PERENCANAAN DAN PERANCANGAN RODA GIGI CACING (WORM GEAR) dengan METODE NIEMANN

PERENCANAAN DAN PERANCANGAN RODA GIGI CACING

(WORM GEAR) dengan METODE NIEMANN

Dosen : Pak Ojo Kurdi

Disusun Oleh:

Ricky Petra Falendra

21050112130077

Departemen Teknik Mesin Universitas Diponegoro

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Pengertian

Roda gigi cacing ialah suatu elemen transmisi yang dapat meneruskan daya dan putaran pada poros yang bersilang. Roda gigi cacing mempunyai gigi yang dipotong menyudut seperti pada roda gigi helik dan dipasangkan dengan ulir yang dinamakan ulir cacing. Penggunaan roda gigi ini biasanya untuk mereduksi kecepatan, roda gigi ini dalam operasionalnya akan “mengunci sendiri” sehingga tidak dapat diputar pada arah yang berlawanan. Keuntungan dari roda gigi ini adalah dengan memberikan input minimal dapat dihasilkan output dengan kekuatan maksimal.Roda gigi ini biasanya digunakan untuk kecepatan-kecepatan tinggi dengan kemampuan mereduksi kecepatan yang maksimal.

Pasangan roda gigi cacing terdiri dari sebuah poros yang mempunyai ulir luar dan sebuah roda cacing yang berkait dengan poros cacing tersebut.Perbandingan transmisi roda gigi cacing dapat dibuat hingga perbandingan reduksi 1 : 100 dan cara kerjanya halus atau hampir tanpa bunyi. Namun pada umumnya transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran, yakni pada roda cacing ke cacing. Adapun kekurangan dari transmisi roda gigi cacing adalah memiliki efisiensi mekanis (ç) yang rendah, terutama jika sudut kisarnya (ã) kecil.Dalam kerjanya, cacing dan roda cacing terjadi gesekan yang cukup besar sehingga dapat menimbulkan banyak panas, oleh sebab itu kapasitas transmisi roda gigi sering dibatasi jumlah panas yang timbul.

1.2 Tujuan Perencanaan Roda Gigi Cacing

1. Dapat merencanakan roda gigi cacing dengan parameter yang dihasilkan. 2. Dapat menganalisa Roda Gigi Cacing menggunakan metode Niemann.

3. Dapat menghasilkan Roda Gigi yang aman sesuai dengan parameter yang diberikan. 1.3 Batasan Masalah

Metode yang digunakan untuk merencanakan, menganalisa, dan membuat desain roda gigi cacing menggunakan metode Niemann dengan menggunakan parameter yang diberikan dan asumsi yang dibutuhkan.

Diketahui: Perkirakan dimensi rodagigi cacing tipe E dengan jarak antar poros a = 200 mm, rasio reduksi i = 10 dengan mengambil nilai z1 = 3 dan zm2 = 30.

1.4 Sistematika Laporan BAB I Pendahuluan BAB II Dasar Teori

BAB III Metodologi Perencanaan dan Perancangan Roda Gigi Cacing BAB IV Perhitungan dan Hasil Analisis

BAB II DASAR TEORI

Persamaan Dasar yang digunakan dalam perencanaan dan Analisa Metode Niemann adalah sebagai berikut:

2.1 ESTIMASI DIMENSI UTAMA

Jika jarak antar poros (a) dan rasio reduksi (i) diketahui

a. Menentukan jumlah gigi z1 dan z2 dari tabel 24/2

b. Menghitung zm2 = z2 + 2x2. Nilai 2x2 dari tabel 24/2 (tergantung jenis roda gigi cacing, E-worm atau H-worm)

c. Menghitung diameter minor worm, df1 = 0,6a0,85 d. Menghitung modul m, yaitu :

4 , 2 2 2 1 2 2     m f m m z d a z d m

e. Menghitung diameter rata-rata dm1 dan diameter kepala dk1 dari worm m

d

d_m1  _f12,4 dan dk1 dm1 2m

f. Memeriksa harga faktor gigi zF dan nilai tangen sudut kisar tan γm Syarat yang harus dipenuhi adalah zF = dm1/m ≥ 6 ; tan γm = z1/zF ≤1 g. Menghitung data dan dimensi gear/wheel

