RODA GIGI KERUCUT
RODA GIGI KERUCUT
1.
1. PERENCANAAN RODA PERENCANAAN RODA GIGI KERUCUTGIGI KERUCUT
Sepasang roda gigi kerucut yang saling berkait dapat diwakili oleh dua bidang Sepasang roda gigi kerucut yang saling berkait dapat diwakili oleh dua bidang kerucut dengan titik puncak yang berimpit dan saling menggelinding tanpa slip. kerucut dengan titik puncak yang berimpit dan saling menggelinding tanpa slip. Roda gigi kerucut yang mempunyai alur gigi lurus dan menuju kepuncak kerucut Roda gigi kerucut yang mempunyai alur gigi lurus dan menuju kepuncak kerucut dinamakan roda gigi kerucut lurus .
dinamakan roda gigi kerucut lurus . Dalam g
Dalam gambar dibambar dibawah ini awah ini diberikan diberikan nama – nama – nama nama bagian bagian roda gigroda gigii kerucut .
kerucut .
Gb. 1. Nama Bagian – Bagian Roda Gigi Kerucut Gb. 1. Nama Bagian – Bagian Roda Gigi Kerucut
Sumbu poros roda gi
Sumbu poros roda gigi kerucut biasanygi kerucut biasanya berpotongan dena berpotongan dengan sudut gan sudut 909000 .. Bentuk
Bentuk khusus khusus roda roda gigi gigi kerucut kerucut dapat dapat berupa berupa “ “ roda roda gigi gigi miter miter “ “ yang yang mempunyamempunyaii sudu
sudut kerut kerucut jacut jarak barak bagi sebgi sebesar esar 454500 dan “ dan “ roda roda gigi gigi mahkmahkota ota “ “ dengdengan an sudusudutt kerucut j
kerucut jarak baarak bagi sebesgi sebesar ar 909000 seperti roda gigi pada perancangan mesin press ini .seperti roda gigi pada perancangan mesin press ini . Bahan
Bahan dari dari roda roda gigi gigi kerucut kerucut ini ini adalah adalah baja baja karbon karbon (S (S 45 45 C) C) .. Hubungan an
Hubungan antara jumlah gigi yantara jumlah gigi yang sebenarnya dg sebenarnya dari roda gigi kerucuari roda gigi kerucut t ( Z( Z11 ) ) dan dan jumlahjumlah gigi dari
d1
= 2 R Sin
δ= Z1
m
d2
= 2 R Sin
δ= Z1
m
Gb. 2. Roda Gigi Kerucut Istimewa
Bahan dari roda gigi kerucut ini adalah baja karbon ( S 45 C ) . Hubungan antara jumlah gigi yang sebenarnya dari roda gigi kerucut ( Z1 ) dan jumlah
gigi dari roda gigi lurus ( Z2 ) dapat dituliskan dengan rumus :
d1
= 2 R Sin
δ= Z1
m
d2
= 2 R Sin
δ= Z1
m
Sedangkan untuk perbandingan gigi dapat digunakan rumus :
Sin
δ=
Z1
Tan
δZ2
Z
2=
Z1
/ Cos
δ Sisi kerucut pada roda gigi kerucut adalah : R
R =
d1
=
d2
.2 Sin
δ2 Sin
δ Beban lentur yang di izinkan untuk gigi dengan penampang yang merupakan harga
rata – rata dari penampang ujung luar dan ujung dalam adalah :
F
lb1
=
σa1 . M . Kv . J1
Ko . Ks . Km
F
lb2
=
σa2 . M . Kv . J2
.
Ko . Ks . Km
Dimana : F1
b1 dan F2b2 = Beban lentur yang di izinkan ( N )
σ a1 dan σ a2 = Tegangan lentur yang di izinkan ( kg/mm2 )
M = Modul
Kv = Faktor dinamis ( lihat tabel ) Ko = Faktor beban lebih
Km = Faktor distribusi beban Ks = 0,5 untuk M < 1,5
= (4 M / 2,24 ) untuk M ≥ 1,5
J1 dan J2 = Faktor geometri
Gb. 3. Faktor dinamis roda gigi kerucut
Perhitungan beban permukaan juga didasarkan pada ukuran penampang rata –
rata gigi , di lakukan menurut rumus :
F
l H=
σ C2d1
Cv
.
