah putarannya, hal ini dikarenakan

perbandingan transmisi tidak selalu sama dengan satu (i ≠ 1), sehingga

putarannya bisa lebih kecil (i > 1)

ataupun lebih besar (i < 1) dari semula. Hubungan antara jumlah putaran

dengan i adalah sebagai berikut:

Dengan mempergunakan persamaan di atas dan diketahuinya perbandingan

transmisi tiap pasangan roda gigi, maka putaran tiap poros dapat kita hitung.

Perbandingan transmisi tiap pasangan roda gigi dalam gear box kenderaan Suzuki

tipe shogun R dapat di lihat dalam Tabel 2.1 di bawah ini.

Tabel 2.1 Perbandingan transmisi tiap tahapan

Tahapan Perbandingan transmisiReduksi awal 3,8

Kecepatan pertama/rendah 3Kecepatan kedua 1,875Kecepatan ketiga 1,368

Kecepatan keempat/top 1,052 Sumber: Distributor Suzuki, Peunayong

Berdasarkan data tersebut, maka kita dapat menentukan putaran tiap-tiap

poros yaitu:

1. Putaran poros kedua, yang merupakan reduksi awal dari poros penggerak utama

yang mempunyai putaran sebesar 9000 rpm.

rpm

2. Putaran poros output, untuk poros ini tingkatan putaran yang dialaminya

tergantung dari tingkatan kecepatan, maka untuk tingkatan kecepatan:

a. Pertama rpm

b. Kedua rpm

c. Ketiga rpm

d. Top rpm

Demikianlah perhitungan daya dan putaran tiap-tiap poros yang mana data ini

akan dipergunakan dalam tahapan perhitungan berikutnya.

2.2 Perhitungan Poros Penggerak Utama/Input Dan Pasak

Poros penggerak utama yang berputar akibat gerakan bolak-balik piston

dihubungkan dengan kopling yang bergigi pada diameter terluarnya. Poros ini

berputar dengan daya 7,203 kW dan putarannya sebesar 9000 rpm, beban utama

poros ini berupa beban puntir, pada ujung poros ini terdapat sebuah kopling yang

memberikan beban lentur terhadap poros, namun beban lentur ini dapat diabaikan

karena terlalu kecil dibandingkan beban puntir, walaupun demikian demi keamanan

dalam pemakaian pengaruh beban lentur ini dimasukkan dalam faktor Cb yang

harganya antara 1,2 –2,3.

Variasi daya akan dialami oleh poros ini, daya yang besar diperlukan pada saat

mendaki dan perubahan tingkatan kecepatan, namun daya normal diperlukan setelah

perubahan kecepatan dan pada jalan datar, oleh karena itu daya yang digunakan

untuk perhitungan ini adalah daya rata-rata dengan faktor koreksinya (fc) adalah 1,3

(Tabel 2.2) sehingga daya rencana dari poros adalah:

kW

Tabel 2.2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan,fc

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukanDaya maksimum yang diperlukanDaya normal

1,2 – 2,00,8 – 1,21,0 – 1,5

Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin,1987, hal 7

Momen puntir (T) yang dialami oleh poros dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

Dalam perencanaan ini bahan yang dipilih untuk poros adalah batang baja yang

ditarik dingin dengan lambangnya S35C-D (Tabel 2.3) yang tegangan tariknya (σB)

sebesar 53 kg/mm2 dan faktor keamanan (Sf1) bahan berlambang S-C adalah 6,0.

Pemilihan material ini sebagai bahan poros dikarenakan batang baja ini telah ditarik

dingin sehingga permukaan poros yang beralur pasak menjadi lebih keras dan

kekuatannya bertambah besar. Di samping beralur pasak poros ini juga dibuat

bertangga dengan diameter lebih besar pada tempat dipasangnya bantalan, hal ini

bertujuan untuk menyesuaikannya dengan diameter dalam dari bantalan.

Tabel 2.3 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang ditarik dingin untuk poros

Standar dan macam Lambang Perlakuan

panasKekuatan

tarik(kg/mm2) Keterangan

Baja karbon konstruksi

mesin (JIS G 4501)

S30CS35CS40CS45CS50CS55C

Penormalan“““““

485255586266

Batang baja yang difinis

dingin

S35C-DS45C-DS55C-D

---

536072

Ditarik dingin, digerinda, dibubut,atau gabungan antara hal-hal tersebut


Pengaruh-pengaruh ini dimasukkan dalam perhitungan yang dinyatakan dengan

Sf2 yang harganya 1,3 sampai 3,0. Pada perencanaan ini faktor Sf2 diambil sebesar

2,5, dari data-data diatas dapat ditentukan tegangan geser yang diizinkan (τa ) untuk

poros yaitu: kg/mm2

Pembebanan yang akan dialami oleh poros dikenakan dengan sedikit kejutan

pada waktu star dan pada waktu pemindahan tingkatan kecepatan, oleh karena itu

faktor momen puntir Kt diambil sebesar 1,5 (Tabel 2.4), sementara itu faktor beban

lentur Cb diambil sebesar 1,5. Semua faktor ini akan digunakan dalam perhitungan

diameter poros dengan memakai persamaan berikut:

Tabel 2.4 Faktor Momen Puntir

Cara pembebanan Kt

Beban dikenakan secara halusTerjadi sedikit kejutanBeban dikenakan dengan kejutan dan tumbukan besar

1,01,0 – 1,51,5 – 3,0


Diameter poros harus dipilih dari Tabel 2.5, berdasarkan tabel tersebut

diameter 15 mm hanya digunakan pada tempat bantalan dipasang, oleh karena itu

diameter poros dipilih sebesar 16 mm.

Tabel 2.5 Diameter Poros4

4,5

5

*5,6

6

*6,3

7*7,1

8

9

10

11

*11,212

*12,5

14(15)16

(17)18192022

*22,42425

2830

*31,532

3535,5

38

40

42

45

4850

5556

60

63

6570717580859095

100(105)110

*112120

125130

140150160170180190200220

*224240250260280300*315320340

355360380

400

420440450460480500530

560

600

630


Keterangan :

1. Tanda* menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar

2. Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding

Menurut Sularso (Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987),

Berdasarkan diameter poros dapat ditentukan alur pasak pada poros dengan melihat

tabel ukuran pasak yang telah distandarkan dan juga dapat ditentukan diameter poros

tempat dipasangnya bantalan.

