LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN ELEMEN MESIN 3
PERENCANAAN RODA GIGI PADA MIXER PENGADUK BAHAN TEGEL CANGKANG KELAPA
Oleh :
ADHA FADHIL MOCHAMMAD NIM : 2113131067
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ii
Fakultas Teknik Unjani
PERENCANAAN RODA GIGI PADA MIXER PENGADUK BAHAN TEGEL CANGKANG KELAPA
Diajukan untuk menempuh salah satu syarat kelulusan Mata Kuliah Desain Elemen Mesin 3
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unjani
Oleh :
ADHA FADHIL MOCHAMMAD NIM : 2113131067
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
iii
Fakultas Teknik Unjani
HALAMAN PENGESAHAN
PERENCANAAN RODA GIGI PADA MIXER PENGADUK BAHAN TEGEL CANGKANG KELAPA
Oleh :
ADHA FADHIL MOCHAMMAD NIM : 2113131067
Jurusan Teknik Mesin
Universitas Jenderal Achmad Yani
Tim Pembimbing
Bandung,
Mengetahui, Menyetujui,
Koordinator Pembimbing
(War'an Rosihan, ST., MT) (Aji Gumilar, ST., MT)
iv
Fakultas Teknik Unjani
KATA PENGANTAR
Puji serta syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat
dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan akhir Praktikum
Desain Elemen Mesin 3. Penulisan laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini
dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan mata kuliah Desain Elemen
Mesin 3 dengan judul “PERENCANAAN RODA GIGI PADA MIXER PENGADUK BAHAN TEGEL CANGKANG KELAPA.”
Dalam penulisan laporan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Kepada orang tua, yang selalu secara tulus memberikan doa dan
dorongan semangat kepada penulis.
2. Bapak War’an Rosihan ST., MT., selaku Dosen Desain Elemen Mesin 2 yang selalu dengan tekun dan gigih memberikan materi
pembelajaran.
3. Bapak Aji Gumilar ST., MT., selaku Pembimbing yang sangat
membantu dalam segala hal untuk penyusunan Laporan Akhir
Praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini.
4. Teman-teman satu angkatan yang selalu memberikan semangat bagi
penulis.
5. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan
akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
Penulis sangat menyadari bahwa dalam Penulisan Laporan Akhir ini masih
banyak kesalahan dan kekurangannya serta dapat dikatakan jauh dari kata
sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritikan serta saran yang
bersifat membangun dan bermanfaat bagi penulis khususnya serta bagi para
pembaca umumnya.
Bandung, 19 April 2016
v
Fakultas Teknik Unjani
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Adha Fadhil Mochammad
NIM : 2113131067
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Judul Laporan : PERENCANAAN RODA GIGI PADA MIXER
PENGADUK BAHAN TEGEL CANGKANG
KELAPA
Dengan ini saya persembahkan sepenuhnya hasil Perencanaan Roda Gigi
Pada Mixer Pengaduk Bahan Tegel Cangkang Kelapa ini kepada Fakultas Teknik
Universitas Jenderal Achmad Yani dengan persetujuan Hak Bebas Royalti
Non-Eksklusif.
Sepanjang penyusunan laporan akhir ini ada beberapa materi dan
permasalahan yang telah ditulis oleh orang lain serta buku-buku referensi yang
disebutkan dalam daftar pustaka.
Bandung, 19 April 2016 Yang Menyatakan,
(Adha Fadhil Mochammad)
vi
Fakultas Teknik Unjani
ABSTRAK
Mixer pengaduk adonan tegel dari limbah cangkang kelapa adalah mixer
yang dibuat dengan tujuan untuk mengaduk adonan tegel yang terbuat dari limbah
cangkang kelapa, tujuan pembuatan mixer ini adalah agar membantu pembuatan
tegel yang mana tujuan utama pembuatan tegel dari cangkang kelapa ini adalah
untuk memanfaatkan cangkang kelapa agar berguna di bandingkan di bakar yang
akan menimbulkan polusi udara. Mixer memiliki sistem transmisi menggunakan
roda gigi miring yang harus di rancang dengan metode perencanaan. Dalam
metode perencanaan di dapat angka yang tepat untuk roda gigi yang akan di pakai.
vii
Fakultas Teknik Unjani
DAFTAR ISI
PERENCANAAN RODA GIGI PADA MIXER PENGADUK BAHAN TEGEL
CANGKANG KELAPA ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
SURAT PERNYATAAN ... v
ABSTRAK ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... 9
DAFTAR TABEL ... 10
1 BAB I. PENDAHULUAN ... 11
1.1 Tujuan Perencanaan ... 11
1.2 Permasalahan ... 12
1.3 Batasan Permasalahan... 12
1.4 Sistematika Penulisan ... 12
1.5 Cara Kerja Mixer... 13
2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 14
2.1 Roda gigi... 14
2.1.1 Prinsip Roda Gigi ... 15
2.1.2 Profil Roda Gigi... 15
2.1.3 Klasifikasi roda gigi berdasarkan posisi sumbu ... 19
2.2 Roda gigi Lurus ... 21
2.3 Roda Gigi Miring ... 21
2.4 Roda Gigi Cacing. ... 23
viii
Fakultas Teknik Unjani
2.5.1 Roda Gigi Kerucut Gigi Lurus ... 26
2.5.2 Roda Gigi Kerucut Gigi Miring... 27
2.5.3 Roda Gigi Kerucut Zerol... 28
2.5.4 Roda Gigi Kerucut Hypoid. ... 28
2.6 Poros ... 28
2.6.1 Macam-Macam Poros ... 29
2.6.2 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros ... 29
2.7 Bantalan ... 30
2.8 Pasak ... 30
2.9 Rumus Dasar ... 30
3 BAB III. METODE PERENCANAAN SISTEM RODA GIGI ... 42
3.1 Langkah-langkah Perencanaan ... 42
3.2 Langkah-langkah Perhitungan... 44
4 BAB IV. PERHITUNGAN PERENCAAN RODA GIGI KERUCUT DAN PEMBAHASAN ... 52
5 BAB V.SIMPULAN DAN SARAN ... 58
6 Daftar Pustaka ... 61
7 LAMPIRAN 1 SLIDE PRESENTASI ... 62
9
Fakultas Teknik Unjani
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi kurva evolvent ... 16
Gambar 2.2 Kurva sikloida ... 17
Gambar 2.3 Kurva Sikloida ... 17
Gambar 2.4 Kurva Sikloida ... 18
Gambar 2.5 Profil equidistanta ... 19
Gambar 2.6 Profil equidistanta ... 19
Gambar 2.7 Roda Gigi Lurus ... 21
Gambar 2.8 Gambar Puturan Roda Gigi Miring ... 22
Gambar 2.9 Roda Gigi Cacing ... 23
Gambar 2.10 Roda Gigi Cacing silindrik ... 24
Gambar 2.11 Roda Gigi Cacing Glogoid... 24
Gambar 2.12 Pasangan roda Gigi ... 24
Gambar 2.13 Roda Gigi Pasangan ... 25
Gambar 2.14 Plain Bevel ... 26
Gambar 2.15 Roda gigi kerucut lurus ... 27
Gambar 2.16 Roda Gigi Payung Gigi Miring... 27
Gambar 2.17 Roda Gigi Payung Zerol... 28
Gambar 2.18 Roda Gigi Payung Hypoid ... 28
Gambar 2.19 Gaya pada gigi ... 31
Gambar 2.20 Gigi pandangan bentuk balok penopang (cantilever) dengan ... 34
Gambar 3.3.1 Tahapan perencanaan sistem roda gigi... 43
Gambar 3.2 Tahapan perhitungan perencanaan roda gigi ... 49
Gambar 3.3 Lanjutan tahapan perhitungan perencanaan roda gigiGambar 3.4 Tahapan perhitungan perencanaan roda gigi ... 49
Gambar 3.5 Lanjutan tahapan perhitungan perencanaan roda gigi ... 50
10
Fakultas Teknik Unjani
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kalsifikasi Roda Gigi (Sularso & Suga, 2013) ... 14
Tabel 2.2 Klasifikasi Roda Gigi ... 20
Tabel 2.3 Harga modul standar (JIS B 1701-1973) (Sularso & Suga, 2013) ... 32
Tabel 2.4 Faktor bentuk gigi(Sularso & Suga, 2013) ... 35
Tabel 2.5 Faktor Dinamis(Sularso & Suga, 2013) ... 36
Tabel 2.6 Tegangan lentur yang diizinkan σa pada bahan roda gigi (Sularso & Suga, 2013) ... 36
Tabel 2.7 Faktor tegangan kontak pada bahan roda gigi (Sularso & Suga, 2013) ... 37
Tabel 2.8 Harga K standar (Sularso & Suga, 2013) ... 38
Tabel 2.9 Batang baja karbon difinis dingin ... 39
Tabel 2.10 Beban, bahan dan cara perlakuan panasnya... 39
11
Fakultas Teknik Unjani
1
BAB I. PENDAHULUAN
Di seluruh dunia belakangan ini sering dielu-elukan mengenai kampanye
global warming atau menjaga lingkungan hal itu karena bumi yang kita tempati ini
sudah mulai rusak, tidak sehat, dan apabila di biarkan akan semakin parah hingga
akhirnya bumi ini tidak layak di tempati lagi, guna mencegah hal itu maka
masyarakat dunia sering mengadakan kampanye mengenai menjaga lingkungan.
