tinjauan pustaka perancangan roda gigi

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian TransmisiTransmisi pada umumnya dimaksudkan adalah sebagai suatu mekanisme yang dipergunakan untuk memindahkan putaran elemen mesin yang satu ke putaran elemen mesin yang akan sejajar satu sama lain. Tetapi garis sumbunya dapat juga saling kedua. Dalam kebanyakan hal poros memotong atau saling menyilang, ada juga kemungkinan poros itu terletak sejajar, seperti terlihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1. Transmisi(Sumber : Modul Pemeliharaan / Servis Transmisi Manual)

Secara garis besar transmisi putar dapat di bagi atas :1. Transmisi langsung, dimana sebuah piringan atau roda pada poros yang satu dapat menggerakkan roda yang serupa pada poros kedua melalui kontak langsung. Dalam kategori ini termasuk roda gesek dan roda gigi, seperti terlihat pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Perpindahan Oleh Dua Buah Roda(Sumber : Modul Pemeliharaan / Servis Transmisi Manual)2. Transmisi tidak langsung, perpindahan di mana suatu elemen sebagai penghubung antara sabuk atau rantai menggerakkan poros kedua. Transmisi jenis ini digunakan bilamana jarak antara kedua poros cukup besar, sebab kalau di terapkan perpindahan langsung, roda akan menjadi tidak praktis besarnya, seperti yang terlihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 : Perpindahan Oleh Sabuk Atau RantaiPada roda gesek dan sabuk, yang memindahkan gerakan poros yang satu ke poros yang lain ialah gaya gesek. Keuntungannya ialah jika ada beban lebih akan terjadi slip, jadi gaya tersebut agak bekerja seperti kopling slip, karena sabuk bersifat elastic maka dapat meredam tumbukan dan getaran. Kerugiannya ialah jumlah putaran poros yang digerakkan tidak seluruhnya dapat di tentukan karena slip.Pada roda gigi, rantai dan sabuk bergigi mempunyai sistem gigi sehingga gerakan menjadi dipaksakan atau tanpa terjadi slip. Dalam suatu sistem transmisi, roda gigi merupakan elemen yang paling banyak diterapkan karena cocok untuk memindahkan daya yang sangat besar pada kecepatan putaran tingi. Namun roda gigi memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan dan pemeliharaan.2.2 Klasifikasi Roda GigiMenurut letak poros, arah putaran dan bentuk jalur gigi, roda gigi diklasifikasikan menjadi tiga yaitu :1. Roda Gigi Dengan Poros SejajarAdalah roda gigi di mana giginya berjajar pada dua bidang silinder (jarak bagi lingkaran), kedua bidang tersebut bersinggungan dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu yang tetap sejajar. a. Roda Gigi Lurus.Merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Pembuatannya paling mudah, tetapi menghasilkan gaya aksial sehingga cocok di pilih untuk gaya keliling besar. Namun memiliki sifak bising pada putaran tinggi. Dapat di lihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Roda Gigi Lurus(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

b. Roda Gigi Miring.Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada jarak bagi lingkar. Pada roda gigi miring, jumlah pasangan gigi saling membuat perbandingan kontak yang lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan putaran dapat berlangsung dengan halus, sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Roda gigi miring memerlukan kotak roda gigi yang lebih kokoh, karena jalur gigi yang berbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan poros, seperti yang terlihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 : Roda Gigi Miring(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)c. Roda Gigi Miring GandaMempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada jarak bagi lingkar yang lebih luas dari pada gigi lurus. Roda gigi ini dapat memindahkan perbandingan reduksi, kecepatan keliling dan daya yang besar, tetapi pembuatannya agak sukar, seperti terlihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 : Roda Gigi Miring Ganda(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

d. Roda Gigi DalamDipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran kecil, dengan perbandingan reduksi besar karena pinyon terletak di dalam roda gigi. Baik untuk mentransmisikan putaran dengan ruduksi yang besar, seperti pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 : Roda Gigi Dalam(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

e. Pinyon dan Batang BergigiPasangan antara batang bergigi dan pinyon di gunakan untuk merubah gerakan putaran menjadi gerak lurus atau sebaliknya gerak lurus menjadi gerak putar, seperti pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 : Pinyon dan Batang Bergigi(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