Alur pasak

5 x 3 x filet 0,25 (Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin, 1987, hal 10)

Diameter dalam bantalan adalah = 17 mm

jari-jari filet = (17 – 16)/2 = 0,5 mm

Kosentrasi tegangan pada poros bertangga adalah

0,5/16 = 0,03; 17/16 = 1,06, β = 1,4

Kosentrasi tegangan pada alur pasak

0,25/16 = 0,015, α =2,8 α > β

Tegangan geser yang terjadi pada poros adalah :

kg/mm2

Pemeriksaan keamanan poros yang telah dihitung dapat dilakukan dengan

membandingkan tegangan geser yang diizinkan yang dikoreksi dengan tegangan

geser yang dihitung atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor lenturan Cb dan Kt.

Sebuah poros aman digunakan apabila tegangan geser yang diizinkan yang dikoreksi

lebih besar dari tegangan geser yang dihitung atas dasar poros tanpa alur pasak,

faktor Cb dan Kt.

Berdasarkan perbandingan diatas maka poros yang telah dihitung adalah aman

dan layak untuk digunakan.

Penerusan daya dari poros utama keporos transisi dilakukan oleh kopling yang

bergigi pada diameter luarnya, penerusan daya tidak akan terjadi apabila tidak ada

pengikat antara poros dan kopling, maka digunakanlah pasak untuk melakukan

fungsi tersebut. Data-data untuk menghitung pasak dapat diperoleh dari perhitungan

poros, data tersebut adalah ds dan T, maka gaya tangensial F pada permukaan poros

adalah:

kg

Berdasarkan tabel alur pasak standar, maka dimensi dari pasak adalah:

Penampang pasak 5 x 5

Kedalaman alur pasak pada poros t1 = 3,0 mm

Kedalaman alur pasak pada naf t2 = 2,3 mm

Bahan pasak yang dipilih adalah batang baja S45C-D dengan tegangan tariknya

σB adalah 60 kg/m2 dengan faktor keamanan Sfk1 adalah 6 dan Sfk2 dipilih sebesar 2

karena beban dikenakan dengan sedikit kejutan. Untuk menghindari kerusakan

permukaan samping pasak, maka perlu dihitung tegangan geser yang dizinkan τka

dengan menggunakan persamaan berikut:

kg/mm2

Gaya yang bekerja pada sisi samping pasak akan menimbulkan tekanan terhadap

pasak yang besarnya adalah :

Namun tekanan permukaan ini mempunyai batas tertentu yang dinamakan

dengan tekanan permukaan yang dizinkan pa yang harganya adalah 8 kg/mm2 untuk

poros diameter kecil dan 10 kg/mm2 untuk poros dengan diameter besar, dan

setengah dari harga diatas untuk poros berputaran tinggi. Untuk poros yang

direncanakan ini harus dipilih sebesar 4 kg/mm2 karena poros berdiameter kecil dan

berputaran tinggi. Panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari tegangan geser

yang diizinkan yaitu:

Panjang pasak juga dapat ditentukan dari tekanan permukaan yang diizinkan

Dari kedua panjang yang didapat dari perhitungan, maka yang diambil adalah

yang lebih besar yaitu 11,08 mm, namun panjang dari pasak telah distandarkan

dalam tabel ukuran pasak, dari tabel tersebut kita bisa memilih nilai yang mendekati

dengan nilai yang didapat dari perhitungan yaitu 14 mm. Untuk mengetahui

keamanan dari perhitungan pasak ini maka beberapa syarat keamanan harus dipenuhi

oleh pasak ini, syarat tersebut adalah:

0,25 < b/ds < 0,35

0,75 < lk/ds < 1,5

0,25 < 0,3125 < 0,35

0,75< 0,875 < 1,5

Berdasarkan syarat diatas, maka pasak yang telah dihitung adalah aman dan baik

untuk digunakan.

2.3 Perhitungan Poros Kedua Dan Spline

Poros penggerak utama yang berputar akibat gerakan bolak-balik piston

memindahkan daya sebesar 7,059 kW dan 2354 rpm keporos kedua melalui roda

gigi. Poros kedua dibebani dengan beban puntir sebagai beban utamanya dan beban

lentur akibat pemasangan roda gigi, namun beban lentur ini sangat kecil

dibandingkan dengan beban utamanya, sehingga pengaruh beban lentur ini hanya

dimasukkan dalam faktor Cb yang harganya dipilih sebesar 2.

Variasi daya juga dialami oleh poros ini, daya yang besar diperlukan pada saat

perubahan tingkatan kecepatan dan pada saat tanjakan, namun daya normal

diperlukan setelah perubahan kecepatan, dan pada jalan yang datar, oleh karena itu

daya yang digunakan untuk perhitungan ini adalah daya rata-rata dengan faktor

koreksinya (fc) adalah 1,3 (Tabel 2.2) sehingga daya rencana dari poros adalah:

Momen puntir (T) yang dialami oleh poros ini adalah:

Dalam perencanaan ini bahan yang dipilih untuk poros kedua adalah batang

baja yang ditarik dingin dengan lambangnya S45C-D (Tabel 2.3) yang tegangan

tariknya (σB) sebesar 60 kg/mm2 dan faktor keamanan (Sf1) adalah 6,0. Poros ini

juga dibuat bertangga seperti poros utama.

Pengaruh ini dimasukkan dalam perhitungan yang dinyatakan dengan Sf2, pada

perencanaan ini faktor Sf2 diambil sebesar 1,5, dari data-data diatas dapat ditentukan

tegangan geser yang diizinkan (τa ) untuk poros yaitu:

kg/mm2

Pembebanan yang akan dialami oleh poros ini sama dengan poros utama,

karena poros ini langsung berhubungan dengan poros utama, oleh karena itu faktor

momen puntir Kt diambil sebesar 1,5 (Tabel 2.4), sementara itu faktor beban lentur

Cb diambil sebesar 2. Semua faktor ini akan digunakan dalam perhitungan diameter

poros dengan memakai persamaan berikut:

Diameter poros harus dipilih dari Tabel 2.5, dari tabel tersebut didapatkan

bahwa diameter 21 mm tidak terdapat dalam tabel, oleh karena itu diameter poros

dipilih sebesar 22 mm. Untuk menghitung pengaruh kosentrasi tegangan pada poros

bertangga, maka harus ditentukan dahulu diameter poros tempat dipasangnya

bantalan.




