Yang Mau Di Kumpul

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia industri, hampir semua mesin-mesin untuk industri maupun mesin-

mesin yang dipakai oleh masyarakat, menggunakan sistem transmisi (gear box). Untuk

mempermudah menjalankan beban yang berat agar motor dapat dengan mudah untuk

memindah, mengangkat atau mendorong beban yang berat tersebut.

Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang berupa rumah untuk

roda gigi.Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan

poros-poros roda gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat dapat berputar

dengan baik dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.Selain harus memiliki

konstruksi yang tepat.Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh komponen ini

yaitu dapat meredam getaran yang timbul akaibat perputaran dan pergesekan antar rod

gigi, tahan terhadap abrasivitas fluida, dan komponen ini harus rigid.

Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang

tepat.Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh

gigi-gigi kedua roda yang saling berkait.

1.2 Maksud Dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari perancangan dan penulisan laporan gearbox ini,

antara lain :

a. Agar mahasiswa mampu menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan

sehingga dapat menerapkan secara langsung dilapangan.

b. Agar dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan permasalahan pada

perencanaan gear box, seperti gaya-gaya pada roda gigi reaksi pada poros dan

yang lainnya.

1

c. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi serta mengupayakan

penggunaan gearbox untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat kearah yang

lebih baik.

BAB II

LANDASAN TEORI

2

2.1 Roda Gigi

Roda gigi adalah salah satu bentuk sistem transmisi yang mempunyai fungsi

mentransmisikan gaya, membalikkan putaran, mereduksi atau menaikkan putaran/

kecepatan. Umumnya roda gigi berbentuk silindris, di mana di bagian tepi terdapat

bentukan-bentukan yang menyerupai (mirip) gigi ( bergerigi).

Prinsip kerja gearbox adalah putaran dari motor diteruskan ke input shaft (poros

input) melalui hubungan antara clutch/ kopling, kemudian putaran diteruskan ke main

shaft (poros utama), torsi/ momen yang ada di mainshaft diteruskan ke spindel mesin,

karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga rpm atau

putaran spindel yang di keluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang di inginkan. Berikut

penjelasan beberapa part yang terdapat dalam gearbox.

Input shaft (poros input)

Input shaft adalah komponen yang menerima momen output dari unit kopling,

poros input juga befungsi untuk meneruskan putaran dari clutch kopling ke

mainshaft (poros utama), sehingga putaran bisa di teruskan ke gear-gear. Input shaft juga

sebagai poros dudukan bearing dan piston ring, selain itu berfungsi juga sebagai saluran

oli untuk melumasi bagian dari pada inputshaft tersebut.

Gear shift housing (rumah lever pemindah rpm)

Gear shift housing adalah housing dari pada lever pemindah gigi yang berfungsi

untuk mengatur ketepatan perpindahan gigi, Apabila gigi sudah dipindahkan maka lever

akan terkunci sehingga lever tidak bisa berpindah sendiri pada saat spindel sedang

berputar.

Main shaft (poros utama)

3

Mainshaft yang berfungsi sebagai tempat dudukan gear, sinchromest, bearing dan

komponen-komponen lainnya. Main shaft juga berfungsi sebagai poros penerus putaran

dari input shaft sehingga putaran dapat di teruskan ke spindel, main shaft juga berfungsi

sebagai saluran tempat jalannya oli.

Planetary gear section (unit gigi planetari)

Planetary adalah alat pengubah rpm di suatu range tertentu dimana rpm dapat di

ubah sesuai dengan kebutuhan proses pengerjaan dan dapat pula mengubah arah putaran

spindel.

Oil pump assy (pompa oli)

Oil pump berfungsi untuk memompa dan memindahkan oli dari transmisi

case (rumah transmisi) menuju ke sistem untuk dilakukan pelumasan terhadap

komponen-komponen yang ada di dalam transmisi secara menyeluruh.

Clucth housing

Clutch housing adalah rumah dari clucth kopling yang berfungsi sebagai

pelindung clutch kopling, clutch housing juga berfungsi sebagai tempat dudukan dari

pada oil pump dan input shaft.

Transmisi gear/ roda gigi transmisi

Transmisi gear atau roda gigi transmisi berfungsi untuk mengubah input dari

motor menjadi output gaya torsi yang meninggalkan transmisi sesuai dengan kebutuhan

mesin.

Bearing

Bearing berfungsi untuk menjaga kerenggangan dari pada shaft (poros), agar pada

saat unit mulai bekerja komponen yang ada di dalam transmisi tidak terjadi kejutan,

sehingga transmisi bisa bekerja dengan smooth (halus).

Piston ring (ring penyekat oli).

4

Piston ring berfungsi sebagai penyekat agar tidak terjadi kebocoran pada sistem

pelumasan, piston ring juga berfungsi sebagai pengencang input shaft agar input

shaft tidak rengang pada saat unit berjalan.