Cp
2Co Cm Cf
Dimana : Fl H = Beban permukaan ( kg/mm )σ C = Tegangan kontak yang di izinkan ( kg/mm2)
d1 = Diameter lingkaran jarak ujung luar gigi kerucut
I = Faktor geometri
Cv = Faktor dinamis
Cm = Faktor distribusi beban Cf = Faktor kondisi permukaan
Diantara harga – harga F1
b1 , F1b2 dan F1H di pilih yang terkecil dan
selanjutnya disebut Fl min . Lebar gigi yang diperlukan dapat di hitung dari gaya
tangensial Ft ( kg ) = 102 P/V di bagi dengan Fl min ( kg/mm ) . Tata cara
perencanaan roda gigi kerucut , selanjutnya akan disajikan dalam diagram dibawah ini .
Gb. 4. Roda gigi kerucut lurus dengan sudut tekanan 200
dan sudut poros 900
Perbandingan Roda Gigi (Gear Ratio)
Perakitan atau hubungan roda gigi di dalam transmisi, antara gear input shaft dan gear output shaft dapat diperoleh berbagai kondisi seperti berikut ini :
• Perbandingan kecepatan putaran yang dapat berbeda atau sama • Perbandingan momen yang dapat berbeda atau sama
• Arah putaran yang berbeda atau sama.
Gear kecil (A) bila berlangsung memutar gear (B) yang lebih besar maka akan
• Putaran shaft gear B lebih lambat
• Momen shaft gear B lebih besar
• Arah putaran gear B berlawanan dengan shaft gear A
Begitu pula sebaliknya, jika pemutar (drive) adalah gear yang lebih besar maka
akan diperoleh :
• Putaran shaft drivenlebih cepat
• Momen shaft drivenlebih kecil
• Arah putaran driven berlawanan arah dengan drive
Tetapi jika roda gigi kecil (A) memutar roda gigi besar (B) melalui perantaraan satu gear maka diperoleh :
• Putaran shaft gear B lebih lambat
• Momen shaft gear B lebih besar
• Arah putaran shaft gear B searah dengan shaft gear A
Begitu pula sebaliknya jika gear besar sebagai drive dengan gear kecil driven maka
diperoleh :
• Putaran shaft driven lebih cepat
• Momen shaft driven lebih kecil
• Arah putaran driven searah dengan drive
Putaran driven shaft yang lebih lambat atau lebih cepat dengan momen
(tenaga) menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung dari jumblah gear pada
drive(pemutar) dan driven (diputar).
Perbandingan ini disebut Gear ratio, dimana :
Gear ratio= Driven Gear / Drive Gear
Kec. Putarandriven shaft = (1/Gear Ratio)× KecepatanDrive Shaft
Momen Driven Shaft = Gear Ratio × Momen Drive Shaft
Contoh soal :
Jika diketahui : Jumblah gear pada drive (A) = 10 gigi
Jumblah gear pada driven gear (B) = 20 gigi Kecepatan putaran drive gear = 100 rpm Momen drive shaft = 10 Kgm
Ditanya : Kecepatan gear pada driven gear (B)
Momen driven shaft
Jawab : Gear ratio = Driven Gear / Drive gear = 20 / 10 = 2
Kecepatan putaran driven shaft gear (B) = (1/2) × 100 = 50 rpm Momen driven shaft = 2× 10 kgm = 20 kgm
Arah putaran = Berlawanan
Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan roda gesek. Untuk ini kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkaitan. Roda gigi semacam ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut, dinamakan dengan roda gigi
Diluar cara transmisi diatas, adapula cara yang lain untuk meneruskan daya, yaitu dengan sabuk rantai. Namun demikian transmisi roda gigi mempunyai keunggulan dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat serta dayanya lebih besar.
Kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi disamping cara lain, karena memerlukan ketelitian yang besar dalam pembuatan, pemasangan maupun pemeliharaannya.
