Direncanakan Direncanaka n roda gesek
dengan putaran poros poros penggerak n 1 =
5600 rpm harus memindahkan daya p 2 = 103 kW pada sebuah poros dengan n 2 = 1480 rpm dan = 0,90 dari bahan Fe 490 maka poros penggerak harus memberikan daya sebesar : p1
p 2
58103 ,164 164 = 114,44 kW = 114,44 Nm/s 64,63 kW 00,90 ,90
Garis tengah poros penggerak d poros untuk suatu momen puntir : M 1
W 1
64630 ( N .m / s=) 11444 64630 = 19,52 Nm 11444 102,9 N.m 6000 628 2 5600 586,13 2 (1 / s) 6060 3
M 1
3 .mm) 3 102,9.10 ( N mm3 19,52 . 10 2 = 650,67 3430mm 30( N 30 / mm )
W 1 = 0,2 d3poros1
3 3430 0 , 23
dporos1 =
dporos1 = 16 mm = 20 mm Karena memperhitungkan perlemahan alur pasak maka diameter poros (d poros1) dibuat menjadi = 20 mm. Garis tengah poros yang digerakkan d poros2 untuk :
M 1 0,9 x
6000 1680
x102,9
= 58,56 x 103 Nm
W 1
M 2
3
331,5.10 ( N .mm ) 3 = 11050 3mm mm 66,47 = 223 3430 mm =1105 2 30( N / mm )
W 1 = 0,2 d3 poros1
dporos1 = 28 mm = 30 mm Kalau garis tengah roda kecil d2 = (8...10) d poros2 = 160 mm
d 1
d 2. n 2 n1
360 360 .1680 6000
100 100 ,8
19,52 Nm = 388,07 388 ,07 N 0,0503 m PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
1
F
102 ,9( N .m) 0,0503 (m)
2037 ,6 N ,
pada 2 = 35o ; f = 0,15
Gaya g = 2 F = 4 kN
Banyaknya alur yang dapat diambil : F
Z
Z
350 2037,6 = 3 6 buah 388,07 = 2,6 5,8 350 150
Menentukan Ukuran Roda Gigi Untuk merancang roda gigi yang mampu mentransmisikan daya maksimum sebesar 103 kW (138 HP) pada putaran 5600 rpm. Pada mobil Opel Blazer DOHC dan direncanakan menggunakan roda gigi miring. Hal-hal yang direncanakan antara lain : -
Sudut miring
, α = 25o
-
Sudut tekanan
, β = 20o
-
Jarak sumbu poros
-
Perbandingan transmisi seperti pada brosur, (I)
-
Modul (m) = 3
, a = 100 mm
Karena dasar dalam perencanaan roda gigi yaitu perbandingan kecepatan atau perbandingan transmisi (I) yaitu perbandingan diameter lingkungan jarak roda gigi atau jumlah gigi satu dengan jumlah gigi yang kedua.
Z
d ' 2 d '1
Z 2 (Sularso,P=216)
Z 1
Perhitungan Transmisi I Untuk transmisi II (2) sampai transmisi 5(V) dapat dilihat pada table 4.1.
Diameter jarak bagi lingkaran sementara, d’ d’1 = 2a/ (1+I)
=
2 x100
4,03 (11+ 3,579 )
= 39,76 mm
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
d ' 2
2ai (1 i )
2 x100 x3,579 = 2 x 100 x 4,03 (1 x ,579 )) (1 x34,03
= 160,24 mm
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
2
d’1 = 40 mm
Jumlah gigi ; Z Z1 = d’1 / m 44 = 40 3
= 13,3 = 14 gigi
d’2 = 160 mm
Z 2 =
d '1 m 156 160 33
= 53 gigi
Dimensi Roda gigi :
Diameter tusuk, Dt : Dt1 = m x Z1
= 3 x14
= 3 x 53
= 42 mm
= 159 mm
Diameter kepala, Dk : Dk1 = m (Z1 + 2)
Dk2 = m (Z2 + 2)
= 3 x (14 + 2)
= 3 x (53 + 2)
= 48 mm
= 165 mm
Diameter kaki, Df : Df1 = m (Z1 – 2)
Dt2 = m x Z2
Df2 = m (Z2 – 2)
= 3 x (14 – 2)
= 3 x (53 – 2)
= 36 mm
= 153 mm
Tinggi gigi, Tg : Tg = Tkep + Tkaki = 1 m + 1,17 m = 2,17 m = 2,17 x 3 = 6,5 mm
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
3
Panjang gigi, b. (lebar sisi) b
= (1,15 . π . m )/tan 25o = (1,15 . π . 3 )/tan 25o = 26,2 mm = 30 mm
Tabel .1 Dimensi Roda Gigi Transmisi
Z1(gigi)
Z2(gigi)
Dt1(mm)
Dt2(mm)
Dk 1(mm)
Dk 2(mm)
Df 1(gigi)
Df 2(mm)
I
14
53
42
159
48
165
36
153
II
22
45
66
135
72
141
60
129
III
26
40
78
120
84
126
72
114
33
99
99
105
105
93
93
31
108
93
114
99
102
87
IV
33
V
36
Menentukan Jarak Sumbu Poros Pada Roda Gigi Jarak sumbu poros pada roda gigi adalah perbandingan antara jumlah dari diameter jarak bagi lingkaran pada roda gigi dibagi dua : a = a = a =
dt 1 dt 2 2 45 156
42 + 159 22
201 2
a = 100,5 mm a = 101 mm
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
4
Kekuatan Gigi Untuk memperhitungkan kekuatan gigi digunakan dua metode yang paling dasar pada perhitungan dan diutamakan pada kekuatan terhadap lenturan dan tekanan permukaan gigi. Kedua metode ini merupakan metode perencanaan menurut standart. Untuk itu melakukan perencanaan roda gigi perlu diketahui halhal sebagai berikut :
Daya P = 25 kW
Bahan pinyon S45C dengan : -
Kekuatan tarik, σ b1 = 58 N/mm2
-
Kekuatan permukaan sisi gigi , Hb 1 = 198
-
Tegangan lentur yang diizinkan,σa1 = 30 N/mm 2
Misalkan faktor tegangan kontak diambil antara baja dengan kekerasan (200Hb) dengan besi cor maka Kh = 0,079 N/mm2.