1 2 2 m m a d d   ; d_f2 d_m1 2,4m m d d_k2  _m2 2 ; d_a2 d_m2 3m

Dimana da2 adalah diameter luar wheel. do2 = z2m ; do1 = 2a – do2 h. Lebar gigi worm, b1 2,5m zm2 2 i. Lebar gigi wheel, b2

Dengan bm2 0,45(dm16m)0,45m(zF 6), maka : Untuk material perunggu, b2 = bm2

* Pitch, H = π m z1

* Sudut kisar rata-rata, γm = arc tan (z1/zF) = arc tan (mz1/dm1) * Sudut kisar, γo = arc tan (mz1/do1)

* Modul normal, mn = m cos γo * Sudut heliks wheel, β1 = 90o - γ

2.2 PEMILIHAN SERI RODAGIGI CACING

Secara umum ada involute worm (E-worm), globoid worm (G-worm) dan follow flank worm (H-worm).Data pemilihan untuk worm gear diberikan oleh tabel 24/12, 24/13 dan gambar 24/21 s/d gambar 24/24. Dari beban operasional yang ada dari tabel dan gambar tersebut, sebaiknya dipilih jenis worm yang punya kapasitas ketahanan temperatur NT dan ketahanan permukaan NF yang baik.

2.3 EFISIENSI DAN KERUGIAN DAYA

Dengan N1 adalah daya di worm, N2 adalah daya di wheel dan Nv adalah daya yang hilang, maka efisiensi ditentukan dengan rumus berikut :

1. Jika worm sebagai penggerak,

v N N N N N    2 2 1 2 

2. Jika wheel sebagai penggerak,

  2 1 2 2 2 1 '      N N N N N _v

3. Mencari harga daya yang hilang Nv diberikan dengan rumus berikut :

               a y y N N m m v 100 tan 1 tan _{2 3} 2   untuk E-worm               a y y N N m v 100 tan 1 3 2 96 , 0 2  untuk H-worm

Dimana harga y2 dan y3 didapat dari tabel 24/11.

4. Kehilangan daya Nv ini disebabkan oleh gesekan pada kontak gigi Nvz,gesekan bantalan dan pelumas No dan beban gesek bantalan Np, sehingga :

p o vz v N N N N    dimana _        _m m z vz N N    tan tan 1 2

3 / 4 1 5 , 2 1000 1000 . 8 , 1 90 100              a V n N_o 2 44 , 0 2 100 228 , 0 m p d i a N N        Catatan :





e F o A o z v     1     dengan a y y w z o   ; _A 0,1 ; o e  100 2 , 7  Dimana yz dari tabel 24/4 dan yw dari tabel 24/5.

2.4 MEMERIKSA KAPASITAS KEKUATAN PERMUKAAN GIGI (N1F DAN N2F)

Langkah-langkah yang ditempuh untuk memeriksa kekuatan permukaan gigi (Safety Flank) adalah sbb :

1. Menghitung gaya tangensial wheel U2

2 2 2 6 2 1,43.10 . n d N U m 

2. Menentukan koefisien fm, yaitu :

F m

z f  10

3. Menentukan koefisien sistem gigi gear fz berdasar tabel 24/4 4. Menghitung faktor k, yaitu :

2 2 2 m m z mf b d f U k 

5. Memilih data kekuatan material ko dari tabel 24/5 6. Menghitung kecepatan luncur rata-rata vF yaitu :

m F v v  cos 1  dengan 19100 1 1 1 n d v  _m

7. Mencari koefisien kecepatan fn dari tabel 24/8 dengan rumus, _0,85 2 2 F n v f  

8. Koefisien umur fh yang harganya dari tabel 24/3. Nilai fh tergantung pada umur worm gear yang diinginkan / dirancang.

9. Koefisien beban bolak balik fw, untuk beban konstan fw = 1 dan untuk beban dinamis nilai fw > 1 (tergantung karakteristik beban dinamisnya), yaitu :

3 / 1 2 2 1 1 2 1 ... ..              h f h f h h h h fw dan ... ... ' '' ' '' '' '      h h h f h f f n n n

