Upload
suryadi
View
554
Download
24
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Rancangan Sistem Transmisi Roda Gigi Miring Sebuah Sistem Kincir Angin
Citation preview
LAPORAN TUGAS BESAR
ELEMEN MESIN III
DISUSUN OLEH :
NAMA : SURIYADI ANWAR
NIM : 10212010020
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANTAKUSUMA(UNTAMA)
P A N G K A L A N B U N
1
UNIVERSITAS ANTAKUSUMA (UNTAMA)
KEP. MENDIKNAS RI. NO. 57/D/O/2008Kampus : Jl. Iskandar No.63, Telp. 0532-22287 Kode pos. 74112 Pangkalan Bun
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN TUGAS BESAR ELEMEN MESIN I
NAMA : Suriyadi Anwar
NIM : 10212010020
Pangkalan Bun, 02 Januari 2013
Dosen Pengampu
Ali Syarief, ST
NIDN. 11201279902
Mengetahui
Ketua Prodi Teknik Mesin,
M. Arif Haryadi, ST
NIDN. 1126068403
iii
KATA PENGANTAR
2
Saya panjatkan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena
atas berkat rahmat dan hidayahnya saya dapat menyelesaikan Laporan Serta
Tugas Besar Elemen Mesin III ini dengan lancar.
Laporan ini selain saya hadirkan untuk memenuhi tugas mata kuliah
Elemen Mesin III juga untuk membuat kita dapat memahami bagaimana konsep
Perencanaan Pengukuran Sistem Transmisi Pada Sistem Kincir Angin. Dalam
penulisan laporan yang saya susun ini mungkin masih banyak kekurangan-
kekurangan baik dari teknis penulisan maupun materi, ataupun perhitungan yang
kurang tepat mengingat dari kemampuan yang saya miliki.
Dengan keberhasilan saya dalam menyelesaikan tugas perencanaan
rancanagan sistem transmisi pada sistem kincir angin ini tidak lepas dari bantuan
orang-orang yang dengan segenap hati memberikan bantuan, bimbingan dan
dukungan, baik moral maupun material. Oleh karena itu saya mengucapkan terima
kasih atas bimbingan dan bantuan atas semuanya.
Pangkalan Bun,02 Januari 2013
Suriyadi Anwar
NIM.10212010020
iv
DAFTAR ISI
3
Halalaman Judul ………………………………………………………………………………….. i
Lembar Asistensi .................................................................................... ii
Lembar Pengesahan ………….………………………………………………………………… iii
Kata Pengantar ……………………….…………………………………………………………. iv
Daftar Isi ................................................................................................. v
Nomenklatur ………………………………………………...…………………………………… vi
BAB I.Pendahuluan ............................................................................... 1
a. Latar Belakang ........................................................................... 1
b. Tujuan ......................................................................................... 1
c. Batasan Masalah ......................................................................... 2
BAB II. Teori Dasar ............................................................................... 3
a. Pengertian Roda Gigi ..................................................................... 3
b. Klasifikasi Roda Gigi ..................................................................... 4
BAB III. Mekanisme Sistem Transmisi...................................................... 9
a. Pemilihan Roda Gigi ................................................................ 10
b. Sketsa Roda Gigi ............................................................. .......... 10
BAB IV. Pembahasan Sistem Transmisi ................................................ 11
a. Perhitungan Dimensi Roda gigi Miring ....................................... 11
b. Perhitungan Poros Kincir ........................................................... 24
c. Perhitungan Pasak ..................................................................... 28
BAB V. Penutup ................................................................................ 30
a. Kesimpulan ............................................................................. 30
Daftar Pustaka .................................................................................... 31
NOMENKLATUR
4
Nama dan Lambang Satuan
Diameter pinion (dp) cm
Diameter gear (dg) cm
Kecepatan putar dari gear (Ng) rpm
Tenaga yang ditransmisikan (P) Watt/Hp
Panjang (l) cm
Putaran (N) rpm
Luas penampang poros (A) cm2
Tinggi kemringan (L) cm
Tekanan yang terjadi (P) kg/cm2
Tegangan kerja ijin (Fw) m
Torsi (T) kg/cm
Waktu(t) detik
Diameter luar (Do) cm
Diameter dasar (Dr) -
Tinggi kemiringan kerucut (L) m
Tinggi kaki gigi (Hi) cm
Jumlah gigi (Z) -
Tebal gigi (Tg) mm
Gaya tangensial pinion (Wt) m
Gaya aksial poros pinion (Wrh) N
Kecepatan garis puncak (v) mm/dtk
BAB I
5
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang.