2. Roda Gigi Dengan Sumbu BerpotonganBentuk dasarnya adalah dua buah kerucut dengan puncak gabungan yang saling menyinggung menuru sebuah garis lurus.a. Roda Gigi Kerucut LurusRoda gigi kerucut lurus dengan gigi lurus adalah yang paling banyak di buat dan paling sering digunakan tetapi sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil. Konstruksi tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung poros porosnya, seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 : Roda Gigi Kerucut Lurus(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)b. Roda Gigi Kerucut SpiralMempunyai perbandingan kontak yang lebih besar dari pada roda gigi kerucut lurus, sehingga dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar. Sudut poros roda gigi kerucut spiral biasanya di buat 90 Derajat, seperti pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 : Roda Gigi Kerucut Spiral(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)c. Roda Gigi PermukaanCocok untuk memindahkan daya besar, namun berisik pada putaran tinggi karena perbandingan kontaknya yang kecil, lihat gambar 2.11.

Gambar 2.11 : Roda Gigi Permukaan(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)3. Roda Gigi Poros BersilangBentuk dasarnya ialah dua buah silinder atau kerucut yang letak porosnya saling bersilangan satu sama lain.a. Roda Gigi Miring SilangRoda gigi miring silang mempunyai perbandingan bidang kontak yang besar sehingga cocok mentransmisikan putaran tinggi, lihat pada gambar 2.12

Gambar 2.12 : Roda Gigi Miring Bersilang(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)b. Roda Gigi Cacing SilindrisDapat meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi yang besar namun berisik pada putaran tinggi, lihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 : Roda Gigi Cacing Silindris(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)c. Roda Gigi Cacing GloboidDapat meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi yang besar dan mampu mentransmisikan daya yang lebih besar bila di bandingkan dengan roda gigi cacing silindris karena roda gigi cacing globoid mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, seperti pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 : Roda Gigi Cacing Globoid(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)d. Roda Gigi HipoidMempunyai jalur gigi yang berbentuk spiral pada bidang kerucut yang sumbunya bersilang dan pemindahan daya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggelinding, lihat pada gambar 2.15.

Gambar 2.15 : Roda Gigi Hipoid(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)2.3 Nama Nama Bagian Roda GigiNama nama bagian roda gigi dapat dilihat pada gambar 2.16 di bawah ini, sedangkan ukuran gigi dinyatakan dengan Jarak Bagi Lingkar , jarak sepanjang lingkaran jarak bagi antara profil dua gigi yang berdekatan.Jadi, jarak bagi lingkar adalah keliling lingkaran jarak bagi dibagi dengan jumlah gigi. Dengan demikian ukuran gigi dapat ditentukan dari besarnya jarak bagi lingkar tersebut. Namun, karena jarak bagi lingkar selalu mengandung faktor , pemakaianya sebagai ukuran gigi kurang praktis. Gambar 2.16 : Bagian Bagian Roda Gigi(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

Dengan cara ini, maka dapat ditentukan sebagai bilangan bulat atau bilangan pecahan yang lebih praktis. Maka modul dapat menjadi ukuran gigi.Keterangan gambar :1. Lingkaran jarak bagi (Pitch circle) yaitu lingkaran imajiner yang dapat memberikan gerakan yang sama seperti roda gigi sebenarnya.2. Tinggi Kepala (Addendum) yaitu jarak radial gigi dari lingkaran jarak bagi ke puncak kepala.3. Tinggi kaki (Dedendum) yaitu jarak radial gigi dari lingkaran jarak bagi ke dasar kaki. 4. Lingkaran kepala (Addendum circle) yaitu gambaran lingkaran yang melalui puncak kepala dan sepusat dengan lingkaran jarak bagi.5. Lingkaran kaki (Dedendum circle) yaitu gambaran lingkaran yang melalui dasar kaki dan sepusat dengan lingkaran jarak bagi.6. Lebar gigi (Tooth space) yaitu sela antara dua gigi yang saling berdekatan.7. Tebal gigi (Tooth thickness) yaitu lebar gigi antara dua sisi gigi yang berdekatan.8. Sisi kepala (Face of the tooth) yaitu permukaan gigi di atas lingkaran jarak bagi.9. Sisi kaki (Flank of the tooth) yaitu permukaan gigi di bawah lingkaran jarak bagi.10. Lebar gigi (Face width) yaitu lebar gigi pada roda gigi secara paralel pada sumbunya.2.4 Cara Kerja Roda Gigi.Cara kerja dari suatu unit transmisi roda gigi akan di jelaskan dengan berpedoman pada gambar. Pada gambar akan terlihat berbagai posisi dari roda gigi yang menghasilkan kombinasi yang berlainan sesuai dengan yang di inginkan. Perlu juga di perhatikan pada gambar bahwa roda gigi pembanding utama dan poros gigi counter tidak pernah di lepaskan hubungannya.Cara pergantian kombinasi roda gigi adalah dengan cara menggerakkan roda gigi yang diinginkan secara aksial terhadap spline pada poros output hingga terjadi hubungan antara roda gigi. Mekanisme kerja masing masing roda gigi di jabarkan sebagai berikut:1. Gigi Pertama (1st Speed)Pada gigi pertama ini, roda gigi 1 disejajarkan dengan roda gigi mati A. sehingga terjadi kontak antara roda gigi1 dengan roda gigi A.