Dimana untuk perubahan beban :

h1 adalah lama perioda saat gaya f1U2 muncul h2 adalah lama perioda saat gaya f2U2 muncul, dst

dan untuk perubahan putaran n2 akan menghasilkan perubahan nilai vF (point f) : h’ adalah lama perioda saat n2’ muncul, sehingga dapat dicari vF’

h’’ adalah lama perioda saat n2’’ muncul, sehingga dapat dicari vF’’ h’’’ adalah lama perioda saat n2’’’ muncul, sehingga dapat dicari vF’’’, dst dan harga untuk fn’ ; fn’’ ; fn’’’ dapat dicari dengan rumus dari point g diatas. 10. Menghitung faktor kgrenz yaitu :

o w h n o grenz k f f f k k  

11. Menghitung nilai keamanan permukaan worm / wheel SF : 1   k k S_F grenz

12. Batas kapasitas kekuatan permukaan gigi dari wheel N2F adalah :

2 2 2 2 2 100 100 7 , 0 f f b d n S k N _{m z} m m F grenz F       

13. Efisiensi rodagigi cacing berdasar kekuatan permukaan η

v F F F F N N N N N    2 2 1 2 

dimana harga Nv dicari dari persamaan point C.3. dengan N2 = N2F.

14. Jika kapasitas yang dihasilkan belum sesuai yang direncanakan, maka dilakukan perancangan ulang mulai dari estimasi awal dimensi (point A).

2.5 MEMERIKSA KAPASITAS KETAHANAN TEMPERATUR ( NT1 DAN NT2 )

1. Menghitung beda temperatur antara casing dengan udara luar tu, yaitu :

tu = tw -tL, dimana tw adalah temperatur luar casing dari pasangan worm/wheel dan tL adalah temperatur udara luar

2. Menentukan nilai yB yaitu : 355

, 0 

B

y untuk gear dengan air vanes 14

, 0 

B

y untuk gear tanpa air vanes 3. Menghitung nilai yK yaitu :

55 , 1 1 1000 1         y n y_{K B}

4. Menghitung nilai FK dan αK yaitu : K K K y a F 8 , 1 100 52 , 5        

Jika pendinginan dilakukan dengan angin seperti halnya pada kendaran yang sedang berjalan, maka nilai FK dan αK :

) 1 , 0 1 ( 7 , 17 _L K   v  dan 85 , 1 100 20 , 0        a F_K

5. Kapasitas pendinginan Nk adalah sama dengan daya yang hilang Nv (point C.3). Nilai Nk untuk pendinginan di udara adalah (NKL) :

* Untuk beban konstan (untuk beban dinamis nilainya dirata-ratakan)

632 K K u KL K v N N t F N    

* Untuk beban dengan durasi yang pendek (short time) selama hE :

KL v y N

N  ₁

Dimana y1 didapat dari tabel 24/9 dengan referensi waktu ha dengan yko adalah harga yk saat n1 = 1000 rpm (point c).

6. Kapasitas ketahanan temperatur untuk wheel N2T dan worm N1T dicari dengan membuat Nv = NK dan mengambil persamaan di point C.3., yaitu :

                a y y N N N m m K T 100 tan 1 tan 2 3 2 2   untuk E-worm                a y y N N N m K T 100 tan 1 3 2 96 , 0 2 2  untuk H-worm dan N_1T N_2T N_K

7. Efisiensi worm gear berdasar ketahanan temperatur : K T T T T N N N N N    2 2 1 2 

8. Jika kapasitas yang dihasilkan belum sesuai yang direncanakan, maka dilakukan perancangan ulang mulai dari estimasi awal dimensi (point A).