Laporan ini tersusun karna dilatar belakang untuk memenuhi
kebutuhan perencanaan rancanagan sistem transmisi roda gigi miring
untuk sebuah sistem kincir angin, tugas mata kuliah Elemen Mesin III
tentang merencanakan sistenm transmisi roda gigi miring pada sistem
kincir angin dan disertasi pengukuran-pengukuran kekuatan pada umur
pemakaiannya. Dalam laporan ini kita mendapatkan pelajaran mengenai
proses-proses perhitungan yang akurat terhadap perencanaan sistem
transmisi roda gigi miring serta memahami teori dasar dari roda gigi pada
umumnya.
B. Tujuan.
Karena suatu perencanaan elemen mesin haruslah benar-benar
akurat atau teliti, maka khusus dalam perencanaan roda gigi miring ini
terdapat beberapa tujuan yang ingin kita capai agar memiliki efisiensi yg
tinggi, antara lain :
a) Mendapatkan kekuatan roda gigi yang baik dengan dasar bahwa
faktor keamanan yang dimilikinya adalah optimal yang ditunjang
dengan pemilihan bahan yang sesuai serta cara kerjanya.
b) Memiliki efisiensi kerja yang tinggi.
c) Mendapatkan sebuah sistem kincir angin yang kuat tetapi ekonomis.
d) Dapat memperkirakan umur gear yang direncanakan.
Disainer ditujukan untuk digunakan dalam mengembangkan
komponen dasar hingga menjadi suatu barang kerja jadi maupun
setengah jadi karna disainer adalah tokoh utama dalam perancangan.
Portabilitas sangatlah penting, khususnya bagi programmer yang bisa
menggunakan aplikasi AutoCad yang dapat merancang disain gambar.
Disainer selain sebagai program proses perancangan atau pembuatan
komponen maupun barang kerja tetapi juga merupakan suatu proses
6
penganalisaan yang baik termasuk pengukuran terhadap kekuatan dari
efisiensi sistem transmisi roda gigi miring dengan umur pemakaiannya
terhadap material yang digunakan.
C. Batasan Masalah
1. Perhitungan ini hanya berisi tentang merancang transmisi roda gigi
saja.
2. Di sini tidak dijelaskan bagaimana proses manufaktur dalam hal
pembuatanya saja.
3. Dalam perencanaan transmisi ini pada penjelasan macam-macam roda
giginya tidak semua bagian-bagian dari sebuah roda gigi yang dapat
saya jabarkan.
4. Dan bagian yang hanya dapat kami bahas yaitu sebagian saja dimana
berupa.
a) Perhitungan pasangan roda gigi I.
b) Perhitungan pasangan roda gigi II.
c) Merancang poros kincir.
d) Merancang pasak sudu.
BAB II
TEORI DASAR
7
A. Pengertian Roda Gigi
Rodagigi adalah digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan
putaran yang tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga
penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait.
Rodagigi sering digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya
yang lebih bervariasi dan lebih kompak daripada menggunakan alat
transmisi yang lainnya, selain itu rodagigi juga memiliki beberapa
kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :
Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya
yang besar.
Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.
Kemampuan menerima beban lebih tinggi.
Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip
sangat kecil.
Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat
digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.
Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara
dua poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan
kecepatan sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran
yang terputus-putus.
Dalam teori, rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang
hampir tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.