1,5 / 22 = 0,068; 25/22 = 1,136, β = 1,2

Momen puntir yang bekerja pada poros, mengakibatkan terjadinya tegangan geser

pada poros sebesar:

kg/mm2



faktor Cb dan Kt.

Berdasarkan perhitungan diatas maka poros yang telah dihitung adalah aman


Roda gigi yang dipasang pada poros ini direncanakan dapat bergeser untuk

melakukan fungsi transmisinya, oleh karena itu elemen mesin yang cocok untuk

mengikat poros dengan roda gigi dan dapat digeser pada saat tertentu adalah spline.

Dalam perencanaan ini spline yang mengikat poros dan roda gigi direncanakan

berjumlah 6 buah. Menurut Alex-Valance (Design of Machine Member, 1951, hal

174),untuk spline berjumlah 6 buah dan pergeseran roda gigi berlangsung ketika

poros sedang bekerja, maka hubungan antara diameter poros dengan diameter spline

adalah: ds = 0,80 x D ( Tabel 2.6 ).

Untuk poros ini ukuran spline yang diperlukan adalah sebagai berikut:

Diameter spline (D) = ds / 0,80 = 22 / 0,80 = 27,5 mm

Lebar spline (w) = 0,25 x D = 0,25 x 27,5 = 6,875 mm

Tinggi spline (l) = 0,10 x D = 0,10 x 27,5 = 2,75 mm

Bahan yang digunakan untuk spline adalah sama dengan bahan poros, karena

spline menyatu dengan poros.

2.4 Perhitungan Poros Ouput Dan Spline

Poros output yang merupakan poros terakhir dari sistem transmisi daya, bekerja

dengan daya 6,918 kW dan putaran yang bekerja pada poros ini bervariasi tergantung

dari tingkatan kecepatan. Dalam perencanaan poros ini, putaran yang dipakai untuk

melakukan perhitungan poros adalah putaran terkecil (785 rpm), karena putaran

berbanding terbalik dengan momen puntir ( T = 1 / n ), sehingga torsi terbesar terjadi

pada putaran terkecil. Variasi daya yang dialami oleh poros ini sama dengan yang

dialami oleh poros kedua, oleh karena itu daya yang digunakan untuk perhitungan ini

adalah daya rata-rata dengan faktor koreksinya (fc) adalah 1,3 (Tabel 2.2) sehingga

daya rencana dari poros adalah:

Momen puntir (T) yang dialami oleh poros ini adalah:

Dalam perencanaan ini bahan yang dipilih untuk poros output adalah batang

baja yang ditarik dingin dengan lambangnya S45C-D (Tabel 2.3) yang tegangan

tariknya (σB) sebesar 60 kg/mm2 dan faktor keamanan (Sf1) adalah 6,0.

Pada perencanaan ini faktor Sf2 diambil sebesar 1,5, dari data-data diatas dapat

ditentukan tegangan geser yang diizinkan (τa ) untuk poros yaitu:

kg/mm2

Pembebanan yang akan dialami oleh poros dikenakan dengan sedikit kejutan

pada waktu pemindahan tingkatan kecepatan, oleh karena itu faktor momen puntir K t

diambil sebesar 1,5 (Tabel 2.4), sementara itu faktor beban lentur Cb diambil sebesar

2, karena poros dibuat bertangga. Semua faktor ini akan digunakan dalam

perhitungan diameter poros dengan memakai persamaan berikut:

Diameter poros 29,5 mm tidak terdapat dalam tabel, oleh karena itu diameter

poros dipilih sebesar 30 mm. Untuk menghitung pengaruh kosentrasi tegangan pada

poros bertangga, maka harus ditentukan dahulu diameter poros tempat dipasangnya

bantalan




2,5/30 = 0,083; 35/30 = 1,167, β = 1,4

Momen puntir yang bekerja pada poros, mengakibatkan terjadinya tegangan geser

pada poros sebesar:

kg/mm2



faktor Cb dan Kt.

Berdasarkan perhitungan diatas maka poros yang telah dihitung adalah aman


Dalam perencanaan ini spline yang mengikat poros output dan roda gigi

direncanakan berjumlah 6 buah. Maka ukuran dari spline adalah sebagai berikut:

Diameter poros (ds) = 0,80 x D

Diameter spline (D) = ds / 0,80 = 30 / 0.80 = 37,5 mm

Lebar spline (w) = 0,25 x D =0,25 x 37,5 = 9,375 mm

Tinggi spline (h) = 0,10 x D = 0,10 x 37,5 = 3,75 mm

Bahan untuk spline adalah sama dengan bahan poros yaitu S45C-D.

BAB III

PERENCANAAN RODA GIGI

3.1 Perhitungan Pasangan Roda Gigi Pada Tahapan Reduksi Awal

Pasangan roda gigi tahapan reduksi awal, terdiri dari pinyon yang melekat pada

poros utama dan roda gigi besar yang melekat pada poros transisi. Jarak antara

sumbu poros utama dan sumbu poros transisi direncanakan sebesar 80 mm. Daya

dan putaran poros utama ditransmisikan keporos transisi melalui pasangan roda gigi

dengan perbandingan transmisinya 3,8. Daya rencana dari poros utama adalah 9,504

kW dan putarannya adalah 9000 rpm, data ini didapatkan pada Bab I Perencanaan

Poros.

Untuk mentransmisikan daya tersebut melalui pasangan roda gigi maka perlu

direncanakan sebuah pasangan roda gigi dengan diameter, ketebalan dan bagian

bagian lain dari roda gigi yang sesuai dengan daya dan putaran tersebut.

Diameter sementara dari pasangan roda gigi dapat ditentukan dengan

mempergunakan persamaan berikut:

Berdasarkan diagram pemilihan modul, maka modul yang dipilih adalah 2,5.

