Yang Mau Di Kumpul
-
Upload
novhy-mangiwa -
Category
Documents
-
view
42 -
download
8
Transcript of Yang Mau Di Kumpul
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam dunia industri, hampir semua mesin-mesin untuk industri maupun mesin-
mesin yang dipakai oleh masyarakat, menggunakan sistem transmisi (gear box). Untuk
mempermudah menjalankan beban yang berat agar motor dapat dengan mudah untuk
memindah, mengangkat atau mendorong beban yang berat tersebut.
Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang berupa rumah untuk
roda gigi.Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan
poros-poros roda gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat dapat berputar
dengan baik dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.Selain harus memiliki
konstruksi yang tepat.Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh komponen ini
yaitu dapat meredam getaran yang timbul akaibat perputaran dan pergesekan antar rod
gigi, tahan terhadap abrasivitas fluida, dan komponen ini harus rigid.
Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang
tepat.Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh
gigi-gigi kedua roda yang saling berkait.
1.2 Maksud Dan Tujuan
Adapun maksud dan tujuan dari perancangan dan penulisan laporan gearbox ini,
antara lain :
a. Agar mahasiswa mampu menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan
sehingga dapat menerapkan secara langsung dilapangan.
b. Agar dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan permasalahan pada
perencanaan gear box, seperti gaya-gaya pada roda gigi reaksi pada poros dan
yang lainnya.
1
c. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi serta mengupayakan
penggunaan gearbox untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat kearah yang
lebih baik.
BAB II
LANDASAN TEORI
2
2.1 Roda Gigi
Roda gigi adalah salah satu bentuk sistem transmisi yang mempunyai fungsi
mentransmisikan gaya, membalikkan putaran, mereduksi atau menaikkan putaran/
kecepatan. Umumnya roda gigi berbentuk silindris, di mana di bagian tepi terdapat
bentukan-bentukan yang menyerupai (mirip) gigi ( bergerigi).
Prinsip kerja gearbox adalah putaran dari motor diteruskan ke input shaft (poros
input) melalui hubungan antara clutch/ kopling, kemudian putaran diteruskan ke main
shaft (poros utama), torsi/ momen yang ada di mainshaft diteruskan ke spindel mesin,
karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga rpm atau
putaran spindel yang di keluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang di inginkan. Berikut
penjelasan beberapa part yang terdapat dalam gearbox.
Input shaft (poros input)
Input shaft adalah komponen yang menerima momen output dari unit kopling,
poros input juga befungsi untuk meneruskan putaran dari clutch kopling ke
mainshaft (poros utama), sehingga putaran bisa di teruskan ke gear-gear. Input shaft juga
sebagai poros dudukan bearing dan piston ring, selain itu berfungsi juga sebagai saluran
oli untuk melumasi bagian dari pada inputshaft tersebut.
Gear shift housing (rumah lever pemindah rpm)
Gear shift housing adalah housing dari pada lever pemindah gigi yang berfungsi
untuk mengatur ketepatan perpindahan gigi, Apabila gigi sudah dipindahkan maka lever
akan terkunci sehingga lever tidak bisa berpindah sendiri pada saat spindel sedang
berputar.
Main shaft (poros utama)
3
Mainshaft yang berfungsi sebagai tempat dudukan gear, sinchromest, bearing dan
komponen-komponen lainnya. Main shaft juga berfungsi sebagai poros penerus putaran
dari input shaft sehingga putaran dapat di teruskan ke spindel, main shaft juga berfungsi
sebagai saluran tempat jalannya oli.
Planetary gear section (unit gigi planetari)
Planetary adalah alat pengubah rpm di suatu range tertentu dimana rpm dapat di
ubah sesuai dengan kebutuhan proses pengerjaan dan dapat pula mengubah arah putaran
spindel.
Oil pump assy (pompa oli)
Oil pump berfungsi untuk memompa dan memindahkan oli dari transmisi
case (rumah transmisi) menuju ke sistem untuk dilakukan pelumasan terhadap
komponen-komponen yang ada di dalam transmisi secara menyeluruh.
Clucth housing
Clutch housing adalah rumah dari clucth kopling yang berfungsi sebagai
pelindung clutch kopling, clutch housing juga berfungsi sebagai tempat dudukan dari
pada oil pump dan input shaft.
Transmisi gear/ roda gigi transmisi
Transmisi gear atau roda gigi transmisi berfungsi untuk mengubah input dari
motor menjadi output gaya torsi yang meninggalkan transmisi sesuai dengan kebutuhan
mesin.
Bearing
Bearing berfungsi untuk menjaga kerenggangan dari pada shaft (poros), agar pada
saat unit mulai bekerja komponen yang ada di dalam transmisi tidak terjadi kejutan,
sehingga transmisi bisa bekerja dengan smooth (halus).
Piston ring (ring penyekat oli).
4
Piston ring berfungsi sebagai penyekat agar tidak terjadi kebocoran pada sistem
pelumasan, piston ring juga berfungsi sebagai pengencang input shaft agar input
shaft tidak rengang pada saat unit berjalan.