Sun gear (gigi matahari)

Sun gear berfungsi untuk meneruskan putaran ke planetary gear section. Sun

gear berhubungan langsung dengan gear yang ada pada unit planetary yang berfungsi

sebagai penerus putaran, momen dari transmisi.

Oil filter (filter oli)

Oil filter adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring oli dari kotoran. Oli

harus di saring, agar komponen transmisi tidak cepat aus yang disebabkan karena

terjadinya gesekan antara komponen yang dapat menimbulkan geram-geram.Sehingga oli

yang masuk ke sistem harus disaring dulu agar unit transmisi tetap baik.

Oil pipe (pipa oli)

Oil pipe adalah pipa oli tipe batang, yang berfungsi sebagai saluran oli untuk

menyalurkan oli dari transmisi case ke planetary gear section untuk dilakukan pelumasan

terhadap unit planetary.

Konstruksi roda gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan

gerak.Bentuk gigi dibuat untuk menghilangkan keadaan slip,sehingga penyaluran putaran

dan daya dapat berlangsung dengan baik.

Selain itu dapat dicapai kecepatan keliling (Vc) yang sama pada lingkaran

singgung sepasang roda gigi. Lingkaran singgung ini disebut lingkaran pitch atau

5

http://elemenmesin2.files.wordpress.com/2011/10/roda-gigi.jpg

lingkaran tusuk yang merupakan lingkaran khayal pada pasangan roda gigi, tapi berperan

penting dalam perencanaan konstruksi roda gigi. Pada sepasang roda gigi maka perlu

diperhatikan, bahwa jarak lengkung antara dua gigi yang berdekatan (disebut “pitch”)

pada kedua roda gigi harus sama, sehingga kaitan antara gigi dapat berlangsung dengan

baik. Bentuk lengkung pada suatu profil gigi, tidak dapat dibuat semaunya, melainkan

mengikuti kurva-kurva tertentu yang dapat menjamin terjadinya kontak gigi dengan baik.

2.2 Klasifikasi Roda Gigi

Roda gigi dapat diklasifikasikan seperti table di bawah ini :

Letak Poros Roda Gigi Keterangan

Roda gigi

dengan poros

sejajar

Roda gigi lurus

Roda gigi miring

Roda gigi miring ganda

(Klasifikasi atas

dasar bentuk alur

gigi)

Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan pinyon

Batang gigi dan pinyon

Arah putaran

berlawanan arah

putaran sama.

Gerakan lurus dan

berputar

Roda gigi

dengan poros

berpotongan

Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi kerucut spiral

Roda gigi kerucut ZEROL

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miring ganda

(Klasifikasi atas

dasar bentuk jalur

gigi)

Roda gigi permukaan dengan

poros berpotongan

(Roda gigi dengan

poros berpotongan

berbentuk

istimewa)

Roda gigi

dengan poros

Roda gigi miring silang

Batang gigi miring silang

Kontak titik

Gerakan lurus dan

6

silang berputar

Roda gigi cacing silindris

Roda gigi cacing selubung ganda

(globoid)

Roda gigi cacing samping

Roda gigi hipoerboloid

Roda gigi hipoid Roda gigi

permukaan silang

2.3 Jenis-jenis Roda Gigi

a. Roda gigi lurus (spur gear)

Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros.Pada jenis roda

gigi ini, pemotongan gigi-giginya adalah searah dengan porosnya.Ada pula jenis

gigi lurus lainnya tetapi badan gigi tidakberbentuk lingkaran melainkan berbentuk

batang segi empat panjang.Pada permukaan memanjang inilah pemotongan gigi-

giginya dilakukan yang arahnya kadang-kadang tegak lurus dan kadang-kadang

membentuk sudut terhadap batang gigi (badan gigi).Bentuk gigi yang demikian

ini biasa disebut dengan Gigi Rack.

7

http://elemenmesin2.files.wordpress.com/2011/10/spurs-gear.jpg

b. Roda gigi miring (helical gear)

Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi.Jenis roda

gigi ini pemotongan gigi-giginya tidak lurus tetapi sedikit membentuk sudut di

sepanjang badan gigi yang berbentuk silinder.Bila dilihat arah alur giginya

nampak bahwa alur tersebut membengkok.

c. Roda gigi miring ganda

Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V

tersebut, akan saling meniadakan.

d. Roda gigi payung

Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya adalah pada bagian yang

konis.Pada permukaan yang konis ini gigi-gigi dibentuk yang arahnya lurus dan

searah dengan poros roda gigi.

