RANCANGAN ELEMEN MESIN II DESIGN RODA GIGI SUZUKI CARRY DAYA (P) : 84 PS PUTARAN (n) : 5700 rpm Oleh : SWARDI LEONARDO SIBARANI 13320001 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HKBP NOMMENSEN MEDAN 2 0 15 1 RANCANGAN ELEMEN MESIN II DESIGN RODA GIGI SUZUKI CARRY DAYA (P) : 84 PS PUTARAN (n) : 5700 rpm Oleh : SWARDI LEONARDO SIBARANI 13320001 Ketua Prodi Ir. Sibuk Ginting, MSME Dosen Pembimbing Ir . Suriady Sihombing, MT 2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya yang telah memberikan kesehata kepada saya sehingga dapat menyelesaikan tugas rancangan ini. Dalam menjalankan kurikulum serta memenuhi kewajiban saya sebagai mahasiswa Prodi Mesin Universitas HKBP Nommensen, maka saya harus memenuhi tugas yang diberikan untuk merancang ulang roda gigi transmisi pada kendaraan roda empat yaitu “SUZUKI CARRY” dengan spesifikasi sebagai berikut : Daya Maksimum : 84 PS Putaran : 5700 Rpm Saya menyadari bahwa tugas ini masih butuh perbaikan, untuk itu saya menerima komentar dan saran dari Dosen pembimbing yang sifatnya membangun daya pikir demi kelancaran dan kesempurnaan tugas ini. Saya juga mengucapkan terimakasih kepada bapak Ir.Suriady Sihombing,MT selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktunya. Akhir kata, semoga tugas ini dapat menjadi pedoman dan perbandingan untuk tugas-tugas yang sejenisnya. Medan, 9 Desember 2015 Penulis Swardi L. Sibarani 3 BAB I PENDAHULUAN I.1. LATAR BELAKANG Munculnya roda gigi dalam bidang teknik dilatar belakangi oleh adanya kebutuhan akan suatu alat atau elemen mesin yang dapat dipergunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran dari suatu poros keporos yang lainnya. Karena adanya daya dan putaran dari poros yang satu keporos yang lain dengan menggunakan roda gigi maka ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi roda gigi tersebut yakni : - Harus cukup kuat menahan beban,gesekan,panas,tahan terhadap keausan dan kelelahan. Sudut gesek antara roda gigi yang satu dengan yang lainnya harus sedemikian rupa, sehingga gesekan yang dihasilkan dapat seminimal mungkin. Kemudahan dan kesederhanaan dalam proses pembuatannya menjadi syarat utama agar dapat diproduksi dengan harga yang lebih rendah. Dalam kesempatan ini penulis akan membahas cara merancang roda gigi transmisi pada kendaraan SUZUKI CARRY. I.2. TUJUAN PERENCANAAN Tujuan dari perancangan roda gigi transmisi ini adalah : - Merancang bagian – bagian dari roda gigi transmisi pada jenis kendaraan roda empat dengan spesifikasi : Daya maksimum : 84 Ps Putaran - : 5700 Rpm Mengadakan pemeriksaan terhadap hasil perhitungan apakah konstruksi yang dirancang dapat dikatakan aman terhadap masalah-masalah yang timbul. Menentukan cara kerja roda gigi transmisi. Menentukan ukuran-ukuran pada komponen transmisi roda gigi secara universal. 4 I.3. Nomenclatur Roda Gigi Keterangan gambar : 1. Lingkaran kepala (dK) 2. Lingkaran jarak bagi (dn) 3. Tebal gigi (te) 4. Lebar gigi (b) 5. Tinggi kepala (hf) 6. Tnggi kaki (hK) 7. Jarak bagi lngkaran (t) 8. Lingkara kaki (d) 9. Jari-jari fillet Jarak bagi lingkaran (t) mm t = Modul (m) = ... lit. 1, hal. 214 ... lit. 1, hal. 214 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Roda Gigi Jika dua buah roda yang berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya dan salh satu roda diputar maka roda yang lain akan ikut berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya tersebut disebut dengan roda gesek. Cara ini cukup baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya yang besar dan putaran yang tepat tiidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk itu kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada sekeliling roda sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda saling berkait. Roda gigi semacam ini yang dapat berbentuk silinder atau kerucut disebut dengan roda gigi. 2.2. Klasifikasi Roda Gigi 1. Roda gigi lurus Roda gigi lurus pada gambar 2.1 berfungsi untuk memberikan daya antara dua poros yang sejajar dengan sebuah perbandingan kecepatan sudut (angular) yang konstan. Roda gigi merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros, dimana roda gigi ini sejajar dengan poros dengan dua silinder atau bidang jarak bagi dan kedua bidang silinder bersinggungan dan berputar pada roda gigi yang lain dengan sumbu tetap sejajar. 6 2. Roda Gigi Miring Roda gigi miring pada gambar 2.2. dibuat sejajar poros silinder namun mempunyai sudut kemiringan (Helix Angle). Pada roda gigi ini, jumlah pasangan gigi yang saling membuat kontak serentak (perbandingan kontak) adalah lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehingga perpindahan momen atau putaran melalui gigi-gigi tersebut dapat berlangsung dengan halus. Sifat ini sangat baik untuk menstransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Gambar 2.2 Roda gigi miring 3. Roda Gigi Miring Ganda Dalam hal roda gigi miring ganda pada gambar 2.3 gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V tersebut, akan saling meniadakan. Dengan roda gigi ini, perbandingan reduksi, kecepatan keliling dan daya yang diteruskan dapat diperbesar, tetapi pembuatannya sukar. 7 Gambar 2.3 Roda gigi miring ganda 4. Roda Gigi Dalam dan Pinyon Roda gigi dalam pada gambar 2.4 dipakai jika diinginkan alat trasmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi besar, karena pinion terletak di dalam roda gigi. Gambar roda gigi dalam dan pinyon 5. Roda Gigi Kerucut Lurus Roda gigi Kerucut Lurus pada gambar 2.5 dengan gigi lurus adalah paling mudah dibuat dan paling sering dipakai, tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil. Roda gigi ini dapat diklasifikasikan berdasarkan sudut pitehnya, walaupun roda gigi ini dapat dibuat untuk 900, roda gigi ini biasanya dibuat untuk semua ukuran sudut. Gigi-giginya biasanya dituang, dimiling (dibentuk). 