Sun gear (gigi matahari)
Sun gear berfungsi untuk meneruskan putaran ke planetary gear section. Sun
gear berhubungan langsung dengan gear yang ada pada unit planetary yang berfungsi
sebagai penerus putaran, momen dari transmisi.
Oil filter (filter oli)
Oil filter adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring oli dari kotoran. Oli
harus di saring, agar komponen transmisi tidak cepat aus yang disebabkan karena
terjadinya gesekan antara komponen yang dapat menimbulkan geram-geram.Sehingga oli
yang masuk ke sistem harus disaring dulu agar unit transmisi tetap baik.
Oil pipe (pipa oli)
Oil pipe adalah pipa oli tipe batang, yang berfungsi sebagai saluran oli untuk
menyalurkan oli dari transmisi case ke planetary gear section untuk dilakukan pelumasan
terhadap unit planetary.
Konstruksi roda gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan
gerak.Bentuk gigi dibuat untuk menghilangkan keadaan slip,sehingga penyaluran putaran
dan daya dapat berlangsung dengan baik.
Selain itu dapat dicapai kecepatan keliling (Vc) yang sama pada lingkaran
singgung sepasang roda gigi. Lingkaran singgung ini disebut lingkaran pitch atau
5
lingkaran tusuk yang merupakan lingkaran khayal pada pasangan roda gigi, tapi berperan
penting dalam perencanaan konstruksi roda gigi. Pada sepasang roda gigi maka perlu
diperhatikan, bahwa jarak lengkung antara dua gigi yang berdekatan (disebut “pitch”)
pada kedua roda gigi harus sama, sehingga kaitan antara gigi dapat berlangsung dengan
baik. Bentuk lengkung pada suatu profil gigi, tidak dapat dibuat semaunya, melainkan
mengikuti kurva-kurva tertentu yang dapat menjamin terjadinya kontak gigi dengan baik.
2.2 Klasifikasi Roda Gigi
Roda gigi dapat diklasifikasikan seperti table di bawah ini :
Letak Poros Roda Gigi Keterangan
Roda gigi
dengan poros
sejajar
Roda gigi lurus
Roda gigi miring
Roda gigi miring ganda
(Klasifikasi atas
dasar bentuk alur
gigi)
Roda gigi luar
Roda gigi dalam dan pinyon
Batang gigi dan pinyon
Arah putaran
berlawanan arah
putaran sama.
Gerakan lurus dan
berputar
Roda gigi
dengan poros
berpotongan
Roda gigi kerucut lurus
Roda gigi kerucut spiral
Roda gigi kerucut ZEROL
Roda gigi kerucut miring
Roda gigi kerucut miring ganda
(Klasifikasi atas
dasar bentuk jalur
gigi)
Roda gigi permukaan dengan
poros berpotongan
(Roda gigi dengan
poros berpotongan
berbentuk
istimewa)
Roda gigi
dengan poros
Roda gigi miring silang
Batang gigi miring silang
Kontak titik
Gerakan lurus dan
6
silang berputar
Roda gigi cacing silindris
Roda gigi cacing selubung ganda
(globoid)
Roda gigi cacing samping
Roda gigi hipoerboloid
Roda gigi hipoid Roda gigi
permukaan silang
2.3 Jenis-jenis Roda Gigi
a. Roda gigi lurus (spur gear)
Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros.Pada jenis roda
gigi ini, pemotongan gigi-giginya adalah searah dengan porosnya.Ada pula jenis
gigi lurus lainnya tetapi badan gigi tidakberbentuk lingkaran melainkan berbentuk
batang segi empat panjang.Pada permukaan memanjang inilah pemotongan gigi-
giginya dilakukan yang arahnya kadang-kadang tegak lurus dan kadang-kadang
membentuk sudut terhadap batang gigi (badan gigi).Bentuk gigi yang demikian
ini biasa disebut dengan Gigi Rack.
7
b. Roda gigi miring (helical gear)
Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi.Jenis roda
gigi ini pemotongan gigi-giginya tidak lurus tetapi sedikit membentuk sudut di
sepanjang badan gigi yang berbentuk silinder.Bila dilihat arah alur giginya
nampak bahwa alur tersebut membengkok.
c. Roda gigi miring ganda
Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V
tersebut, akan saling meniadakan.
d. Roda gigi payung
Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya adalah pada bagian yang
konis.Pada permukaan yang konis ini gigi-gigi dibentuk yang arahnya lurus dan
searah dengan poros roda gigi.
8
e. Roda gigi cacing (worm gear)
Jenis roda gigi ini biasanya merupakan satu pasangan yang terdiri dari
batang berulir cacing dan roda gigi cacing.Pada batang ulir cacing bentuk giginya
seperti ulir. Dan pada roda gigi cacing bentuk giginya hampir sama dengan roda
gigi helix, akan tetapi permukaan giginya membentuk lengkungan ke dalam.
f. Roda gigi kerucut lurus
Roda gigi yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai.
g. Roda gigi kerucut spiral
9
Karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat
meneruskan tinggi dan beban besar.
l. Roda gigi hipoid
Mempunyai jaliu gigi berbentuk sepiral pada bidang kerucut yang
sumbunya bersilang. Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung
secara meluncurdan menggelinding.