8

http://elemenmesin2.files.wordpress.com/2011/10/gigi-miring.jpg

e. Roda gigi cacing (worm gear)

Jenis roda gigi ini biasanya merupakan satu pasangan yang terdiri dari

batang berulir cacing dan roda gigi cacing.Pada batang ulir cacing bentuk giginya

seperti ulir. Dan pada roda gigi cacing bentuk giginya hampir sama dengan roda

gigi helix, akan tetapi permukaan giginya membentuk lengkungan ke dalam.

f. Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai.

g. Roda gigi kerucut spiral

9

Karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat

meneruskan tinggi dan beban besar.

l. Roda gigi hipoid

Mempunyai jaliu gigi berbentuk sepiral pada bidang kerucut yang

sumbunya bersilang. Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung

secara meluncurdan menggelinding.

2.4 Nama-nama Bagian Roda Gigi

Berikut beberapa istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang

perlu diketahui yaitu :

a. Lingkaran pitch (pitch cirle)

Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip.Lingkaran ini

merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak

antara gigi dan lain-lain.

b. Pinion

10

Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.

c. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch.

d. Diameter pitch

Jumlah gigi persatuan pitch diameter.

e. Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau

keliling lingkaran pitch dibagidengan jumlah gigi.

f. Modul (module)

Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi.

g. Addendum

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch

diukur dalam arah radial.

h. Dedendum

Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kakai yang diukur dalam arah

radial.

i. Working depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak

dikurangi dengan jarak poros.

j. Clearance circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang

berpasangan.

k. Pitch point

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak yang

juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.

l. Operating pitch circle

Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak

porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

m. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

11

n. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

o. Width of space

Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang pitch.

p. Sudut tekan (preasure angle)

Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.

q. Kedalaman total (total depth)

Jumlah dari addendum dan dedendum.

r. Tebal gigi (tooth thickness)

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

s. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch.

t. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.

u. Sisi kepala (face of tooth)

Permukaan gigi di atas lingkaran pitch.

v. Sisi kaki (flank of tooth)

Permukaan gigi di bawah lingkaran pitch.

w. Puncak kepala (top land)

Permukaan di puncak gigi.

x. Lebar gigi (face width)

Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

12

2.5 Rumus Dasar Roda Gigi

2.5.1 Persamaan yang digunakan pada roda gigi lurus (Spurs gear)

a. Perbandingan kecepatan / ratio velocity (rv)

D=n2n1

= Nt1Nt2

=d 1d 2

Ket :

rv= Perbandingan percepatan

n1,n2= Putaran roda gigi (rpm)

Nt1, Nt2 = Jumlah gigi (buah)

d1, d2= Diameter Roda Gigi (mm)

b. Jarak poros antara dua roda gigi (inch)

C=d 1+d 22

Inch

Ket :

C = Jarak poros antara dua roda gigi (inch)

d = Diameter roda gigi (inch)

c. Diameter Pitch (P)

P= Ntd ( JumlahGigi

Inchi )Ket :

Nt = Jumlah gigi (buah)

d = Diameter lingkaran pitch (inch)

d. Standar ukuran roda gigi

Nama ⌀=1412

20° 20° dipotong 25°

Addendum (A)1P

1P

0,8P

1P

13

Dedendum (b)11,57

P1,25

P1P

1,25P

Tinggi gigi ©2,157

P2,25

P1,8P

2P

Tinggi kontak (d)2P

2P

1,6P

2P

Celah

0,157P

/

(b−a)(c−d)

0,25P

0,2P

0,25P

e. Jari-jari base circle

Rb=r cos Ѳ;rd2

Ket :

r = radius pitch circle (in)

Ѳ = sudut kontak (°)

f. Kecepatan putaran roda gigi

Vp= π xd xn12

Ket :

Vp = kecepatan putaran

d = diameter roda gigi (inch)

n = putaran roda gigi (rpm)

14

g. Gaya-gaya pada roda gigi lurus

Torsi yang dipindahkan (T)

T=63025daya

n ( lb¿ )

Gaya tangensial (Ft)

Ft=33.000 x NVp

Ket :

Ft = gaya tangensial

N = daya

Vp = kecepatan garis kontak

N = putaran roda gigi (rpm)

Gaya normal (Fn)

Fn= Ftcos⌀

lb

Gaya radial (Fr)

Fn=Fn .sin⌀

h. Menentukan lebar gigi (b)

b= fdd .Q . k

15

b= fdd .Q . k

Ket :

b = lebar gigi (inch)

Fd = beban dinamis

d1 = diameter pinion

d2 = diameter gear

Q = faktor beban

Syarat keamanan 9P

<b 13P

Penjelasan distribusi gaya-gaya :

Gaya radial (Fr) = Gaya yang berimpit dengan jari-jari Gaya tangensial = Gaya yang biasa disebut sebagai garis singgung. Gaya normal = Gaya yang tegak lurus bidang.

i. Menentukan beban ijin bending (Fb)