Jumlah gigi (z) dari setiap roda gigi dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan berikut:

Gambar 3.1 Diagram Pemilihan Modul Roda Gigi Lurus

Dari perhitungan diatas ada empat kemungkinan susunan jumlah gigi dari

pasangan roda gigi yaitu: 13 : 50 , 13 : 51, 14 : 50, 14 : 51; dari keempat

kemungkinan tersebut maka perbandingan 13 : 50 lebih mendekati dengan

perbandingan transmisi yaitu 3,84; oleh karena itu jumlah gigi dari pasangan roda

gigi ditetapkan sebagai berikut:

z1 = 13 dan z2 = 50, kemudian diameter sebenarnya dari pasangan roda gigi dapat

ditentukan sebagai berikut:

Pada pasangan roda gigi, di antara lingkaran kepala dan lingkaran kaki biasanya

terdapat celah yang sering disebut dengan kelonggaran puncak (ck) yang besarnya

adalah 0,25 x m atau lebih, namun dalam perencaaan ini ck diambil 0,25m, maka

harga ck = o,25 x 2,5 = 0,625 mm.

Ukuran-ukuran lain dari roda gigi dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut:

a. Diameter kepala ( dk)

dk1 = (z1+ 2)m = (13 + 2) x 2,5 mm = 37,5 mm

dk2 = (z2+ 2)m = (50 + 2) x 2,5 mm = 125 mm

b. Diameter kaki ( df )

df1 = ( z1 – 2 )m – 2 x ck = ( 13 –2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 26,25 mm

df2 = ( z2 – 2 )m – 2 x ck = ( 50 – 2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 118,75 mm

c. Tingggi gigi ( H )

H = 2 x m + ck = 2x 2,5 + 0,625 = 5,625 mm

d. Factor bentuk gigi

Factor bentuk gigi ini dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini

Tabel 3.1 Faktor Bentuk Gigi

Jumlah gigi Y Jumlah

Gigi Y Jumlah Gigi Y

101112131415161718

0,2010,2260,2450,2610,2760,2890,2950,3020,308

192021232527303438

0,3140,3200,3270,3330,3390,3490,3580,3710,383

43506075100150300

batang gigi

0,3960,4080,4210,4340,4460,4590,471

0,484

Sumber: Dialer Suzuki

Keterangan: Y1 = 0,261

Y2 = 0,408

e. Kecepatan keliling roda gigi ( v)

kecepatan keliling roda gigi dihitung berdasarkan diameter jarak bagi dari roda

gigi dengan persamaannya sebagai berikut:

f. Factor koreksi terhadap kecepatan ( fc )

Semakin tinggi kecepatannya, semakin besar pula variasi beban atau tumbukan

yang terjadi, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi terhadap gaya yang terjadi pada

roda gigi. Factor koreksi dapat dilihat pada tabel dibawah ini

Tabel 3.2 Faktor Dinamis

Kecepatan rendah

Kecepatan sedang

Kecepatan tinggi

Berdasarkan tabel diatas maka untuk roda gigi reduksi ini, factor koreksinya

dapat digunakan persamaan:

g. gaya tangensial roda gigi

Roda gigi yang berputar dengan kecepatan tertentu akan menghasilkan gaya

tangensial sebesar: Ft = 102P / v = (102 x 9,504) / 15,30 = 63,36 kg

h. Bahan roda gigi

Bahan roda gigi dapat kita pilih berdasarkan tabel 3.3. Berdasarkan tabel

tersebut bahan untuk:

Pinyon ; S 45 C σB = 58 kg / mm2 HB = 200 σa = 30 kg / mm2

Roda gigi ; FC 30 σB = 30 kg / mm2 HB = 200 σa = 13 kg / mm2

Berdasarkan pemilihan bahan untuk pasangan roda gigi reduksi ini maka

a. Beban lentur yang diizinkan adalah (F’b)

F’ b1 = 30 x 2,5 x 0,261 x 0,282 = 5,5 kg

F’b2 = 13 x 2,5 x 0,408 x 0,282 = 3,73 kg

b. Beban permukaan yang dizinkan (F’H )

F’ H = 0,079 x 32,5 x (2 x 50)/ 63 = 4,075 kg

Tabel 3.3 Tegangan Lentur Yang Diizinkan Pada Bahan Roda Gigi

Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin 1987

i. Lebar roda gigi (b)

Lebar roda gigi biasanya ditetapkan antara (6 – 10 )m, roda gigi dengan sisi

sangat lebar cenderung mengalami deformasi, khususnya jika bekerja sebagai

pinyon. Oleh karena itu lebar roda gigi dihitung berdasarkan beban minimum yang

diizinkan dengan menggunakan persamaan berikut:

b =Ft / F’tm

= 63,36 kg / 3,73 kg = 16,99 mm, dibulatkan menjadi 17 mm.

Pemeriksaan perhitungan roda gigi dapat dilakukan dengan membandingkan

beberapa dimensi dari roda gigi yaitu:

b / m = 17 / 2,5 = 6,8 kontruksi aman

d / b = 32,5 / 17 =1,9 kontruksi aman

Syarat keamanan untuk pemeriksaan ini adalah d / b harus lebih besar dari 1,5;

berarti syarat kedua ini juga telah terpenuhi, dengan demikian roda gigi reduksi ini

adalah aman untuk digunakan.

3.2 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan pertama

Pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan pertama/rendah ini terdiri dari

pinion yang terletak pada poros transisi dan roda gigi yang terletak pada poros

output. Jarak antara poros transisi dan poros output direncanakan sebesar 60 mm.

Penerusan daya dan putaran dari poros transisi sebesar 9,13 kW / 2354 rpm ke poros

output dilakukan oleh pasangan roda gigi ini yang bersifat reduksi dengan

perbandingan transmisinya sebesar 3.

Penerusan daya dan putaran akan berlangsung dengan baik apabila ukuran dari

roda gigi yang direncanakan mampu untuk meneruskan daya dan putaran yang

direncanakan. Berikut ini adalah langkah-langkah perhitungan dimensi dari roda

gigi , pemilihan bahan roda gigi dan pemeriksaan keamanan pemakaian roda gigi.

a. Diameter jarak bagi sementara pinion dan roda gigi (d0’)

b. Jumlah gigi dari pinion dan roda gigi (z)

Berdasarkan daya pada poros ini maka modul untuk roda gigi ini dapat

diperoleh diagram pmilihan modul. Dari diagram tersebut modul untu roda gigi

ini dipilih sebesar 2,5 mm. Dengan demikian jumlah gigi dari pinion dan roda

gigi dapat ditentukan yaitu:

c. Diameter jarak bagi sebenarnya ( d0 )

d. Diameter kepala ( dk)

dk1 = (z1+ 2)m = (12 + 2) x 2,5 mm = 35 mm

dk2 = (z2+ 2)m = (36 + 2) x 2,5 mm = 95 mm

e. Diameter kaki ( df )

ck = o,25 x 2,5 = 0,625 mm.