Gambar 2.17 : Cara Kerja Transmisi Roda Gigi Pada Gigi Pertama

Poros InputPosisi 1 :Aliran tenaga : roda gigi pembanding utama (P)

Poros Outputroda gigi counter (Q) roda gigi pembanding (A) roda gigi tingkat 1 2. Gigi Kedua (2nd Speed)Pada gigi kedua, roda gigi 2 disejajarkan dengan roda gigi mati B sehingga terjadi kontak antara roda gigi 2 dengan roda gigi mati B.

Gambar 2.18 : Cara Kerja Transmisi Roda Gigi Pada Gigi ke Dua


Poros Outputroda gigi counter (Q) roda gigi pembanding (B) roda gigi tingkat 2

3. Gigi Ketiga (3rd Speed)Pada roda gigi 3, roda gigi 3 disejajarkan dengan roda gigi mati C sehingga terjadi kontak antara roda gigi 3 dengan roda gigi mati C. Seperti terlihat pada gambar 2.19.Dimana putaran poros input diteruskan keroda gigi P lalu ditransmisikan keroda gigi Q (arah putaran berlawanan dengan roda gigi P) dan diteruskan keroda gigi C (sama sama poros perantara), lalu diteruskan keroda gigi 3 dan diteruskan keporos output.

Gambar 2.19 : Cara Kerja Transmisi Roda Gigi Pada Gigi Ketiga

Poros inputPosisi 3 :Aliran tenaga : roda gigi pembanding utama (P)

Poros Outputroda gigi counter (Q) roda gigi pembanding (C) roda gigi tingkat 3 4. Gigi Keempat (4th Speed)Pada gigi ini, roda gigi 4 disejajarkan dengan roda gigi mati D sehingga terjadi kontak gigi 4 dengan roda gigi mati D.Dimana putaran poros input diteruskan keroda gigi P lalu ditransmisikan keroda gigi Q (arah putaran berlawanan dengan roda gigi P) dan diteruskan keroda gigi D (sama sama poros perantara), lalu diteruskan ke roda gigi 4 dan diteruskan keporos output. Seperti yang terlihat pada gambar 2.20

Gambar 2.20 : Cara Kerja Transmisi Roda Gigi Pada Gigi Keempat


Poros Outputroda gigi counter (Q) roda gigi pembanding (D) roda gigi tingkat 4 5. Gigi Kelima (5th Speed)Pada gigi ini, roda gigi 5 disejajarkan dengan roda gigi mati E sehingga terjadi kontak gigi 5 dengan roda gigi mati E.Dimana putaran poros input diteruskan keroda gigi P lalu ditransmisikan keroda gigi Q (arah putaran berlawanan dengan roda gigi P) dan diteruskan keroda gigi E (sama sama poros perantara), lalu diteruskan keroda gigi 5 dan terus ke poros output, Seperti terlihat pada gambar 2.21.