2.6 MEMERIKSA KEAMANAN TERHADAP PATAH GIGI SB

Angka kemanan terhadap patah gigi adalah : 1 max   C C

SB grenz ; dengan Cgrenz didapat dari tabel 24/6 dan

2 max 2 max b m U C n  Dimana b1 b,1 ₂ (untuk wheel dari perunggu)

2 1 , 1 b

BAB III

METODOLOGI PERENCANAAN dan PERANCANGAN RODA GIGI CACING

3.1 Diagram Alir Perancangan Roda Gigi Cacing

 TAHAP ESTIMASI  TAHAP ANALISIS DATA MASUKAN UNTUK PERANCANGAN HASIL ANALISIS PROSES ESTIMASI SELESAI HASIL ESTIMASI

ANALISIS HASIL ESTIMASI

No Yes

3.2 Analisis Hasil Estimasi

Hasil Estimasi

Pemilihan Seri Roda Gigi Cacing

Efisiensi Kerugian Daya

Memeriksa Kapasitas Kekuatan Permukaan Gigi

Memeriksa Keamanan Terhadap Patah Gigi Memeriksa Kapasitas Ketahanan Temperature Mulai Data Masukan Hasil Analisa Selesai Proses Estimasi YES No

3.3 Daftar Notasi Roda Gigi Cacing

Subskrip Satuan Keterangan

1 Besaran untuk pinion

2 Besaran untuk gear

f Besaran untuk lingkaran akar

m Besaran untuk harga rata-rata

n Besaran untuk arah normal

o Besaran uuntuk lingkaran pitch

s Besaran untuk arah transversal

F Batas beban untuk permukaan gigi

T Batas beban untuk temperatur

Notasi Satuan Keterangan

a mm Jarak poros terpasang

b mm Lebar gigi

b mm Panjang busur gigi

d mm Diameter

dm1, dm2 mm Diameter rata-rata dari pinion dan gear do1, do2 mm Diameter pitch dari pinion dan gear

f1, f2, f3, … Koefisien

fh Koefisien umur rodagigi

fw, fz, fm, Koefisien

hE jam Waktu pemakaian

H mm Pich, kisar

i Reduksi kecepatan / putaran

kgrenz, ko kgf/mm2 Kekuatan permukaan k kgf/mm2 _{Tegangan permukaan}

Lh Jam Umur (dalam jam)

m, mn mm Modul pada lingkaran pitch M1 kgf.m Torsi nominal pinion

N1 HP Daya nominal pinion

NF1, NF2 HP Kapasitas ketahanan permukaan pinion dan gear NK, NKL HP Kapasitas pendinginan

NT1, NT2 HP Kapasitas ketahanan temperatur pinion dan gear

Nv, Nvz HP Kerugian daya

No HP Daya gesek tanpa ada pembebanan

Np HP Kerugian daya di bantalan

n1 rpm Putaran nominal pinion

SB, SG, SF Faktor keamanan

tL o_{C Temperatur udara luar}

tw oC Temperatur luar casing/rumah

tu oC Perbedaan temperatur

v m/s Kecepatan tangensial

vF m/s Kecepatan luncur antar gigi V, V50 cSt Viskosotas, pada 50oC

x1, x2 Faktor korigasi (berdasar nilai modul)

yz, yw, Koefisien

z1, z2 Jumlah gigi arah transversal

zF, zm2 Faktor profil gigi

α Sudut tekan

β Sudut heliks

β1, β2 Sudut heliks worm dan gear

γ, γo, γm Lead angle

δA Sudut interseksi

η Efisiensi total

μ Koefisien gesek gigi

μo Koefisien gesek gigi minimum

BAB IV

PERHITUNGAN DAN HASIL ANALISIS

Diketahui data masukan yang diketahui adalah:

Perkirakan dimensi rodagigi cacing tipe E dengan jarak antar poros a = 200 mm, rasio reduksi i = 10 dengan mengambil nilai z1 = 3 dan zm2 = 30.

4.1 Estimasi Dimensi Utama

 Menghitung diameter minor worm

df1 ≈ 0,6.a0,85 = (0,6)(2000,85_{) = 54,20 𝑚𝑚 ≈ 54 mm.}  Modul 𝑚 = 𝑑𝑚2 𝑧_𝑚2 ≈ 2𝑎 − 𝑑_𝑓1 𝑧_𝑚2+ 2,4= 2(200) − 54 30 + 2,4 = 346 32,4= 10,7 𝑚𝑚 ≈ 11 𝑚𝑚  Diameter Rata-Rata,𝒅_𝒎𝟏 dan worm

𝑑_𝑚1 = 𝑑_𝑓1+ 2,4 𝑚 = 54 + 2,4(11) = 80,4 𝑚𝑚 ≈ 80 𝑚𝑚  Diameter kepala 𝒅𝒌𝟏 dan worm