8 Gambar 2.5 Roda gigi kerucut lurus 6. Roda Gigi Kurucut Spiral Roda gigi ini memiliki perbandingan kontak yang besar dan dapat meneruskan putaran tinggi dan besar. Sudut poros kedua gigi ini biasanya dibuat 900. Bentuk dari pada roda gigi ini dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini. Gambar 2.6 Roda gigi kerucut spiral 7. Roda Gigi Cacing Roda gigi mampu memindahkan daya dan putaran yang tinggi pada Kedua Poros yang tidak berpotongan (tegak lurus). Batang Penggerak mempunyai jenis ulir yang dipasang pada sebuah roda gigi dan biasanya disebut roda gigi cacing yang terlihat pada gambar 2.7 di bawah ini. Roda gigi ini terdiri dari dua jenis, yaitu : a) Roda gigi cacing silindris b) Roda gigi cacing globoid 9 Gambar 2.7. Roda gigi cacing 8. Pada gigi Hipoid Roda gigi ini mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada bidang Kerucut yang sumbunya bersilang. Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggelinding. Bentuk roda gigi ini dapat dilihat pada gambar 2.8 di bawah ini. Gambar 2.8. Roda gigi hipoid Roda gigi yang tidak disebutkan sebelumnya. Semuanya mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara kedua proses. Tetapi disamping itu terdapat pula roda gigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi, seperti misalnya roda gigi eksentris, roda gigi bukan lingkaran, roda gigi lonjong seperti pada meteran air, dan sebagainya. Ada juga roda gigi dengan putaran yang terputus-putus pada proyektor bioskop. 2.3. Nama-Nama Bagian Roda Gigi dan Ukurannya. Nama-nama bagian utama roda gigi dapat dilihat pada gambar 2.9 di bawah ini : 10 Gambar 2.9. Nama-nama bagian roda gigi Keterangan gambar di atas sebagai berikut : 1. Diameter jarak bagi (d dalam mm) adalah lingkaran khayal yang menggelinding tanpa slip. 2. Ukuran gigi dinyatakan dengan jarak bagi lingkar (t dalam mm) yaitu jarak bagi antara profil dua gigi yang berdekatan. Jika jumlah roda gigi adalah z maka : t= .d z Modul adalah hasil bagi diameter dengan jumlah gigi : m= d z Hubungan modul dan jarak bagi lingkar adalah : 11 t = .m 3. Jarak bagi diametral adalah jumlah gigi per inchi diameter jarak bagi lingkar. z d (dala min chi ) Dp = Sehingga hubungan modul dan DP adalah : m= 25.4 Dp 4. Pada roda gigi luar, bagian gigi diluar lingkaran jarak bagi disebut kepala dan tingginya disebut tinggi kepala atau addendum yang biasanya sama dengan modul dalam mm atau 1/DP dalam inchi h kepala = m (mm) h kepala = 1/DP (mm) 5. Bagian gigi disebelah dalam lingkaran jarak bagi disebut kaki dan tingginya disebut tingi kaki atau dedendum yang besarnya : h kaki h kepala = m + CK (mm) = 1 + CK (mm) 4 6. CK adalah Kelonggaran puncak yaitu celah antara lingkaran Kepala dan lingkaran kaki dari gigi pasangannya. 12 7. Pada lingkaran diameter jarak bagi terdapat tebal gigi dan celahnya yaitu setengah jarak bagi lingkar. b= = 1 n.m (mm) 2 2 2.Dp (inchi ) 8. Titik potong antara profil gigi dengan lingkaran jarak bagi disebut titik jarak bagi. Sudut yang dibentuk garis normal pada Kurva bentuk profil pada jarak bagi dengan garis Singgung lingkaran jarak bagi (juga pada titik jarak bagi) disebut sudut tekanan. Roda gigi yang mempunyai sudut tekanan yang sama besar serta proporsinya seperti diuraikan diatas disebut roda gigi standar. Roda gigi ini dapat saling bekerja sama tanpa dipengaruhi oleh jumlah giginya. Sehingga dapat pula disebut roda gigi yang dapat dipertukarkan. 2.4. Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi Jika perputaran roda gigi yang berpasangan dinyatakan dengan N1 (rpm) pada poors penggerak N2 (rpm) pada poros yang digerakkan diameter jarak bagi d1 dan d2 dalam mm dan jumlah gigi Z1 dan Z2, maka perbandingan putaran adalah : u= n2 d1 m.z1 z1 1 n1 d 2 m.z 2 z 2 i Dimana i adalah perbandingan jumlah gigi pada roda gigi 2 (digerakkan) terhadap roda gigi 1 (penggerak / pinyon). Pada roda gigi lurus standar i = 4 – 5 atau hingga 7 jika dengan perubahan Kepala. Pada roda gigi miring dan miring ganda dapat mencapai 10. Roda gigi dipakai untuk reduksi jika U < 1 atau i > 1 dan juga menaikkan putaran jika U > 1 atau i< 1. 13 Jarak antara sumbu poros a (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d1 dan d2 dalam mm dapat dinyatakan sebagai berikut : a= d1 d 2 m( z1 z 2 ) 2 2 = 2q 1 i = 2.a.i 1 i 14 BAB III 3.1. SKETSA GAMBAR RODA GIGI TRANSMISI 15 Keterangan gambar : 1. Poros Input 2. Roda Gigi A 3. Sinkron III 4. Roda Gigi D 5. Roda Gigi E 6. Tuas Penggerak Poros Sinkron 7. Sinkrone I 8. Roda Gigi G 9. Roda gigi K 10. Sinkron III 11. Roda Gigi L 12. Bantalan Radial 13. Baut Pengikat Gearbox 14. Poros Output 15. Roda Gigi B 16. Roda Gigi C 17. Roda Gigi F 18. Roda Gigi H 19. Roda Gigi I 20. Roda Gigi J 21. Roda Gigi M 22. Poros Counter 16 3.2. CARA KERJA RODA GIGI TRANSMISI Pada saat transmisi dalam keadaan netral, semua sinkron pada kedudukan semula. Sehingga putaran langsung dari poros input ke poros counter. Pada tingkat kecepatan I, tuas sinkrone I akan menggerakkan sinkrone menuju roda gigi G, sehingga putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi A – roda gigi B – poros counter – roda gigi H – roda gigi G – poros output. Pada tingkat kecepatan II, tuas sinkrone I akan menggerakkan sinkron menuju roda gigi E, sehingga putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi A – roda gigi B – poros counter – roda gigi F – roda gigi E – poros output. Pada tingkat kecepatan III, tuas sinkrone II akan menggerakkan sinkron menuju roda gigi D, sehingga putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi A – roda gigi B – poros counter – roda gigi C – roda gigi D – poros output. Pada tingkat kecepatan IV, tuas sinkrone akan menggerakkan sinkron menuju roda gigi A, sehingga putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi A dan diteruskan langsung ke poros output. Pada tingkat kecepatan V, tuas sinkrone III akan menggerakkan sinkron menuju roda gigi L, sehingga putaran dari poros input diteruskan ke roda gigi A – roda gigi B – poros counter – roda gigi M – roda gigi L – poros output. Pada kecepatan mundur, tuas sinkrone III akan menggerakkan sinkrone menuju roda gigi K, sehingga putaran dari poros input akan diteruskan ke roda gigi A – roda gigi B – poros counter – roda gigi I – kemudian putaran dibalikkan oleh roda gigi J selanjutnya diteruskan keroda gigi L – poros output. 