Hal yang berkaitan antara menjaga lingkungan dengan laporan desain elemen mesin
3 yaitu adalah penulis merencanakan membuat perencanaan mengenai pembuatan
mixer yang ramah lingkungan untuk mengolah bahan yang ramah lingkungan pula
yaitu cangkang kelapa, kita ketahui bahwa buah kelapa hampir semua bagiannya
bisa digunakan untuk berbagai keperluan, contoh nya adalah cangkang nya,
cangkang kelapa kerap difungsikan menjadi aksesori pemanis rumah, gayung,
mangkuk dan jaman sekarang ini kebanyakan di gunakan sebagai arang pembakar,
yang tentu saja tidak ramah lingkungan. Namun kini cangkang kelapa dapat di ubah
menjadi ubin atau tegel yang tentu saja tidak akan menimbulkan kerusakan
lingkungan, dan yang menjadi persoalan adalah mengenai pengaduk bahannya,
pengaduk bahan tegel ini terbuat dari besi dan cara mengoperasikan nya
menggunakan tenaga manual atau tenaga manusia, agar sesuai dengan tujuan awal
yaitu menjaga kelestarian lingkungan dengan tidak menggunakan sumber daya
alam sebagai energi, operator pengaduk hanya cukup memutarkan tuas yang
tersambung dengan poros yang di ujung nya memiliki roda gigi yang terhubung
dengan roda gigi pemutar pisau pengaduk.
1.1 Tujuan Perencanaan
Tujuan yang akan disampaikan dari tugas perencanaan elemen mesin ini
adalah sebagai berikut :
1. Dapat memahami dari sistem kerja roda gigi dan berbagai jenis roda gigi
yang sering digunakan pada dunia industri dan kehidupan sehari-hari.
12
Fakultas Teknik Unjani 3. Dapat mengetahui efisiensi daya untuk memutar kan mixer bahn tegel.
4. Dapat mengetahui mengenai merancang mixer yang benar.
1.2 Permasalahan
Merancang Roda gigi kerucut untuk Mixer.
1.3 Batasan Permasalahan
Batasan yang diambil penulis adalah tentang penguraian teori dasar dan cara
kerja dari roda gigi dengan cara dapat memperkirakan dari: Berat beban mixer setelah di isi bahan tegel. Gaya yang terjadi pada roda gigi mixer.
Menentukan ukuran roda gigi agar didapat efisiensi nya. Daya angkut dari mixer.
1.4 Sistematika Penulisan
Dalam sistematika penulisan yang disusun dengan menggunakan 5 bab yang
saling berkaitan satu sama lainnya, yaitu adalah sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Berisi tentang tujuan perencanaan, permasalahan, batasan
permasalahan, sistematika penulisan, sistematika penulisan dan
cara kerja mixer.
BAB II : Tinjauan pustaka
Berisi tentang materi yang berhubungan dengan tugas dari
perencanaan ini termasuk rumus-rumus sebagai bahan referensi.
BAB III : Metode Perencanaan
Berisi tentang tahapan-tahapan perencanaan dan rumus-rumus
yang telah ditentukan untuk digunakan dalam proses perhitungan.
BAB IV : Perhitungan Perencanaan dan pembahasan
Berisi tentang data-data dimensi yang didapatkan dari proses
identifikasi langsung dari lapangan dan memasukan data dimensi
tersebut kedalam rumus.
13
Fakultas Teknik Unjani Berisi tentang data hasil perhitungan serta pembahasan
masing-masing dari hasil perhitungan tersebut.
BAB VI : Simpulan Dan Saran
Berisi tentang gagasan dari hasil perhitungan yang telah dicapai.
1.5 Cara Kerja Mixer
Mixer yang telah di isi bahan tegel, akan diputar oleh tuas pemutar yang di
gerakan oleh operator dan pisau di dalam mixer akan memutar dan mengaduk bahan
14
Fakultas Teknik Unjani
2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Mixer merupakan sebuah alat untuk mengaduk dan mencampur bahan yang
biasa nya akan di buat suatu benda, mixer memiliki lengan pengaduk yang memiliki
variasi bentuk, lengan pengaduk tersebut memiliki poros yang terhubung dengan
roda gigi yang di gerakan oleh motor atau pun oleh tenaga manusia.
Mesin mixer dapat berupa mesin statis, semi mobile, maupun full mobile,
pengertianya adalah :
Mixer statis adalah mixer yang diam di tempat dan sulit di pindahkan
biasanya memiliki kaki yang di ikat pada pijakan menggunakan baut. Mixer semi mobile adalah mixer yang dapat berpindah menggunakan
pendorong dan bisa di kunci pada pijakan sehingga meski bisa di pindahkan
mixer ini tetap kuat saat mesin berputar tidak mengalami perpindahan. Mixer full mobile mixer yang dapat bekerja sambil berpindah tempat, misal
nya adalah mixer truck atau yang biasa di sebut truk molen, mixer ini dapat
bekerja sambil bergerak kemanapun mixer di butuhkan.
Mixer yang akan digunakan dalam praktikum desain elemen mesin 3 adalah
mixer pengaduk bahan tegel, mixer ini adalah tipe mixer statis, mixer ini
menggunakan penggerak manual atau dengan tenaga manusia, tenaga putaran yang
dikeluarkan akan ditransmisikan oleh poros roda gigi payung yang terhubung
dengan sudut 90° ke pisau pengaduk.
2.1 Roda gigi
Roda gigi adalah salah satu jenis elemen transmisi yang penting untuk suatu
pemindahan gerak (terutama putaran), daya, atau tenaga pada suatu sistem transmisi
antara penggerak dengan yang digerakkan. Suatu konstruksi roda gigi digunakan
pula untuk suatu sistem pengatur pada pemindah putaran, atau untuk merubah gerak
lurus menjadi gerak putar atau sebaliknya. Oleh karena itu penggunaan roda gigi
sangat luas pada konstruksi mekanik yang memerlukan gerak yang
menkombinasikan beberapa komponen alat yang tergabung. Pembuatan roda gigi
cukup rumit dan kompleks karena pembuatan profil roda giginya yang khusus,
15
Fakultas Teknik Unjani dengan berbagai ukuran dan keakuratan tergantung dari peran dari roda gigi itu
sendiri pada suatu gabungan komponen mesin.
2.1.1 Prinsip Roda Gigi
Konstruksi roda gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan
gerak.Bentuk gigi dibuat untuk menghilangkan keadaan slip, putar 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 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 "pictch") 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.