Fb=s ˳byp

j. Koreksi metode AGMA

16

Sad=Sat x KiKt x Kr

Psi

Dimana :

Sad = Tegangan ijin max perencanaan (Psi)Sat = Tegangan ijin bahan (Psi) Ki = Faktor umur = 1 sembarang umumKt = Faktor temperatur = 1Kr = Faktor keamanan = 1,333 Tegangan yang pernah terjadi pada kaki gigi (ϭt)

ϭt= FtxKoxPxKsxKmKvxBxj

ϭt = Tegangan yang terjadi (Psi)Ft = Gaya tangensial (Ib)Ko = Faktor koreksi ukuran = 1Ks = Faktor koreksi ukuran = 1Km = Faktor koreksi distribusi beban Kv = Faktor koreksi distribusi beban J = Faktor korewksi beban lebih 1,25P = Diameter Pitch B = lebar gigi

Syarat keamanan; sad > ϭt

2.3.2 Persamaan yang digunakan pada roda gigi miring (Helical gear)

a. Ukuran geometri pada helical gear

Normal circular pitch (Pn) adalah jarak antara dua titik pada gigi yang ada pada satu bidang yang tegak lurus terhadap sudut helix.

Transverse Circular pitch (P) adalah diukur pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.

Aksial pitch (Pa) adalah jarak yang diukur dari bidang yang sejajar sumbu poros.

Pn =P.cosPa =P.cos

17

P = Ntd

Dimana :

P = diameter pitch pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.

∑t = jumlah gigi gear.

D = diameter circle.

Pn = normal diameter pitch.

P.p=π:Pn . Pn =π dan Pn =P

cos ˠ

b. Jumlah gigi equivalent

Radius ellips

Jumlah gigi equivalent dapat dihitung dengan rumus ;

Nte = Pn.2.rc

Dimana Pn = normal diameter pitch, dengan demikian ;

c. Beban dinamis pada helical gear

Dapat diperkirakan dengan rumus :

18

Dimana :

Vp = pitch line velocity

D. Tegangan bending pada helical gear

Persamaan lewis :

Dimana :

Ko = faktor beban lebih

Kv = faktor dinamis

Km = faktor distribusi beban

J = faktor geometri

2.3.3 Persamaan yang digunakan pada gigi payung (Bevel gear)

a. Perbandingan kecepatan untuk bevel gear

Sedang sudut antara kedua poros roda gigi adalah jumlah dari sudut pitch-nya :

Dimana:

∑ = sudut poros

19

= sudut pitch gear

γ = sudut pitch pinion

Sudut picth dapat dicari dengan rumus:

b. Jumlah gigi equivalent

Dimana :

Nt’ = jumlah gigi equivalent ; Nt = jumlah gigi sebenarnya.

c. Bahan dinalis untuk bevel gear

Kecepatan pitch-line = Vp, dan yang dipakai pada persamaan ini dicari pada pitch diameter rata-rata

Diharapkan besarnya = Fb = Fd

d. Beban keausan ijin

Estimasi beban keausan ijin dapat memakai rumus:

20

dp = diameter pitch diukur dari bagian belakang gigi

Dimana:

N’tp dan N’tg = jumlah gigi eqivalent pada pinion dan gear.

BAB III

PERENCANAAN

Diketahui data-data sebagai berikut :

21

Type Motor : Motor AC BS 5000 - 99

Daya Motor : 1.5 Kw

Putaran : 3500 Rpm

Bahan Poros : St 60

Bahan Pasak : St 37

Baut Pengikat : Kwalitas 4.6

Modul : 2

Sket Rancangan Gear Box

3.1 Perencanaan Roda Gigi

a) Menentukan Jumlah Gigi (Z)

Nin

Nout=3500 . 45

500 . 45=157 . 500

22 . 500=Z 2. Z 4 . Z 5

Z 1 . Z 3 . Z 6=50 .70 .45

45 .25 .20

22

Jadi : Z1 = 45 Z6 = 20

Z2 = 50 Z7 = 16

Z3 = 25 Z8 = 30

Z4 = 70 Z9 = 30

Z5 = 45

Keterangan : Z1, Z2 = Roda gigi lurus

Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 = Roda gigi miring

Z8, Z8 = Roda gigi payung

b) Menentukan Diameter Tusuk (Dt)

Berdasarkan jumlah gigi (Z), maka dapat dihitung :

Dt 1=ZI . M=45 .2=90 mm

Dt 2=Z 2 . M=50 .2=100 mm

Dt 3= Z 3 . Mncos β

= 25 .2cos15 °

=51,76 mm

Dt 4=Z 4 .Mncos β

= 70 .2cos 15°

=144,93 mm

Dt 5=Z 5 . Mncos β

= 45 .2cos15 °

=93,17 mm


= 20 .2cos15 °

=41,41mm


= 16 .2cos15 °

=33,12 mm

Dt 8=Z 8 . M=30 .2=60 mm

23

Dt 9=Z 9 . M=30.2=60 mm

c) Menentukan lebar gigi roda gigi lurus dan miring (b)

b = ( 6 : 10 ) = 8 .2 = 16 mm

Jadi lebar gigi untuk masing-masing gigi lurus & miring adalah 16 mm

d) Menentukan jarak antara poros (A)