Gambar 2.21 : Cara Kerja Transmisi Roda Gigi Pada Gigi Kelima


Poros Outputroda gigi counter (Q) roda gigi pembanding (E) roda gigi tingkat 5 6. Gigi Mundur (Reverse)Pada roda gigi mundur ini roda gigi G disejajarkan dengan roda gigi F dan roda gigi H, terjadi kontak antara roda gigi F, roda gigi G dan roda gigi H.Dimana putaran poros input diteruskan keroda gigi P lalau ditransmisikan keroda gigi Q (arah putaran berlawanan dengan roda gigi P) dan duteruskan keroda gigi F (sama sama poros perantara), lalu diteruskan keroda gigi G, putaran roda gigi G diteruskan keroda gigi H yang berada diporos output. Karena ada roda gigi G diantara roda gigi F dan H sehingga roda gigi F dan H putarannya searah , seperti pada gambar 2.22.

Gambar 2.22 : Cara Kerja Transmisi Roda Gigi Pada Gigi Mundur

Poros InputPosisi R :Aliran tenaga : roda gigi pembanding utama (P)

Poros Outputroda gigi counter (Q) roda gigi (F) roda gigi (G) roda gigi (H) 2.5 Pengertian PorosPoros adalah bagian terpenting dari sebuah mesin yang berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Poros memegang peran paling utama dalam transmisi karena itu kita harus terlebih dahulu mengetahui bentuk-bentuknya.a. Macam Macam Poros :Poros yang dipakai untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut :

1. Poros transmisiPoros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir lentur. Daya yang ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, sabuk atau sproket, rantai dan lain-lain.2. SpindelPoros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.3. GandarJenis poros ini merupakan poros yang dipasang antara roda-roda kereta barang dimana tidak mendapat beban puntir, bahan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir.b. Hal Hal penting dalam perencanaan poros.Untuk merencanakan sebuah poros, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:1. Kekuatan porosSuatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau beban lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Pengaruh kosentrasi tegangan kalau poros diperkecil (poros bertangga) atau bila mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan untuk dapat menahan beban-beban yang tersebut diatas.2. Putaran kritisBila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada harga putaran tertentu dapat terjadi getaran. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik dan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros bagian-bagian lainnya. Jika mungkin poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.3. Korosi.Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeler dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korotif. Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitasi, dan poros-poros mesin yang sering terhenti lama. Sampai batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlingdungan terhadap korosi.4. Bahan poros.Poros untuk mesin biasanya menggunakan bahan dari baja batang yang ditarik, baja karbon kontruksi mesin (bahan S-C) yang dihasilkan dari inggot yang di kill (baja yang dioksidasi dengan ferro silicon dan dicor, kadar karbon terjamin)

2.6 Rumus Rumus Yang di Gunakan Pada Perencanaan Roda Gigi.1. Rumus Diameter Ban StandarHal pertama yang perlu diketahui dalam perencanaan roda gigi adalah mengetahui besar diameter ban standar dari kendaraan yang akan direncanakan. Untuk mencari besar diameter ban standar digunakan persamaan :

= (Pers 2.1 lit.1 hal.32)Di mana :

= diameter ban standar (m). Tb= tebal ban (m) Dv= diameter velg (m)2. Rumus Perhitungan Dimensi Roda GigiDalam perencanaan roda gigi pada transmisi di ketahui daya dan putaran mesin, jika daya yang akan ditransmisikan adalah daya normal maka digunakan persamaan sebagai berikut :

Pd= (Pers 2.2 lit.2 hal.7)Di mana :

= Daya yang ditransmisikan (kW).

= Faktor koreksi.

= Daya rencana (kW).Dimana untuk nilai modul yang akan digunakan dapat dilihat pada tabel dibawah ini berdasarkan daya dan putaran.

Gambar 2.23 : Diagram Pemilihan Modul Pada Roda Gigi Lurus(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

Tabel 2.1 Faktor Koreksi Daya Yang Akan DitransmisikanDaya yang akan ditransmisikanfc

Daya rata rata yang diperlukanDaya maksimum yang diperlukan

(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)Daya normal1,2 2,01,0 1,21,0 1,5

Dalam melakukan perhitungan perencanaan, terlebih dahulu di rencanakan jarak sumbu poros antara roda gigi, setelah itu dapat ditentukan diameter jarak bagi dengan persamaan berikut : Diameter lingkaran jarak bagi D1 dan D2 :

D1= (Pers 2.3 lit.2 hal.216)

D2= (Pers 2.4 lit.2 hal.216)Dimana : a = jarak sumbu poros yang direncanakan (mm)