2.1.2 Profil Roda Gigi
Untuk mendapatkan keadaan transmisi gerak dan daya yang baik, maka profil
gigi harus mempunyai bentuk yang teratur sehingga kontak gigi berlangsung
16
Fakultas Teknik Unjani tertentu, agar perbandingan kecepatan sudut antara pasangan roda gigi harus
selalu sama. Agar memenuhi hat tersebut dikenal 3 jenis konstruksi profil gigi,
yaitu :
1. Konstruksi kurva evolvent
Gambar 2.1 Konstruksi kurva evolvent
Adalah kurva yang dibentuk oleh sebuah titik yang terletak pada sebuah
garis lurus yang bergulir pada suatu silinder atau kurva yang dibentuk oleh
satu titik pada sebuah tali yang direntangkan dari suatu gulungan pada
silinder.
Keuntungan kurva evolvent.
Pembuatan profil gigi mudah dan tepat, karena menggunakan sisi cutter
(pisau potong) yang lurus.
Ketepatan jarak sumbu roda gigi berpasangan tidak perlu presisi sekali. Jika ada perubahan kepala gigi atau konstruksi gigi pada suatu
pengkonstruksian perubahan dapat dilakukan dengan sutler (pisau
pemotong).
Dengan modul yang sama, walaupun jumlah giginya berbeda, maka
pasangan dapat dipertukarkan.
17
Fakultas Teknik Unjani Gambar 2.3 Kurva Sikloida
2. Konstruksi kurva sikloida
Profil sikloida digunakan karena cara kerja sepasang roda gigi sikloida sama
seperti dua lingkaran yang saling menggelinding antara yang satu dengan
pasangannya.
Kurva sikloida adalah kurva yang dibentuk oleh sebuah titik pada sebuah lingkaran
yang menggelinding pada sebuah jalur gelinding. Dari keadaan konstruksi
18
Fakultas Teknik Unjani Gambar 2.4 Kurva Sikloida
a. Orthosikloida, lingkaran mengge- linding pada jalur berupa garis lurus.
b. Episikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding gelinding berupa sisi
luar lingkaran.
c. Hiposikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding berupa sisi dalam
lingkaran.
Profil sikloida bekerja berpasangan dan dengan jarak sumbu yang presisi,
sehingga tidak dapat dipertukarkan dengan mudah, kecuali yang dibuat
berpasangan yang sama.
Keuntungan penggunaan profil sikloida :
Mampu menerima beban yang lebih besar. Keausan dan tekan yang terjadi lebih kecil. Cocok digunakan untuk penggunaan presisi. Jumlah gigi dapat dibuat lebih sedikit ( ).
Pada proses pembuatannya menggunakan roda gelinding berpasangan
(generating method) yaitu :
Roda gelinding 1 (cutter) digunakan untuk membentuk profil roda gigi 2,
dan sebaliknya, roda gelinding 2 sebagai pasangan roda gelinding 1,
19
Fakultas Teknik Unjani Gambar 2.5 Profil equidistanta
Gambar 2.6 Profil equidistanta 3. Profil equidistanta
Kurva dari jarak yang sama terbadap sikloida yang dibentuk oleh roda
gelinding 2 terhadap jalur gelinding pasangannya.
Profil ini dipakai konstruksi pasangan antara roda gigi profil dengan roda pena
(pasangannya bukan berupa gigi, tapi berupa yang berjarak teratur melingkar pada
suatu roda). Dan lebih umum lagi digunakan pada hubungan gigi dan rantai.
Konstruksi profil gigi ini digunakan pada suatu hubungan transmisi dengan
rasio yang besar misalnya ; untuk pemutar derek dan pasangan konstruksi bukan
berupa dua roda gigi, tapi satu roda gigi dengan satu roda pena atau rantai.
2.1.3 Klasifikasi roda gigi berdasarkan posisi sumbu
Klasifikasi roda gigi dapat ditentukan berdasarkan posisi sumbu pada
20
Fakultas Teknik Unjani Tabel 2.2 Klasifikasi Roda Gigi
1. Sumbu Sejajar 2. Sumbu Berpotongan 3. Sumbu Bersilang
a. Roda Gigi lurus
a. Roda Gigi cacing
(worm gear)
WORM
b. Roda Gigi miring
(helical spur gear)
HELICAL SPUR
b. Roda Gigi payung spi-
ral (Spiral bevel gear)
SPIRAL BEVEL
b. Roda Gigi payung
(hypoid bevel gear)
HYPOID
21
Fakultas Teknik Unjani ganda (herringbone)
HERRINGBONE
2.2 Roda gigi Lurus
Rodagigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel. Dibandingkan
dengan jenis rodagigi yang lain rodagigi lurus ini paling mudah dalam proses
pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah. Rodagigi lurus ini
cocok digunakan pada sistim transmisi yang gaya kelilingnya besar, karena tidak
menimbulkan gaya aksial.
Gambar 2.7 Roda Gigi Lurus
Fungsi yang serupa dengan pasak dilakukan pula oleh seplain (spline) dan gerigi
(serration) yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalam dengn jumlah
gigi yang sama pada naf dan saling terkait yang satu dengan yang lainnya.
2.3 Roda Gigi Miring
Bentuk dasar geometrisnya sama dengan roda gigi lurus, tetapi arah alur
profil giginya mempunyai kemiringan terhadap sumbu putar. Selain untuk
posisi sumbu yang sejajar, Roda Gigi miring dapat digunakan pula untuk
22
Fakultas Teknik Unjani perbandingan kontak yang terjadi jauh lebih besar dibanding Roda gigi lurus
yang seukuran, sehingga pemindahan putaran maupun beban pada
gigi-giginya berlangsung lebih halus. Sifat ini sangat baik untuk penggunaan
pada putaran tinggi dan beban besar.
Gambar 2.8 Gambar Puturan Roda Gigi Miring
(Perhatikan posisi sumbu putar pada gambar Roda gigi diatas.)
Selain itu, dengan adanya sudut kemiringan (...) juga mengakibatkan
terjadinya gaya aksial yang hams di tahan oleh tumpuan bantalan pada
porosnya. Sistim pelumasan harus diperhatikan dengan cermat untuk
meningkatkan umur pakai dari gigi yang saling bergesekan.
Khusus untuk penggunaan dalam posisi sumbu sejajar, serta untuk
menetralisir gaya aksial yang terjadi, dibuat roda gigi miring atau lebig
populer disebut Roda gigi"Herring bone", yaitu dengan dibuat dua alur
profil gigi dengan posisi sudut kemiringan saling berlawanan.
Roda gigi Herring bone dapat dibuat dalam lisa macam, yaitu :
a. Herring bone dengan gigi V setangkup
b. Herring bone dengan gigi V bersilang -
23
Fakultas Teknik Unjani
2.4 Roda Gigi Cacing.
Roda gigi cacing di gunakan untuk posisi sumbu bersilangan dan
pengtransmisian putaran selalu berupa reduksi.Pada sepasang roda gigi
cacing terdiri dari batang cacing yang selalu sebagai penggerak dan Roda
gigi cacing sebagai pengikut.Bahan batang cacing umumnya lebih kuat dari
pada roda cacingnya,selain itu batang cacing umumnya di buat berupa
kontruksi terpadu,dimana bentuk alur cacingnya berupa spiral. seperti ulir
dengan penampang profil gigi seperti jenis Roda gigi lainnya, Selain sebagai
sistim transmisi saja. Roda Gigi cacmg soring juga difungsikan sebagai
pengunci transmisi, misalnya pada peralatan angkat. Dari bentuk konstruksi
berpasangan terdapat dua jenis konstruksi Roda cacing, yaitu :
1. Roda Gigi Cacing Silmdrik.
2. Roda Gigi Cacing Glogoid (Cone-drive).
Perbedaan dan kedua jenis ini terdapat pada bentuknya. Sedangkan untuk
profil gigi mempunyai kurva yang tetap sama, sehingga dalam
penggunaannva dapat salmg bervariasi antara Batang Cacing dengan Roda
Cacingnya
24
Fakultas Teknik Unjani Gambar 2.10 Roda Gigi Cacing silindrik
Pada Roda gigi cacing silindrik, bentuk luar batang cacing maupun Roda
Cacing berupa siUnder sedang pada jenis glogoid, baik batang maupun
Roda Cacingnya saling mengikuti bentuk pasangannya.