A= Mncos β

= Z 1+Z 22

1. Antara poros I dan II

A 1= Mncos β

=Z 1+Z 22

= 2,070 .47,5

= 98,3 mm

2. Antara poros II dan III

A 2= Mncos β

=Z 3+Z 42

¿ 2cos β

=25+702

¿2,070 .47,5

= 98,325 mm

3. Antara poros III dan IV

A 3= Mncos β

=Z 5+Z 62

24

¿ 2cos β

=45+202

¿2,070 .32,5

= 67,275 mm

4. Antara poros III dan IV

A 4= Mncos β

=Z 5+Z 72

¿ 2cos β

=45+162

¿2,070 .30,5

= 63,135 mm

e. Menentukan tinggi gigi seluruhnya (h)

h= (2,1 : 2.3)mm

h=2,2 . 2 = 4,4 mm

Jadi tinggi gigi untuk roda gigi miring dan roda gigi payung=4,4mm

f. Menentukan lebar gigi roda gigi payung (b)

- Sudut Pitch (i) = arc tg Z 8Z 9

=arc tg 3030

=45o

- Panjang Konis pitch (Ra) Dt 8

2sin i =

602sin 45

=42,42 mm

b= Ra3

=42,42

3 =14,14 mm

25

g. Menentukan kemiringan kepala gigi payung (k1)

Dendum (ha) = (1,1 : 1,3) M = 1,2 .2=2,4 mm

Addendum (hf) = m= 2

Sudut kepala gigi (k) = arc tg haRa

== arc tg 2,4

42,42=3,24°

Sudut kepala gigi (k) = arc tg hfRa

== arc tg 2

42,42=2,69°

K1= k + d= 3,24° + 2,69° = 5,93°

3.2 Perencanaan Poros

a. menentukan diameter poros 1

Diketahui :

n = 3500 Rpm

p = 1.5 Kw

Dt1 = 90

Α = 20°

βk = 1,9

Ditanya :Diameter poros 1=.......mm

Penyelesaian :

a) Momen Puntir

Mp1=9550.P .CB

n

Mp1=9550.1,5 .13500

.1000

= 4092,85 Nmm

26

b) Gaya keling

Ft 1=2.Mp 1Dt 1

Ft 1=2.4092,890

= 90,95 N

Ft1 = Ft2

Fr1 = Ft1 . tan α

= 90,95 tan 20°

= 33,10 N

c) Gaya – gaya reaksi pada tumpuan

Σ MAZ = 0

Ft1 (35) – FBZ (65) = 0

FBZ=FT 1(35)

65

FBZ=90,95 (35)

65

= 48,97 N

Σ FY = 0

FAZ + FBZ = Ft1

FAZ = Ft1- FBZ

= 90.95 – 48,97

= 41.98 N

ΣMAX = 0

27

Fr1 (35) + FBX (65) = 0

FBX=Fr 1(35)

65

FBX=33,10 .(35)

65

= 17,82 N

ΣFY = 0

FAX + FBX – Fr1 = 0

FAX = Fr1 – FBX

= 33,10 – 17,82

FAX = 15,28 N

d) Momen bengkok maksimum

Mb. Max = √ Mbx ²+Mbz ²

=√534 ,8²+1469 , 3²

=√2.443 .972,04

=1563,32 Nmm

e) Momen gabungan

Mr =√ Mb. Max ²+0.75(α 0 . Mp1) ²

=√1563 ,32²+0.75(0,74 .4092,85) ²

=3053,48 Nmm

f) Diameter poros

σ ' biz=σ ' biz1,9

= 601,9

=31 , 57 N /mm ²

d =3√ Mr0,1. σ ' biz

28

=3√ 3053,480,1.31,57

= 9,8 ≈ 10 mm

b. Menentukan Poros 2

Diketahui :

Ft1 = Ft2 = 90,95 N

Dt2 = 100 mm

Ditanya : Diametr poros II = ..... mm

Penyelesaian :

a) Momen puntir

Mp2 =Ft 2 x Dt 2

2

=90,95.100

2

=4547,5 Nmm

b) Gaya – gaya keliling

Fr1 = Fr2 =Ft2.tg20 = 33,10N

Ft3 = Ft4 =Mp2.2

Dt 3 =

4547,5.251,76

=175,71 N

Fr3 = Fr4 = Ft3tgα

cosβ= 66,20 N

Fa3 = Ft3.Tan β =47,08 N

29

Mfa3 =fa.Dt 3

2 = 1218,43 N.mm


ΣMCZ=0

-Fr2.33-Fr3.114+FDX.144-Mfa=0FDX=

Fr 2.33+Fr 3.114+Mfa144

=33,10.33+66,20.114+1218,43

144

FDX = 68,455 N

ΣFX=0Ft2+ft3=FCX+FDX

FCX=ft2+ft3-FDX =33,10+66,20-68,45 FCX= 30,85N

ΣMCX=0-fr2+fr3-FDZ=0FDZ= fr 2 (33 )−fr 3 (114)