17 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMERIKSAAN UKURAN UTAMA IV.1. POROS INPUT IV.1.1. Definisi Poros Input Poros merupakan salah satu komponen mesin, namun yang akan dibahas di sini adalah poros input yang merupakan sumber dari putaran dan daya pada sistem transmisi. IV.1.2. Perhitungan Poros Daya (P) = 84 PS Putaran (n) = 5700 rpm Bila suatu batang poros berputar, maka poros mengalami momen puntir, maka: Pd = fc . P (KW) …..lit 1 hal 7 Dimana : Pd = Daya Rencana fc = faktor koreksi P = Daya nominal output mesin Jika daya dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk daya dalam satuan KW. Jadi : P = 84 PS x 0,735 = 61,74 KW 18 Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start, dengan demikian sering kali diperlukan faktor koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan faktor koreksi pada perencanaan. Tabel 2.1. Faktor koreksi daya Daya yang akan ditransmisikan fc Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 – 2,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2 Daya normal 1,0 – 1,5 Jika fc yang dipilih = 2,0 untuk pemakaian daya rata-rata Maka : Pd = fc . P = 1,5 . 61,74 KW = 92,61 KW Jika T = Moment Puntir atau Moment Rencana (kg.mm) Maka : Pd T 9,74 . 105 . lit 1 hal 7 n 92,61 T 9,74 . 105 . 5700 T 15824,94 Kg . mm Batas kelelahan puntir 18% dari kekuatan tarik ( b ). Jika bahan poros yang dipakai adalah batang baja yang difinis dingin S 45 C. Maka kekuatan tarik ( σb ) = 60 kg/mm2. Tabel 2.2. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difins dingin untuk poros. 19 Standar dan Macam Baja karbon kontruksi mesin (JIS G 4501) Perlakuan Kekuatan Panas Tarik S 30 C Penormalan 48 S 35 C - 52 S 40 C - 55 S 45 C - 58 S 50 C - 62 S 55 C - 66 S 35 CD - 53 Lambang Keterangan Ditarik Baja karbon yang difinis S 45 CD - 60 dibubut S 55 CD - 72 gabungan dingin dingin,digerenda, atau antara hal-hal tersebut Sehingga τa dapat di hitung. τa τb sf1.sf 2 dimana : sf1 = 6 untuk faktor keamanan bahan S-C (baja karbon) 60 kg mm 2 6x2 τa 5,0 kg mm 2 τa sf2 = (1,3 ÷ 3,0) faktor kekasaran permukaan. Dan diambil adalah 2 untuk pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Tabel 2.3. Diameter poros 4 10 (Lit. 1 hal. 9) *22,4 24 40 100 *224 (105) 240 400 20 11 4,5 5 *5,6 25 *11,2 28 12 30 *12,5 14 42 45 *31,5 48 32 50 35 55 *35,5 56 (15) 6 16 38 60 (17) *6,3 18 110 250 420 260 440 *112 280 450 120 300 460 *315 480 125 320 500 130 340 530 140 *355 560 150 360 160 380 170 63 180 19 190 20 200 22 600 65 7 70 *7,1 71 630 220 75 8 80 21 85 9 90 95 Keterangan : 1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standard. 2. Bilangan di dalam kurung hanya untuk bagian di mana akan dipasang bantalan gelinding. Diameter Poros [ds] 5,1 ds .kt.cb.T τa 1 3 lit 1 hal 8 Dimana : kt = (1,0 ÷ 1,5) jika terjadi sedikit kejutan dan tumbukan dan kt yang dipilih 2. Cb = 1,5 jika tidak terjadi pembebanan lentur. Maka : 5,1 ds x 2 x 1,5 x 15824,94 5,0 ds 48424,31 1 1 3 3 ds 35,45 mm Berdasarkan tabel diatas maka diameter poros adalah ds = 35 mm. 22 Untuk menghitung tegangan geser ( ) digunakan rumus : τ 5,1.T ds 3 τ 5,1 x 15824,94 kg.mm lit 1 hal 7 (35 mm) 3 80707,2 kg.mm τ 42875 mm 3 τ 1,88 kg mm 2 Untuk menghitung panjang poros yang digerakkan pada kopling digunakan rumus : θ 584 T.L G.ds 4 lit 1 hal 7 Dimana : θ = 0,25 atau 0,3 (defleksi puntir). G = 8,3 x 103 kg/mm2 (modulus geser baja). Maka : G.ds 4 .θ 584.T 8,3.10 3 kg mm 2 x (35 mm) 4 x 0,2 L 584 . 15824,94 kg.mm L L 269 mm 23 Untuk menghitung tegangan lentur (σ) 10,2 . T ds 3 lit 1 hal 12 10,2 . 15824,94 kg.mm (35 mm) 3 161414,38 kg.mm 42875 mm 3 3,76 kg mm 2 IV.1.3. Pemeriksaan Kekuatan Poros A. Terhadap Tegangan Geser Syarat aman : τa τ Maka : 5 kg mm 2 > 1,81 kg mm 2 Dengan demikian poros input dinyatakan aman terhadap tegangan geser. B. Terhadap Tegangan Lentur syarat aman : σa > σ Tegangan lentur yang diizinkan (σa’) dapat dilihat pada tabel Tabel 2.4 di bawah ini. Bahan Gandar Tegangan yang diperbolehkan, σa' (kg/mm2) Kelas 1 10,0 24 Kelas 2 10,5 Kelas 3 11,0 Kelas 4 15,0 Jika bahan yang dipilih adalah kelas 1 maka σa = 10 kg/mm2, dan σ = 7,52 kg/mm2. Sehingga: 10 kg/mm2 > 3,76 kg/mm2 Dengan demikian poros input dinyatakan aman terhadap tegangan geser. IV.2. POROS COUNTER IV.2.1. Definisi Poros Counter Poros Counter merupakan salah satu poros pada sistem transmisi yang berfungsi untuk memindahkan tenaga putar dari poros input ke roda gigi percepatan. IV.2.2. Perhitungan Poros Counter Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh harga daya rencana (Pd) sebesar 92,61 KW dan putaran 5700 rpm, dengan perbandingan gigi = 4,875. Maka di dapat putaran poros counter : U nA nB lit. 1 hal 216 Dimana : U = Perbandingan putaran. nA = Putaran poros penggerak. 25 nB = Putaran poros yang digerakkan 0,722 5700 rpm nB 5700 rpm 4,875 n B 1169,23 rpm nB Maka di dapat momen puntir (T) : Pd T 9,74 . 105 . n 92,61 T 9,74 . 105 . B 1169,23rpm T 77146,61 Kg . mm Jika bahan poros yang dipakai adalah batang baja yang difinis dingin S 45 C-D. Maka kekuatan tarik ( σb ) = 60 kg/mm2. Sehingga τa τa τb sf1.sf 2 60 kg mm 2 3x 2 τa 10 kg mm 2 τa Diameter Poros Counter [ds] 5,1 ds .kt.cb.T τa 1 3 5,1 ds x 2, x 1,5 x 15824,94 6 ds 28,92 mm 1 3 Berdasarkan tabel diameter sebelum yaitu tabel 2.3 maka diameter poros counter adalah ds = 28 mm. 26 Untuk menghitung tegangan geser ( ) digunakan rumus : τ 5,1.T ds 3 5,1 x 15824,94 kg.mm (28 mm) 3 τ 3,67 kg mm 2 τ Untuk menghitung panjang poros yang digerakkan pada kopling digunakan rumus : θ 584 T.L G.ds 4 Maka : G.ds 4 .θ L 584.T 8,3.10 3 kg mm 2 (28 mm) 4 0,3 L 584 . 15824,94 kg.mm L 221,2 mm Untuk menghitung tegangan lentur (σ) a 10,2 . T ds 3 10,2 x 15824,94 kg.mm (35 mm) 3 3,75 kg mm 2 27 IV.2.3. Pemeriksaan Kekuatan Poros Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser Syarat aman : τa τ Maka : 10 kg mm 2 > 3,75 kg mm 2 Dengan demikian poros counter dinyatakan aman terhadap tegangan geser. IV.3. POROS OUTPUT IV.3.1. Definisi Poros Output Poros Output merupakan salah satu poros pada sistem transmisi yang berfungsi meneruskan tenaga putar dari roda gigi ke poros propeller. IV.3.2. Perhitungan Poros Output Pada poros output, putaran bervariasi setiap tingkat kecepatan. Untuk menghitung torsi maka putaran yang diambil adalah putaran terbesar yaitu pada kecepatan V. Perbandingan kecepatan V pada spesifikasi adalah 0,855 maka untuk memperoleh putaran pada tingkat kecepatan V digunakan rumus : U nA nB lit. 1 hal 216 Dimana : U = Perbandingan putaran. nA = Putaran poros penggerak. 