B. Klasifikasi Roda Gigi
Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut :
8
1. Menurut letak poros.
2. Menurut arah putaran.
3. Menurut bentuk jalur gigi.
1. Menurut Letak Poros
Menurut letak poros maka rodagigi diklasifikasikan seperti tabel
berikut :
Letak Poros Rodagigi Keterangan
Rodagigi
dengan poros
sejajar
Rodagigi lurus
Rodagigi miring
Rodagigi miring ganda
Rodagigi luar
Rodagigi dalam dan pinion
Batang gigi dan pinion
Klasifikasi atas dasar
bentuk alur gigi
Arah putaran
berlawanan
Arah putaran sama
Gerakan lurus dan
berputar
Rodagigi
dengan poros
berpotongan
Rodagigi kerucut lurus
Rodagigi kerucut spiral
Rodagigi kerucut zerol
Rodagigi kerucut miring
Rodagigi kerucut miring ganda
Rodagigi permukaan dengan poros
berpotongan
Klasifikasi atas dasar
bentuk jalur gigi
Rodagigi dengan poros
berpotongan berbentuk
istimewa
Rodagigi
dengan poros
silang
Rodagigi miring silang
Batang gigi miring silang
Rodagigi cacing silindris
Rodagigi cacing selubung ganda
Rodagigi cacing samping
Rodagigi hiperboloid
Kontak gigi
Gerak lurus dan berputar
9
Rodagigi hipoid
Rodagigi permukaan silang
2. Menurut arah putaran
Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas :
Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan.
Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama.
3. Menurut bentuk jalur gigi
Berdasarkan bentuk jalur giginya, rodagigi dapat dibedakan atas :
a) Roda gigi lurus (Spur gear)
Roda gigi lurus dipakai untuk memindahkan gerakan
putaran antara poros-poros yang sejajar. Yang biasanya berbentuk
silindris dan gigi-giginya adalah lurus dan sejajar dengan sumber
putaran. Pengunaan roda gigi lurus karena putarannya tidak lebih
dari 3600 rpm dan kecepatan keliling tidak lebih dari 5000
ft/menit. Ini tidak mutlak, spur gear dapat juga dipakai pada
kecepatan diatas batas-batas tersebut.
Gambar roda gigi lurus(spur)
b) Roda gigi miring (Helical gear)
10
Roda gigi miring dipakai untuk memindahkan putaran
antara poros-poros yang sejajar. Sudut kemiringan adalah sama
pada setiap roda gigi, tetapi satu roda gigi harus mempunyai
kimiringan ke sebelah kanan dan yang lain ke kiri. Roda gigi ini
mampu memindahkan putaran lebih dari 3600 rpm dan kecepatan
keliling lebih dari 5000 ft/menit.
Gambar Roda Gigi Miring
Menurut bentuk jalur gigi berdasarkan bentuk jalur
giginya, roda gigi miring memiliki ciri-ciri :
1. Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.
2. Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.
3. Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada rodagigi
lurus.
4. Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan
aksial dan rodagigi yang kokoh.
Jenis-jenis roda gigi miring antara lain :
11
1. Roda gigi miring biasa
2. Rodagigi miring ganda
3. Rodagigi miring silang
4. Rodagigi miring ganda bersambung
c) Roda gigi cacing (Worm gear)
12
Roda gigi cacing dipakai untuk memindahkan putaran
antara poros yang tegak lurus bersilang. Susunan roda gigi cacing
biasanya mempunyai penutup tunggal atau ganda, suatu susuna
roda gigi berpenutup tunggal adalah sesuatu dimana roda gigi
dibungkus penuh atau sebagian oleh gigi cacing, sebuah roda gigi
dimana setiap elemen ditutup sebagian oleh yang lain adalah
susunan roda gigi cacing berpenutup ganda.
d) Roda gigi kerucut (Bevel gear)
Roda gigi kerucut dipakai untuk memindahkan gerakan
atau putaran antara poros yang berpotongan. Walaupun roda-
roda gigi kerucut biasanya dibuat untuk sudut poros 90, roda-
roda gigi ini biasanya untuk semua ukuran sudut.
Gamabar roda gigi kerucut
e) Screw gear
13
Jenis roda gigi ini trediri dari dua buah helical gear wheel
yang merupakan kombinasi sederhana untuk memindahkan gaya
maupun torsi poros yang membentuk sudut-sudut tertentu.