𝑑_𝑘1= 𝑑_𝑚1+ 2𝑚 𝑑_𝑎1 = 113 𝑚𝑚

= 80.4 + 2(11)

= 102,4 𝑚𝑚 ≈ 102 𝑚𝑚

 Periksa harga factor gigi 𝒛_𝒇 dan tangen sudut kisar 𝒕𝒂𝒏 𝜸_𝒎 𝑧_𝑓 = 𝑑𝑚1 𝑚≥6= 80 11= 7,28 > 6 𝑡𝑎𝑛𝛾𝑚 = 𝑧1 𝑧𝑓≤1= 3 7,28= 0,412 < 1 𝐿_𝐷 memenuhi syarat dan bias dipakai

 Menghitung data dan dimensi gear / wheel

𝑑_𝑚2 = 2𝑎 − 𝑑_𝑚1 𝑑_𝑓2 = 𝑑_𝑚2− 2,4 𝑍_𝑚2 =𝑑𝑚2 𝑚 = 320 11 = 29,11 = 2(200) − 80 = 320 − 2,4(11) 𝑍2 = 𝑍𝑚2 = 29 = 320 𝑚𝑚 = 293,6 𝑚𝑚

= 320 + 2(11) = 320 + 3(11) = 342 𝑚𝑚 = 353 𝑚𝑚  Diameter pitch pimion dan gear

𝑑₀₁ = 2𝑎 − 𝑑_𝑜2 𝑑_𝑜2 = 𝑧₂. 𝑚 = 2(200) − 319 = 29(11)

= 81 𝑚𝑚 = 319 𝑚𝑚

 Lebar gigi worm

𝑏₁ = 2,5 𝑚 √𝑍𝑚2+ 2 = 2,5(11)√29 + 2 = 154 𝑚𝑚

 Lebar gigi wheel,𝒃𝟐

𝑏𝑚2 = 0,45 (𝑑𝑚1+ 6𝑚) 𝑏𝑚2 = 0,45𝑚(𝑧𝑓+ 6)

= 0,45 (80 + 6(11)) = ((0,45)(11))(7,28 + 6) = 65,7 𝑚𝑚 = (4,95)(13,28)

= 65,736 𝑚𝑚  Untuk material perunggu,𝑏2 = 𝑏𝑚2 = 65,7 𝑚𝑚  Untuk material paduan alumunium,𝑏2 = 𝑏𝑚2+ 1,8𝑚

= 65,7 + 1,8(11) = 85,5 𝑚𝑚

 Menentukan parameter lain dan pasangan roda gigi cacing

 Pitch,H 𝐻 = 𝜋. 𝑚. 𝑧1 = 𝜋(11)(3) = 103,7 𝑚𝑚  Sudut kisar rata-rata

𝛾𝑚 = 𝑎𝑟𝑐 tan [𝑧1 𝑧₂] = 𝑎𝑟𝑐 tan [ 3 7,28] = 22,4 0  Sudut kisar,𝜸_𝟎 𝛾₀ = 𝑎𝑟𝑐 tan [𝑚𝑧1 𝑑₀₁]

= 𝑡𝑎𝑛−1[33 81] = 22,16 ≈ 22,2 0  Modul normal 𝑚_𝑛 = 𝑚. 𝑐𝑜𝑠 𝛾₀ = 11 cos 22,20 = 10,2

 Sudut helix wheel 𝛽1 = 900− 𝛾 = 900_{− 22,2}0 = 67,80

4.2 Pemilihan Roda Gigi Cacing

Berdasakan table 24/12,24/13 dan gambar 24/21 sd 24/24 maka diperoleh ketentuan sebagai berikut Worm a (mm) i 𝑑𝑚𝑎 m 𝛾𝑚 E10 200 10 80 10,7 22,4 𝑀₁(𝑅𝑝𝑚) i a (mm) 𝜂 % 𝑁_1𝐹 Hp 𝑁_1𝑇 Hp 1000 10 200 92,0 47,8 28,7