Gambar 2.12 Pasangan roda Gigi
a. Pasangan Roda caring dengan batang cacing silindrik.
b. Pasangan Roda cacing silindrik dengan batang cacing Glogoid.
c. Pasangan Roda dan Batang cacing Glogoid.
Konstruksi batang cacing pada umumnya dibuat terpadu, tetapi untuk
25
Fakultas Teknik Unjani poros.
Batang Cacing duduk pada poros dengan di bantu elemen pengikat.
Sedangkan Roda Cacing urnumnya dibuat berupa.
Gambar 2.13 Roda Gigi Pasangan
Bahan untuk Roda gigi^cing dengan batang cacing, disyaratkan vang
mempunyai koefesien gesek yang kecil sekali, karena pada
pengtranmisiannya, banyak terjadi gesekan. Umumnya bahan batang cacing
lebih keras dari Roda Cacing, hal ini untuk memudahkan dalam pembuatan
keamanan terhadap beban. Sedangkan elemen transmisi putar, pasangan
Roda cacing selalu digunakan sebagai Roda gigi pengurang (Reduksi Gear).
Rasio putaran (i) dari i = 5 sampai dengan sekitar i = 50-60 . Denoan
konstruksi yang lebih baik dapat dicapai i = 100. Jumlah gigi pada batang
cacing dapat dibuat majemuk (lebih dari satu eigi) yang dibuat seperti ulir
majemuk.
2.5 Roda Gigi Payung
Roda gigi payung adalah roda gigi yang biasanya di gunakan untuk
menghubungkan sumbu input dan sumbu output yang memiliki sudut 90°. Contoh
penggunaan roda gigi ini misalnya pada : drill chuck, jalur vertikal pada mesin
planning, mekanisme pengatur langkah pada mesin sekrap dan pengatur arah pada
mesin bor pekerjaan berat. Pada umumnya pasangan roda gigi payung membentuk
sudut 90° namun dalam hal tertentu dapat dibuat pasangan roda gigi payung dengan
26
Fakultas Teknik Unjani Pemakaian roda gigi payung (Bevel gear) adalah untuk memindahkan
putaran (daya putar) dari suatu poros yang lainnya dengan berbagai macam posisi
menyudut dan berbagai macam perbandingan putaran.
Berbagai macam sudut tersebut dapat kita katagorikan menjadi 3 macam
yaitu :
a. Besar sudut sama dengan 90°
b. Besar sudut lebih kecil dari 90°
c. Besar sudut lebih besar dari 90°
Jika dilihat dari sistem pembentukan profil gigi dari dasar-dasar
pengukurannya, roda gighi payung ini sama halnya dengan roda-roda gigi lainnya,
yaitu dibentuk dengan 2 sistem :
a. Menurut sistem metrik (MM)
b. Menurut sistem Diametral Pitch (DP)
Dalam pembuatan roda gigi payung ini pada perencanaanya adalah harus
selalu berpasanagan, karena antara yang saatu dengan lainnya itu, baik dari bentuk
maupun ukurannya adalah akan saling berpengaruh. Atau tegasnya apabila
sepasang roda gigi payung telah direncanakan untuk suatu pemindahan tenaga atau
putaran dengan suatu perbandingan tertentu dan dengan besar sudut antara kedua
porosnya sudah tertentu pula, maka kedua roda gigi tersebut tidak bisa dipakai
untuk perbandingan ataupun besar sudut yang lainnya.
2.5.1 Roda Gigi Kerucut Gigi Lurus
Untuk jenis ini mempunyai konstruksi yang sederhana dibandins jenis roda
gigi payung laiinya. Pembuatannya relatip mudah dan penggunaannya untuk
konstruksi umum yang sederhana sampai sedang, baik dalam menerima beban
27
Fakultas Teknik Unjani - Roda Gigi payung Gigi lurus menyudut. Bentuk gigi pada penampang potong,
menyudut ke titik pusat kerucutnya.
- Roda Gigi payung Gigi lurus sejajar. Bentuk gigi penampang potong sejajar
dengan sumbu kerucutnya.
2.5.2 Roda Gigi Kerucut Gigi Miring.
Disebut juga Spiral bevel gear. Perbendaan antara Bentuk gigi lurus dengan
bentuk gigi miring pada Roda Gigi payung ini, kurang lebih seperti perbedaan yang
terdapat pada Roda gigi lurus dengan Roda gigi miring (Spur Gear), dimana dengan
adanya kemiringan tersebut akan meningkan kemampuan menerima beban,
mengurangi kebisingan sehingga dapat digunakan pada putaran yang lebih tinggi
dibanding dengan Roda Gigi payung gigi lurus pada ukuran geometris yang sama. Gambar 2.16 Roda Gigi Payung Gigi Miring
28
Fakultas Teknik Unjani
2.5.3 Roda Gigi Kerucut Zerol.
Bentuk gigi berupa lengkung spiral
dengan sudut spiral nol derajat,
sehingga secara sepintas tampak
seperti Roda gigi lurus dengan gigi
melengkung. Kemampuan Roda Gigi
Payung Zerol ini kurang lebih sama
seperti Roda Gigi payung gigi miring
(Spiral), hanya pembuatannya lebih
sulit dan bekerja lebih tenang serta tahan lama.
2.5.4 Roda Gigi Kerucut Hypoid.
Jenis Roda Gigi payung ini lebih
populer digu- nakan pada, kendaraan
bermotor saja, tapi untuk konstruksi
general, mekanik yang memerlukan
putaran tinggi serta beban besar yang
dinamis dapat menggunakan jenis
Roda gigi payung ini. Bentuk alur
giginya berupa lengkung hypoid,
sehingga posisi sumbu tidak tegak lurus berpotongan, tetapi
bersilangan, sehingga akan memudahkan pemasangan tumpuan
bantalan pada kedua Roda giginya.
2.6 Poros
Poros (Shaft) adalah suatu bagian stasioneri yang berputar, biasanya
berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, pulli, roda
gila (fly wheel), engkol, gigi jentera (sprooket) dan elemen pemindahan daya Gambar 2.17 Roda Gigi
Payung Zerol
29
Fakultas Teknik Unjani lainnya. Poros bisa menerima beban-beban lenturan , tarikan, tekan, atau puntiran,
yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya.
2.6.1 Macam-Macam Poros
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya
sebagai berikut :
- Poros transmisi
Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya
ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau
sprooket rantai dan lain-lain.
- Spindel
Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,
dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syaratnya adalah
deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
- Bandar
Poros ini tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh
berputar, hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh
penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga
macam diferensial
untuk putaran dalam dua arah untuk putaran dalam dua arah
2.6.2 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros
Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan.
- kekuatan poros
- kekakuan poros
- putaran kritis
- korosi
30
Fakultas Teknik Unjani
2.7 Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga
putaran atau gerakan bolak-baliknya, dapat berlangsung secara halus, aman, dan
panjang umur.
Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin
lainnya bekerja dengan baik, jika tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh
sistem akan menurun.
Hal-hal penting dalam perencanaan bantalan radial. Dalam merencanakan
bantalan, hal-hal yang harus diperhatikan :
- kekuatan bantalan
- pemilihan panjang bentalan dan tebal bantalan
- tekanan bantalan
- harga faktor tekanan maksimum yang diizinkan
- tebal minimum selaput minyak
- kenaikan temperatur selaput minyak dan minyak pengisi
2.8 Pasak
Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan
bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling dan lain-lain. Pada poros,
momen diteruskan dari poros kenaf atau dari naf ke poros.
