MAKALAH ELEMEN MESIN 3 RODA GIGI EPISIKLIK
Disusun Oleh: DEDE FAJRIANSYAH
2015030363
GIGIH OKTARIAN NASOHA
2015030229
IKHDA PRHASTOMO
2015030338
WTE 008
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS PAMULANG TANGERANG SELATAN
KATA PENGANTAR Assalammu’alaikum Wr. Wb. Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, kami panjatkan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, serta innayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Elemen Mesin III tentang Roda Gigi Episiklik. Tugas makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagi pihak, sehingga memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan, baik dari segi susunan kalimat maupun ta tanan bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka, kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhir kata, kami berharap semoga materi makalah ini sesuai dengan harapan Bapak Kusdi Prijono selaku dosen mata kuliah Elemen Mesin III ini, sehingga Kami dapat memperoleh nilai yang memuaskan dan dapat memberikan manfaat maupun inspirasi bagi pembaca. Wasallamu’alaikum Wr. Wb.
Pamulang, 05 Januari 2018
Penyusun
1
A. Spesifikasi Roda Gigi Episiklik
Roda gigi episiklik (epicyclic gear) atau planetary gear adalah kombinasi roda gigi yang menyerupai pergerakan planet dan matahari. Roda gigi planet yang sederhana dapat ditemukan pada zaman revolusi industri di Inggris; ketika itu mekanisme roda gigi planet yang berupa roda gigi pusat sebagai matahari dan roda gigi yang berputar mengelilinginya sebagai planet, menjdi bagian utama dari mesin uap. Bagian ini mengubah gaya translasi menjadi rotasi, yang kemudian dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan. Untuk sebuah planetary gear set sederhana terdiri dari:
Sun gear
Carrier planetary pinion
Ring gear atau annulus
Kalau dilihat dari keterangan di atas dapat kita simpulkan bahwa susunan dari sebuah planetary gear set hampir mirip dengan susunan tata surya kita. Sun gear terletak di pusat susunan. ini adalah gear terkecil dalam
susunan dan terletak di tengah dan sebagai poros perputaran. Sun gear dapat
2
juga berupa rancangan spur atau helical gear. Sun gear bertautan dengan gigi pada planetary pinion gear. Planetary pinion gear adalah gear kecil yang disusun dalam kerangka
yang disebut planetary carrier. Planetary pinion berputar pada needle bearing yang diposisikan di antara shaft planetary carrier dan planetary pinion. Jumlah planetary pinion di dalam sebuah carier tergantung dari beban yang dipikul. carrier dan pinion-nya disebut sebagai satu kesatuan unit gear. Planetary pinion mengelilingi poros tengah sun gear dan dilingkari oleh annulus atau ring gear. Ring gear bertindak seperti sebuah pengikat yang menahan keseluruhan gear set bersama dan memberikan kekuatan yang besar pada unit. Ring gear diletakkan pada jarak terjauh dari poros pusat dan karena itu berfungsi sebagai tuas terbesar pada poros pusat . Sun gear memiliki jumlah gigi paling kecil, kemudian ring gear atau annulus dan planetary carrier memiliki jumlah gigi paling banyak. Dengan mengabaikan jumlah gear pada planetary carrier, kita dapat memperkirakan jumlah gigi pada planetary carrier dengan cara menambahkan jumlah gigi pada sun gear dengan jumlah gigi pada ring gear (annulus). Apabila sun gear mempunyai 24 gigi dan ring gear mempunyai 48 gigi, kemudian abaikan jumlah sun gear dalam planetary carrier, planetary carrier akan mewakili 72 gigi.
B. Fungsi Roda Gigi Episiklik
Roda gigi jenis ini digunakan untuk mengubah rasio putaran poros secara aksial, bukan paralel. Kombinasi dari beberapa roda gigi episiklik dengan mekanisme penghentian pergerakan roda gigi internal menghasilkan rasio yang dapat berubah-ubah. Beberapa keuntungan planetary gear set adalah sebagai berikut : a. Gear bertautan secara terus-menerus. Sehingga kecil kemungkinan terjadi kerusakan pada gigi. Tidak ada pengasahan atau ketidak-sejajaran dan kekuatan gear dibagi rata. b. Planetary gear set sangat ringkas.
3
c. Kegunaannya banyak, kita dapat memperoleh 7 kombinasi kecepatan dan arah dari sebuah planetary gear tunggal. d. Variasi kecepatan dan arah dapat ditambahkan melalui penggunaan planetary gear gabungan.
C. Cara Kerja Roda Gigi Episiklik
Setiap komponen dalam planetary gear set, sun gear, pinion gear, dan ring gear dapat berputar atau ditahan. Perpidahan tenaga melalui sebuah planetary gear set hanya mungkin ketika satu komponen ditaha, atau jika dua komponen ditahan bersama. Salah satu dari tiga komponen yaitu sun gear, carrier atau ring gear dapat digunakan sebagai penggerak atau komponen input. Pada saat bersamaan, komponen yang lain tetap berputar dan kemudian menjadi kompoen yang ditahan atau diam. Komponen ketiga kemudian menjadi bagian yang digerakkan atau output. Tergantung pada komponen yang menjadi penggerak, yang ditahan, dan yang digerakkan, peningkatan torque atau peningkatan kecepatan akan dihasilkan oleh planetary gear set. Arah output juga dapat dibalik melalui berbagai kombinasi.