144

= 90,95.33−175,7 (114 )144

=118,26N ΣFZ=0

30

FCZ+Ft3=Ft2+FDZ FCZ=Ft2+FDZ-ft3 = 90,95+118,26-175,71

=33,5 Nd) Momen bengkok maksimum


=√2054 , 23²+3547 , 95²

=√16.807 .810,1

=4099,733 Nmm

e) Momen gabungan

Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x 4547,5)²

=√4099 , 733²+0.75 (0,74 .4547,5) ²

=√25.300 .986,56

=5.030,080 Nmm

f) Diameter poros

d =3√ Mr0,1. σ ' biz

=3√ 5030,080,1.31,57

= 11,67 ≈ 12 mm

c. Menentukan diameter poros III

31

Diketahui :

Ft4 = Ft3 =Mp2.2

Dt 3 =

4547,5.251,76

=175,71 N

Fr4 = Fr3 = Ft3tgα

cosβ= 66,20 N

Fa4 = Ft3.Tan β =47,08 N

Ditanya : diameter poros 4 = .... mm

Penyelesaian :

a) Momen puntir

Mp3 = Ft 3 x Dt3

2

Mp3 = 175,71 x 51,76

2

= 10.097,175 Nmm


Mfa4=fa.Dt 4

2 =

144,932

= 3411,65 Nmm

Ft5 = Ft6 = Mp3.2

Dt5 =

10.097,175 x 293,17

=216,75N

Fr5 = Ft 5tanαcosβ

= 216,75 tan20 °cos15 °

= 81,67 N

Fa5 = Ft5 . Tanβ =21,88 N

Mfa4 = Fa . Dt 5

2 =

93,172

= 1.019,27 Nmm

c) Gaya –gaya reaksi pada tumpuan

ΣMEX = 0

32

- Ft4 . (30) – Ft5 . (91) + FFZ . (161) = 0

FFZ = Ft 4 . (30 )+Ft 5 .(91)

161

FFZ = 175,71. (30 )+216,75 .(91)

161

FFZ = 155,25 N

ΣFZ = 0

FEZ + FFZ = FT4 + FT5

FEZ = 175,71 + 216,75 – 155,25

FEZ = 237,21 N

ΣMEZ = 0

Fr4 . (30) – Fr5. (91) + FFX . (161) – 3411,65 – 1019,27 = 0

FFX = −66,20 .(30)+66,20 .(91)+3411,65+1019,27

161

FFX = 61,347 N

ΣFX = 0

FEX + Fr5 = Fr4 + FFX

FEX = 66,20 + 61,347 – 81,67

FEX = 45,87 N



=√4294 ,95²+10.867 , 8²

=√136.555 .672,3

=11685,7 Nmm

e) Momen gabungan

33

Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x10. 097,175) ²

=√4099 , 733²+0.75 (0,74 .4547,5) ²

=√25.300 .986,56

=5.030,080 Nmm

f) Diameter poros

d =3√ Mr0,1. σ ' biz

=3√ 13.357,680,1.31,57

= 16,174 ≈ 17 mm

d. Menentukan diameter poros IV

Dik etahui :

Ft5 = Ft6 = Mp3.2

Dt5 =

10.097,175 x 293,17

=216,75N

Ditanya : diameter poros 4 = .... mm

Penyelesaian :