2.9 Rumus Dasar
Dalam perencanaan ini penulis menggunakan jenis roda kerucut lurus dengan beberapa pertimbangan yang akan dijelaskan sebagai berikut :
Dalam kontruksi yang direncanakan menggunakan poros yang tegak lurus, maka lebih cocok untuk menggunakan roda gigi kerucut. Dalam penggunaannya tidak memerlukan daya yang sangat besar
dan dapat dikatakan dengan relative rendah.
31
Fakultas Teknik Unjani
A. Daya rencana Pd (kW)
Pd = fcP
= 1 x kW = kW
Dimana : Pd = Daya rencana, kW
Fc = Faktor koreksi
P = Daya yang ditransmisikan, kW
B. Gaya Tangensial (Ft)
Untuk perhitungan lenturan dengan perbandingan kontak sebesar 1 atau lebih. Demi keamanan, perhitungan harus dilakukan atas dasar anggapan beban penuh dikenakan pada titik perpotongan antaraA dianatara garis tekan dan garis hubung pusat yang dapat dilihat pada Gambar 2.18
Apabila tekanan normal permokaan gigi dinyatakan
dengan Fn, sehingga Fkt merupakan gaya yang tegak lurus
terhadap OA dalam arah keliling atau tangensial pada titik A adalah Fkt =
Fn cos, maka apabila gaya tangensial dinyatakan dengan Ftyang bekerja
dalam arah putaran roda gigi pada titik jarak bagi dan b adalah sudut tekan
kerja, maka persamaannya menjadi:
Ft= Fn cos αb(Sularso & Suga, 2013)
Gambar 2.19 Gaya pada gigi
(2.1)
32
Fakultas Teknik Unjani Diameter Sementara Lingkaran Jarak Bagi (d`P dan d`G)
d`P = 2a/(1 + i ) (Sularso & Suga, 2013) dapat dilihat pada Lampiran, atau dengan rumus sebagai berikut :
m = d/z (Shigley & Mitchell, 1983)
Dimana : m = Modul, mm
d = Diameter sementara jarak bagi, mm
z = Jumlah gigi, buah
D. Perbandingan Gigi (i)
i = ZG/ ZP (Sularso & Suga, 2013)
Dimana : XP = Jumlah gigi pinion, buah
ZG = Jumlah gigi besar atau gear, buah
Tabel 2.3 Harga modul standar (JIS B 1701-1973) (Sularso & Suga, 2013)
(2.4) (2.3) (2.5)
33
Fakultas Teknik Unjani
E. Diameter Lingkaran Jarak Bagi Roda Gigi Standar (dP dan dG)
dP = m x ZP(Sularso & Suga, 2013)
dG = m x ZG(Sularso & Suga, 2013)
Dimana :
dP = Diameter lingkaran jarak bagi roda gigi pinion standar, mm
dG = Diameter lingkaran jarak bagi roda gigi besar atau gear standar, mm
F. Jarak Sumbu Poros (ao)
ao = (dP + dG)/2(Sularso & Suga, 2013)
G. Kelonggaran Puncak (ck)
Roda gigi dapat dibentuk dan dikerjakan dengan carapemegang yang berputar serta pahat yang berbentuk batang gigi. sehingga lingkaran jarak bagi roda gigi tersebut dapat menggelinding pada garis jarak bagi atau datumpahat. Profil batang gigi standar
mempunyai tebal gigi m/2 (mm), tinggi kepala hk =
k.m(mm), tinggi kaki hf = k.m + ck (mm), dengan sudut kemiringan gigi 20o (pada gigi kuno 14,5o atau 15o). Agar profil pahat dapat
memotong kelonggaran puncak yang harus dipertinggi dapat menggunakan ck= 0,25 x m, maka tinggi kepala pahat menjadi
hkc= hk + (ck = 0,25 x m).(Sularso & Suga, 2013)
Dimana : k = Faktor tinggi kepala yang besarnya 0,8; 1; 1,2 dsb.
Ck = Kelonggaran puncak.
Hk = myang merupakan batang gigi dengan tinggi kepala. Hf = Tinggi kaki dengan besaran 1,25 m.
H. Diameter Kepala (dkP dan dkG)
dkP = (zP + 2)m (Sularso & Suga, 2013)
dkG = (zG + 2)m (Sularso & Suga, 2013)
34
Fakultas Teknik Unjani dfG = (zG - 2)m – (ck x 2)(Sularso & Suga, 2013)
Dimana : dkP = Diameter kaki roda gigi pinion, mm
dkG = Diameter kaki roda gigi besar atau gear, mm
J. Kedalaman pemotongan (H)
H = 2m x ck (Sularso & Suga, 2013)
K.
Faktor Bentuk Gigi (Y)
Pada Gambar, bentuk penampang gigi yang akan
dipakai untuk dasar perhitungan kekuatan lenturnya yang
didekati denganbentuk parabola pada puncak titik A dan B, C
merupakan dasar dengantitik singgung antara parabola dengan
profil kaki gigi.
Apabila b(mm) merupakan lebar sisi, BC =
h(mm), dan AE = l (mm), sehingga tegangan lentur 𝝈b (kg/mm2)
pada titik B dan C yang dimana ukuran penampangnya adalah b x
h, jadi persamaannya adalah sebagai berikut :
σb = Ft / bh26 (Sularso & Suga, 2013)
∴Ft = σbb (h2/61) (Sularso & Suga, 2013)
Dengan besarnya (h2/61) yang ditentukan dari
ukuran dan bentuk gigi dengan kata lain bahwa besaran
tersebut mempunyai ukuran panjang, jika dinyatakan dengan
perkalian antara factor bentuk gigi Y dan modul m yang disebut dengan “persamaan Lewis” dengan harga
-Gambar 2.20 Gigi pandangan bentuk balok penopang (cantilever) dengan
(2.14)
(2.15) (2.16)
(2.17)
35
Fakultas Teknik Unjani hargayang dapat dilihat pada Tabel 2.3 untuk profil roda gigi standar
dengan menggunakan sudut tekan 20o, maka :
(h2/61)= mY (Sularso & Suga, 2013)
∴Y = (h2/6lm) (Sularso & Suga, 2013)
Ft = σbbmY (Sularso & Suga, 2013)
Tabel 2.4 Faktor bentuk gigi(Sularso & Suga, 2013)
L. Kecepatan Keliling (v)
v = π x dP x n/(60 x 1000)(Sularso & Suga, 2013)
Dimana : n = Putaran poros penggerak, rpm
M.Faktor Dinamis (v)
Pernyataan antara kecepatan keliling roda gigi dengan
pernyataan bahwa semakin tingginya kecepatan maka semakin besar
pulavariasi beban atau tumbukan yang ditimbulkan, karena pengaruh
dari factor kecepatan yang dinyatakan dalam bentuk “factor dinamis” fv yang tergantung pada kecepatan keliling dan ketelitian yang dapat
dilihat pada Tabel 2.4.
(2.20) (2.19)
36
Fakultas Teknik Unjani Tabel 2.5 Faktor Dinamis(Sularso & Suga, 2013)
N. Bahan Gigi dan Perlakuan Panasnya
Tegangan lentur yang diizinkan a (kg/mm2) dengan harga
yang tergantung material serta perlakuan panasnya yang dapat
dilihat pada Tabel 2.5, dengan bahan lentur yang diijinkan per satuan
lebar F`b(kg/mm) yang dapat dihitung dari modul m, jumlah gigi
z, factor bentuk gigi Ydengan memiliki sudut tekan sebesar 20o.