4.3 Efisiensi dan Kerugian Daya

 Worm sebagai penggerak 𝑁₁ = 25 𝐻𝑝 𝑁₂ = 20 𝐻𝑝 𝑛₁ = 1000 𝑟𝑝𝑚 𝑛₂ = 100 𝑟𝑝𝑚 𝜂 =𝑁2

𝑁₁ = 20

25= 80 %

 Harga daya yang hilang 𝑁_𝑣 𝑁𝑣 𝑁2= (tan 22,46 + 1 tan 22,46)(4,22)(0,020 + √ 100 200) ,𝑦2 dan 𝑦3 (Tabel 24/11) 𝑁𝑉 = 8,710 𝑁2 𝑦2 = 4,22 , 𝑦3 = 0,020 𝑁𝑉 = 174,2 𝐻𝑃

𝜇0 = 𝑦𝑧 𝑦_𝑤 √𝑎= 0,304 1 √200= 0,0215 𝑒 = √ 7,2 100𝜇₀ = √ 7,2 100(0,0215)= 1,830 𝜇2 = 𝜇0+ 𝑈_𝐴− 𝑈₀ (1 + 𝑉𝑓)𝑒 = 0,0215 + 0,1 − 0,0215 (1 + 3,17)1,930 = 0,027 𝑁_𝑉𝑍 = 𝑁₂𝜇₂( 1 tan 𝛾_𝑚+ 𝑡𝑎𝑛𝛾𝑚) 𝑁𝑉𝑍 = 20(0,027) ( 1 tan 22,4+ tan 22,4) = 1,529 𝑁₀ ≈ ( 𝑎 100) 2,5 𝑉 + 90 1,8.1000( 𝑛₁ 1000) 1 3 ⁄ 𝑁0 ≈ ( 200 100) 2,5 21 + 90 1,8.1000( 1000 1000) 1 3 ⁄ _{= 0,349} 𝑁𝑃 ≈ 0,228𝑁2( 𝑎 100) 0,44_. 𝑖 𝑑𝑚2 𝑁𝑃 ≈ 0,228(20)( 200 100) 0,44_. 10 320= 0,193 𝑁_𝑉 = 𝑁_𝑉2+ 𝑁₀ + 𝑁_𝑃 𝑁_𝑉 = 1,529 + 0,349 + 0,193 = 2,071

4.4 Memeriksa Kapasitas Kekuatan Permukaan Gigi (𝑵𝟏𝑭 𝑫𝑨𝑵 𝑵𝟐𝑭)

Langkah –langkah yang di tempuh untuk memeriksa kekuatan permukaan gigi (Safety Flank) adalah sbb:

 Menghitung gaya tangensial wheel 𝑼𝟏𝒅𝒂𝒏 𝑼𝟐 𝑈1 = 1,43. 106. 𝑁₁ 𝑑_𝑚1𝑛₁ = 1,43. 10 6_. 25 80.1000 = 446,875 𝑘𝑔𝑓 𝑈2 = 1,43. 106. 𝑁₂ 𝑑𝑚2𝑛2 = 1,43. 106. 20 320.1000 = 893,75 𝑘𝑔𝑓  Menentukan koefisien 𝒇_𝒎,yaitu

𝑓_𝑚 = √10_𝑍 𝑓→ 𝑓𝑚1 = √ 10 7.27= 1,17 𝑓𝑚2 = √ 10 29,1= 0,59

 Menentukan koefisien system gigi gear 𝒇𝒛 berdasarkan table 24/4 𝑓_𝑧 = 0,370

𝑦𝑧 = 0,295

 Menghitung factor k,yaitu:

𝑘 = 𝑈2 𝑓𝑚. 𝑓𝑧. 𝑏𝑚2. 𝑑𝑚2 = 893,75 (1,17)(0,295)(83,5)(320) = 0,19 𝑘𝑔𝑓 𝑚𝑚2 ⁄  Memiliki data kekuatan material 𝒌_𝒐 dari table 24/5

Material

Worm : Steel hardened and ground

Wheel : al alloy 𝑘0 = 0,425 𝑘𝑔𝑓⁄_𝑚𝑚2 𝑦𝑤 = 1(passing)  Menghitung kecepatan luncur rata-rata 𝑽_𝒇