a) Momen puntir

Mp4 = Ft 4 x Dt 6

2

Mp3 =216,75 x 41,41

2

= 129,08 Nmm

b) Gaya–gaya keliling

Fr6 = Ft6 tgα

cosβ= 216,75

tan20 °cos15 °

= 81,673 N

Fa5 = Ft6 . Tan β = 216,75 . Tan 15° = 58,077 N

Mfa5 = Fa5. Dt 6

2 =58,077

41,412

= 1.202,48 Nmm

34

c) Gaya-gaya reaksi pada tumpuan

ΣMGX = 0

-Ft6 . (50) + FHZ . (80) = 0

FHZ = 216,75 x 50

80

=135,468 N

ΣFZ = 0

FGZ = FT6 – FHZ

= 216,75 – 135,468

= 81,282 N

ΣMGZ = 0

-Fr6 . (50) + FHX . (80) + Mfa = 0

FHX = Fr 6 . (50 )−Mfa

80

= 81,637 . (50 )−1202,484

80

= 36,014 N

ΣFX = 0

FHX + FGX = Fr6

FGX = Fr6 – FHX

= 81,673 – 36,014

= 45,659 N



=√2.282 , 95²+4.064 ,1²

=√21.728 .769,51

= 4.661,412 Nmm

e) Momen gabungan

Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x 4.487,8)²

35

=√4.661,412 ²+0.75 (0,74 x 4.487,8) ²

=√30.000 .403,1

=5.477,262 Nmm

f) Diameter poros

d =3√ Mr0,1. σ ' biz

=3√ 5.477,2620,1 .31,57

= 12 mm

e. Menentukan diameter poros V

Diketahui :

Dt 7 = 33,12

Dt 8 = 60

Ft7 = Ft5 =216,75 N

Ditanya : diameter poros 3 = ... mm

Penyelesaian :

a) Momen puntir

Mp5 = Ft 7 x Dt 72

Mp5 =216,75 x 33,122

= 3.589,38 Nmm

b) Gaya keliling

Fr7 = Ft 7tanαcosβ

= 216,75 tan20 °cos15 °

= 81,67 N

Fa7 = 216,75 Tanβ

= 58,007 N

36

Mfa7 = Fa7. Dt 7

2 = 58,007

33,122

= 961,75 Nmm

Ft8 = 2 MpDt 8

= 119,646 N

Fr8 = Ft Tan α . sin 45°

= 119,646 Tan 20° . sin 45°

= 30,792 N

Fr8 = Ft Tan α . sin 45°

= 119,646 Tan 20° . sin 45°

= 30,792 N

Mfa = Fa8. Dt 8

2

= 30,792 . 602

= 923,76 Nmm

c) Gaya –gaya reaksi pada tumpuan

ΣMIX = 0

Ff7 . 30 – FJZ . 100 + Ft8 . 130

FJZ = Ft 7.30+Ft 8.130

100

= 220,56 N

ΣFZ = 0

FIZ + FJZ = Ft7 + Ft8

FIZ = Ft7 + Ft8 – FJZ

= 216,75 + 119,646 – 220,56

=115,836 N

ΣMIZ = 0Fr7 . (30) – Mfa7 + FJX . (100) – Fr8 . (130) + Mfa8 = 0-FJX = Fr 7. (30 )−Mfa 7−Fr 8 . (130 )+Mfa8

100

37

-FJX = 81,673. (30 )−961,75−30,792 . (130 )+923,76100FJX = 15,90 N

ΣFX = 0

FIX + Fr8 = Fr7 + FJX

FIX = Fr7 + FJX – Fr8

= 81,673 + 15,90 – 30,792

= 66,781 N

d) Momen bengkok maksimal


=√2.003 , 43²+3.475 , 08²

=√16.089 .912,77

= 4.011,223 Nmm

e) Momen gabungan

Mr =√ Mb. Max ²+0.75(0,74 x3.589,38) ²

=√4.011,223 ²+0.75(0,74 x3.589,38) ²

=√21.381.224,51

=4.011,223 Nmm

f) Diameter poros

d =3√ Mr0,1. σ ' biz

=3√ 4.623,980,1. 31,57

= 11,35 ≈ 12 mm

f. Menentukan diameter poros VI

Diketahui :

Ft8 = Ft9=119,649 N

Fr8 = Fa9=30,792 N

Fr9 = Fa8=30,792 N

38

Ditanya : Diameter Poros 6 ..... mm

Penyelesaian :

a) Momen Puntir

Mp6 = Ft 9. Dt 9

2 =

119,646.602

= 3589,38 Nmm


Mfa8 = 923,76 Nmm


∑M=0

Ft9=FkZ= 119,649 N

Fr9=FkX= 30,792 N

Fky=Fa9


Mbmax =√ Mbmax ² . Mbz ²

=√923,762 . 3589,382

=√13763981,32

= 3706,34 Nmm

e) Momen Gabungan

MR = √ Mbmax ²+0,75 (0,74.3589,38 )2❑

= √3706,342+0,75 (0,74.3589,38 )2❑

= √13736956,2+5291314,5❑

= √19028270,7

= 4362,14 Nmm

39

f) Diameter poros

D=

3√4362 , 140,1. 31 ,57

= 3√1381 ,73

=11,1343256 =12 mm

3.3 Perencanaan Pasak

a) Menentukan Pasak Poros I

Diketahui :

Bahan Pasak : St 37

τg izin :70 N/mm

σP izin : 100 N/mm

Dp1 : 10 mm

Mp1 : 4092,85 Nmm

Ditanya : σP∧τg …. ?❑

Penyelesaian :