2.4 Nama-nama Bagian Roda Gigi
Berikut beberapa istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang
perlu diketahui yaitu :
a. Lingkaran pitch (pitch cirle)
Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip.Lingkaran ini
merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak
antara gigi dan lain-lain.
b. Pinion
10
Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.
c. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)
Merupakan diameter dari lingkaran pitch.
d. Diameter pitch
Jumlah gigi persatuan pitch diameter.
e. Jarak bagi lingkar (circular pitch)
Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau
keliling lingkaran pitch dibagidengan jumlah gigi.
f. Modul (module)
Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi.
g. Addendum
Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch
diukur dalam arah radial.
h. Dedendum
Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kakai yang diukur dalam arah
radial.
i. Working depth
Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak
dikurangi dengan jarak poros.
j. Clearance circle
Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang
berpasangan.
k. Pitch point
Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak yang
juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.
l. Operating pitch circle
Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak
porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.
m. Addendum circle
Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.
11
n. Dedendum circle
Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.
o. Width of space
Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang pitch.
p. Sudut tekan (preasure angle)
Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.
q. Kedalaman total (total depth)
Jumlah dari addendum dan dedendum.
r. Tebal gigi (tooth thickness)
Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
s. Lebar ruang (tooth space)
Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch.
t. Backlash
Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.
u. Sisi kepala (face of tooth)
Permukaan gigi di atas lingkaran pitch.
v. Sisi kaki (flank of tooth)
Permukaan gigi di bawah lingkaran pitch.
w. Puncak kepala (top land)
Permukaan di puncak gigi.
x. Lebar gigi (face width)
Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.
12
2.5 Rumus Dasar Roda Gigi
2.5.1 Persamaan yang digunakan pada roda gigi lurus (Spurs gear)
a. Perbandingan kecepatan / ratio velocity (rv)
D=n2n1
= Nt1Nt2
=d 1d 2
Ket :
rv= Perbandingan percepatan
n1,n2= Putaran roda gigi (rpm)
Nt1, Nt2 = Jumlah gigi (buah)
d1, d2= Diameter Roda Gigi (mm)
b. Jarak poros antara dua roda gigi (inch)
C=d 1+d 22
Inch
Ket :
C = Jarak poros antara dua roda gigi (inch)
d = Diameter roda gigi (inch)
c. Diameter Pitch (P)
P= Ntd ( JumlahGigi
Inchi )Ket :
Nt = Jumlah gigi (buah)
d = Diameter lingkaran pitch (inch)
d. Standar ukuran roda gigi
Nama ⌀=1412
20° 20° dipotong 25°
Addendum (A)1P
1P
0,8P
1P
13
Dedendum (b)11,57
P1,25
P1P
1,25P
Tinggi gigi ©2,157
P2,25
P1,8P
2P
Tinggi kontak (d)2P
2P
1,6P
2P
Celah
0,157P
/
(b−a)(c−d)
0,25P
0,2P
0,25P
e. Jari-jari base circle
Rb=r cos Ѳ;rd2
Ket :
r = radius pitch circle (in)
Ѳ = sudut kontak (°)
f. Kecepatan putaran roda gigi
Vp= π xd xn12
Ket :
Vp = kecepatan putaran
d = diameter roda gigi (inch)
n = putaran roda gigi (rpm)
14
g. Gaya-gaya pada roda gigi lurus
Torsi yang dipindahkan (T)
T=63025daya
n ( lb¿ )
Gaya tangensial (Ft)
Ft=33.000 x NVp
Ket :
Ft = gaya tangensial
N = daya
Vp = kecepatan garis kontak
N = putaran roda gigi (rpm)
Gaya normal (Fn)
Fn= Ftcos⌀
lb
Gaya radial (Fr)
Fn=Fn .sin⌀
h. Menentukan lebar gigi (b)
b= fdd .Q . k
15
b= fdd .Q . k
Ket :
b = lebar gigi (inch)
Fd = beban dinamis
d1 = diameter pinion
d2 = diameter gear
Q = faktor beban
Syarat keamanan 9P
<b 13P
Penjelasan distribusi gaya-gaya :
Gaya radial (Fr) = Gaya yang berimpit dengan jari-jari Gaya tangensial = Gaya yang biasa disebut sebagai garis singgung. Gaya normal = Gaya yang tegak lurus bidang.