Gambar screw gear
f) Hypoid gear
Hypoid gear bentuknya hampir menyerupai spiral bevel
gear, namun perbedaannya terletak pada pitch yang lebih
hiperbolid dibandingkan dengan cousenya dan menoperasikannya
lebih lembut dan tenang.
Gambar Hypoid gear
BAB III
14
MEKANISME SISTEM TRASMISI
A. PEMILIHAN JENIS RODA GIGI
Roda Gigi Miring,
Transmisi roda gigi miring ini dipilih dikarenakan saat digunakan
pada transmisi kincir angin ini dapat menstransmisikan tenaga pada rasio
kecepatan yang konstan antara dua poros yang mana sumbu yang
mendapat perhatian pada sudu tertentu. Permukaan puncak untuk roda gigi
miring adalah kerucut terpotong.
B. SKETSA RODA GIGI MIRING
Roda Gigi Miring
15
Pasangan Roda Gigi Miring
16
Pasangan Roda Gigi
17
BAB IV
PEMBAHASAN SISTEM TRANSMISI
A. Perhitungan Dimensi Roda Gigi Miring.
Maka untuk mencari dimensi roda gigi, roda gigi yang dipakai adalah 20°
full depth involute sistem, karena untuk pemakaian yang lama.
Maka jumlah gigi minimum untuk 20° full depth involute sistem adalah 18
buah (Khurmi hal. 996)
Diketahui ;
Tenaga P = 1800 watt ⟹ 2,4138 hp
Putaran N p 1 = 100 rpm, ini juga merupakan putaran pinion pertama.
Putaran yang direncanakan NG2 adalah 45 rpm.
Maka, rasio kecepatannya dapat dicari
V . R=N P1
NG1
=N P2
NG 2
= 100N G1
=N P2
45
=100 × 45=NG 1 . NP2
=N2G1P2
= 4500
=N G1P2
= 67,082
V . R= 10067,082
= 67,082
45
V . R=1,49
Jadi, rasio kecepatan adalah 1,49
18
Sudut antar poros adalah θS 90°
Sudut puncak untuk pinion adalah
θP1=tan−1 1V .R
θP1=tan−1 11,49
θP1=30,2°
Sudut puncak untuk gigi
θP2=90°−30,2°
θP2=61,73°
Jumlah formatif untuk gigi pinion adalah
T EP=T P. SecθP1
T EP=18. Sec30,2
T EP=18× 1,157
T EP=20,826
Jumlah formatif untuk gear
T EG=T P . SecθP2
T EG=34 . Sec 61,73
T EG=34 ×2,114
T EG=71,88
Faktor bentuk gigi pinion
y 'P=0,154 –
0,912T EP
y 'P=0,154 –
0,91220,826
y 'P=0,1102
19
Yang bentuk untuk gear
y 'G=0,154 –
0,912T EG
y 'G=0,154 –
0,91271,88
y 'G=0,1413
Gambar alur pentransmisian putaran oleh roda gigi miring
20
1) PERHITUNGAN PASANGAN RODA GIGI I
Pada pinion I
Torsi T = P × 4500
2π N P
Keterangan ;
P = Tenaga kuda yang ditransmisikan (Hp)
NP = Kecepatan putar dari pinion (rpm)
T=2,4138× 45002 × π ×100
T=17,296kgm
T=1729,6kgcm
Mencari modul dan lebar muka
Gaya tangensial dari pinion adalah
W T2 TDP
W T
2.(1729,6)m . T P
W T3459,2m. T P
Dimana, (DP=mx T P)
W T3459,2m .18
W T192,2
m
Kecepatan garis puncak
v=π . DP. 100
100
v=π . m. T P. 100
100
21
v=3,14 m .18
v=56,52 .m . m /min
v=0,942 .m. m /detik
Tegangan kerja ijin
f w=1400( 280280+v )
f w=1400( 280280+0,942. m )
f w=1395,3 m
Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut
puncak .