Pemakaian roda gigi sebagai alat transmisi telah menduduki tempat terpenting disegala bidang selama duaratus tahun terakhir. Penggunaanya dimulai dari alat ukur yang kecil dan teliti seperti jam tangan, roda gigi reduksi pada turbin besar yang berdaya puluhan mega watt. (Sularso hal : 211 ).
Roda gigi dapat diklasifikasikan menurut beberapa bagian antara lain : a. Ditinjau dari posisi gambar poros
• Paralel, misal : spur gear, helical gear
• Intersection (berpotongan), misal : bevel gear
• Non intersection (tidak berpotongan, tidak paralel), misal : Skew bevel
gear
b. Ditinjau dari kecepatan keliling roda gigi
• Vc < 3 (m/s) : Kecepatan rendah • 3 < Vc < 15 (m/s) : Kecepatan sedang • Vc > 15 (m/s) : Kecepatan tinggi
2. PERHITUNGAN RODA GIGI KERUCUT Diketahui : P = 373 W = 0,3 Kw N1 = 1420 rpm R = 25 mm M = 3 i = 3 δ = 900
Dimana : P = Daya yang ditransmisikan ( kW ) N1 = Putaran poros penggerak ( rpm )
R = Sisi kerucut ( mm ) M = Modul
δ = Sudut poros ( )
i = Perbandingan putaran
Bahan roda gigi kerucut adalah S 45 C
Menentukan Jumlah gigi pada roda gigi kerucut : z1
d1 = 2 x R x Sinδ = z1 x m 2 x 25 x Sin 90 = z1 x 3 50 = 3 z1 z1 = 16,7 ≈ 17 Kecepatan keliling ( v ) V = π d1 N1 60 x 1000 = π x 50 x 1420 60.000 V = 3,7 m/s Gaya tangensial ( Ft ) F = 102 P V F = 102 x 0,373 kW 3,7 m/s F = 10,28 kg
Bahan roda gigi kerucut ( pinyon ) : S 45 C
• Kekuatan tarik σ Β1 = 50 kg/mm2
• Tegangan lentur σ a1 = 30 kg/mm2 • Kekerasan permukaan HB = 198 (rata-rata)
Faktor - faktor untuk menentukan beban lentur ( Flb) yang diizinkan :
• KV = 0,75 ( lihat Gb. 4.4 ) • KO = 1,50 ( lihat Tabel. 4.2 ) • Km = 1,25 ( lihat Tabel. 4.3 ) • KS = M ≥ 1,5 = ( M / 2,2,4 )1/4 KS = ( 3 / 2,24 )1/4 = 0,587 •J1 = 0,165 •J2 = 0,205
Beban lentur yang di izinkan persatuan lebar penampang rata – rata adalah : Flb1 = σ a1 M Kv J1 . KO KS Km = 35 x 3 x 0,75 x 0,165 1,50 x 0,587 x 1,25 = 11,8 kg/mm Flb2 = σ a2 M Kv J2 . KO KS Km = 30 x 3 x 0,75 x 0,205 1,50 x 0,587 x 1,25 = 14,7 kg/mm
Faktor – faktor untuk menentukan beban permukaan ( FlH )
• Tegangan kontak yang diizinkan : σ c = 102 kg/mm2 ( Tabel. 4. 1 ) diambil dari nilai Hb yang terkecil
• d1 = 50 mm • Cp = 74,2 ( Tabel. 4.4 ) • Cv = 0,85 ( Gb. 4.4 ) • Co = 1,50 ( Tabel. 4.2 ) • Cm = 1,25 ( Tabel. 4.3 ) ( Tabel 4.7 ) ( lihat Gb. 4.5 )
• Cf = 1 ( Faktor kondisi permukaan )
Beban pada permukaan roda gigi kerucut yang diizinkan adalah :
Fl H = σ c2 d1 Cv I . Cp2 Co Cm Cf = ( 102 )2 50 0,8 . ( 74,2 )2 1,50 x 1,35 x 1 Fl H = 37,33 kg/mm