28 nB = Putaran poros yang digerakkan 0,855 5700 rpm nB 5700 rpm 0,855 n B 6666,66 rpm nB Maka di dapat momen puntir (T) : Pd T 9,74 . 105 . n 92,61 T 9,74 . 105 . 6666,66 T 13530,33 Kg . mm Jika bahan poros yang dipakai adalah batang baja yang difinis dingin S 45 C-D. Maka kekuatan tarik ( σb ) = 60 kg/mm2. Sehingga : τa τb sf1.sf 2 60 kg mm 2 6x2 τa 5,0 kg mm 2 τa Diameter Poros Output [ds] 5,1 ds .kt.cb.T τa 1 3 29 5,1 ds x 2 x 1,5 x 13530,33 7,69 ds 34,59 mm 1 3 Berdasarkan tabel diameter sebelum yaitu tabel 2.3 maka diameter poros output adalah ds = 35 mm. Untuk menghitung tegangan geser ( ) digunakan rumus : τ 5,1.T ds 3 5,1 x 13530,33 kg.mm (35mm) 3 τ 1,61 kg mm 2 τ Untuk menghitung panjang poros yang digerakkan pada kopling digunakan rumus : θ 584 T.L G.ds 4 Maka : G.ds 4 .θ 584.T 8,3.10 3 kg mm 2 (35mm) 4 0,3 L 584 x 13630,33 kg.mm L 402,87mm L 30 Untuk menghitung tegangan lentur (σ) a 10,2 . T ds 3 10,2 x 13530,33 kg.mm (35mm) 3 3,21 kg mm 2 2.1.3. Pemeriksaan Kekuatan Poros A. Terhadap Tegangan Geser Syarat aman : τa τ Maka : 5,0 kg mm 2 > 1,61 kg mm 2 Dengan demikian poros output dinyatakan aman terhadap tegangan geser. B. Terhadap Tegangan Lentur syarat aman : σa > σ Jika bahan yang dipilih adalah kelas 1 maka σa = 10 kg/mm2, dan σ = 3,21 kg/mm2. Sehingga: 10 kg/mm2 > 3,21 kg/mm2 Dengan demikian poros output dinyatakan aman terhadap tegangan geser. 31 IV.4. RODA GIGI IV.4.1. Defenisi Roda Gigi Roda gigi yang dibahas disini adalah roda gigi pada sistem transmisi. Roda gigi transmisi berfungsi untuk meneruskan dan mengubah besarnya daya dan putaran dari poros input hingga poros output. IV.4.2. Perhitungan Roda Gigi Sesuai dengan spesifikasi tugas rancangan pada kendaraan “SUZUKI CARRY 84 PS” dengan : Daya : 84 PS Putaran : 5700 rpm Dari spesifikasi diperoleh perbandingan kecepatan atau tingkat kecepatan yaitu : Kecepatan I : 3,579 Kecepatan II : 2,094 Kecepatan III : 1,530 Kecepatan IV : 1,000 Kecepatan V : 0,855 Reverse : 3,727 Perbandingan Gigi Akhir : 4,875 Maka dari data tersebut didapat putaran poros counter yaitu : U nA nB 32 4,875 5700 rpm nB 5700 rpm 4,875 n B 1169,23 rpm nB Dalam perancanaan ini dipergunakan roda gigi lurus dengan jarak sumbu poros output dengan poros counter (a) = 150 mm a dA dB 2 … lit 1 hal 216 Untuk mendapatkan nilai dA dapat dipergunakan rumus yaitu : dA 2.a 1 i lit 1 hal 216 2.a 1 i 2 . 80 dA 1 1,721 dA 58,8 mm dA Dimana : i = ratio gigi (i > 1) Untuk mencari diameter dB digunakan rumus : 2. a . i 1 i 2.80.1,721 dB 1 1,721 dB 101,2 mm dB lit 1 hal 216 33 2.4.2.1. Perhitungan Roda gigi A dan B Roda gigi A dihubungkan dengan roda gigi B dimana roda gigi A terletak pada poros penggerak yang merupakan poros input dan roda gigi B terletak pada poros counter yang merupakan daya output. 1. Perhitungan Roda Gigi A Dari perhitungan sebelumnya diameter roda gigi A (dA) adalah 58,8 mm dan harga modul (m) = 4 diambil dari tabel 2.5 harga modul dibawah ini. 34 Tabel 2.5 Harga modul standar (JIS B 1701-1973) (satuan: mm) Seri Seri Seri Seri Seri Seri ke-1 ke-2 ke-3 ke-1 ke-2 ke-3 0,1 3,5 0,15 4 3,75 4,5 0,2 0,25 5 5,5 0,35 6 6,5 7 0,3 0,45 0,4 0,55 0,5 0,7 0,6 0,75 0,8 0,9 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22 25 28 0,65 1 1,75 32 36 1,25 2,25 40 45 1,5 2,75 50 2 2,5 35 Keterangan : 3 Dalam 3,25 pemilihan utamakan seri ke-1 ; jika terpaksa baru dipilih dari segi ke-2 dan ke-3 maka jumlah gigi ZA adalah dA m 58,8 ZA 4 ZA 15 buah ZA lit 1 hal 214 Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m lit 1 hal 219 Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm 36 Untuk menghitung diameter luar roda gigi dkA = (ZA + 2).m lit 1 hal 219 dkA = (15 + 2). 4 dkA= 68 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck lit 1 hal 219 H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi (b) b = (6 – 10). M lit 1 hal 240 b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m lit 1 hal 219 hf = 1,25 . 4 hf = 5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dA ZA 3,14 x 58,8 t 15 t 12,308 mm t lit 1 hal 214 37 Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te lit 1 hal 219 Untuk factor gigi (Y) dapat dilihat pada table 2.6 Z = 25 buah Table 2.6 faktor bentuk gigi. Jumlah gigi Y Z Jumlah gigi Y z 10 0,201 25 0,339 11 0,226 27 0,349 12 0,245 30 0,358 13 0,261 34 0,371 14 0,276 38 0,383 15 0,289 43 0,396 16 0,295 50 0,408 17 0,302 60 0,421 18 0,308 75 0,434 38 19 0,314 100 0,446 20 0,320 150 0,459 21 0,327 300 0,471 23 0,333 Batang gigi 0,484 Maka didapat faktor bentuk gigi (Y) = 0,339 Untuk menghitung diameter lingkaran jarak bagi db1 2.ZA.a ( ZA ZB) …. Lit 1 hal 234 2 x 15 x 80 (15 25) db1 60 mm db1 Jika diameter jarak bagi adalah db1 = 120 mm, maka kecepatan keliling v(m/s) Pada lingkaran jarak bagi yang mempunyai putaran n1 = 2900 rpm adalah π.db1n 60x1000 3,14. 60. 5700 V 60000 m V 17,92 s V lit 1 hal 238 39 Untuk menghitung besar gaya tangensial pada roda gigi (Ft) Ft 102.Pd V lit 1 hal 238 102 x 92,61 17,92 Ft 527,13kg Ft Faktor dinamis 6 fv 6v 6 fv 6 21,47 fv 0,022 lit 1 hal 240 Untuk menentukan besar beban lentur yang diizinkan dan besar permukaan yang diizinkan persataun lebar, kita harus menentukan terlebih dahulu bahan dari roda gigi A tersebut kemudian kekuatan tarik (𝝈B), kekerasan permukaan gigi (HB), tegangan lentur yang diizinkan (𝝈a). Untuk mendapatkan hasil dari bahan tersebut dapat dilihat pada table 2.7 berikut : Table 2.7 Tegangan lentur yang diizinkan 𝝈a pada bahan roda gigi. Tegangan Kelompok Lambang Kekuatan Tarik Bahan Bahan (kg/mm2) Kekerasan 𝝈B (brinell) HB lentur Yang diizinkan 𝝈a(kg/mm2) Besi cor FC 15 15 140-160 7 FC 15 20 160-180 9 40 FC 15 25 180-240 11 FC 15 30 190-240 13 SC 42 42 140 12 SC 46 46 160 19 SC 49 49 190 20 Baja karbon S 25 C 45 123-183 21 Untuk konstruksi S 35 C 52 149-207 26 mesin S 45 C 58 167-229 30 Baja cor Dari tabel tersebut kita pilih bahan dengan lambang S 45 C sehingga didapat : Kekuatan tarik (𝝈BA) = 58 kg/mm2 - Kekerasan permukaan sisi gigi (HBA) = 200 - Tegangan lentur yang diizinkan (𝝈aA) = 30 kg/mm2 Permeriksaan Roda Gigi A Pemeriksaan roda gigi A terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaA σbA …lit 1 hal 239 Ft mm 2 b.m.Y 527,13 30 kg 2 mm 24.4.0,289 30 kg > 19,002 kg mm 2 mm 2 30 kg 41 Dengan demikian roda gigi A aman terhadap tegangan lentur. 