L=DP
2 .sin . θP1
L=mx T P
2 .sin . θP1
L= mx 182 .sin 30,2
L=17,8919m
Karena lebar muka gigi adalah 14
dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,
dengan demikian
b=L4=17,8919 .m
4=4,472 m
Sekarang gunakan hubungan
W T=( f OP ×CV ) b . π . m . y P(L− bL )
Di mana, f w=f op× C v
W T=f w .b . π . m. yP(L−bL )
22
192,2m
=1400( 280280+0,982 m ) .4,472 . m.π .m .0,1102 (17,8919− 4,472m
17,8919 m )192,2
m=( 280 ×1400 × 4,472× 0,1102
280+0,942 m )m .π . m. (17,8919 m−0,25 )
192,2¿( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102280+0,942 m )πm3 (17,8919 m−0,25 )
192,2
¿( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102× 17,8919280+0,942 m )πm4−( 280 ×1400 × 4,472× 0,1093 ×0,25
280+0,942 m )πm3
192,2
¿( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102× 17,8919× πm4−280 ×1400 × 4,472× 0,1093 ×0,25 × πm3
280+0,942 m )53816+181 m=3456415,298 . π . m4−47901,3808 . π . m3
10853144,04 m4−159827,7986 m3−181 m−53816=0
m=0,253
Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1, maka dapat dicari lebar
muka gigi
b=4,472m
b=447,2cm
Adendum
a=1 m=1
Dan Dedendum
d=1,2m=1,2
Diameter luar
Do=DP+2 . a . cos . θP1
Do=m.T P+2 . a . cos . θP1
Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)
Do=19,72 cm
Tinggi kemiringan
L=17,8919m
23
L=17,8919 cm
Pada Roda Gigi I
Torsi T=P × 45002π N P
Keterangan ;
P = Tenaga kuda yang ditransmisikan (Hp)
NG=¿Kiecepatan putar dari gigi (rpm)
T=2,4138× 45002 × π ×67,114
T=25,7715kgm
T=2577,15kgcm
Gaya tangensial dari roda gigi adalah
W T=2TDG
W T=2(2577,15)
m. T G
W T=5154,3m .T G
Dimana, ( DG m . T G )
W T=5697,69
m .34
W T=151,5
m
Kecepatan garis puncak
v=π . DG.67,114
100
v=π . m. T G.67,114
100
v=71,6 . m .18
v=1288,8 . m. m /min
v=21,48 .m. m /dtk
24
Tegangan kerja ijin
f w=560( 280280 × v )
f w=560( 280280 ×21,48 m )
f w=560 ∙ 0,9287 m
f w=520,10 m
Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak
L=DG
2 sin .θP2
L=m × DG
2 .sin . θP2
L= m× 342 .sin . 59,8
L=19,6m
Karena lebar muka gigi adalah 14
dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,
dengan demikian.
b=L4=19,6 .m
4=4,9 m
Sekarang gunakan hubungan
W T=( f OP ×CV ) b . π . m . y P(L− bL )
Di mana, f w=f op× C v
W T=f w .b . π . m. yP(L−bL )
151,5
m=560( 280
280+21,48 m ) .4,9 . m . π .m .zzz (19,6 m− 4,8319,6 m )
25
151,5m
=( 280×560 × 4,9 ×0,1413280+21,48 m )m . π . m. (19,6 m−0,25 )
151,5=( 280 ×560 × 4,9× 0,1413280+21,48 m ) πm3 (19,6 m−0,25 )
151,5=( 280 ×560 × 4,9× 0,1413 ×19,6280+21,48 m )πm4−( 280 ×1400 × 4,9× 0,1413 ×0,25
280+zzz . m )πm3
151,5=( 280 ×560× 4,9× 0,1413 ×19,6× πm4−280 ×1400 × 4,9× 0,1413 ×0,25 × πm3
280+21,48 m )42420+3254,22 m=6681439,18 m4−213056,09 m3
6681439,18 m4−213056,09 m3−3254,22 m−42420=0\
m=0,295
Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1,
Maka dapt dicari lebar muka gigi
b=4,472m
b=447,2cm
Adendum
a=1 m=1
Dan Dedendum
d=1,2m=1,2
Diameter luar
Do=DP+2 . a . cos . θP1
Do=m.T P+2 . a . cos . θP1
Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)
Do=19,72 cm
Tinggi kemiringan
26
L=17,8919m
L=1789,19 cm
2) PERHITUNGAN PASANGAN RODA GIGI II
Pada pinion II
Torsi T = P × 4500
2π N P
Keterangan ;
P = Tenaga kuda yang ditransmisikan (Hp)
NP = Kecepatan putar dari pinion (rpm)
T=2,4138× 45002 × π ×67,114
T=25,7715 kg /m
T=2577,15 kg /m
Mencari Modul Dan Lebar Muka
Gaya tangensial dari pinion adalah
W T2 TDP
W T
2.(2577,15)m .T P
W T5154,3m. T P
Dimana, ( DP=m ×T P )
W T5154,3m. T P
W T286,3
m
Kecepatan garis puncak
v=π . DP. 67,114
100
v=π . m. T P. 67,114
100
27
v=2,107 m .18
v=37,92 .m . m /min
v=0,632 .m. m /detik
Tegangan kerja ijin
f w=1400( 280280+v )
f w=1400( 280280+0,632m )
f w=1396,78 m
Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak.