df1 = ( z1 – 2 )m – 2 x ck = ( 12 –2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 26,25 mm

df2 = ( z2 – 2 )m – 2 x ck = ( 36 – 2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 118,75 mm

f. Tingggi gigi ( H )

H = 2 x m + ck = 2x 2,5 + 0,625 = 5,625 mm

g. Factor bentuk gigi (Y)

Y1 = 0,245

Y2 = 0,37 + (0,383 – 0,371) 2/4 = 0,377

h. Kecepatan keliling roda gigi ( v)

i. Factor koreksi terhadap kecepatan ( fc )

j. Gaya tangensial roda gigi

Ft = 102P / v = (102 x 9,315) / 3,69 = 257,5 kg

k. Bahan roda gigi

Bahan roda gigi dapat kita pilih berdasarkan tabel 3.3. Berdasarkan tabel

tersebut bahan untuk:

Pinyon ; SNC 22 σB = 100 kg / mm2 HB = 600 σa = 55 kg / mm2

Roda gigi ; SNC 21 σB = 80 kg / mm2 HB = 600 σa = 40 kg / mm2



F’ b1 = 55 x 2,5 x 0,245 x 0,488 = 15,092 kg

F’b2 = 40 x 2,5 x 0,377 x 0,488 = 16,89 kg

b.Beban permukaan yang dizinkan (F’H )

F’ H = 0,569 x 30 x 2 x 36/ 48 = 25,605 kg

l. Lebar roda gigi (b)

b =Ft / F’tm


m. Pemeriksaan keamanan


d / b = 30 / 17 = 1,76 kontruksi aman

Dengan demikian roda gigi reduksi ini adalah aman untuk digunakan.

3.3 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan kedua

Pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan kedua ini terdiri dari pinion yang

terletak pada poros transisi dan roda gigi yang terletak pada poros output. Jarak

antara poros transisi dan poros output direncanakan sebesar 60 mm. Penerusan daya

dan putaran dari poros transisi sebesar 9,13 kW / 2354 rpm ke poros output

dilakukan oleh pasangan roda gigi ini yang bersifat reduksi dengan perbandingan

transmisinya sebesar 1,875.

Berikut ini adalah langkah-langkah perhitungan dimensi dari roda gigi,

pemilihan bahan roda gigi dan pemeriksaan keamanan pemakaian roda gigi untuk

pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan kedua.

a. Diameter jarak bagi sementara pinion dan roda gigi (d0)


m = 2,5





gigi ditetapkan sebagai berikut: z1 = 17 dan z2 = 31

c. Diameter jarak bagi sebenarnya

d. Diameter kepala

dk1 = (z1+ 2)m = (17 + 2) x 2,5 mm = 47.5 mm

dk2 = (z2+ 2)m = (31 + 2) x 2,5 mm = 82,5 mm


ck = o,25 x 2,5 = 0,625 mm.

df1 = ( z1 – 2 )m – 2 x ck = ( 17 –2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 36,25 mm

df2 = ( z2 – 2 )m – 2 x ck = ( 31 – 2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 71,25 mm


H = 2 x m + ck = 2x 2,5 + 0,625 = 5,625 mm


Y1 = 0,302

Y2 = 0,358 + (0,371 – 0,358) 1/4 = 0,361




Ft = 102P / v = (102 x 9,315) / 5,24 = 181,3 kg

k. Bahan roda gigi

Bahan roda gigi dapat kita pilih berdasarkan tabel 3.3.




a.Beban lentur yang diizinkan adalah (F’b)

F’ b1 = 40 x 2,5 x 0,302 x 0,364 = 10,99 kg

F’b2 = 35 x 2,5 x 0,361 x 0,364 = 11,49 kg


F’ H = 0,569 x 42,5 x 2 x 31/ 48 = 31,24 kg


b =Ft / F’tm




d / b = 42,5 / 17 =1,76 kontruksi aman


3.4 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan ketiga









pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan ketiga.



m = 2,5






b. Diameter jarak bagi sebenarnya

c. Diameter kepala

dk1 = (z1+ 2)m = (20 + 2) x 2,5 mm = 55 mm

dk2 = (z2+ 2)m = (28 + 2) x 2,5 mm = 75 mm

d. Diameter kaki ( df )

ck = o,25 x 2,5 = 0,625 mm.

df1 = ( z1 – 2 )m – 2 x ck = ( 20 –2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 43,75 mm

df2 = ( z2 – 2 )m – 2 x ck = ( 28 – 2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 63,75 mm


H = 2 x m + ck = 2x 2,5 + 0,625 = 5,625 mm


Y1 = 0,320

Y2 = 0,349 + (0,358 – 0,349) 1/3 = 0,352




Ft = 102P / v = (102 x 9,315) / 6,15 = 154,49 kg

k. Bahan roda gigi





a.Beban lentur yang diizinkan adalah (F’b)

F’ b1 = 35 x 2,5 x 0,320 x 0,328 = 9,184 kg

F’b2 = 35 x 2,5 x 0,352 x 0,328= 10,10 kg

b.Beban permukaan yang dizinkan (F’H )

F’ H = 0,569 x 50 x 2 x 28/ 48 = 33,19 kg


b =Ft / F’tm




d / b = 50 / 17 =1,76 kontruksi aman


3.5 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan kempat









pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan ketiga.


b. Jumlah gigi dari pinion dan roda gigi (z)m = 2,5






c. Diameter jarak bagi sebenarnya

d. Diameter kepala

dk1 = (z1+ 2)m = (23 + 2) x 2,5 mm = 62,5 mm

dk2 = (z2+ 2)m = (25 + 2) x 2,5 mm = 67,5 mm


ck = o,25 x 2,5 = 0,625 mm.

df1 = ( z1 – 2 )m – 2 x ck = ( 23 –2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 51,25 mm

df2 = ( z2 – 2 )m – 2 x ck = ( 25 – 2) x 2,5 – 2 x 0,625 = 56,25 mm


H = 2 x m + ck = 2x 2,5 + 0,625 = 5,625 mm

g. Faktor bentuk gigi (Y)

Y2 = 0,339 , Y2 = 0,339




Ft = 102P / v = (102 x 9,315) / 7,67 = 123,88 kg

k. Bahan roda gigi






F’ b1 = 35 x 2,5 x 0,333 x 0,281 = 8,18 kg

F’b2 = 35 x 2,5 x 0,339 x 0,281= 8,34 kg


F’ H = 0,569 x 57,5 x 2 x 25/ 48 = 34,1 kg


b =Ft / F’tm




d / b = 57,5 / 16 = 3,59 kontruksi aman


BAB IV

PERENCANAAN BANTALAN

4.1 Pemilihan bantalan pada poros transisi

Pada poros transisi terdapat lima buah roda gigi, empat buah roda gigi

berfungsi untuk perpindahan kecepatan sedangkan satu lagi untuk penerusan daya

dari poros input ke poros transisi. Tiap –tiap roda gigi bekerja gaya radial secara

bervariasi, mulai dari kecil sampai gaya yang besar, gaya besar bekerja pada

kecepatan pertama dan gaya terkecil bekeja pada kecepatan keempat.