i. Menentukan beban ijin bending (Fb)
Fb=s ˳byp
j. Koreksi metode AGMA
16
Sad=Sat x KiKt x Kr
Psi
Dimana :
Sad = Tegangan ijin max perencanaan (Psi)Sat = Tegangan ijin bahan (Psi) Ki = Faktor umur = 1 sembarang umumKt = Faktor temperatur = 1Kr = Faktor keamanan = 1,333 Tegangan yang pernah terjadi pada kaki gigi (ϭt)
ϭt= FtxKoxPxKsxKmKvxBxj
ϭt = Tegangan yang terjadi (Psi)Ft = Gaya tangensial (Ib)Ko = Faktor koreksi ukuran = 1Ks = Faktor koreksi ukuran = 1Km = Faktor koreksi distribusi beban Kv = Faktor koreksi distribusi beban J = Faktor korewksi beban lebih 1,25P = Diameter Pitch B = lebar gigi
Syarat keamanan; sad > ϭt
2.3.2 Persamaan yang digunakan pada roda gigi miring (Helical gear)
a. Ukuran geometri pada helical gear
Normal circular pitch (Pn) adalah jarak antara dua titik pada gigi yang ada pada satu bidang yang tegak lurus terhadap sudut helix.
Transverse Circular pitch (P) adalah diukur pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.
Aksial pitch (Pa) adalah jarak yang diukur dari bidang yang sejajar sumbu poros.
Pn =P.cosPa =P.cos
17
P = Ntd
Dimana :
P = diameter pitch pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.
∑t = jumlah gigi gear.
D = diameter circle.
Pn = normal diameter pitch.
P.p=π:Pn . Pn =π dan Pn =P
cos ˠ
b. Jumlah gigi equivalent
Radius ellips
Jumlah gigi equivalent dapat dihitung dengan rumus ;
Nte = Pn.2.rc
Dimana Pn = normal diameter pitch, dengan demikian ;
c. Beban dinamis pada helical gear
Dapat diperkirakan dengan rumus :
18
Dimana :
Vp = pitch line velocity
D. Tegangan bending pada helical gear
Persamaan lewis :
Dimana :
Ko = faktor beban lebih
Kv = faktor dinamis
Km = faktor distribusi beban
J = faktor geometri
2.3.3 Persamaan yang digunakan pada gigi payung (Bevel gear)
a. Perbandingan kecepatan untuk bevel gear
Sedang sudut antara kedua poros roda gigi adalah jumlah dari sudut pitch-nya :
Dimana:
∑ = sudut poros
19
= sudut pitch gear
γ = sudut pitch pinion
Sudut picth dapat dicari dengan rumus:
b. Jumlah gigi equivalent
Dimana :
Nt’ = jumlah gigi equivalent ; Nt = jumlah gigi sebenarnya.
c. Bahan dinalis untuk bevel gear
Kecepatan pitch-line = Vp, dan yang dipakai pada persamaan ini dicari pada pitch diameter rata-rata
Diharapkan besarnya = Fb = Fd
d. Beban keausan ijin
Estimasi beban keausan ijin dapat memakai rumus:
20
dp = diameter pitch diukur dari bagian belakang gigi
Dimana:
N’tp dan N’tg = jumlah gigi eqivalent pada pinion dan gear.
BAB III
PERENCANAAN
Diketahui data-data sebagai berikut :
21
Type Motor : Motor AC BS 5000 - 99
Daya Motor : 1.5 Kw
Putaran : 3500 Rpm
Bahan Poros : St 60
Bahan Pasak : St 37
Baut Pengikat : Kwalitas 4.6
Modul : 2
Sket Rancangan Gear Box
3.1 Perencanaan Roda Gigi
a) Menentukan Jumlah Gigi (Z)
Nin
Nout=3500 . 45
500 . 45=157 . 500
22 . 500=Z 2. Z 4 . Z 5
Z 1 . Z 3 . Z 6=50 .70 .45
45 .25 .20
22
Jadi : Z1 = 45 Z6 = 20
Z2 = 50 Z7 = 16
Z3 = 25 Z8 = 30
Z4 = 70 Z9 = 30
Z5 = 45
Keterangan : Z1, Z2 = Roda gigi lurus
Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 = Roda gigi miring
Z8, Z8 = Roda gigi payung
b) Menentukan Diameter Tusuk (Dt)