L=DP
2 .sin . θP1
L=m× T P
2 .sin . θP1
L= m× 182 .sin . 30,2
L=17,8919m
Karena lebar muka gigi adalah 14
dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,
dengan demikian.
b=L4=17,8919 m
4=4,472 m
Sekarang gunakan hubungan
W T=( f OP ×CV ) b . π . m . y P(L− bL )
Di mana, f w=f op× C v
W T=f w .b . π . m. yP(L−bL )
28
284,3m
=1400( 280280+0,632 m ) .4,472 . m . π .m . 0,1102 (17,8919− 4,472
17,8919 )284,3
m=( 280 ×1400 × 4,472 ×0,1102
280+0,632 m )m .π . m. (17,8919 m−0,25 )
284,3=( 280 ×1400 × 4,472× 0,1102280+0,632 m ) πm3 (17,8919 m−0,25 )
284,3=( 280 ∙1400 ∙ 4,472 ∙ 0,1102 ∙17,8919280+0,632m )πm4−( 280∙1400 ∙ 4,472 ∙∙0,1102 ∙ 0,25
280+0,942 m )πm3
284,3=( 280 ∙1400 ∙ 4,472 ∙ 0,1102 ∙17,8919 ∙ πm4−280 ∙1400 ∙ 4,472 ∙0,1102 ∙ 0.25 ∙ πm3
280+0,632 m )80164+180,9 m=10853144,03 m4−151648,8 m3
m=0,295
Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1.
Maka dapat dicari lebar muka gigi
b=4,472m
b=447,2cm
Adendum
a=1 m=1
Dan Dedendum
d=1,2m=1,2
Diameter luar
Do=DP+2 . a . cos . θP1
Do=m.T P+2 . a . cos . θP1
Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)
Do=19,72 cm
Tinggi kemiringan
L=17,8919m
29
L=1789,19 cm
Pada Roda Gigi II
Torsi
T = P × 45002π Ng 2
Keterangan ;
P = Tenaga kuda yang ditransmisikan (Hp)
NP = Kecepatan putar dari gigi (rpm)
T=2,4138× 45002× π × 45
T=38,4363 kg /m
T=3843,63 kg /cm
Gaya tangensial dari roda gigi adalah
W T2 TDP
W T
2.(3843,63)m .T G
W T7687,26
m. TG Dimana, (DG=m x TG)
W T7687,26
m ∙34
W T266,09
m
Kecepatan garis puncak
v=π . DG. NG2
100
v=π . m. T G. 45
100
30
v=0,835 ∙m∙ 45
v=37,575 ∙ m∙ m /min
v=0,62 ∙m ∙m/ detik
Tegangan kerja ijin
f w=560( 280280+v )
f w=560( 280280+0,62m )
f w=558,76 m
Panjang dari elemen kerucut puncak atau tinggi kemiringan dari kerucut puncak.