Maka persamaan dari farktor dinamis dan lebar sisi b adalah sebagai
berikut :
F`b = σbmYfv (Sularso & Suga, 2013)
b = Ft/ F`min
Tabel 2.6 Tegangan lentur yang diizinkan σa pada bahan roda gigi (Sularso & Suga, 2013)
37
Fakultas Teknik Unjani Untuk menetapkan harga pada umumnya ditetapkan antara
(6-10)m (mm), serta untuk daya yang besar ditetapkan
antara(10-16)m(mm). Roda gigi dengan bantalan pada satu ujung poros dapat
mempunyai lebar sisi b ≦0,75 dP dan roda gigi dengan bantalan
pada kedua ujung poros mempunyai b ≦1,2 dP, Faktor tegangan
kontak kH mempunyai hubungan erat dengan material, sudut tekan
kerja, dan kekerasan permukaan gigi. Dengan berbagai gabungan
serta kekerasan dapat dilihat pada Tabel 2.6 yang merupakan harga
rata-rata dari harga yang tertera pada Tabel 2.5. Dengan aplikasi kH
dikalikan dengan factor dinamis sebagai berikut :
Ft = fVkHbdo1(2z2 / z1+ z2)(Sularso & Suga, 2013)
Serta dapat dihitung dengan harga Kdari persamaan sebagai berikut:
K = 2fvkH
∴Ft = Kbdo1(i / 1 + i)(Sularso & Suga, 2013)
Dimana Kmerupakan tegangan kontak yang diizinkan dapat
diperoleh dari Tabel 2.7. Maka beban permukaan yang diizinkan per
satuan lebar F`H(kg/mm)dapat diperoleh dengan persamaan
sebagai berikut :
Tabel 2.7 Faktor tegangan kontak pada bahan roda gigi(Sularso & Suga, 2013)
(2.23)
38
Fakultas Teknik Unjani F`H = fvkHbdo1(2z2/ z1+ z2)(Sularso & Suga, 2013)
Tabel 2.8 Harga K standar(Sularso & Suga, 2013)
O.
Bahan Poros
Poros untuk penggunaan mesin secara umum biasanya
menggunakan material yang berbentuk baja batang yang ditarik
dingin dan difinishing dapat dilihat pada Tabel 2.8, tetapi apabila
poros-poros yang digunakan untuk meneruskan putaran tinggi
dan beban yang berat, umumnya dibuat dari baja paduan dengan
pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan, beberapa
diantaranya dapat dilihat pada Tabel 2.9 untuk mengetahui cara
perlakuan panasnya.
39
Fakultas Teknik Unjani Tabel 2.9 Batang baja karbon difinis dingin
40
Fakultas Teknik Unjani Apabila telak diketahiu jenis material yang akan digunakan, maka
harus menentukan tegangan geser yang diijinkan 𝜏a(kg/mm2)
dengan memasukan pengaruh dari safety factor sfdengan harga
sebesar 1,3-3. dan σb yang merupakan ekuatan tarik (kg/mm2) maka persamaannya sebagai berikut :
𝜏a = σb/(sf1 x sf2)(Sularso & Suga, 2013)
Jika momen puntir disebut dengan momen rencana adalah T
(kg.mm), dengan keadaan momen punter harus ditinjau dari factor
koreksi yang dianjurkan ASME dengan dinyatakan Kt yang sebesar
1 untuk beban yang dikenakan secara halus, 1-1,5 apabila terjadi
sedikit kejutan, dan 1,5-3 jika beban yang dikenakan dengan kejutan
atau tumbukan besar, maka
T = 9,74 x 105(Pd/n)(Sularso & Suga, 2013)
Jika diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban lentur maka
dapat dipertimbangkan pemakaian factor lenturan Cb yang
harganya antara 1,2-2,3. Tetapi, apabila diperkirakan tidak akan
terjadi pembebanan lentur maka factor lenturan Cb diambil 1. Maka
diameter poros ds(mm) dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut :
ds = [(5,1/a) Kt Cb T](Sularso & Suga, 2013)
P. Menentukan Ukuran Pasak
Untuk pemilihan ukuran pasak dapat mempergunakan Tabel
2.10, dari dalam tabel tersebut kita akan mendapatkan
beberapaharga untuk notasi dari pasak yang dibutuhkan untuk
mengunci roda gigiterhadap poros, dan tebal antara dasar alur pasak
dan dasar kaki gigi Sk,dengan ketentuan dasar alur pasak pada roda
gigi dan dasar kaki gigi adalah
Sk ≧2,2. Sk1= (df1/2)-[(ds1/2)+t2](Sularso & Suga, 2013)
(2.26)
(2.27)
(2.28)
41
42
Fakultas Teknik Unjani
3
BAB III.
METODE PERENCANAAN SISTEM RODA GIGISebuah metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah metode analitis
dan studi pustaka, dimana perancangan dilakukan berdasarkan perhitungan dari
awal yang telah diketahui serta menggunakan beberapa referensi-referensi yang
terkait dengan perancangan tersebut. Dalam proses perancangan ini subjek yang
akan dirancang adalah sebuah sistem roda gigi payung pada mixer pengaduk bahan
tegel.
3.1 Langkah-langkah Perencanaan
Langakah yang diambil dalam melakukan proses perencanaan tersebut adalah
sebuah rangkaian atau tahapan proses dengan cara merumuskan masalah yang
diambil, dengan tujuan yang akan dicapai serta menggunakan beberapa tahapan
yang harus disusun sedemikian rupa sehingga akan mendapatkan tujuan yang akan
dicapai. Diagram alir langkah-langkah perencanaan sistem roda gigi ini dapat
dilihat pada gambar 3.1, dan keterangan dari diagram alirnya adalah sebagai berikut
:
1. Perumusan masalah
Dalam perancangan ini, penulis akan merumuskan masalah-masalah
berkaitan erat dengan suatu sistem dari roda gigi, yaitu untuk
mendapatkan sebuah dimensi semua rangkaian sistem dari roda gigi
tersebut.
2. Tujuan
Dari penentuan permasalahan yang telah dibahas, tujuan dari
permasalahan tersebut adalah untuk melakukan perancangan dengan
jelas agar dapat mengetahui ukuran-ukuran utama dari sistem roda gigi
yang akan dirancang.
3. Pengumpulan data-data
Proses pengumpulan data-data merupakan sebuah proses yang berawal
dari masalah yang didapatkan dengan tujuan tertentu, maka data yang
43
Fakultas Teknik Unjani objek-objek tertentu dalam sistem roda gigi tersebut untuk menyusun
perhitungannya.
4. Perhitungan
Pengolahan data merupakan tahapan dari sebuah perhitungan, dengan
cara menuangkan semua data-data yang telah dikumpulkan dan
merupakan tahapan yang sangat penting dalam proses perancangan,
apakah hasil dari perancangan tersebut dapat memenuhi tujuan yang
sebelumnya telah di rencanakan atau tidak, maka apabila tidak sesuai
dengan tujuan yang diharapkan diharuskan melakukan pengumpulan
data kembali, dapat dengan cara menambahkan data atau bahkan
pengurangan dari data yang telah didapatkan sebelumnya, setelah
kembali lagi ke pengumpulan data maka dilakukan langkah pengolahan
data kembali hingga mendapatkan hasil yang sesuai dengan harapan. Dan
apabila hasil pengolahan data telah memenuhi semua yang diharapkan,
maka dapat terus melanjutkan dengan langkah berikutnya..
6. Hasil dan pembahasan
Hasil dan pembahasan merupakan penjelasan dari masing-masing data
yang telah di dapatkan dari proses penuangan data-data kedalam proses
perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya.
7. Simpulan dan saran
Simpulan dan saran merupakan gagasan yang tercapai serta pendapat
untuk serta dipertimbangkan dari semua rangkaian proses analisis
PERUMUSAN MASALAH
TUJUAN
a
44
Gambar 3.1 Tahapan perencanaan sistem roda gigi (lanjutan a)
3.2 Langkah-langkah Perhitungan
Kumpulan data merupakan hasil dari serangkaian proses pengumpulan data,
dan pada kumpulan data ini terdapat beberapa data spesifikasi roda gigi dan
rumus-rumus yang terstruktur untuk digunakan dalam perhitungan perancangan, dengan
tujuan agar mempermudah dalam melakukan tabulasi data perhitungan. Sebelum
melakkan perhitungan untuk spesifikasi roda gigi,kita harus mengetahui daya yang
akan ditransmisikan dengan langkah-lagkah sebagai berikut:
Volume material yang akan di aduk
V =A .t
=[1/4π(dluar penampang-ddalam penampang)] .t
Gaya pada pengaduk tempurung kelapa
W =(𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢𝑟𝑢𝑛𝑔+ 𝜌𝑎𝑖𝑟) 𝑉
2
Dimana: 𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢𝑟𝑢𝑛𝑔= 350 kg/m3
Ρair = 1000kg/m3
45
Fakultas Teknik Unjani Torsi yang bekerja pada mesin pengaduk tempurung kelapa
T =F .rlengan pengaduk
Langkah-langkah pada perhitungan roda gigi ini dapat dilihat pada gambar ...