2. Perhitungan Roda Gigi B Dari perhitungan sebelumnya diameter roda gigi B (dB) adalah 200 mm dan harga modul (m) = 4. maka jumlah gigi ZB adalah dB m 101,2 ZB 4 ZB 25 buah ZB Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Untuk menghitung diameter luar roda gigi dkB = (ZB + 2).m dkB = (25 + 2). 4 dkB= 108 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm 42 Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dB ZA 3,14 x 101,2 t 15 t 21,2 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZB. a ( ZA ZB) 2.25.80 (15 25) db1 100 mm db1 43 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1n 60x1000 3,14. 100. 5700 V 60000 m V 29,83 s V Faktor dinamis Besar gaya tangensial 6 fv 6V 6 fv 0,16 6 29,83 102.Pd Ft V 102.92,61 29,83 Ft 316,66 kg Ft Pemeriksaan Roda Gigi B Pemeriksaan roda gigi B terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaB σbB Ft mm 2 b.m.Y 316,66 26 kg 2 mm 24 . 4 . 0,339 kg 26 kg 2 > 17,89 mm mm 2 26 kg …lit 1 hal 239 Dengan demikian roda gigi B aman terhadap tegangan lentur. 44 2.4.2.2. KECEPATAN I Pada tingkat kecepatan I daya dan putaran dari poros input akan diteruskan keroda gigi A dan diteruskan keroda gigi B keporos counter – roda gigi G – roda gigi H – keporos output. Perbandingan kecepatan I adalah 5,380 maka untuk memperoleh putaran gigi G maka digunakan rumus : nH 3,579 nG nG 5700 3,579 3,579 n G 1593rpm nG Untuk mendapatkan diameter roda gigi H dan G adalah : * * 2 . 80 1 3,579 160 dH 4,579 dH 39mm dH dG 2 . 80 . 3,579 1 3,579 2 . 80 . 3,579 1 3,579 572,64 dG 4,579 dG 121mm dG 45 1. Perhitungan Roda Gigi H Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZH adalah : maka jumlah gigi ZH adalah dH m 39 ZH 4 ZH 10 buah ZH Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkH = (ZH + 2).m dkH = (10 + 2). 4 dkH = 48 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm 46 Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dH ZH 3,14 x 39 t 10 t 12,2 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZH . a ( ZH ZG) 2.10.80 (10 30) db1 36mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1n 60x1000 3,14. 36. 5700 V 60000 m V 11 s V 47 Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,35 6 11 Bahan yang digunakan pada roda gigi H adalah bahan dengan lambanag S 45 C maka dari tabel 2.7 didapat : - Kekuatan tarik (σbH) = 58 kg/mm2 - Kekerasan permukaan sisi gigi (HBH) = 200 - Tegangan lentur yang diizinkan (σaH) = 30 kg/mm2 - KH untuk HBH = 200 adalah 0,053 Besar gaya tangensial Ft 102.Pd 102 92,61 558,7kg V 11 Pemeriksaan Roda Gigi H Pemeriksaan roda gigi H terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaH σbH Ft b.m.Y 558,7 30 kg mm 2 24 . 4 . 0,201 30 kg > 27,93 kg mm 2 mm 2 30 kg mm 2 Dengan demikian roda gigi H aman terhadap tegangan lentur 1. Perhitungan Roda Gigi G 48 Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZG adalah : maka jumlah gigi ZG adalah dG m 121 ZG 4 ZG 30 buah ZG Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkG = (ZG + 2).m dkG = (30 + 2). 4 dkG = 128 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki 49 hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dG ZG 3,14 x 121 t 30 t 12,6 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZG . a ( ZH ZG) 2.57.150 (35 57) db1 185,87mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 120. 5700 V 60000 m V 35,79 s V Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,14 6 35,79 50 Bahan yang digunakan pada roda gigi G adalah bahan dengan lambanag S 45 C maka dari tabel 2.7 didapat : - Kekuatan tarik (σbG) = 58 kg/mm2 - Kekerasan permukaan sisi gigi (HBG) = 200 - Tegangan lentur yang diizinkan (σaG) = 30 kg/mm2 - KH untuk HBG = 200 adalah 0,053 Besar gaya tangensial 102.Pd V 102 . 92,61 3650,58 Ft 35,79 35,79 Ft 263,93 kg Ft Pemeriksaan Roda Gigi G Pemeriksaan roda gigi G terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaG σbG Ft mm b.m.Y 263,93 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,358 30 kg > 7,68 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi G aman terhadap tegangan lentur. IV.4.2.3. KECEPATAN II 51 Pada tingkat kecepatan II daya dan putaran dari poros input akan diteruskan keroda gigi A dan diteruskan keroda gigi B keporos counter – roda gigi F – roda gigi E – keporos output. Perbandingan kecepatan II adalah 2,094 maka untuk memperoleh putaran gigi F maka digunakan rumus : DB + DA = DE + DF ............(1) DB / DA = 1,721 DE/ DF = 2,094 DB = 1,721 DA DE = 2,094 DF Lalu dimasukkan ke persamaan (1) 1,721 DA + DA = 2,094 DF + DF DE = 160 mm – 51,7 mm 2,721 DA = 3,094 DF DF = ( )( maka diameter roda gigi E adalah : ) DE = 108,3 mm DF = 51,7 mm Memperoleh putaran roda gigi E : NB = NF = 1169,23 NF/NE = 2,094 1169,23/nE = 2,094 1. Perhitungan Roda Gigi E 52 Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZE adalah : maka jumlah gigi ZE adalah dE m 108,3 ZE 4 ZE 27 buah ZE Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkE = (ZE + 2).m dkE = (27 + 2). 4 dkE = 29 . 4 dkE = 116 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H=9m Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm 53 Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dE ZE 3,14 x 128,3 t 27 t 14,93 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZE . a ( ZE ZF ) 2.27.80 (27 13) db1 108 mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1n 60x1000 3,14. 108. 558 V 60000 m Faktor dinamis V 3,15 6 s fv 6V 6 fv 0,33 6 3,15 V 54 Bahan yang digunakan pada roda gigi E adalah bahan dengan lambanag S 45 C maka dari tabel 2.7 didapat : - Kekuatan tarik (σbE) = 58 kg/mm2 - Kekerasan permukaan sisi gigi (HBE) = 200 - Tegangan lentur yang diizinkan (σaE) = 30 kg/mm2 - KH untuk HBE = 200 adalah 0,053 Besar gaya tangensial Ft = 102 . Pd/3,15 = 2998 Pemeriksaan Roda Gigi E Pemeriksaan roda gigi E terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaE σbE Ft mm b.m.Y 2998 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,364 kg 30 kg 2 > 7,61 mm mm 2 30 kg 2 Dimana nilai y diperoleh dari interpolasi Dengan demikian roda gigi E aman terhadap tegangan lentur. 