Akibat gaya yang bekerja pada roda gigi tersebut, maka bantalan sebagai

penahan poros mengalami gaya reaksi yang tergantung dari tingkat kecepatan yang

sedang bekerja. Variasi gaya terhadap waktu yang bekerja pada bantalan mejadi

sebuah kesulitan dalam menganalisa gaya reaksi dari bantalan, oleh karena itu dalam

menganalisa gaya reaksi bantalan, gaya yang digunakan adalah gaya rata-rata.

Berikut langkah – langkah menganalisa gaya reaksi bantalan:

a. Gaya reaksi bantalan pada tingkat kecepatan pertama

b. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan kedua

c. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan ketiga

d. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan keempat

Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang

sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya

disebut beban ekivalen dinamis (Pr). Beban ekivalen dinamis ini dapat dicari dengan

persamaan: Pr = XVFr + YFa

X berharga 1 dan Y berharga 0 jika bantalan bola baris tunggal

V berharga 1 bila beban putar pada bagian dalam 1,2 jika beban putar pada bagian

luar

Dalam perencanaan ini bantalan yang dipilih adalah bantalan bola baris

tunggal, umur dari bantalan dinginkan 10000 jam dan beban aksial dianggap tidak

ada karena terlalu kecil dibandingkan dengan beban radial. Pembebanan terhadap

poros berlangsung dengan sedikit tumbukan dan getaran, sehingga beban harus

dikalikan dengan factor beban fW. untuk kerja dengan tumbukan fw adalah 1,2-1,5,

dalam perencanaan ini fw dipilih sebesar 1,2. Dengan demikian beban ekivalen

dinamis tiap-tiap kecepatan dapat dihitung sebagai berikut:

Bantalan 1

Pr1 = Fr1 x fw x X x V = 53,04 x 1,2 x 1x 1 = 63,65 kg


Pr3 = Fr3 x fw x X x V = 40,16 x 1,2 x 1x 1= 48,92 kg

Pr4 = Fr4 x fw x X x V = 78,30 x 1,2 x 1 x 1 = 93,96 kg

Gear box diperkirakan akan bekerja selama 8 jam dalam sehari, beban yang

bekerja selam 8 jam tersebut tidaklah sama, sehingga perlu diperkirakan beban rata-

rata yang bekerja selama itu. Berikut taksiran lamanya bekerja suatu beban:

Kecepatan pertama bekerja selama 1 jam

Kecepatan kedua bekerja selam 3,5 jam

Kecepatan ketiga bekerja selama 3 jam

Kecepatan keempat bekerja selama 0,5 jam

Maka perbandingan waktu masing-masing terhadap waktu total adalh sebagai

berikut:

α1 = 1/ 8 = 0,125; α2 = 3,5 / 8 = 0,4375; α3 = 3/8 = 0,375; α4 = 0,5/8 =0,0625

Beban rata-rata dapat dihitung dengan persamaan berikut:

nm = (t1n1 + t2n2+………….+ tnnn)/(t1+ t2 +……+ tn)

karena nn = nm maka:

= 77,12 kg

Bantalan dapat dipilih dari tabel 4.1, dalam perencanaan ini bantalan yang

dipilih adalah bantalan dengan nomor 6006 dengan C = 1030 kg. Umur dari bantalan

yang dipilih dapat ditentukan adalah sebagai berikut:

Bantalan 2



Pr3 = Fr3 x fw x X x V = 95,75 x 1,2 x 1 x 1= 114,9 kg

Pr4 = Fr4 x fw x X x V = 17,19 x 1,2 x 1 x 1 = 20,63kg

= 162,74 kg

Dalam perencanaan ini bantalan yang dipilih adalah bantalan dengan nomor

6306 dengan C = 2090 kg. Umur dari bantalan yang dipilih dapat ditentukan adalah

sebagai berikut:

4.2 Pemilihan bantalan pada poros output

Pada poros ouput terdapat empat buah roda gigi yang berfungsi untuk

meneruskan daya dan putaran pada waktu pemindahan kecepatan. Tiap –tiap roda

gigi bekerja gaya radial secara bervariasi, mulai dari kecil sampai gaya yang besar,

gaya besar bekerja pada kecepatan pertama dan gaya terkecil bekeja pada kecepatan

keempat.

Berikut langkah – langkah menganalisa gaya reaksi bantalan:

a. Gaya reaksi bantalan pada tingkat kecepatan pertama

b. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan kedua

c. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan ketiga

d. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan keempat

Dalam perencanaan ini bantalan yang dipilih adalah bantalan bola baris

tunggal, umur dari bantalan dinginkan 10000 jam dan beban aksial dianggap tidak

ada karena terlalu kecil dibandingkan dengan beban radial. Pembebanan terhadap

poros berlangsung dengan sedikit tumbukan dan getaran, sehingga beban harus

dikalikan dengan factor beban fW. untuk kerja dengan tumbukan fw adalah 1,2-1,5,

dalam perencanaan ini fw dipilih sebesar 1,2. Dengan demikian beban ekivalen

dinamis tiap-tiap kecepatan dapat dihitung sebagai berikut:

Bantalan 1





Pada poros ini putaran tiap tiap kecepatan tidak sama oleh karena itu putaran

rata-rata harus ditentukan terlebih dahulu seperti berikut:

nm = (t1n1 + t2n2+………….+ tnnn)/(t1+ t2 +……+ tn)

= {1(875)+3,5(1255)+3(1721)+0,5(2238)}/ 8

= {785+4392,5+5163+1119}/ 8

= 1432,44 rpm



sebagai berikut:

Bantalan 2




Pr1 = Fr1 x fw x X x V = 13,56 x 1,2 x 1 x 1 = 12,272kg



sebagai berikut:

BAB V

PELUMASAN

5.1 Pemilihan pelumasan pada roda gigi

Fungsi pelumasan adalah mencegah keausan dari benda yang bergerak

dan juga memindahkan panas akibat gesekan roda gigi kedalam cairan .