𝑣₁ = 𝑑_𝑚1 𝑛1 19100= 80(1000) 19100 = 4,18 𝑚 𝑠⁄ 𝑣_𝑓 = 𝑣1 𝑐𝑜𝑠𝛾_𝑚 = 4,18 cos 22,4= 4,52 𝑚 𝑠⁄ 𝑣2 = 𝑑𝑚2. 𝑛₂ 19100= 320(100) 19100 = 1,68 𝑚/𝑠 𝑣𝑓 = 𝑣₁ 𝑐𝑜𝑠𝛾𝑚 = 1,68 cos 22,4= 2,41 𝑚 𝑠⁄

 Mencari koefisien kecepatan 𝒇𝒏 dari tabel 24/8 dengan rumus,𝒇𝒏 = 𝟐 𝟐+𝒗_𝒇𝟎,𝟖𝟓 𝑓_𝒏𝟏= 2 2+4,520,85 = 0,36 𝑓𝑛2= 2 2+2,410,85= 0,49 tabel 24/8  Koefisien umur 𝒇_𝒉(table 24/3)

Umurnya diharapkan selama 10 tahun untuk 300 hari karja per tahun dan 8 jam kerja per hari

Maka 𝐿ℎ = 8𝑥300𝑥10 = 2400 jam karja beroperasi Berdasarkan table 24/3 maka 𝑓_ℎ = 0,8

 Menentukan koef beban bolak balik 𝒇_𝒘 𝑓𝑤 = 1 untuk beban konstan

 Menghitung faktor kgrenz

𝑘𝑔𝑟𝑒𝑛𝑧 = 𝑘0𝑓𝑛𝑓ℎ𝑓𝑤 ≤ 𝑘0

𝑘𝑔𝑟𝑒𝑛𝑧1= (0,425)(0,36)(0,8)(1) = 0,12 𝑘𝑔𝑓 𝑚𝑚⁄ 2 ≤ 𝑘0 𝑘𝑔𝑟𝑒𝑛𝑧2= (0,425)(0,49)(0,8)(1) = 0,17 𝑘𝑔𝑓 𝑚𝑚⁄ 2 ≤ 𝑘0  Menghitung nilai keamanan permukaan

𝑆_𝑓1 = 0,12

0,084 = 1,44 ≥ 1 → 014 𝑆𝑓2 =

0,17

0,19= 1,01 ≥ 1 → 014

 Batas kapasitas kekuatan permukaan gigi dari wheel 𝑵_𝟐𝑭 adalah:

𝑁_1𝐹 = 0,7𝑘𝑔𝑟𝑒𝑛𝑧 𝑆_𝐹1 . 𝑓𝑚1. 𝑓1. 𝑏𝑚1 100. ( 𝑑𝑚1 100) 2_{. 𝑛} 1 𝑁_1𝐹 = 0,7.0,12 1,44. 1,17.0,370. 153 100. ( 80 100) 2_{. 1000 = 24,97 𝐻𝑃} 𝑁_2𝐹 = 0,7𝑘𝑔𝑟𝑒𝑛𝑧 𝑆_𝐹2 . 𝑓𝑚2. 𝑓2. 𝑏𝑚2 100. ( 𝑑𝑚2 100) 2_{. 𝑛} 2 𝑁_2𝐹 = 0,7.0,17 1,01. 0,59.0,295. 89,5 100. ( 320 100) 2_{. 100 = 17,37 𝐻𝑃}  Efisiensi roda gigi cacing berdasarkan kekuatan permukaan 𝜼

𝜂 = 𝑁2𝐹 𝑁_1𝐹 =

17,37

24,97 = 0,70 → 70%

4.5 Memeriksa Kapasitas Ketahanan Temperatur (𝑵_𝑻𝟏 𝑫𝑨𝑵 𝑵_𝑻𝟐)

 Menghitung beda temperature antara casing dengan udara luar 𝒕𝒖,yaitu: 𝑡_𝑢 = 𝑡_𝑤− 𝑡_𝐿

𝑡_𝑢 = 700− 250 = 450

 Menentukan nilai 𝒚𝑩 yaitu:

𝑦_𝐵≈ 0,14 (untuk gear tanpa air vanes)  Menghitung nilai 𝒚_𝑲 yaitu :