Maka perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut :
Fib = σa m γ fv
Faktor bentuk gigi : γ1 = 0,289 γ2 = 0,408 + (0,421-0,408) t 2/8) = 0,4113
* Kecepatan keliling : V = =
.dt .n
1000.60 33,14 ,14.45 6000 x .42 x 5600 60000 60000
= 12,15 m/s * Gaya tangensial : Ft = =
102. p
V 102 , 25 14,13
= 209,87 N
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
5
* Faktor Dinamis : 6
fv =
6v
=
66 . 66+14 v,13
= 0,298 * Beban lentur yang diizinkan persatuan lebar f1b1 = σa1 . m . γ1 . fv = 30 x 3 x 0,289 x 0,324 = 8,43 N/mm f1b2 = σa2 . γ2 . fv = 11 x 3 x 0, 4113 x 0,324 = 10,692 N/mm
* Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F1H = fv Kh dt1
2 Z 2 Z 1
Z 2
= 0,324 x 42 x
2 x 25 . 14 + 53
= 10,15 N/mm Harga minimum F1 min = 5,518 kg/mm = F1H * Lebar sisi : b = Ft / F1min =
209,876 180 ,5 510,15 ,518
= 20,8 mm * b/m = 20,68 / 3 = 6,9 7 sesuai
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
6
Perhitungan Efisien Roda Gigi Perhitungan efisiensi roda gigi diambil berdasarkan data jumlah roda gigi masing-masing
yang telah dihitung pada sub bab 4.3. efisiensi roda gigi
yang akan dihitung adalah efisiensi masing-masing transmisi, efisiensi mekanis serta efisiensi total. Jumlah gigi pada setiap roda gigi : Z1 = 14
Z6 = 40
Z11 = 15
Z2 = 53
Z7 = 33
Z12 = 52
Z3 = 22
Z8 = 33
Z13 = 22
Z4 = 45
Z9 = 17
Z5 = 26
Z10 = 34
a. Efisiensi transmisi I 1
1 Z 1 Z 2
7 Z 1 . Z 2
= 1
Z 7 Z 8
Z 7 . Z 8
1 15 52 14 + 53 14 x.52 53 7 15
33 33 .33
33
= 0,9791 = 97,91 %
b. Efisiensi transmisi II II
1 Z Z 2 Z 5 Z 6 1 1 7 Z 1 . Z 2 Z 5 . Z 6
= 1
1 15
52
26
40
14 + 53 0,9759 97 ,59 % 7 15x.52 26 . 40 14 53
c. Efisiensi transmisi III
III
1 Z Z 2 Z 3 Z 4 1 1 Z 3 . Z 4 7 Z 1 . Z 2
= 1
1 14 15+53 52 7 52 1415x .53
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
45 0.9781 97 ,81 % 22 .45
22
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
7
d. Efisiensi transmisi V V
1 Z Z 2 Z 12 Z 13 1 1 7 Z 1 . Z 2 Z 12 . Z 13
= 1
36 31 52 15 14 + 53 0,9792 97 ,92 % 7 15 . 52 36 . 31 14 x 53 1
e. Efisiensi transmisi mundur R
1 Z Z 2 Z 9 Z 10 Z 10 Z 11 1 1 7 Z 1 . Z 2 Z 9 . Z 10 Z 10 . Z 11
= 1
f.
1 15 52 53 14 + 7 15x.52 14 53
17
34
17 .34
63 0,9687 96 .87 % 34 .63
34
Efisiensi Mekanis maks
= ηI . ηII . ηIII . ηV . ηR . ηbantalan
bantalan
= 0,99
= 0,9791 . 0,9759 . 0,9781 . 0,9792 . 0,9687 . 0,99 = 0,8776 = 87,76 %
g. Efisiensi total : Kerugian daya,P9 Daya maksimum mesin, Pmaks = 103 kW P9 = Pmaks (1-
maks)
= 103 (1-87,76 %)
= 93,96 kW
Jadi efisiensi total, total :
Pmaks Pg P .100% maks 58,164 7,12 = 103 – 93,96 .100% 87,76% 103 58 ,164
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ismail Muchsin, ST.M.Sc
ELEMEN MESIN II
8