Dalam menentukan jenis minyak pelumas yang akan digunakan maka terlebih

dahulu haris dihitung panas yang ditimbulkan karena pergeseran roda gigi

yang bersinggungan ketika sedang bekerja , Disini roda gigi yang paling besar

kerjanya adalah roda gigi 3 , dan roda gigi 4 , juga roda gigi 5 dengan roda

gigi 6 .

Jenis minyak pelumas .

Viscositas bahan pelumas untuk roda gigi dengan kondisi kerja diatas

putaran 1500 rpm .

……………..……………... ( ref . I , hal. 256

)

Dalam perencanaan ini diambil vicositas = 39 ( ost )

Spesifik grafity bahan pelumas .

…… ( ref . III, hal. 931 )

= 0,9 - 0,000365 ( 55,9 – 15,5 )

= 0,885

Viscositas absolut bahan pelumas .

z = ………………….. ( ref. I. Hal. 118

)

z = 39 . 0,885

= 34,51

Jadi jenis minyak pelumas yang digunakan adalah S A E 30 .

Tabel 5.1 Viskositas Absolut Dari Minyak

S.NoType of

oil

Absolute viscosity incenil poises, at temperatur in o C

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 90

1

2

3

4

5

6

7

SAE 10

SAE 20

SAE 30

SAE 40

SAE 50

SAE 60

SAE 70

50

69

130

210

300

450

1000

36

55

100

170

250

320

690

27

42

78

120

200

270

450

24,5

34

57

96

170

200

310

21

27

48

78

120

160

210

17

23

40

60

90

120

165

14

20

30

46

76

90

120

12

17

27

40

60

72

87

11

14

22

34

50

57

67

9

11

19

27

38

46

52

8

10

16

22

34

40

43

5,

5

7,

5

10

13

20

25

33

5.2 Pemilihan pelumasan pada bantalan

Pelumasan bantalan terutama dimaksud untuk mengurangi gesekan dan keausan

antara gelinding dan sangkar, membawa keluar panas yang terjadi, mencegah korosi

dan menghindari masuknya debu. Cara pelumasan ada dua macam, yaitu pelumasan

gemuk dan pelumasan minyak.

Pelumasan gemuk lebih disukai karena penyekatnya lebih sederhana, dan

semua gemuk yang bermutu baik dapat memberikan umur panjang. Cara umum

untuk penggemukkan adalah dengan mengisi dalam bantalan dengan gemuk

sebanyak mungkin; untuk ruangan yang cukup besar, jika harga d.n mendekati batas,

40 (%) dari seluruh ruangan yang ada dapat diisi; untuk harga d.n yang lebih kecil,

sebanyak 60 (%); untuk harga d.n yang kurang dari 5000, pengisian gemuk agak

berlebihan tidak menjadi keberatan.

Dalam perencanan ini pelumasan yang digunakan untuk bantalan adalah

pelumasan gemuk, sesuai dengan penjelasan diatas maka untuk menentukan jumlah

gemuk yang harus digunakan, harga d.n harus ditentukan terlebih dahulu. Berikut

pemilihan pelumasan terhadap masing-masing bantalan:

a. Bantalan pada poros transisi

Harga d.n dari poros ini adalah:

d.n = 22 x 2354 = 51788

karena harga d.n terlalu kecil, maka pelumasan dilakukan dengan mengisi gemuk 60

(%) dari seluruh ruangan. Umur dari gemuk dapat ditentukan dengan menggunakan

pedoman dibawah ini:

b. Bantalan pada poros output

Putaran pada poros ini adalah bervariasi dengan waktu, maka putaran yang

digunakan adalah putaran rata-rata yang telah dihitung pada perencanaan bantalan

yaitu 1432 rpm, maka harga d.n adalah

d.n = 30 x 14532 = 42960

karena harga d.n terlalu kecil, maka pelumasan dilakukan dengan mengisi gemuk 60

(%) dari seluruh ruangan. Umur dari gemuk dapat ditentukan dengan menggunakan

pedoman dibawah ini:

BAB VI

KESIMPULAN

Dari persamaan bantalan pada roda gigi kendaraan roda dua suzuli shogun R

dengan daya 9,8 Hp dan putaran 9000 rpm dapat diambil kesimpulan adalah:

Daya poros I (penggerak utama) = 9,8 Hp x 0.735 kW = 7,203 kW

Daya poros II (poros transisi) = 7,203 kW x 0,98 = 7,059 kW

Daya poros III (poros output) = 7,059 kW x 0,98 = 6,918 kW

Untuk putaran tiap-tiap poros yaitu:

1. Putaran poros kedua, yang merupakan reduksi awal dari poros penggerak utama

yang mempunyai putaran sebesar 9000 rpm.

rpm

2. Putaran poros output, untuk poros ini tingkatan putaran yang dialaminya

tergantung dari tingkatan kecepatan, maka untuk tingkatan kecepatan:

1. Pertama rpm

2. Kedua rpm

3. Ketiga rpm

4. Top rpm

Dalam perencanaan spline yang mengikat poros output dan roda gigi

direncanakan berjumlah 6 buah. Maka ukuran dari spline adalah sebagai

berikut:

Diameter poros (ds) = 0,80 x D

Diameter spline (D) = ds / 0,80 = 30 / 0.80 = 37,5 mm

Lebar spline (w) = 0,25 x D =0,25 x 37,5 = 9,375 mm

Tinggi spline (h) = 0,10 x D = 0,10 x 37,5 = 3,75 mm

Bahan untuk spline adalah sama dengan bahan poros yaitu S45C-D.