L=DG
2 sin .θP2
L=m×T G
2 .sin . θP2
L= m× 452 .sin . 59,8
L=26,1m
Karena lebar muka gigi adalah 14
dari tinggi kemiringan dari kerucut puncak,
dengan demikian.
b=L4=26,1 m
4=6,53 m
Sekarang gunakan hubungan
W T=( f OP ×CV ) b . π . m . y P(L− bL )
Di mana, f w=f op× C v
W T=f w .b . π . m. yP(L−bL )
266,09
m=560( 280
280+0,62 m ) .6,53 . m . π .m . 0,1413(26,1 m− 6,53zzz .m)
266,09m
=( 280 ×560 × 6,53× 0,1413280+0,62 m )m . π . m. (26,1m−0,25 )
31
266,09=( 280 ×560 ×6,53× 0,1413280+0,62m )πm3 (26,1 m−0,25 )
266,09=( 280 ×560 ×6,53× 0,1413× 26,1280+0,62 m )πm4−( 280 ×560 × 6,53× 0,1413 ×0,25
280+zzz . m )πm3
266,09=( 280 ×560 ×6,53× 0,1413× 26,1 × πm4−280 ×560 × 6,53× 0,1413 ×0,25 × πm3
280+0,62 m )74505,2+164,97 m=11856910,92m4−113571,94 m3
m=0,345
Modul yang direkomendasikan adalah minimal 1.
Maka dapat dicari lebar muka gigi
b=4,472m
b=447,2cm
Adendum
a=1 m=1
Dan Dedendum
d=1,2m=1,2
Diameter luar
Do=DP+2 . a . cos . θP1
Do=m.T P+2 . a . cos . θP1
Do=1. (18 )+2 .(1). cos .(30,2)
Do=19,72 cm
Tinggi kemiringan
L=17,8919m
L=1789,19 cm
32
Dengan modul yang dihitung rata-rata dibawah 1 maka sesuai dengan
minimum modul yang direkomendasikan adalah 1 maka dimensi roda gigi miring
pada pasangan I dan II adalah sama.
B. Perhitungan Dimensi Poros Kincir.
Poros kincir adalah poros yang digunakan sebagai tempat
pemasangan kincir yang akan digunakan untuk mentransfer
tenaga ke roda gigi miring. Dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar Penampang poros kincir dilihat dari samping kanan
Gambar 3.6 Diagram benda bebas dari poros sudu.
Daya yang dipindahkan adalah 1800 watt=1,8 kW putaran poros pinion adalah 45
rpm.
33
Pada sudu A terdapat gaya reaksi yang timbul akibat berat sudu dan gaya
tengensial sudu.
Gaya berat FWS=2500 N
Gaya aksial dari poros pinion adalah
W RH=W R sin θP2
W RH=W T tanϕ . sin θP2
W RH=266,09 . tan .20 .sin .59,8
W RH=83,70 N
Dan gaya aksi radial dari poros roda gigi adalah
W RV=W R cosθP1
W RV=W T tanϕ. cosθ P1
W RV=266,09 . tan 20 . cos59,8
W RV=48,71N
Jumlah gaya reaksi pada arah aksial adalh F aksial dan W RH di terima oleh dua
bantalan,
Jadi ;
RBH=RDH=F Axial+W RH
2=1 1571,403+83,70
2=5827,55 N
Reaksi vertikalnya adalah
∑ M BV =0
−FWS× 0,25+0,25×W RV−RBD ×0,5=0
−250 ×0,25+0,25×54,25−RDV × 0,5=0
RDV=−97,875 N
∑ M DV=0
−W RV × 0,25−RBV ×0,5+FWS ×0,75=0
34
−54,25 ×0,25−RBV ×0,5+250 ×0,75=0
RBV=347,875 N
Maka gaya resultan yang bekerja pada bantalan adalah
RB=√ RBH 2+RBV 2
RB=√5827,552+347,8752
RB=5837,923 N
Dengan cara yang sama
RD=√RDH2 + RDV
2
RD=√5827,552+97,8752
RB=5828,37 N
GARIS TENGAH POROS
Poros mendapat momen puntir dan bending dalam merancang poros ini
poros dibuat dari Fe 490.
Menurut table, karena poros mendapat beban puntiran maka
τ ω=23−34N
mm2 .
Diambil 30N
mm2 .