2. Perhitungan Roda Gigi F 55 Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZF adalah : maka jumlah gigi ZF adalah dF m 51,7 ZF 4 ZF 13 buah ZF Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkF = (ZF + 2).m dkF = (13 + 2). 4 dkF = 60 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi 56 b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dF ZF 3,14 x 51,7 t 13 t 12,48 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZF . a ( ZE ZF ) 2.13.80 (13 27) db1 52 mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1n 60x1000 3,14. 52. 1169 V 60000 m V 57 Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,27 6 15,97 * Gaya tangensial 102 Pd 13,78 102 92,61 fv 685,5 kg 13,78 fv Pemeriksaan Roda Gigi F Pemeriksaan roda gigi F terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaF σbF Ft mm b.m.Y 685,5 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,261 30 kg > 27,35 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi F aman terhadap tegangan lentur. 2.4.2.4. KECEPATAN III 58 Pada tingkat kecepatan III daya dan putaran dari poros input akan diteruskan keroda gigi A dan diteruskan keroda gigi B keporos counter – roda gigi C – roda gigi D – keporos output. Perbandingan kecepatan III adalah 1,530 maka untuk memperoleh putaran gigi D maka digunakan rumus : nD 1,530 nC 1169,23 2,094 nd n D 764rpm Untuk memperoleh diameter roda gigi adalah DB + DA = DC + DD DB = 1,721 DA ; DD = 1,530 DC Maka, * 1,721 DA + DA = 1,530 DE + DC 2,721 DA = 2,530 DC (2,721) (58,8) = 2,530 DC DC = 63,24 mm * DC + DD = 160 63,24 + DD = 160 DD = 96,76 mm 59 1. Perhitungan Roda Gigi C Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZC adalah : maka jumlah gigi ZC adalah dC m 63,24 ZC 4 ZC 16 buah ZC Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkC = (ZC + 2).m dkC = (16 + 2). 4 dkC = 18 . 4 dkC = 72 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi 60 b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dC ZC 3,14 x 63,24 t 16 t 12,41 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZC . a ( ZC ZD) 2.16.80 (16 24) db1 64 mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 64. 1164 V 60000 V 61 Faktor dinamis 6 6V 6 fv 0,60 6 3,91 fv Gaya tangensial 102 Pd Dc 102 . 92,61 fv 149,37 Kg 63,24 Ft Pemeriksaan Roda Gigi C Pemeriksaan roda gigi C terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaC σbC Ft mm b.m.Y 149,37 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,295 30 kg > 5,27 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi C aman terhadap tegangan lentur. 2. Perhitungan Roda Gigi D 62 Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZD adalah : maka jumlah gigi ZD adalah dD m 96,76 ZD 4 ZD 24 buah ZD Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkD = (ZD + 2).m dkD = (24 + 2). 4 dkD = 26 . 4 dkD = 104 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki 63 hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dD ZD 3,14 x 96,76 t 24 t 12,6 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZD . a ( ZC ZD) 2.28.80 (24 16) db1 96mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 96. 764 V 600000 m V 3,83 s V Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,610 6 3,83 64 Besar gaya tangensial 102 Pd Dd 102 . 92,61 Ft 96,76 Ft 97,62 kg Ft Faktor bentuk gigi diperoleh dari interpolasi y - y1 x - x1 y 2 - y1 x 2 - x 1 424 - 23 x - 0,333 25 - 23 0,339 - 0,333 x 0,336 Pemeriksaan Roda Gigi D Pemeriksaan roda gigi D terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaD σbD Ft b.m.Y 97,62 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,336 kg 30 kg 2 > 3,05 mm mm 2 30 kg mm 2 Dengan demikian roda gigi D aman terhadap tegangan lentur. 1.4.2.5. KECEPATAN IV 65 Pada tingkat kecepatan IV daya dan putaran dari poros input akan diteruskan ke roda gigi A dan diteruskan langsung keporos output.Sehingga perbandingan kecepatan IV adalah 1: 1. 2.4.2.6. KECEPATAN V Pada tingkat kecepatan V daya dan putaran dari poros input akan diteruskan keroda gigi A dan diteruskan keroda gigi B keporos counter – roda gigi M – roda gigi L – keporos output. Perbandingan kecepatan V adalah 0,885. maka untuk memperoleh putaran gigi L maka digunakan rumus : NB = nM = 1169,23 rpm nM 0,855 nL nA 0,855 nL 1169,23 0,855 nl n L 1367,5rpm 5700 0,855 nl n L 6666,6rpm Untuk memperoleh diameter roda gigi adalah DB + DA = DM + DL DB = 1,721 DA ; DL = 0,855 DM Maka, * 1,721 DA + DA = 0,855 DM + DM 2,721 DA = 1,855 DM (2,721) (58,8) = 1,855 DC DM = 86,25 mm * DM + DL = 160 mm 86,25 + DL = 160 mm, DL = 73,75 mm 1. Perhitungan Roda Gigi M Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZM adalah : 66 maka jumlah gigi ZM adalah dM m 109 ZM 4 ZM 27 buah ZM Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkM = (ZM + 2).m dkM = (27 + 2). 4 dkM = 29 . 4 dkM = 116 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki 67 hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dM ZM 3,14 x 86,25 t 23 t 11,77 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZM . a ( ZM ZL) 2.32.80 (23 18) db1 7,64 mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 124,88 . 1169 V 600000 m Faktor dinamis V 7,64 6 s fv 6V 6 fv 0,44 6 7,64 V 68 Besar gaya tangensial 102 Pd Dm 102 . 92,61 Ft 86,25 Ft 109,52 kg Ft Pemeriksaan Roda Gigi M Pemeriksaan roda gigi M terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaM σbM Ft mm b.m.Y 109,52 30 kg 2 mm 31,96 30 kg > 3,4 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi M aman terhadap tegangan lentur. 2. Perhitungan Roda Gigi L Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZL adalah : maka jumlah gigi ZL adalah 69 dL m 57,27 ZL 4 ZL 14 buah ZL Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkL = (ZL + 2).m dkL = (14 + 2). 4 dkL = 16 . 4 dkL = 64 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi 70 b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dL ZL 3,14 x 73,75 t 18 t 12,86 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZL . a ( ZM ZL) 71 2.18.80 (23 18) db1 62,44mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 62,44.1367,5 V 600000 m V 0,74 s V Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,77 6 0,74 Besar gaya tangensial 102 . Pd Dl 102 . 