D. Bahan Pembuat Roda Gigi Episiklik
Material yang sering digunakan dalam pembuatan roda gigi episiklik seperti planetary gear set, sun gear, pinion gear dapat dibuat dari logam dan non logam. Roda gigi logam biasanya dibuat dari baja, besi, aluminium, kuningan dan perunggu. Sedangkan roda gigi non logam biasanya dibuat dari plastic polycarbonate atau nilon. Untuk planetary carrier dapat terbuat dari besi tuang, alumunium atau pelat baja dan dirancang dengan sebuah shaft untuk masing-masing planetary pinion gear.
E. Aplikasi Roda Gigi Episiklik
Secara umum planetary gear set digunakan pada transmission otomatis di mobil atau alat berat. Transmisi kendaraan otomatis harus mempunyai tiga planetary pinion dalam planetary carrier. Heavy duty highway trucks dapat
4
mempunyai sebanyak 5 planetary pinion dalam planetary carrier. Pada final drive tepatnya axle assembly di roda pun terdapat planetar y gear set walaupun tidak bisa diatur variasi speed dan direction (tetap). Komponen dynamo starter juga sudah mengaplikasikan roda gigi ini Selain itu mesin cuci pun ada yang sudah menggunakan planetary gear set, di iklannya tertulis “teknologi terbaru menggunakan planetary gear”. Tapi secara umu kita dapat menggunakan planetary gear set ini untuk mengkonversi dari speed menjadi torque, torque menjadi speed dan dapat pula mengubah arah putaran. Satu set planetary gear set saja bisa mempunyai banyak variasi, bagaimana dengan beberapa planetary gear set yang telah dirangkai. seperti yang terdapat pada planetary transmission.
F.
Proses Pembuatan Roda Gigi Episiklik
Proses pembuatan roda gigi episiklik mungkin tidak ada yang berbeda dengan pembuatan roda gigi pada umumnya, yaitu: pembuatan roda gigi dengan proses pengecoran (casting), pembuatan roda gigi dengan proses mesin (machining) dan pembuatan roda gigi dengan bahan baku campuran serbuk logam yang telah ditentukan. Kemudian dilakukan pengerjaan finising untuk ketiga proses produk di atas biasanya dilakukan dengan pengerjaan pengerasan permukaan/ heating treatment surface (aneling, nitriding, tempering dan carbonizing) untuk membuat permukaan roda gigi menjadi keras, kuat dan tahan aus. Yang akan kita bahas sekarang adalah mencari reduction ratio untuk single stage planetary gear system. Planetary gear system yang hanya menggunakan satu buah planet pinion penghubung antara sun gear dengan ring gear. Karena hanya menggunakan satu buah planet pinion maka disebut dengan single stage planetary gear system . Artinya putaran dari sun gear (input)
menuju ke ring gear (output) hanya direduksi satu kali (single stage). Formula untuk menghitung reduction ratio nya adalah:
(S x Ns) + (R x Nr) = (S + R) x Nc Dimana: S = Jumlah gigi Sun Gear
5
R = Jumlah gigi Ring Gear Ns = Jumlah putaran Sun Gear Nr = Jumlah putaran Ring Gear Nc = Jumlah putaran Carrier Untuk menentukan kemana arah putaran dan besar nya putaran output pada single stage planetary gear system dapat dilihat pada gambar berikut: a. Apabila Carrier ditahan
Apabila sun gear sebagai input berputar kekanan, kemudian carrier ditahan. Maka ring gear sebagai output akan berputar berlawanan (ke-kiri/ negatif) dengan jumlah putaran lebih kecil dari pada sun gear. Selain menggunakan formula di atas, hubungan antara kecepatan putaran Sun Gear terhadap kecepatan putaran ring gear-nya dapat ditulis dengan persamaan berikut ini: Sun Gear Speed : Ring Gear Speed = Ring Gear Teeth : Sun Gear Teeth
atau:
Ns : Nr = R : S b. Apabila Ring Gear ditahan
6
Apabila sun gear sebagi input berputar kekanan, kemudian ring gear ditahan. Maka carrier akan berputar searah sun gear dengan jumlah putaran lebih kecil dari sun gear. Hubungan antara kecepatan putaran sun gear terhadap kecepatan putaran planet carrier dapat ditulis dengan persamaan berikut ini: Sun Gear Speed : Carrier speed = (Ring gear teeth + Sun gear teeth) : Sun gear teeth
atau:
Ns : Nc = (R + S) : S c. Apabila Sun Gear ditahan Sun gear dapat ditahan jika kondisi ring gear dan planet carrier diij inkan untuk berputar. Pada kasus ini ring gear dan planet carrier akan berputar dengan arah yang sama dengan kecepatan putaran ring gear lebih ti nggi dari pada kecepatan putaran carrier. Hubungan antara kecepatan putaran ring gear dengan kecepatan putaran planet
carrier
dapat
ditulis
dengan
persamaan
berikut
ini:
Ring gear speed : Carrier speed = (Ring gear teeth + Sun gear teeth) : Ring gear teeth
atau:
Nr : Nc = (R + S) : R Apabila susunan planetary gear yang dipasang pada mesin hanya terdiri dari satu set planetary gear system seperti pada komponen final drive, maka formula a, b, atau c dapat digunakan. Tetapi apabila susunan planetary gear yang dipasang pada mesin terdiri dari beberapa planetary gear seperti pada torque flow transmission, maka sebaiknya menggunakan rumus dasar (S x Ns) + (R x Nr) = (S + R) x Nc.
7
DAFTAR PUSTAKA 1.
https://penonapillow.wordpress.com/2009/10/25/planetary-gear/
2.
http://www.pipercomex.com/2011/09/planetary-gear-system.html
8