Berdasarkan jumlah gigi (Z), maka dapat dihitung :
Dt 1=ZI . M=45 .2=90 mm
Dt 2=Z 2 . M=50 .2=100 mm
Dt 3= Z 3 . Mncos β
= 25 .2cos15 °
=51,76 mm
Dt 4=Z 4 .Mncos β
= 70 .2cos 15°
=144,93 mm
Dt 5=Z 5 . Mncos β
= 45 .2cos15 °
=93,17 mm
Dt 6= Z 6 . Mncos β
= 20 .2cos15 °
=41,41mm
Dt 7= Z 7 . Mncos β
= 16 .2cos15 °
=33,12 mm
Dt 8=Z 8 . M=30 .2=60 mm
23
Dt 9=Z 9 . M=30.2=60 mm
c) Menentukan lebar gigi roda gigi lurus dan miring (b)
b = ( 6 : 10 ) = 8 .2 = 16 mm
Jadi lebar gigi untuk masing-masing gigi lurus & miring adalah 16 mm
d) Menentukan jarak antara poros (A)
A= Mncos β
= Z 1+Z 22
1. Antara poros I dan II
A 1= Mncos β
=Z 1+Z 22
= 2,070 .47,5
= 98,3 mm
2. Antara poros II dan III
A 2= Mncos β
=Z 3+Z 42
¿ 2cos β
=25+702
¿2,070 .47,5
= 98,325 mm
3. Antara poros III dan IV
A 3= Mncos β
=Z 5+Z 62
24
¿ 2cos β
=45+202
¿2,070 .32,5
= 67,275 mm
4. Antara poros III dan IV
A 4= Mncos β
=Z 5+Z 72
¿ 2cos β
=45+162
¿2,070 .30,5
= 63,135 mm
e. Menentukan tinggi gigi seluruhnya (h)
h= (2,1 : 2.3)mm
h=2,2 . 2 = 4,4 mm
Jadi tinggi gigi untuk roda gigi miring dan roda gigi payung=4,4mm
f. Menentukan lebar gigi roda gigi payung (b)
- Sudut Pitch (i) = arc tg Z 8Z 9
=arc tg 3030
=45o
- Panjang Konis pitch (Ra) Dt 8
2sin i =
602sin 45
=42,42 mm
b= Ra3
=42,42
3 =14,14 mm
25
g. Menentukan kemiringan kepala gigi payung (k1)
Dendum (ha) = (1,1 : 1,3) M = 1,2 .2=2,4 mm
Addendum (hf) = m= 2
Sudut kepala gigi (k) = arc tg haRa
== arc tg 2,4
42,42=3,24°
Sudut kepala gigi (k) = arc tg hfRa
== arc tg 2
42,42=2,69°
K1= k + d= 3,24° + 2,69° = 5,93°
3.2 Perencanaan Poros
a. menentukan diameter poros 1
Diketahui :
n = 3500 Rpm
p = 1.5 Kw
Dt1 = 90
Α = 20°
βk = 1,9
Ditanya :Diameter poros 1=.......mm
Penyelesaian :
a) Momen Puntir
Mp1=9550.P .CB
n
Mp1=9550.1,5 .13500
.1000
= 4092,85 Nmm
26
b) Gaya keling
Ft 1=2.Mp 1Dt 1
Ft 1=2.4092,890
= 90,95 N
Ft1 = Ft2
Fr1 = Ft1 . tan α
= 90,95 tan 20°
= 33,10 N
c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan
Σ MAZ = 0
Ft1 (35) – FBZ (65) = 0
FBZ=FT 1(35)
65
FBZ=90,95 (35)
65
= 48,97 N
Σ FY = 0
FAZ + FBZ = Ft1
FAZ = Ft1- FBZ
= 90.95 – 48,97
= 41.98 N
ΣMAX = 0
27
Fr1 (35) + FBX (65) = 0
FBX=Fr 1(35)
65
FBX=33,10 .(35)
65
= 17,82 N
ΣFY = 0
FAX + FBX – Fr1 = 0
FAX = Fr1 – FBX
= 33,10 – 17,82
FAX = 15,28 N
d) Momen bengkok maksimum
Mb. Max = √ Mbx ²+Mbz ²
=√534 ,8²+1469 , 3²
=√2.443 .972,04
=1563,32 Nmm
e) Momen gabungan
Mr =√ Mb. Max ²+0.75(α 0 . Mp1) ²
=√1563 ,32²+0.75(0,74 .4092,85) ²
=3053,48 Nmm
f) Diameter poros
σ ' biz=σ ' biz1,9
= 601,9
=31 , 57 N /mm ²
d =3√ Mr0,1. σ ' biz
28
=3√ 3053,480,1.31,57
= 9,8 ≈ 10 mm
b. Menentukan Poros 2
Diketahui :
Ft1 = Ft2 = 90,95 N
Dt2 = 100 mm
Ditanya : Diametr poros II = ..... mm
Penyelesaian :
a) Momen puntir
Mp2 =Ft 2 x Dt 2
2
=90,95.100
2
=4547,5 Nmm
b) Gaya – gaya keliling
Fr1 = Fr2 =Ft2.tg20 = 33,10N
Ft3 = Ft4 =Mp2.2
Dt 3 =
4547,5.251,76
=175,71 N
Fr3 = Fr4 = Ft3tgα
cosβ= 66,20 N
Fa3 = Ft3.Tan β =47,08 N
29
Mfa3 =fa.Dt 3
2 = 1218,43 N.mm
c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan
ΣMCZ=0
-Fr2.33-Fr3.114+FDX.144-Mfa=0FDX=
Fr 2.33+Fr 3.114+Mfa144