Ukuran bantalan 1

o Nomor bantalan = 6006 ZZ

o Kapasitas nominal yang di cari(C) = 1030 kg

o Diameter dalam (d) = 30 mm

o Diameter dalam (D) = 55 mm

o Lebar bantalan (B) = 13 mm

o Jari-jari bantalan = 1,5 mm

Ukuran batalan 2

o Nomor bantalan = 6306 ZZ

o Kapasitas nominal yang di cari(C) = 2090 kg

o Diameter dalam (d) = 30 mm

o Diameter dalam (D) = 72 mm

o Lebar bantalan (B) = 19 mm

o Jari-jari bantalan = 2 mm

Kendaraan roda dua suzuki shogun yang berdaya maksimum 9,8 Hp / 9000 rpm

mempunyai 4 (empat) tingkatan kecepatan. Tingkatan kecepatan dari kendaraan ini

diatur dalam suatu kotak yang sering disebut dengan gear box. Gear box ini berisi

pasangan roda gigi yang berfungsi untuk pemindahan tingkatan kecepatan. Dalam

gear box ini terdapat 4 (empat) pasang roda gigi, jika terjadi pemindahan tingkatan

kecepatan maka salah satu pasangan roda gigi akan saling terkait sementara yang lain

akan terpisah.

Penerusan daya dan putaran dalam gear box ini dilakukan oleh roda gigi dan

pinion yang bersifat reduksi. Pengurangan putaran dilakukan agar piston dalam

silinder tidak menerima beban kejut yang menyebabkan kerusakan terlalu cepat.

Roda gigi dan pinion yang digunakan untuk transmisi daya dan putaran dalam gear

box adalah roda gigi lurus dengan sudut tekan 20o

Pembebanan terhadap pasangan roda gigi dalam gear box dilakukan secara

perlahan-lahan dan dengan sedikit kejutan serta tumbukan. Penerusan daya melalui

pasangan roda gigi menghasilkan gaya radial antara roda gigi yang besarnya

tergantung dari daya dan putaran roda gigi. Gaya yang bekerja pada roda gigi ini di

tahan oleh elemen mesin lain yaitu bantalan yang berguna menetapkan poros pada

tempatnya. Dalam perencanaan ini bantalan yang dipilih adalah bantalan gelinding

radial, pemilihan bantalan ini dikarenakan bantalan gelinding radial mampu menahan

beban radial yang besar dan sedikit beban aksial dan bantalan ini juga mempunyai

gesekan yang sangat kecil dengan elemen gelinding.

Pelumasan yang digunakan adalah pelumasan minyak untuk roda gigi dan

pelumasan gemuk untuk bantalan. Gemuk dari bantalan harus digantikan setiap

386,19 jam untuk bantalan pada poros transisi dan setiap 465,55 jam untuk bantalan

pada poros ouput.

D A F T A R P U S T A K A

Kamal Kumar, M.E, 1976. Machine Design, Data Book, Delhi.

Lahey dan Debruijn, 1986. Ilmu Menggambar Bangunan Mesin, PT. Pradnya

Paramita. Jakarta.

MF. Spotts, 1978. Design of Machine Elemen, Prentice Hall Inc, Englewood Cliffs,

New Jersey.

Sularso dan Kyokatsu, 1987. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, PT.

Pradnya Paramita. Jakarta.

Vallence, Alex dan venton Levy Doughtie, 1951. Design of Machine Members, Mc.

Graw Hill Book Company Inc, New York..

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR............................................................................................. i

DAFTAR ISI............................................................................................................ ii

DAFTAR TABEL.................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR............................................................................................... vi

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang................................................................................. 11.2 Perbandingan antara bantalan luncur dengan bantalan gelinding

...........................................................................................................21.3 Hal-hal penting dalam perencanaan bantalan radial................... 21.4 Cara kerja......................................................................................... 6

BAB II PERENCANAAN POROS DAN SPILEN.......................................... 7

2.1 Perhitungan daya dan putaran pada masing-masing poros......... 7

2.2 Perhitungan poros penggerak utama /input dan pasak ............... 9

2.3 Perhitungan poros kedua dan spilen.............................................. 14

2.4 Perhitungan poros output dan spilen............................................. 17

BAB III PERENCANAAN RODA GIGI........................................................... 19

3.1 Perhitungan pasangan roda gigi pada tahapan reduksi awal ...... 19

3.2 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan pertama

24

3.3 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan kedua. 26

3.4 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan ketiga 29

3.5 Perhitungan pasangan roda gigi pada tingkat kecepatan keempat

32

BAB IV PERENCANAAN BANTALAN.......................................................... 35

4.1 Pemilihan bantalan pada poros transmis...................................... 35

a. Gaya reaksi bantalan pada tingkat kecepatan pertama.......... 35b. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan kedua................ 36c. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan katiga............... 37d. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan keempat............ 38

4.2 Pemilihan bantalan pada poros output.......................................... 41

a. Gaya reaksi bantalan pada tingkat kecepatan pertama.......... 41b. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan kedua................ 42c. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan ketiga............... 43d. Analisa gaya reaksi pada tingkat kecepatan keempat............ 44

BAB V

PELUMASAN.......................................................................................................... 47

5.1 Pemilihan pelumasan pada roda gigi............................................. 47

5.2 Pemilihan pelumasan pada bantalan............................................. 48

BAB VI KESIMPULAN....................................................................................... 50

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................. 53

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 perbandingan transmisi tiap tahapan................................ 8

Tabel 2.2 faktor koreksi daya yang akan di transmisikan,fc............ 9

Tabel 2.3 baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang

yang ditarik dinding untuk poros..................................... 10

Tabel 2.4 faktor momen puntir........................................................ 11

Tabel 2.5 diameter poros.................................................................. 11

Tabel 3.1 faktor bentuk gigi.............................................................. 21

Tabel 3.2 faktor dinamis................................................................... 22

Tabel 3.3 tegangan lentur yang di izinkan pada bahan roda gigi..... 23

Tabel 5.1 viskositas absolut dari minyak.......................................... 48

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 bantalan radial ujung dan radial tangan................................ 3

Gambar 3.1 diagram pemilihan modul roda gigi lurus............................. 20

LAMPIRAN I

Susunan Bantalan dengan Komponen-komponennya

LAMPIRAN II

Bantalan Dalam Mesin

Bantalan Yang Dipasang Pada Poros

Tugas Rancangan Elemen Mesin - Karya Tulis Ilmiah · Web viewTabel 3.3 Tegangan Lentur Yang...

Documents

Transcript of Tugas Rancangan Elemen Mesin - Karya Tulis Ilmiah · Web viewTabel 3.3 Tegangan Lentur Yang...