Tahanan momen yang diperlukan oleh pemnampang berbentuk lingaran harus
sama dengan
W ω≥M ω
πω
=1099,265× 103
30=26642,17 mm2
Dari W ω≈ 0,2 d3
d1 ≥3√ M ω
0,2= 3√ 26642,17
0,2=¿51 mm¿
Karena poros dipasang pasak maka diambil 55 mm
35
Di posisi B dibebani lengkungan dan puntiran
M b=2500 × 0,25=625 N /m
M ω=1099,265 N /m
Maka
M i=√ M b2+M ω2=√6252+1099,2652=1264,52 N /m
Tegangan bending yang diijinkan untuk keadaan tegangan III maka tegangan
bending yang diijinkan untuk Fe 490 adalah 40 sampai 60 N/mm2, kita ambil rata-
rata 50 N/mm2 .
Maka momen tahanan penampang poros berbentuk lingkaran adalah :
W b=M i
σb
=1264,52× 103
50=25290,38 mm3
dari W b ≈ 0,1 d23
Di temukan bahwa
d2=3√ Wb
0,1= 3√ 23290,38
0,1=63,23 mm Di bulatkan 65 mm
Beban di C dibebani lengkungan dan puntiran
M b=5828,37 × 0,25=1457,09Nm
M ω=1099,265 N /m
Dengan demikian
M i=√ M b2+mω
2 =√1457,092+1099,2652=1825,23 N /m
Momen tahan juga 50 N
mm2
36
W b=M i
σb
=1825,23× 103
50=36504,6 mm3
dari W b ≈ 0,1 d23
Di temukan bahwa
d3=3√ Wb
0,1= 3√ 36504,6
0,1=71,5mm
Karena disini dipasang pasak maka dibulatkan 75 mm
Pada titik D poros tidak dibebani baik bending maupun puntiran
Jadi σ 0=2,5N
mm2
Untuk diameter poros dititik D maka,
RD=≤ σ 0× d42
d4=√ RD
σ0
=√ 5828,372,5
=48,28 mm
Diameter 4 lenih kecil dari pada dititik B, maka akan lebih praktis menggunakan
blok bantalan yang sama, yaitu menggunakan diameter 65 mm. Hasil perhitungan
poros sudu digambar pada lampiran.
C. Perhitungan Dimensi Pasak.
Pasak yang digunakan adalah pasak segi empat. Menurut tabel (Khurni
463) lebar pasak untuk diameter poros 55 mm memiliki lebar 16 mm tebal 10
mm. Panjang pasak adalah dengan mempertimbangkan pasak dari segigi geser
maupun kekuatan.
Mempertimbangankan geser material yang digunakan untuk poros Fe 490 yang
memiliki tegangan geser sebesar f s=420kg
cm2 dan kekuatan f c=700kg
cm2 .
T=l ×w × f s×d2
π16
f s d3=l ×w × f s×d2
π16
d2=l × w
37
l= πd8 w
=π (55 )2
8 .18=65,96 mm
Dengan mempertimbangkan kerusakan
T=l ×t2
× f c ×d2
π16
f s d3=l ×t2
× f c ×d2
l=π . f c . d2
4 t . f s
l= π .420 .552
4 .10 . 700=142,477 mm
Kita ambil panjang terbesar yaitu 142,477 dibulatkan 143 mm
BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah:
1. Suatu perncanaan dapat dikatakan aman apabila harga yang didapat lebih
kecil daripada harga yang diizinkan.
38
2. Dalam perencanaan ini ukuran-ukuran poros sangat penting karena turut
mempengaruhi perhitungan kopling yang direncanakan.
3. Dalam desain poros dan kopling, bahan poros harus lebih kuat dari
pada bahan untuk kopling.
DAFTAR FUSTAKA
Bambang Irawan, Ir, Drs, MT,. Samsul Hadi, Drs,. Modul Mesin Konversi Energi.
Politeknik Negeri Malang, Malang, 2000Perry, Robert, H, Engineering Manual.
Materi Kuliah Elemen Mesin
Hibbeler, R.C., Structural Analysis, Prentice Hall, New Jersey, 1997
39
Khurmi, R.S., Gupta, J.K., Machine Design, Eurasia Publishing House, New
Delhi, 1980
Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987, Jakarta, PT. PradnyaPar
amita
40