=33,10.33+66,20.114+1218,43
144
FDX = 68,455 N
ΣFX=0Ft2+ft3=FCX+FDX
FCX=ft2+ft3-FDX =33,10+66,20-68,45 FCX= 30,85N
ΣMCX=0-fr2+fr3-FDZ=0FDZ= fr 2 (33 )−fr 3 (114)
144
= 90,95.33−175,7 (114 )144
=118,26N ΣFZ=0
30
FCZ+Ft3=Ft2+FDZ FCZ=Ft2+FDZ-ft3 = 90,95+118,26-175,71
=33,5 Nd) Momen bengkok maksimum
Mb. Max = √ Mbx ²+Mbz ²
=√2054 , 23²+3547 , 95²
=√16.807 .810,1
=4099,733 Nmm
e) Momen gabungan
Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x 4547,5)²
=√4099 , 733²+0.75 (0,74 .4547,5) ²
=√25.300 .986,56
=5.030,080 Nmm
f) Diameter poros
d =3√ Mr0,1. σ ' biz
=3√ 5030,080,1.31,57
= 11,67 ≈ 12 mm
c. Menentukan diameter poros III
31
Diketahui :
Ft4 = Ft3 =Mp2.2
Dt 3 =
4547,5.251,76
=175,71 N
Fr4 = Fr3 = Ft3tgα
cosβ= 66,20 N
Fa4 = Ft3.Tan β =47,08 N
Ditanya : diameter poros 4 = .... mm
Penyelesaian :
a) Momen puntir
Mp3 = Ft 3 x Dt3
2
Mp3 = 175,71 x 51,76
2
= 10.097,175 Nmm
b) Gaya – gaya keliling
Mfa4=fa.Dt 4
2 =
144,932
= 3411,65 Nmm
Ft5 = Ft6 = Mp3.2
Dt5 =
10.097,175 x 293,17
=216,75N
Fr5 = Ft 5tanαcosβ
= 216,75 tan20 °cos15 °
= 81,67 N
Fa5 = Ft5 . Tanβ =21,88 N
Mfa4 = Fa . Dt 5
2 =
93,172
= 1.019,27 Nmm
c) Gaya –gaya reaksi pada tumpuan
ΣMEX = 0
32
- Ft4 . (30) – Ft5 . (91) + FFZ . (161) = 0
FFZ = Ft 4 . (30 )+Ft 5 .(91)
161
FFZ = 175,71. (30 )+216,75 .(91)
161
FFZ = 155,25 N
ΣFZ = 0
FEZ + FFZ = FT4 + FT5
FEZ = 175,71 + 216,75 – 155,25
FEZ = 237,21 N
ΣMEZ = 0
Fr4 . (30) – Fr5. (91) + FFX . (161) – 3411,65 – 1019,27 = 0
FFX = −66,20 .(30)+66,20 .(91)+3411,65+1019,27
161
FFX = 61,347 N
ΣFX = 0
FEX + Fr5 = Fr4 + FFX
FEX = 66,20 + 61,347 – 81,67
FEX = 45,87 N
d) Momen bengkok maksimum
Mb. Max = √ Mbx ²+Mbz ²
=√4294 ,95²+10.867 , 8²
=√136.555 .672,3
=11685,7 Nmm
e) Momen gabungan
33
Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x10. 097,175) ²
=√4099 , 733²+0.75 (0,74 .4547,5) ²
=√25.300 .986,56
=5.030,080 Nmm
f) Diameter poros
d =3√ Mr0,1. σ ' biz
=3√ 13.357,680,1.31,57
= 16,174 ≈ 17 mm
d. Menentukan diameter poros IV
Dik etahui :
Ft5 = Ft6 = Mp3.2
Dt5 =
10.097,175 x 293,17
=216,75N
Ditanya : diameter poros 4 = .... mm
Penyelesaian :
a) Momen puntir
Mp4 = Ft 4 x Dt 6
2
Mp3 =216,75 x 41,41
2
= 129,08 Nmm
b) Gaya–gaya keliling
Fr6 = Ft6 tgα
cosβ= 216,75
tan20 °cos15 °
= 81,673 N
Fa5 = Ft6 . Tan β = 216,75 . Tan 15° = 58,077 N
Mfa5 = Fa5. Dt 6
2 =58,077
41,412
= 1.202,48 Nmm
34
c) Gaya-gaya reaksi pada tumpuan
ΣMGX = 0
-Ft6 . (50) + FHZ . (80) = 0
FHZ = 216,75 x 50
80
=135,468 N
ΣFZ = 0
FGZ = FT6 – FHZ
= 216,75 – 135,468
= 81,282 N
ΣMGZ = 0
-Fr6 . (50) + FHX . (80) + Mfa = 0
FHX = Fr 6 . (50 )−Mfa
80
= 81,637 . (50 )−1202,484
80
= 36,014 N
ΣFX = 0
FHX + FGX = Fr6
FGX = Fr6 – FHX
= 81,673 – 36,014
= 45,659 N
d) Momen bengkok maksimum
Mb. Max = √ Mbx ²+Mbz ²
=√2.282 , 95²+4.064 ,1²
=√21.728 .769,51
= 4.661,412 Nmm
e) Momen gabungan
Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x 4.487,8)²
35
=√4.661,412 ²+0.75 (0,74 x 4.487,8) ²
=√30.000 .403,1
=5.477,262 Nmm
f) Diameter poros
d =3√ Mr0,1. σ ' biz
=3√ 5.477,2620,1 .31,57
= 12 mm
e. Menentukan diameter poros V
Diketahui :
Dt 7 = 33,12
Dt 8 = 60