𝑦𝐾 = 1 + 0,14( 60 100)

1,55_{= 1,01778 asumsi 𝑛}

1 = 60 𝑟𝑝𝑚  Menghitung nilai 𝑭𝒌 dan 𝜶𝒌 yaitu:

𝐹_𝑘𝛼_𝑘≈ 5,52 (200 100) 1,85 . 1,01778 = 19,551 𝐹𝑘 = 0,20(2)1,85= 0,721 𝛼_𝑘 = 19,551 0,721 = 27,1165

 Kapasitas pendinginan 𝑵_𝒌 adalah sama dengan daya yang hilang 𝑵_𝒗 (point C.3). Nilai 𝑵𝒌 untuk pendingnan di udara adalah (𝑵𝒌𝑳)

 Untuk beban konstan (untuk beban dinamis nilainya dirata-ratakan) 𝑁𝐾𝐿 = 450𝑐. 0,721.

27,1165

632 = 1,392

 Untuk beban dengan durasi yang pendek (short time) selama ℎ_𝐸: 𝑁_𝑉 ≤ 1.1,392

 Kapasitas ketahanan temperature untuk wheel 𝑵𝟐𝑻 dan worm 𝑵𝟏𝑻 dicari dengan

membuat 𝑵_𝑽 = 𝑵_𝑲dan mengambil persamaan di point C.3,yaitu:

𝑁_2𝑇 = 1,392

(0,412 +_0,4121 ) . 1,24(2,31 + √100₂₀)

= 2,487

𝑁_1𝑇 = 𝑁_2𝑇 + 𝑁_𝐾

𝑁1𝑇 = 2,487 + 1,392 = 3,88

 Efisiensi worm gear berdasarkan ketahanan temperatur :

𝜂 =𝑁2𝑇 𝑁_1𝑇 =

2,487

3,88 = 0,641 ≈ 64,1%

4.6 Memeriksa Keamanan pada Patah Gigi 𝑺_𝑩 1 max   C C

S_B grenz ; dengan Cgrenz didapat dari tabel 24/6 dan

2 max 2 max b m U C n  𝐶𝑚𝑎𝑥 = 2.300 11.3,14.65,7= 1,0135 𝑈_{2𝑚𝑎𝑥} didapat dari table grafik 24/13

Sehingga didapat nilai keamanan terhadap patah gigi sebesar 𝑆_𝐵 = 3

1,0135≥ 1

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan roda gigi di atas dapat disimpulkan 1. Estimasi dimensi utama pada worm :

 Modul m : 11 mm  Diameter Minor : 54 mm  Diameter Rata : 80 mm  Diameter Kepala : 102 mm  Diameter Luar : 113 mm  Diameter Pitch : 81 mm  Lebar Gigi : 154 mm  Faktor Gigi :7,27 mm  Pitch H : 103,7 mm

 Sudut kisar rata – rata : 22,42 mm  Sudut kisar : 22,17 mm  Modul normal : 10,19 mm  Sudut heliks wheel :67,83 mm 2. Material yang dipilih adalah Perunggu

3. Kapasitas ketahanan temperatur pada worm (𝑁𝑇) sebesar 3,88 dan ketahanan permukaan pada worm (𝑁_1𝐹)sebesar 24,97 HP, dan ketahanan permukaan pada wheel (𝑁_2𝐹) sebesar 17,37 HP

4. Efisiensi roda gigi berdasarkan kekuatan permukaan sebesar 70 % dan efisiensi roda gigi berdasarkan ketahanan temperatur sebesar 64,1 %

5.2 Saran

1. Untuk perancangan sebuah roda gigi cacing sebaiknya dipilih jenis worm yang punya kapasitas ketahanan temperature 𝑁_𝑇 dan ketahanan permukaan 𝑁_𝐹 yang baik.

2. Untuk menghitung perancangan roda gigi sebaiknya di lakukan hati-hati dancermat sehingga dapat menghasilkan nilai keamanan yang tinggi atau sama dengan nilai standar keamanan yang di tentukan.

3. Pemilihan material roda gigi juga dapat di perhatikan dalam pengaplikasian apa roda gigi tersebut akan di pakai.