Menentukan Dimensi Pasak

a = 0,25 . Dp1

= 0,25 .10

=2,5 mm

l = (1 – 1,5) Dp

= 1,5 . 10

40

= 15 mm

Jadi dimensi pasak adalah b & h = 2,5 mm & l = 15 mm

Menghitung Kontrol Kekuatan Pasak

- σP = 4 . Mp

Dp. a . l≤ Pizin

= 4 .4092 , 8510 .2,5 .15

= 43,657 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)

- τg = 2 Mp

Dp. a . l

= 2.4092,8510.2,5 .15

= 21,82 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)

b) Menentukan Pasak Poros II

Diketahui :

Bahan Pasak : St 37

τg izin :70 N/mm²

σP izin : 100 N/mm²

Dp2 : 12 mm

Mp2 : 4.547,5 Nmm


Penyelesaian :


a = 0,25 . Dp2

= 0,25 .12

=3 mm

41

l = (1 – 1,5) Dp

= 1,5 . 12

= 18 mm

Jadi dimensi pasak adalah b & h = 3 mm & l = 18 mm


- σP = 4 . Mp

Dp. a . l≤ Pizin

= 4 .4547,512 .3 .18


- τg = 2 Mp

Dp. a . l=

2.4547,512.3 .18


c) Menentukan Pasak Poros III

Diketahui :

Bahan Pasak : St 37

τg izin :70 N/mm²


Dp3 : 17 mm

Mp3 : 10097,175 Nmm


Penyelesaian :


a = 0,25 . Dp3

= 0,25 .17

42

=4,25 mm

l = (1 – 1,5) Dp

= 1,5 . 17

= 25,5 mm

Jadi dimensi pasak adalah b & h = 4,25 mm & l = 25,5 mm


- σP = 4 . Mp

Dp. a . l≤ Pizin

= 4 .10097,17517 .4,25 .25,5


- τg = 2 Mp

Dp. a . l

= 2.10097,17517 .4,25.25,5


d) Menentukan Pasak Poros IV

Diketahui :

Bahan Pasak : St 37

τg izin :70 N/mm²


Dp4 : 12 mm

Mp4 : 129,08 Nmm


Penyelesaian :

43


a = 0,25 . Dp4

= 0,25 .12

= 3 mm

l = (1 – 1,5) Dp

= 1,5 . 12

= 18 mm



- σP = 4 . Mp

Dp. a . l≤ Pizin

= 4 .129,0812 .3.18


- τg = 2 Mp

Dp. a . l

= 2.129,0812.3 .18


e) Menentukan Pasak Poros V

Diketahui :

Bahan Pasak : St 37

τg izin :70 N/mm²


Dp5 : 12 mm

Mp5 : 3589,38 Nmm

44


Penyelesaian :


a = 0,25 . Dp5

= 0,25 .12

= 3 mm

l = (1 – 1,5) Dp

= 1,5 . 12

= 18 mm



- σP = 4 . Mp

Dp. a . l≤ Pizin

= 4 .3589,38

12 .3.18 = 22,15 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)

- τg = 2 Mp

Dp. a . l

= 2. 3589,38

12.3 .18= 11,07 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)

f) Menentukan Pasak Poros VI

Diketahui :

Bahan Pasak : St 37

τg izin :70 N/mm²


45

Dp6 : 12 mm

Mp6 : 3589,38 Nmm


Penyelesaian :


a = 0,25 . Dp6

= 0,25 .12

= 3 mm

l = (1 – 1,5) Dp

= 1,5 . 12

= 18 mm



- σP = 4 . Mp

Dp. a . l≤ Pizin

= 4 .3589,38

12 .3.18 = 22,15 N/mm² ≤ Pizin (AMAN)

- τg = 2 Mp

Dp. a . l

= 2. 3589,38

12.3 .18= 11,07 N/mm² ≤ τgizin (AMAN)

3.4 Perencanaan Baut

a) Menentukan Baut Kopling

Diketahui :

Kualitas : 4.6

46

Kekuatan patah (B) : 100 . 4 = 400 N/mm²

Batas Mulur (M) : 4 . 6 . 10 = 240 N/mm²

Dp1 : 10 mm

τP = Mp℘

Penyelesaian

Mp1= 4092,85 Nmm

Mp = F. D= F (12

Dp1¿ = F . 5

F = Mp5

= 4092,85

5 = 818,57 N

Pembebanan Dinamis Berulang

Τg = F

As .n . m

AS = F

τg . n .m =

818,57400 mm ² .4 .1

= 0,51160625 mm² (Lampiran tbl. 6-01 d < 1mm)

τt = F max

As = (Fmax = 2....2,5 Untuk Dinamis)

AS = 818,57 N .2,5

400 = 51160625 mm² (Lampiran Tabel 6 -01 d < 3,5 mm)

47

BAB IV

KESIMPULAN

48

Documents

Yang Mau Di Kumpul