Kumpulan data yang telah didapatkan dari berbagai sumber referensi, yaitu :
1. Data spesifikasi untuk perencanaan roda gigi kerucut pada mixer limbah
kelapa pembuat tegel.
Perbandingan reduksi,i : 3
2. Daya rencana Pd (kW)
Pd = 𝑇 .𝑛
9.74 𝑥 100000 (Sularso & Suga, 2013)
3. Sudut kerucut jarak bagi δ1, δ2 (°) (Sularso & Suga, 2013)
δ1= tan-1 (1/3)= (°)
δ2=90°- δ1 = (°)
4. Diameter lingkaran jarak bagi ujung luar (Sularso & Suga, 2013)
d1 = 2 x 80 sin δ1 = mm
d2 = 2 x 80 sin δ2= mm
5. Modul m (mm) sudut tekanan αo (°) (Sularso & Suga, 2013)
m = 25.4/P αo = (20°)
6. Jumlah gigi (Sularso & Suga, 2013)
Z1 = d1/m = …buah
Z2 = d2/m= …buah
(2.30)
(2.31)
46
Fakultas Teknik Unjani 7. Perbandingan gigi
i= 𝑍2
𝑍1 = buah (Sularso & Suga, 2013)
8. Sudut kerucut jarak bagi (roda gigi standar) δ1, δ2 (°) (Sularso & Suga, 2013)
δ1= tan-1 (Z1/Z2)= (°)
δ2=90°- δ1= (°)
9. Diameter lingkaran jarak bagi (roda gigi standar) (Sularso & Suga,
2013)
d1 = 2 x 80 sin δ1= mm
d2 = 2 x 80 sin δ2= mm
10.Kecepatan keliling
v= 𝜋𝑥d1𝑥 𝑛
60𝑥1000= m/s (Sularso & Suga, 2013)
11.Gaya tangensial
Ft= 102𝑥𝑃𝑑
𝑉 = (kg) (Sularso & Suga, 2013)
12.Kelonggaran puncak
ck=0.25x m =( mm) (Sularso & Suga, 2013)
13.kelonggaran belakang
Co = 0
14.Factor perubahan kepala (Sularso & Suga, 2013)
x1 = 0.46 [1-(Z1/Z2)]2 =
x2 = -(X1)
15.Tinggi kepala (Sularso & Suga, 2013)
47
Fakultas Teknik Unjani 16.Tinggi kaki (Sularso & Suga, 2013)
hf1 =(1- X1 ) x m + ck = mm
hf2 =(1+ X1 ) x m + ck= mm
17.Kedalaman gigi penuh (Sularso & Suga, 2013)
H = 2x m + ck = mm
18.Sudut kepala (Sularso & Suga, 2013)
Ɵk1 =tan-1 (hk1/80) = (°)
Ɵk2 =tan-1 (hk2/80) =(°)
19.Sudut kaki (Sularso & Suga, 2013)
Ɵf1= tan-1 (hf1/80) = (°)
Ɵf2= tan-1 (hf2/80) = (°)
20.Sudut kerucut kepala (Sularso & Suga, 2013)
δk1 = δ1 + Ɵk1=(°)
δk2 = δ2 + Ɵk2=(°)
21.Sudut kerucut kaki (Sularso & Suga, 2013)
δf1 = δ1 - Ɵf1 =(°)
δf2 = δ2 - Ɵf2 = (°)
22.Diameter lingkaran kepala (Sularso & Suga, 2013)
dk1 = d1 + 2 x 3.88 x cos δ1 = ( mm)
dk2 = d2 + 2 x 1.61 x cos δ2 = (mm)
23.Jarak dari puncak sampai puncak gigi luar (Sularso & Suga, 2013)
48
Fakultas Teknik Unjani X2 = (50.58/2)- hk2 sin δ2 = (mm)
24.Tebal lingkar gigi (Sularso & Suga, 2013)
s1 =(0.5π+2x (x1)tan αo )x m =( mm)
s2 =(0.5π-2x (x1)tan αo )x m = (mm)
25.Factor dinamis (kv), dilihat dari table … 26.Factor beban lebih,(ko) , dilihat dari table … 27.Factor ukuran,ks= ∜m/2.54 =
28.Factor distribusi beban (km) , dilihat dari table … 29.Factor geometri J1, J2 , dilihat dari table …
30.Beban lentur yang di izinkan (Sularso & Suga, 2013)
F’b1 = 5.3 x m x 𝑘𝑣 .𝑗1
jika b/m=hasilnya<10,maka artinya baik digunakan.
Dari data-data yang telah diperoleh , maka proses selanjutnya dapat dengan
cara memasukan nilai untuk dapat melakukan perhitungan sehingga akan
didapatkan harga yang diharapkan untuk memenuhi tujuan yang akan dicapai. (2.48)
49
Fakultas Teknik Unjani Gambar 3.2 Tahapan perhitungan perencanaan roda gigi
50
Fakultas Teknik Unjani Gambar 3.5 Lanjutan tahapan perhitungan perencanaan roda gigi
51
Fakultas Teknik Unjani Ta
Tb Ra
Rb = w1 + w2 + wporos = 2,9kg
W2 = 1,3 kg
W1 = 1,3 kg
B A
52
Fakultas Teknik Unjani
4 BAB IV. PERHITUNGAN PERENCAAN RODA GIGI KERUCUT DAN
PEMBAHASAN
4.1 Langkah Perhitungan
Langkah-langkah perhitungan merupakan tahapan yang didalaya berisi tentang
beberapa dat dan rumus-rumus terstruktur untuk digunakan dalam tahapan proses
perhitungan yang didapatkan dari proses pengumpulan data yang sudah dijelaskan
sebelumnya. Untuk menentukan daya sendiri didapat dari pehitungan awal tentang
gaya yang terjadi pada penampang pengaduk dengan langkah-langkah sebagai
berikut:
Volume material yang akan di aduk
V =A .t
=[1/4π(dluar penampang-ddalam penampang)] .t
=[1/4π(0.8 m-0.4 m)] . 0.1 = 0.314 m3
Gaya pada pengaduk tempurung kelapa
W =(𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢𝑟𝑢𝑛𝑔+ 𝜌𝑎𝑖𝑟) 𝑉
Torsi yang bekerja pada mesin pengaduk tempurung kelapa
T =F .rlengan pengaduk
53
Langkah-langkah pada perhitungan roda gigi kerucut adalah sebagai berikut:
1. Data spesifikasi untuk perencanaan roda gigi kerucut pada mixer
limbah kelapa pembuat tegel.
Daya,P : 0.8 Kw
Diameter lingkaran jarak bagi ujung luar ,dapat dilihat dari persamaan …..
d1 = 2 x 80 sin18.43 = 45.67 mm
d2 = 2 x 80 sin 71.61= 144.41 mm
4. Modul, ,dapat dilihat dari persamaan ….. m = 25.4/9 = 2.82, αo = 20°
54
Fakultas Teknik Unjani Z1 = 45.67/2.82 =16.607 ≈ 17 buah
Z2= 144.41/2.82 = 51.2 ≈ 51 buah
Perbandingan gigi ,dapat dilihat dari persamaan ….. i= 51
17= 3
6. Sudut kerucut jarak bagi (roda gigi standar) δ1, δ2 (°) ,dapat dilihat dari
persamaan …..δ1= tan-1 (17/51)=20.48°
δ2=90°- 20.48° = 69.52 °
Diameter lingkaran jarak bagi (roda gigi standar) ,dapat dilihat dari persamaan …..
d1 = 2 x 80 sin20.48 = 50.58 mm
d2 = 2 x 80 sin 69.52= 142.009 mm
7. Kecepatan keliling ,dapat dilihat dari persamaan …..
v= 𝜋𝑥50.58𝑥120
60𝑥120 = 2.64 m/s
Gaya tangensial ,dapat dilihat dari persamaan …..