= Diameter jarak bagi roda gigi 1 (mm)

= Diameter jarak bagi roda gigi 2 (mm) i= nilai perbandingan reduksi Tebal gigi pada roda gigi (Q)

Q= (Pers 2.5 lit.2 hal 219)Dimana :m = modul Jarak kebebasan (Ck) Ck= 0,25 x m (mm) (Pers 2.6 lit.2 hal.219) Jarak bagi lingkar (t) t= x m (mm) (Pers 2.7 lit.2 hal.214) Lebar ruang (U) U= 0,5 x t (Pers 2.8 lit.2 hal.219) Tinggi kepala gigi (hk) hk= k x m ; (mm) ; Dimana : k = 1 (Pers 2.9 lit.2 hal.219) Tinggi kaki gigi (hf) hf= hk + Ck (mm) (Pers 2.10 lit.2 hal.219) Tinggi gigi (h) h= hk + hf (mm) (Pers 2.11 lit.2 hal.219) Untuk perhitungan jumlah roda gigi pada roda gigi maka dirumuskan sebagai berikut:


= Jumlah gigi pada roda gigi (buah).

= Diameter jarak bagi (mm).

= Modul gigi (mm) Diameter lingkaran kepala (Dk) Dk= (Z + 2) x m (mm) (Pers 2.13 lit.2 hal 219) Diameter jarak bagi sebenarnya (Dk) D= Z x m (mm) (Pers 2.14 lit.2 hal.214) Diameter lingkaran kaki (Df) Df= D (2 x hf) (Pers 2.15 lit.1 hal.24) Kecepatan keliling (V)

V= (Pers 2.16 lit.2 hal.238) Gaya tengensial (Ft)

Ft= (Pers 2.17 lit.2 hal.238) Faktor dinamis (Fv)Untuk nilai harga faktor dinamis , dapat dilihat pada tabel dibawah ini dengan melihat nilai kecepatan keliling.Tabel 2.2 Faktor Dinamis (fv) Yang DigunakanKecepatanV (m/s)fv

Kecepatan rendah0,5 10

Kecepatan sedang5 20

Kecepatan tinggi20 50

(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga) Beban permukaan yang diizinkan (FH)

FH= (Pers 2.18 lit.2 hal.244)Untuk mendapatkan nilai KH dari roda gigi yang direncanakan, dapat dilihat pada tabel dibawah ini dengan melihat nilai HB atau kekerasan.

Tabel 2.3 : Jenis Jenis Bahan Roda Gigi.BahanLambangKekuatan tarikB (kg/ mm2)Kekerasan (Brinell)HBTegangan lentur yang di izinkanA (kg/ mm2)

Besi corFC 15FC 20FC 25FC 3015202530140 160160 180180 240190 240791113

Baja corSC 42SC 46SC 49424649140160190121920

Baja karbonuntuk konstruksi mesinS 25 CS 35 CS 45 C455258123 183149 207167 229212630

Baja paduandengan pengerasan kulitS 15 K

SNC 21SNC 2250

80100400(di celup dingin dalam minyak)

600 (di celup dingin dalam minyak)30

34 4040 55

(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)Kemudian untuk nilai KH atau faktor tegangan kontak dapat dilihat pada tabel dibawah ini.Tabel 2.4 Faktor Tegangan Kontak Pada Bahan Roda GigiBahan roda gigi (kekerasan HB)KH(kg/)Bahan roda gigi (kekerasan HB)KH(kg/)

PinyonRoda gigi besarpinyonRoda gigi besar

Baja (150),, (200),, (250),, (200),, (250),, (300),, (250),, (300),, (350),, (300),, (350),, (400),, (350),, (400),, (500)Baja (150),, (150),, (150),, (200),, (200),, (200),, (250),, (250),, (250),, (300),, (300),, (300),, (350),, (350),, (350)0,0270,0390,0530,0530,0690,0860,0860,1070,1300,1300,1540,1680,1820,2100,226Baja (400),, (500),, (600),, (500),, (600),, (150),, (200),, (250),, (300),, (150),, (200),, (250)Besi corBesi cornikelBesi cornikelBaja (400),, (400),, (400),, (500),, (600)Besi cor,,,,,,Perunggu fosfor,,,,Besi corBesi cor nikelPerunggu fosfor0,3110,3290,3480,3890,5690,0390,0790,1300,1390,0410,0820,1350,1880,1860,155