Ft7 = Ft5 =216,75 N
Ditanya : diameter poros 3 = ... mm
Penyelesaian :
a) Momen puntir
Mp5 = Ft 7 x Dt 72
Mp5 =216,75 x 33,122
= 3.589,38 Nmm
b) Gaya keliling
Fr7 = Ft 7tanαcosβ
= 216,75 tan20 °cos15 °
= 81,67 N
Fa7 = 216,75 Tanβ
= 58,007 N
36
Mfa7 = Fa7. Dt 7
2 = 58,007
33,122
= 961,75 Nmm
Ft8 = 2 MpDt 8
= 119,646 N
Fr8 = Ft Tan α . sin 45°
= 119,646 Tan 20° . sin 45°
= 30,792 N
Fr8 = Ft Tan α . sin 45°
= 119,646 Tan 20° . sin 45°
= 30,792 N
Mfa = Fa8. Dt 8
2
= 30,792 . 602
= 923,76 Nmm
c) Gaya –gaya reaksi pada tumpuan
ΣMIX = 0
Ff7 . 30 – FJZ . 100 + Ft8 . 130
FJZ = Ft 7.30+Ft 8.130
100
= 220,56 N
ΣFZ = 0
FIZ + FJZ = Ft7 + Ft8
FIZ = Ft7 + Ft8 – FJZ
= 216,75 + 119,646 – 220,56
=115,836 N
ΣMIZ = 0Fr7 . (30) – Mfa7 + FJX . (100) – Fr8 . (130) + Mfa8 = 0-FJX = Fr 7. (30 )−Mfa 7−Fr 8 . (130 )+Mfa8
100
37
-FJX = 81,673. (30 )−961,75−30,792 . (130 )+923,76100FJX = 15,90 N
ΣFX = 0
FIX + Fr8 = Fr7 + FJX
FIX = Fr7 + FJX – Fr8
= 81,673 + 15,90 – 30,792
= 66,781 N
d) Momen bengkok maksimal
Mb. Max = √ Mbx ²+Mbz ²
=√2.003 , 43²+3.475 , 08²
=√16.089 .912,77
= 4.011,223 Nmm
e) Momen gabungan
Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x3.589,38) ²
=√4.011,223 ²+0.75(0,74 x3.589,38) ²
=√21.381.224,51
=4.011,223 Nmm
f) Diameter poros
d =3√ Mr0,1. σ ' biz
=3√ 4.623,980,1. 31,57
= 11,35 ≈ 12 mm
f. Menentukan diameter poros VI
Diketahui :
Ft8 = Ft9=119,649 N
Fr8 = Fa9=30,792 N
Fr9 = Fa8=30,792 N
38
Ditanya : Diameter Poros 6 ..... mm
Penyelesaian :
a) Momen Puntir
Mp6 = Ft 9. Dt 9
2 =
119,646.602
= 3589,38 Nmm
b) Gaya – gaya keliling
Mfa8 = 923,76 Nmm
c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan
∑M=0
Ft9=FkZ= 119,649 N
Fr9=FkX= 30,792 N
Fky=Fa9
d) Momen bengkok maksimum
Mbmax =√ Mbmax ² . Mbz ²
=√923,762 . 3589,382
=√13763981,32
= 3706,34 Nmm
e) Momen Gabungan
MR = √ Mbmax ²+0,75 (0,74.3589,38 )2❑
= √3706,342+0,75 (0,74.3589,38 )2❑
= √13736956,2+5291314,5❑
= √19028270,7
= 4362,14 Nmm
39
f) Diameter poros
D=
3√4362 , 140,1. 31 ,57
= 3√1381 ,73
=11,1343256 =12 mm
3.3 Perencanaan Pasak
a) Menentukan Pasak Poros I
Diketahui :
Bahan Pasak : St 37
τg izin :70 N/mm
σP izin : 100 N/mm
Dp1 : 10 mm
Mp1 : 4092,85 Nmm
Ditanya : σP∧τg …. ?❑
Penyelesaian :
Menentukan Dimensi Pasak
a = 0,25 . Dp1
= 0,25 .10
=2,5 mm
l = (1 – 1,5) Dp
= 1,5 . 10
40
= 15 mm
Jadi dimensi pasak adalah b & h = 2,5 mm & l = 15 mm
Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak
- σP = 4 . Mp
Dp. a . l≤ Pizin
= 4 .4092 , 8510 .2,5 .15
= 43,657 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)
- τg = 2 Mp
Dp. a . l
= 2.4092,8510.2,5 .15
= 21,82 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)
b) Menentukan Pasak Poros II
Diketahui :
Bahan Pasak : St 37
τg izin :70 N/mm²
σP izin : 100 N/mm²
Dp2 : 12 mm
Mp2 : 4.547,5 Nmm
Ditanya : σP∧τg …. ?❑
Penyelesaian :
Menentukan Dimensi Pasak
a = 0,25 . Dp2
= 0,25 .12
=3 mm
41
l = (1 – 1,5) Dp
= 1,5 . 12
= 18 mm
Jadi dimensi pasak adalah b & h = 3 mm & l = 18 mm
Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak
- σP = 4 . Mp
Dp. a . l≤ Pizin
= 4 .4547,512 .3 .18