Ft= 102𝑥0.8
2.64 = 30.909 kg
8. Kelonggaran puncak,dapat dilihat dari persamaan ….. ck=0.25x2.82=0.705 mm
kelonggaran belakang
Co = 0
9. Factor perubahan kepala,dapat dilihat dari persamaan …..
x1 = 0.46 [1-(17/51)]2 =0.408
55
Fakultas Teknik Unjani 10.Tinggi kepala ,dapat dilihat dari persamaan …..
hk1 =(1+ 0.408 ) x2.82=3.97 mm
hk2 =(1- 0.408 ) x2.82= 1.66 mm
Tinggi kaki,dapat dilihat dari persamaan ….. hf1 =(1- 0.408 ) x2.82 + 0.705= 2.36 mm
hf1 =(1+ 0.408 ) x2.82 + 0.707= 4.67mm
Kedalaman gigi penuh,dapat dilihat dari persamaan ….. H = 2x 2.82 +0.705 =6.34 mm
11.Sudut kepala,dapat dilihat dari persamaan ….. Ɵk1 =tan-1 (3.97/80) = 3.15°
Ɵk2 =tan-1 (1.66/80) = 1.32°
Sudut kaki,dapat dilihat dari persamaan ….. Ɵf1= tan-1 (2.36/80) = 1.87°
Ɵf2= tan-1 (4.67/80) = 3.7°
Sudut kerucut kepala ,dapat dilihat dari persamaan ….. δk1 = 20.48 +3.15 =23.63°
δk2 = 69.52 +1.32 =70.84 °
Sudut kerucut kaki,dapat dilihat dari persamaan ….. δf1 = 20.48 -1.87 =22.35°
δf2 = 69.52 -3.7= 73.22°
12.Diameter lingkaran kepala ,dapat dilihat dari persamaan ….. dk1 = 50.58 +2 x 3.88 x cos 20.48 =57.94 mm
56
Fakultas Teknik Unjani Jarak dari puncak sampai ouncak gigi luar ,dapat dilihat dari
persamaan …..
X1 = (142.01/2)-3.97 sin 20.48 = 69.75 mm
X2 = (50.58/2)-1.66 sin 69.52 = 23.81 mm
Tebal lingkar gigi,dapat dilihat dari persamaan ….. s1 =(0.5π+2x0.408 tan 20°)x 2.82 =5.17 mm
s2 =(0.5π-2x0.408 tan 20°)x 2.82 =3.68 mm
13.Bahan roda gigi
Bahan pinion S45C dan bahan gear S35C
Kekuatan tarik σBP, σBG (kg/mm2), dapat dilihat pada Tabel …
σBP = 58 kg/mm2 σBG = 52 kg/mm2
Kekerasan permukaan gigi HBP, HBG, dapat dilihat pada Tabel …
HBP = 200
HBG = 175
Tegangan lentur yang diizinkan σaP, σaG (kg/mm2), dapat dilihat pada
Tabel …..
σaP = 30 kg/mm2
σaG = 26 kg/mm2
14.Factor dinamis ,kv = 0.90 ( dapat dilihat pada Tabel …..)
Factor beban lebih,ko= 1.25 ( dapat dilihat pada Tabel …..)
Factor ukuran,ks= ∜2.75/2.54 = 0.506 ( dapat dilihat pada Tabel …..)
Factor distribusi beban ,km = 1.35 ( dapat dilihat pada Tabel …..)
57
Fakultas Teknik Unjani Tabel …..)
15.Beban lentur yang di izinkan ,dapat dilihat dari persamaan …..
F’b1 =5.3 x 2.82 x1.25𝑥0.578𝑥1.350.9𝑥0.19 =2.62 kg/mm
F’b1 =3.1 x 2.82 x1.25𝑥0.506𝑥1.350.9𝑥0.19 =1.53 kg/mm
16.Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar pada penampang
rata-rata, ,dapat dilihat dari persamaan ….. F’H=49x250.58
3552x
0.7𝑥0.079
1.25𝑥1.3𝑥1=1.16 kg/mm
b>= 30.909/1.16 = 26.64=27
17. 27/2.82=9.57<10,artinya baik . ,dapat dilihat dari persamaan ….. 18.DP =9(m=2.82 mm) , αo = 20°, δ1= 18.43°,δ2= 71.61 °,b=27, d1 =
45.67 mm,
d2 = 144.41 mm, X1 = 69.75 mm,X2 = 23.81 mm,δk1 =23.63°,δk2 =70.84
°,δf1 =22.35°,
58
Fakultas Teknik Unjani
5 BAB V.SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan perhitungan, maka data yang telah didapatkan dan dituangkan
kedalam rangkaian rumus, di dapatkanlah dimensi dari rem cakram dengan data
hasil perhitungan sebagai berikut :
1. Daya,P = 0.8 Kw
9. Diameter lingkaran jarak bagi ujung luar
d1= 45.67 mm
14.Diameter lingkaran jarak bagi (roda gigi standar)
d1 = 50.58 mm
d2 = 142.009 mm
15.Kecepatan keliling V = 2.64 m/s
16.Gaya tangensial Ft = 30.909 kg
59
Fakultas Teknik Unjani 18.kelonggaran belakang Co = 0
19.Factor perubahan kepala
x1 = 0.408
25.Sudut kerucut kepala δk1 = 23.63°
δk2 = 70.84 °
26.Sudut kerucut kaki δf1 = 22.35°
δf2 = 73.22°
27.Diameter lingkaran kepala
dk1 = 57.94 mm
dk2 = 143.49 mm
28.Jarak dari puncak sampai ouncak gigi luar
X1 = 69.75 mm
X2 = 23.81 mm
29.Tebal lingkar gigi
s1 = 5.17 mm
60
Fakultas Teknik Unjani Dari semua tahapan perhitungan yang telah dilaksanakan, maka dapat
dikatakan sepasang roda gigi dan pinionnya baik untuk digunakan dengan daya 0,8
kW dan putaran 1000rpm . Dengan pembuktian sebagai berikut :
b/m = 27/2.82 = 9.57 (baik), karena ada diantara angka (6-10), dapat
dilihat pada sub bab 2.4.
SkP/m = 17/8 = 2,2 (baik), dalam artian pasak masih dapat digunakan
dengan ukuran tersebut tetapi dalam posisi kritis, karena 2,2 = 2,2 yang seharusnya
≧ 2,2 sangat baik untuk digunakan. Pada poros terdapat hasil yang sangat kecil dan tidak mungkin untuk diaplikasikan dalam bentuk nyata, maka dipilihlah diameter
yang sangat jauh dari hasil perhitungan yang didapatkan, dengan kata lain, Agar
didapatkannya sebuah perancangan yang lebih baik dan dapat dijadikan sebuah
acuan utama kedepannya,penulis mempunyai saran yaitu sebagai berikut :
1. Diharapkan adanya sebuah perancangan yang dapat melakukan sebuah
penelitian atau pengujian untuk pengumpulan data-data.
2. Diharapkan dapat melengkapi kekurangan dari perancangan yang telah
disusun, dan penjelasan desain yang lebih terperinci dari rangkaian
61
Fakultas Teknik Unjani
6 Daftar Pustaka
Shigley, J. E., & Mitchell, L. D. (1983). Perencanaan Teknik Mesin (4th ed.). (G. Harahap, Penerj.) Jakarta: Erlangga.
Sularso, & Suga, K. (2013). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin (13th ed.). Jakarta: PT. Pradaya Paramita.
62
Fakultas Teknik Unjani
63
64
65
66
67
68
69
Fakultas Teknik Unjani