(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga) Lebar gigi (b)

b= (Pers 2.19 lit.2 hal.240)3. Rumus Perhitungan Nilai Kecepatan Putaran Ban Nilai putaran output transmisi untuk tiap tingkat kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

no= (Pers 2.20 lit.1 hal.26)Dimana: no= nilai putaran output transmisi (rpm) nin= putaran (rpm) i= rasio perbandingan roda gigi Untuk mencari kecepatan putaran ban untuk masing masing kecepatan menggunakan nilai perbandingan reduksi pada gardan (final gear). Maka nilai putaran ban dicari dengan menggunakan persamaan :

nb= (Pers 2.21 lit.1 hal.26)Dimana : iG= rasio perbandingan gardan (final gear) Kecepatan kendaraan dalam km/jam

V= (Pers 2.22 lit.1 hal.58)4. Rumus Perhitungan Poros Dan Spline PorosDalam merencanakan sebuah poros pada rancangan roda gigi, bahan poros yang direncanakan harus disesuaikan dengan kebutuhan kecepatan putaran poros, agar daya dan putaran dapat diterukan dengan baik. Tegangan geser yang terjadi pada poros (a)

a= (Pers 2.23 lit.2 hal.8)Dimana : Sfi= faktor keamanaan untuk baja karbon SC : 6,0 Sf2= faktor keamanaan untuk pengaruh kekerasan : 1,3 3,0 B= nilai kekuatan tarik bahan (kg/mm2) Sedangkan momen puntir/ torsi yang terjadi dihitung menurut persamaan berikut:


= Momen puntir/ torsi (kg.mm)

= Putaran poros (rpm) Dengan diperolehnya tegangan geser, maka diameter poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Ds= (Pers 2.25 lit.2 hal.8)Dimana : Ds= diameter poros (mm) Kt= faktor koreksi momen puntir (1,0 1,5) Cb= faktor koreksi akibat beban lentur (1,2 2,3)Tabel 2.5 : Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin dan Baja Batang Yang Difinis Dingin Untuk Poros.Standar dan macamLambangPerlakuan panasKekuatan tarik(kg/ mm2)Keterangan

Baja karbon kontruksi mesin(JIS G 4501)S30CS35CS40CS45CS50CS55CPenormalanPenormalanPenormalanPenormalanPenormalanPenormalan485255586266

Batang baja yang di finis dinginS35C-DS45C-DS55C-D---

536072

Ditarik dingin, digerinda, dibubut, atau gabungan antara hal-hal tersebut

(Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemeliharaan Elemen Mesin, Ir. Sularso. Kiyokatsu Suga)

Tabel 2.6 : Baja Paduan Untuk PorosStandar dan macamLambangPerlakuan panasKekuatan tarik(kg/ mm2)

Baja khrom nikel(JIS G 4502)SNC 2SNC 3SNC 21SNC 22--Pengerasan kulit,,859580100

Baja khrom nikel(JIS G 4502)SNMC 1SNMC 2SNMC 7SNMC 8SNMC 22SNMC 23SNMC 25----Pengerasan kulit,,,,

859510010590100120

Baja khrom nikel(JIS G 4502)SCr 3SCr 4SCr 5SCr 21SCr 22---Pengerasan kulit,,

90951008085

Baja khrom nikel(JIS G 4502)SCM 2SCM 3SCM 4SCM 5SCM 21SCM 22SCM 23----Pengerasan kulit,,,,

85951001058595100


Tabel 2.7 Diameter Poros4

4,5

5

*5,6

6

*6,3

7*7,1

8

9

10

11

*11,212

*12,5

14(15)16(17)18192022*22,42425

2830*31,532

35*35,5

3840

42

45

4850

5556

60

63

6570717580859095100(105)110

*112120

125130

140150160170180190200220*224240250260280300*315320340

*355360380400

420440450460480500530

560

600

630

Keterangan :1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar.2. Bilangan di dalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding.