92,61 Ft 73,75 Ft 128kg Ft Pemeriksaan Roda Gigi L Pemeriksaan roda gigi L terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : Dengan demikian roda gigi L aman terhadap tegangan lentur. 2.4.2.7. σaL σbL Ft 30 kg mm 2 b.m.Y 128 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,308 kg 30 kg 2 > 5,1 mm mm 2 KECEPATAN MUNDUR 72 Pada kecepatan mundur daya dan putaran dari poros input akan diteruskan keeroda gigi A – Roda gigi B – poros counter – roda gigi I – kemudian putaran dibalikkan oleh roda gigi J selanjutnya dibalikkan keroda gigi K – poros output. Perbandingan kecepatan mundur adalah 5,380 maka didapat putaran roda gigi I : NB = nI = 1169,23 rpm nI 4,727 nJ 1169,23 4,727 nk nk 247,35rpm Untuk memperoleh diameter roda gigi adalah DB + DA = DK + DI + 5 DB = 1,721 DA Maka, * ; DK = 3,727 DI 2,721 DA = 4,727 DI + 5 (2,721) (58,8) = 4,727 DI + 5 160 = 4,727 + DI + 5 4,727 DI = 155 DI = 39 mm Maka diameter roda gigi K adalah: * DI + DK = 164 33 + DD = 145 DD = 112 mm 73 1. Perhitungan Roda Gigi I Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZI adalah : maka jumlah gigi ZI adalah dI m 33 ZI 4 ZI 8 buah ZI Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkI = (ZI + 2).m dkI = (8 + 2). 4 dkI = 10 . 4 dkI = 40 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi 74 b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dI ZI 3,14 x 33 t 36 t 2,87 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZI . a ( ZI ZK ) 2.8.80 (8 29) db1 35 mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 35. 1169 V 600000 V 75 Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,96 6 0,24 Gaya tangensial 102 . Pd Di 102 . 92,61 fv 242,21 kg 39 ft Pemeriksaan Roda Gigi I Pemeriksaan roda gigi I terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaI σbI Ft mm b.m.Y 242,21 30 kg mm 2 24 . 4 . 0,201 30 kg > 12,55 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi I aman terhadap tegangan lentur. 2. Perhitungan Roda Gigi J Besarnya modul (m) = 4 dan sudut tekan dari roda gigi 20º maka jumlah gigi ZJ adalah : 76 n I dJ nJ di 1169 48 ni 39 n i 950rpm maka jumlah gigi J adalah dJ m 40 ZJ 4 ZJ 10 buah ZJ Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkJ = (ZJ + 2).m dkJ = (12 + 2). 4 dkJ = 14 . 4 dkJ = 56 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi 77 b = (6 – 10). M b = 6.4 b = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dJ ZJ 3,14 x 48 t 12 t 12,56 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZJ . a ( ZI ZJ ) 2.12.44 (12 1`0) db1 48mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14. 48. 950 V 600000 V 3,97 m/s V 78 Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,811 6 0,0,397 Besar gaya tangensial Ft 102 . Pd Dj 102 . 92,61 48 Ft 196kg Ft Pemeriksaan Roda Gigi J Pemeriksaan roda gigi J terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaJ σbJ Ft mm b.m.Y 196 30 kg mm 2 24 . 4 . 0,245 30 kg > 23,53 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi J aman terhadap tegangan lentur. 3. Perhitungan Roda Gigi K 79 maka jumlah gigi K adalah dK m 112 ZK 4 ZK 29 buah ZK Untuk menghitung kelonggaran puncak Ck = 0,25 . m Ck = 0,25 . 4 Ck = 1 mm Diameter luar roda gigi dkK = (ZK + 2).m dkK = (29 + 2). 4 dkK = 31 . 4 dkK = 124 mm Untuk menghitung tinggi gigi H = 2.m + Ck H = 2.4 + 1 H = 9 mm Untuk lebar gigi b = (6 – 10). M b = 6.4 = 24 mm Untuk menghitung tinggi kaki hf = 1,25 . m 80 hf = 1,25 . 4 hf = 4,5 mm Untuk menghitung jarak bagi lingkaran π.dK ZK 3,14 x 116 t 29 t 12,56 mm t Tebal gigi π.m 2 3,14.4 te 2 te 6,28mm te Diameter lingkaran jarak bagi db1 2 . ZK . a ( ZI ZK ) 2.41.80 (10 41) db1 128,62 mm db1 Kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi π.db1 n 60x1000 3,14.128,62.1169 V 360000 V 1,31 m/s V Faktor dinamis 6 fv 6V 6 fv 0,82 6 1,31 81 Besar gaya tangensial 102 Pd Dk Ft 56,90kg Ft Faktor bentuk gigi untuk ZK = 29 buah y - y1 x - x1 y 2 - y1 x 2 - x 1 41 - 38 x - 0,383 43 - 38 00,396 - 0,383 x 0,390 Pemeriksaan Roda Gigi K Pemeriksaan roda gigi K terhadap tegangan lentur dengan syarat aman : σaK σbK Ft mm b.m.Y 56,90 30 kg 2 mm 24 . 4 . 0,390 30 kg > 2 kg mm 2 mm 2 30 kg 2 Dengan demikian roda gigi K aman terhadap tegangan lentur. BAB V BANTALAN 82 5. 1. Defenisi Bantalan Bantalan adalah salah satu elemen mesin yang menumpu poros terbeban .Sehingga putaran atau gesekan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus dan aman .Bantalan harus kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik . 5. 2. Perhitungan Bantalan 5.2.1. Perhitungan Bantalan pada poros input dan output Pada perhitungan poros input diperoleh diameter poros input (ds) = 35 mm sehingga dengan perencanaan bantalan radial ini adalah bantalan terbuka dengan nomor 6007 dengan data-data dalam table berikut. Table 2.9 ukuran Bantalan Nomor bantalan Jenis terbuka 6000 6001 6002 6003 6004 6005 6006 6007 6008 6009 6010 Dua sekat 6001ZZ 02ZZ 6003ZZ 04ZZ 05ZZ 6006ZZ 07ZZ 08ZZ 6009ZZ 10ZZ Ukuran luar (mm) Dua sekat tanpa kontak 6001VV 02VV 6003VV 04VV 05VV 6006VV 07VV 08VV 6009VV 10VV d D B r 10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 26 28 32 35 42 47 55 62 68 75 80 8 8 9 10 12 12 13 14 15 16 16 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Kapasitas nominal dinamis spesifik C (kg) 360 400 440 470 735 790 1030 1250 1310 1640 1710 Kapasitas nominal statis spesifik C0 (kg) 196 229 263 296 465 530 740 915 1010 1320 1430 83 6200 6200ZZ 6200VV 10 30 9 1 400 236 6201 01ZZ 01VV 12 32 10 1 535 305 6202 02ZZ 02VV 15 35 11 1 600 360 6203 6203ZZ 6203VV 17 40 12 1 750 460 6204 04ZZ 04VV 20 47 14 1,5 1000 635 6205 05ZZ 05VV 25 52 15 1,5 1100 730 6206 6206ZZ 6206VV 30 62 16 1,5 1530 1050 6207 07ZZ 07VV 35 72 17 2 2010 1430 6208 08ZZ 08VV 40 80 18 2 2380 1650 6209 6209ZZ 6209VV 45 85 19 2 2570 1880 6210 10ZZ 10VV 50 90 20 2 2750 2100 6300 6300ZZ 6300VV 10 35 11 1 635 365 6301 01ZZ 01VV 12 37 12 1,5 760 450 6302 02ZZ 02VV 15 42 13 1,5 895 545 6303 6303ZZ 6303VV 17 47 14 1,5 1070 660 6304 04ZZ 04VV 20 52 15 2 1250 785 6305 05ZZ 05VV 25 62 17 2 1610 1080 6306 6306ZZ 6306VV 30 72 19 2 2090 1440 6307 07ZZ 07VV 35 80 20 2,5 2620 1840 6308 08ZZ 08VV 40 90 23 2,5 3200 2300 6309 6309ZZ 6309VV 45 100 25 2,5 4150 3100 6310 10ZZ 10VV 50 110 27 3 4850 3650 84 Dari tabel diperoleh : - Diameter dalam (d) = 35 mm - Diameter luar (D) = 62 mm - Jari-jari fillet ( r) = 1,5 mm - Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 1250 kg - Kapasitas nominal statis spesifik (C0) = 915 kg - Tebal bantalan (B) = 14 mm Maka beban ekivalen dinamis (P) : Pa = X . Fr + YFa Untuk Fr = …lit 1 hal 137 102.Pd V Dimana V = kecepatan keliling bantalan V = .d.n V = 3,14. 