= 28,07 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)
- τg = 2 Mp
Dp. a . l=
2.4547,512.3 .18
= 14,03 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)
c) Menentukan Pasak Poros III
Diketahui :
Bahan Pasak : St 37
τg izin :70 N/mm²
σP izin : 100 N/mm²
Dp3 : 17 mm
Mp3 : 10097,175 Nmm
Ditanya : σP∧τg …. ?❑
Penyelesaian :
Menentukan Dimensi Pasak
a = 0,25 . Dp3
= 0,25 .17
42
=4,25 mm
l = (1 – 1,5) Dp
= 1,5 . 17
= 25,5 mm
Jadi dimensi pasak adalah b & h = 4,25 mm & l = 25,5 mm
Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak
- σP = 4 . Mp
Dp. a . l≤ Pizin
= 4 .10097,17517 .4,25 .25,5
= 21,92 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)
- τg = 2 Mp
Dp. a . l
= 2.10097,17517 .4,25.25,5
= 10,96 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)
d) Menentukan Pasak Poros IV
Diketahui :
Bahan Pasak : St 37
τg izin :70 N/mm²
σP izin : 100 N/mm²
Dp4 : 12 mm
Mp4 : 129,08 Nmm
Ditanya : σP∧τg …. ?❑
Penyelesaian :
43
Menentukan Dimensi Pasak
a = 0,25 . Dp4
= 0,25 .12
= 3 mm
l = (1 – 1,5) Dp
= 1,5 . 12
= 18 mm
Jadi dimensi pasak adalah b & h = 3 mm & l = 18 mm
Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak
- σP = 4 . Mp
Dp. a . l≤ Pizin
= 4 .129,0812 .3.18
= 0,796 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)
- τg = 2 Mp
Dp. a . l
= 2.129,0812.3 .18
= 0,398 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)
e) Menentukan Pasak Poros V
Diketahui :
Bahan Pasak : St 37
τg izin :70 N/mm²
σP izin : 100 N/mm²
Dp5 : 12 mm
Mp5 : 3589,38 Nmm
44
Ditanya : σP∧τg …. ?❑
Penyelesaian :
Menentukan Dimensi Pasak
a = 0,25 . Dp5
= 0,25 .12
= 3 mm
l = (1 – 1,5) Dp
= 1,5 . 12
= 18 mm
Jadi dimensi pasak adalah b & h = 3 mm & l = 18 mm
Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak
- σP = 4 . Mp
Dp. a . l≤ Pizin
= 4 .3589,38
12 .3.18 = 22,15 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)
- τg = 2 Mp
Dp. a . l
= 2. 3589,38
12.3 .18= 11,07 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)
f) Menentukan Pasak Poros VI
Diketahui :
Bahan Pasak : St 37
τg izin :70 N/mm²
σP izin : 100 N/mm²
45
Dp6 : 12 mm
Mp6 : 3589,38 Nmm
Ditanya : σP∧τg …. ?❑
Penyelesaian :
Menentukan Dimensi Pasak
a = 0,25 . Dp6
= 0,25 .12
= 3 mm
l = (1 – 1,5) Dp
= 1,5 . 12
= 18 mm
Jadi dimensi pasak adalah b & h = 3 mm & l = 18 mm
Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak
- σP = 4 . Mp
Dp. a . l≤ Pizin
= 4 .3589,38
12 .3.18 = 22,15 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)
- τg = 2 Mp
Dp. a . l
= 2. 3589,38
12.3 .18= 11,07 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)
3.4 Perencanaan Baut
a) Menentukan Baut Kopling
Diketahui :
Kualitas : 4.6
46
Kekuatan patah (B) : 100 . 4 = 400 N/mm²
Batas Mulur (M) : 4 . 6 . 10 = 240 N/mm²
Dp1 : 10 mm
τP = Mp℘
Penyelesaian
Mp1= 4092,85 Nmm
Mp = F. D= F (12
Dp1¿ = F . 5
F = Mp5
= 4092,85
5 = 818,57 N
Pembebanan Dinamis Berulang
Τg = F
As .n . m
AS = F
τg . n .m =
818,57400 mm ² .4 .1
= 0,51160625 mm² (Lampiran tbl. 6-01 d < 1mm)
τt = F max
As = (Fmax = 2....2,5 Untuk Dinamis)
AS = 818,57 N .2,5
400 = 51160625 mm² (Lampiran Tabel 6 -01 d < 3,5 mm)
47
BAB IV
KESIMPULAN
48