SplinePada dasarnya fungsi spline adalah sama dengan pasak, yaitu meneruskan daya dan putaran dari poros keporos komponen komponen lain yang terhubung dengannya, ataupun sebaliknya. Perbedaannya adalah spline menyatu atau menjadi bagian dari poros sedangkan pasak merupakan komponen yang terpisah dari poros dan memerlukan alur luar pada poros untuk pemasangannya. Selain itu juga jumlah spline pada suatu konstruksi telah ditentukan berdasarkan standar SAE, sedangkan jumlah pasak ditentukan sendiri oleh perancangnya, hal ini menyebabkan pemakaian spline lebih menguntungkan dilihat dari segi penggunaannya karena sambungan lebih kuat dan beban puntirnya merata diseluruh bagian poros dibandingkan dengan pasak yang akan menimbulkan konsentrasi tegangan pada daerah dimana pasah dipasang.Tabel 2.8 Spesifikasi Spline Untuk Kondisi Operasi (Standar SAE)

Karena spline menyatu dengan poros, maka bahan spline sama dengan bahan poros. Perencanaan spline dipilih spline jenis permanent fit, dengan jumlah spline 6 buah. Diameter Spline (D)

D= (Pers 2.25 lit.1 hal.12) Tinggi Spile (h) h= 0,050 D (Pers 2.26 lit.1 hal.12) Lebar spline (w) w= 0,250 D (Pers 2.27 lit.1 hal.12)

5. Perhitungan temperaturUntuk menentukan temperatur nyala yang diizinkan untuk pelumas pada sistem transmisi roda gigi dapat dirumuskan sebagai berikut :


= Temperatur nyala yang di izinkan untuk pelumas pada roda gigi

= Koefisien viskositas pelumas

= Faktor kekerasan permukaan roda gigiSedangkan untuk menentukan harga koefisien viskositas pelumas dapat dirumuskan sebagai berikut :

Cn= (Pers 2.29 lit.2 hal.256)Di mana :

= derajat engler apda pelumas pada temperatur 500C.Untuk mengetahui harga E untuk setiap jenis pelumas dapat di cari pada tabel 16.1 tentang jenis jenis minyak pelumas (Buku Sularso, 1983, hal 305) dan tabel 16.5 tentang konversi harga E menurut DIN 51560 (Buku Sularso,1983, hal 310).Dalam perencanaan transmisi roda gigi ini digunakan minyak pelumas yang mempunyai harga viskositas temperatur 500C yaitu harga E yaitu 12,02. Untuk menentukan harga faktor kekerasan roda gigi di rumuskan sebagai berikut :


= Harga faktor kekerasan roda gigi.

= Harga kekerasan roda gigi.Sedangkan harga kekerasan roda gigi di rumuskan sebagai berikut :

= Dimana :

= Harga kekerasan roda gigi 1 ().

= Harga kekesan roda gigi 2 ().Berdasarkan standar yang telah ditentukan bahwa roda gigi yang digerinda dan dihaluskan dengan baik mempunyai harga S = 0,25 0,5 (). Sedangkan roda gigi yang bermutu baik dalam perdagangan mempunyai harga S = 0,6 0,9 (). Dalam perencanaan ini digunakan roda gigi yang bermutu baik dalam perdagangan dengan harga S1= S2 = 0,8 ().2.7 Pelumasan Pada Transmisi Roda GigiPada kendaraan banyak terdapat bagian bagian yang bergerak relatif terhadap yang lain termasuk transmisi roda gigi. Oleh karena itu antara kedua permukaan roda gigi yang bersinggungan harus terdapat lapisan pelumas sehingga mempermudah proses kerja dari transmisi roda gigi tersebut.Apabila jumlah pelumas tidak mencukupi atau pemakaiannya sudah lama sehingga kehilangan sifat sifat pelumasannya maka pelumas harus di ganti dengan yang baru. Hal ini untuk mencegah terjadinya gesekan antara permukaan kontak roda gigi yang bekerja sehingga laju keausannya dapat dikurangi dan umur elemen mesin lebih lama yang berdampak terhindarnya hal hal yang tidak diinginkan sewaktu kendaraan di gunakan.Jadi pelumas merupakan salah satu faktor yang penting untuk diperhatikan karena dapat melindungi dan menjamin kelangsungan proses kerja setiap komponen permesinan termasuk transmisi roda gigi yang sangat vital.Fungsi minyak pelumas secara umum antara lain :1. Mengurangi gesekan yang terjadi ketika terjadi kontak permukaan elemen mesin yang bekerja.2. Membuang panas yang dihasilkan ketika elemen mesin bekerja.3. Mencegah terjadinya karat dengan membentuk lapisan pelindung terhadap proses oksidasi.4. Mengeluarkan kotoran dan serpihan keausan yang timbul sewaktu mesin bekerja.5. Melindungi permukaan bahan logam dan membentuk lapisan yang tipis.Hal hal yang perlu diperhatikan dalam memilih pelumas yang baik adalah :1. Viskositas/ tingkat kekentalan harus sesuai dengan jenis operasi mesin yang digunakan.2. Mempunyai daya lekat yang baik dengan komponen mesin sehingga dapat mengurangi gesekan yang terjadi.3. Memiliki titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap.4. Dapat membuang panas yang di hasilkan oleh mesin.