35mm 5700rpm V = 10,44 m/s Maka, Fr = Fr = 102.Pd V 102 92,61 = 904,81 kg 10,44 85 …lit 1 hal 135 Table 2.10 Faktor-faktor V,X,Y dan Xo , Yo Beban putar pd cin cin da lam Jenis bantalan Beban putar pd cin cin luar V Baris tunggal Baris ganda Baris tunggal e Fa/VFr e Fa/VFr>e Fa/VFr>e X Y X Y X Y X0 Y0 Baris ganda X Y0 0 ban talan Fa/Co = 0,014 = 0,028 = 0,056 bo la alur dala m = 0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56 1 1,2 0,56 1,2 0,43 0,41 0,39 0,37 0,35 = 20 Ban taln Bo la sudut 0 0 = 25 = 300 = 350 = 400 1 1,45 1,00 0,87 0,76 0,66 0,57 1 0 0,56 1 1,09 0,92 0,78 0,66 0,55 0,70 0,67 0,63 0,60 0,55 2,30 1,90 1,71 0,19 0,22 0,26 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44 1,63 1,41 1,24 1,07 0,93 0,57 0,68 0,80 0,95 1,14 0, 6 0,5 0, 5 0,42 0,38 0,33 0,29 0,26 0, 6 0,5 1 0,84 0,76 0,66 0,58 0,52 faktor V sama dengan 1 untuk pembebanan pada cincin dalam yang berputar. Sehingga dari table 2.10 diperoleh x = 0,56 dan Y = 1,45 dan Fa =0 maka Pr = X .V. Fr + Y.Fa Pr = 0,56 . 1 . 904,81 + 1,45.o = 506,7 kg *faktor kecepatan (fn) : fn = 3 … lit 1 hal 136 33,3 n 86 fn = 3 33,3 5700 fn = 0,18 *faktor umur (fh) fh = fn . : … lit 1 hal 136 C Pr fh = 0,18 . 1250kg = 0,444 506,7kg *Umur nominal (lh) : … lit 1 hal 136 lh = 500 (fh)3 lh = 500 (0,44)3 lh = 43,76 87 5.2.1. Perhitungan Bantalan pada poros counter Pada perhitungan poros counter diperoleh diameter poros counter (ds) = 28 mm sehingga dengan perencanaan bantalan radial ini adalah bantalan terbuka dengan nomor 6007 dengan data-data di interpolasi dari tabel berikut. - Diameter dalam (d) = 28 mm - Diameter luar (D) = 52 mm - Jari-jari fillet ( r) = 1,3 mm - Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 934 kg - Kapasitas nominal statis spesifik (C0) = 656 kg - Tebal bantalan (B) = 112,6 mm Maka beban ekivalen dinamis (P) : Pr = X .Fr + YFa Untuk Fr = …lit 1 hal 135 102.Pd V Dimana V = kecepatan keliling bantalan V = 3,14 28 5700mm V = 3,14 0,028mm 95rps V = 8,35 m/s Maka, Fr = Fr = 102.Pd V 102 92,61 = 1131,28 kg 8,35 88 … lit 1 hal 136 *faktor kecepatan (fn) : fn = 3 33,3 n fn = 3 33,3 5700 fn = 0,18 *faktor umur (fh) fh = fn . : … lit 1 hal 136 C Pr fh = 0,18 . 934kg = 0,26 633,5kg *Umur nominal (lh) : … lit 1 hal 136 lh = 500 (fh)3 lh = 500 (0,26)3 lh = 8,788 89 BAB VI HASIL PERHITUNGAN 6.1. Hasil Perhitungan No 1 Nama Bagian Poros Bahan S45C 2 Roda Gigi S50C 3 Bantalan Poros Output dan Input SF40 4 Bantalan Poros Counter SF40 5 Baut ST40 Hasil Perhitungan - Diameter poros Input & Output = 35 mm - Panjang poros Input = 150 mm - Panjang poros Output = 340 mm - Lebar Semua Roda Gigi = 18 mm - Diamater Roda Gigi A = 68 mm - Diamater Roda Gigi B = 108 mm - Diamater Roda Gigi C = 72 mm - Diamater Roda Gigi D = 104 mm - Diamater Roda Gigi E = 116 mm - Diamater Roda Gigi F = 60 mm - Diamater Roda Gigi G = 128 mm - Diamater Roda Gigi H = 48 mm - Diamater Roda Gigi I = 40 mm - Diamater Roda Gigi J = 40 mm - Diamater Roda Gigi K = 116 mm - Diamater Roda Gigi L = 64 mm - Diamater Roda Gigi M = 116 mm - Diameter Dalam Diameter Luar Lebar Bantalan Diameter Dalam Diameter Luar Lebar Bantalan Diameter luar Diameter inti Jumlah baut = 35 mm = 62 mm = 14 mm = 28 mm = 52 mm = 12,6 mm = 8 mm = 6,647 mm = 8 buah Setelah hasil perhitungan tersebut diatas diperoleh, maka dilakukan pemeriksaan keamanan terhadap tegangan yang timbul, ketahanan. Dari hasil pemeriksaan yang dilakukan ternyata elemen-elemen tersebut cukup aman, dan dapat disimpulkan bahwa bahan-bahan yang dipakai untuk konstruksi adalah cukup aman dan siap untuk dipakai pada mesin tersebut. 90 BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Setelah melihat hasil perencanaan dengan teliti serta melalui pemakaian yang digunakan dalam praktek maka dapat diambil kesimpulan : 1. Perencanaan design ini sangat penting artinya bagi setiap mahasiswa untuk mengembangkan ilmu yang diperoleh dengan yang berlaku di lapangan. 2. Dalam pengembangan ilmu pengetahuan, maka perencanaan ini dapat digunakan sebagai bahan pembanding untuk mendapatkan data-data baru atau rumusan- rumusan yang lebih teliti. 3. Kesempurnaan perencanaan ini juga harus memerlukan waktu yang lebih lama, di samping daya kreasi perencanaan maupun bahan bacaan atau literatur yang lebih banyak dan baik. 4.2. Saran-saran 1. Untuk mengenal dan mengetahui bentuk dan cara kerja transmisi sebaiknya dilakukan survei ke laboratorium atau ke bengkel mobil atau mesin. 2. Dalam hal perencanaan, sebaiknya bahan-bahan yang dipilih harus sesuai dengan standar, agar konstruksinya dapat dipakai sesuai dengan yang direncanakan. 3. Untuk pemilihan bahan-bahan yang dipergunakan, hendaknya ukuran dari bahan tersebut harus berdasarkan hasil perhitungan yang diperoleh. 4. Bagi masyarakat yang menggunakan SUZUKI CARRY 84 PS, hendaknya mengenal dan mengerti cara kerja dari sistem transmisi dan mesin serta dapat memeliharanya atau merawatnya dengan baik. 91 DAFTAR LITERATUR Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1994, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Jakarta: Pradnya Paramita. Creamer, Robert H., 1984, Machine Design, edisi ke 3, USA: Addison – Wesley. Joseph E. Shigley,1991, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah), Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Moot, Robert L., 2004, Machine Element in Mechanical Design, Edisi ke 4, New Jersey: Prentice Hall. Umar Sukrisno,1984, Bagian-bagian Mesin dan Merencana, Jakarta: Erlangga. Takeshi Sato,G, dan N. Sugiarto Hartanto, 1981, Menggambar Mesin Menurut Standar I.S.O.,Jakarta: Pradya Paramitha. Martin, George H., dan Ir. Setiyobakti (penerjemah), 1982, Kinematika Dan Dinamika Teknik, New Jersey: McGraw Hill. 92