Jenis pelumas dapat di bedakan atas 2 jenis yaitu :1. Berdasarkan viskositasnya (Standar SAE).Standar SAE (Society of Amirican Engineers) menunjukkan tingkat viskositas/ kekentalan minyak pelumas pada suhu tertentu. Makin tinggi angkanya maka makin kental minyak pelumas dan makin berat bobotnya.Standar SAE terbagi atas 2 jenis yaitu : Angka yang di sertai huruf W maka batas kekentalannya di ukur pada batas 00F. Angka yang tidak di sertai huruf W maka batas kekentalannya di ukur pada batas 210 0F.Minyak pelumas yang digunakan akan menjadi encer bila dipanaskan tetapi minyak pelumas yang berkualitas baik maka proses pengencerannya dapat dihambat dengan penambahan zat aditif, terutama minyak pelumas yang menggunakan huruf W. Oleh karena itu, contohnya minyak pelumas SAE 10 W memiliki kekentalan yang hampir sama dengan minyak pelumas SAE 30, 40, bahkan 50.1. Berdasarkan penggunaannya (Standar API).Standar API (American Petroleum Institute) umumnya jarang diketahui oleh kalangan umum di bandingkan dengan standar SAE.Klasifikasi minyak pelumas bedasarkan standar API terbagi atas 2 macam yaitu :a. Untuk mesin bensin yaitu : SA, SB, SC, SD dan SE.b. Kode SA adalah kode minyak pelumas yang berkualitas terendah dan tidak memenuhi mutu standar, sehingga tidak ada kendaraan yang cocok menggunakan minyak pelumas jenis ini.c. Kode SB adalah kode minyak pelumas mutu rendah yang mengandung zat aditif yang dapat menghambat timbulnya karat, oksidasi oli dan keausan benda yang di lumasi. Tipe ini hanya cocok untuk mobil buatan tahun 1950-an.d. Kode SC adalah kode minyak pelumas yang bermutu tinggi yang pertama kali di produksi. Minyak pelumas ini mengandung zat aditif yang dapat mencegah karat dan mencegah besi menjadi keropos. Minyak pelumas ini khusus di buat untuk mesin buatan 1960-an.e. Kode SD adalah minyak pelumas yang bermutu lebih baik lagi yang di buat untuk mobil buatan 1970-an.f. Kode SE adalah minyak pelumas yang bermutu terbaik untuk mobil penumpang yang cocok digunakan untuk semua mobil buatan 1970-an ke atas. Minyak pelumas ini mempunyai daya pelindung yang lebih besar terhadap oksidasi, korosi dan kotoran yang timbul akibat suhu tinggi.2. Untuk mesin diesel yaitu : CA, CB, CC dan CD.a. Kode CA adalah kode minyak pelumas yang cocok digunakan untuk mobil penumpang dan mobil mobil pick up yang membawa beban kecil.b. Kode CB adalah kode minyak pelumas yang cocok digunakan untuk mobil pick up dan truk kecil yang membawa beban sedang.c. Kode CC adalah kode minyak pelumas yang serba guna yang cocok digunakan untuk mobil penumpang dan truk yang membawa beban yang kecil sampai beban yang berat.d. Kode CD adalah kode minyak pelumas yang bermutu terbaik yang cocok digunakan untuk mobil penumpang dan truk besar yang di lengkapi dengan turbo charger samapi mesin mesin diesel yang besar.5

41

tinjauan pustaka perancangan roda gigi

Documents