perencanaan kincir angin

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pendahuluan

Laporan ini mendiskusikan tentang perencanaan kincir angin. Laporan ini adalah salah satu bagian dari kurikulum pendidikan Fakultas Teknik Mesin Universitas Syiah Kuala. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perencanaan dari sebuah kincir angin.

Pada laporan tugas perencangan ini generator yang digunakan adalah generator listrik dengan daya 5000 watt dan putarannya 3600 rpm. Generator yang banyak tersedia dipasaran biasanya berjenis high speed induction generator dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi dan juga membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya. Sedangkan pada penggunaan kincir angin dibutuhkan generator yang berjenis lowspeed dan tanpa energi listrik awal, karena biasanya ditempatkan di daerah-daerah yang tidak memiliki aliran listrik.

Sistem transmisi yang digunakan untuk memindahkan daya dan kecepatan dari kincir ke generator terdiri dari beberapa elemen antara lain poros, roda gigi, dan bantalan.

1.2 Tujuan

1.2.1 Tujuan Umum

Tujuan umum dari tugas ini adalah merancang suatu sistem penggerak generator listrik dengan menggunakan kincir angin.

1.2.2 Tujuan Khusus

Tujuan khusus dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Merencanakan bentuk blade kincir angin.

2. Merencanakan sistem transmisi kecepatan, daya dan gaya dari kincir ke generator.

3. Menghitung spesifikasi elemen mesin yang digunakan dalam sistem (puli, poros, roda gigi, bantalan).

BAB II

METODELOGI

Dalam perencanaan blade kincir angin menggunakan persamaan Drag Force. Blade yang direncanakan sebanyak 4 buah blade, dan ukuran dari blade tersebut adalah:

Gambar 2.2. Ukuran blade kincir angin

Dalam perencanaan sistem transmisi kecepatan, daya dan gaya dari kincir ke generator ditransmisikan menggunakan roda gigi. Dari roda gigi kemudian daya dan gaya ditransmisikan melalui puli dan sabuk ke generator.

Beberapa elemen mesin yang digunakan dalam perencanaan kincir angin ini adalah poros, roda gigi, bantalan.

a. Poros

Poros yang direncanakan sebanyak dua buah yaitu, poros input yang terhubung langsung dengan blade dan poros output yang berfungsi untuk meneruskan daya dan gaya.

Roda gigi yang digunakan merupakan jenis bevel gear atau roda gigi kerucut, berjumlah 4 buah. Dua buah terletak pada siku pertama dan 2 buah lagi terletak pada siku kedua.

c. Bantalan

Bantalan yang direncanakan adalah bantalan gelinding karena bantalan ini mempunyai keunggulan pada gesekannya yang sangat rendah. Jumlah bantalan yang direncanakan adalah sebanyak 6 buah.

BAB III

DASAR TEORI

Kincir angin adalah suatu mesin konversi energi yang mengkonversikan energi angin menjadi daya yang berguna dalam bentuk putaran poros. Angin yang bertiup dengan kecepatan tertentu memiliki energi dalam bentuk energi kinetik. Penggunaan kincir angin yang umum yaitu: pembangkit listrik, pemompaan air, pengairan lahan pertanian dan lain-lain. (www.thescribd.com)

3.1.1 Jenis Kincir Angin

Kincir angin dibagi menjadi dua kelompok utama berdasarkan arah sumbu:

1 1. Kincir Angin Horizontal.

2 Kincir angin dengan sumbu horizontal mempunyai sudu yang berputar dalam bidang vertikal seperti halnya propeler pesawat terbang. Kincir angin biasanya mempunyai sudu dengan bentuk irisan melintang khusus di mana aliran udara pada salah satu sisinya dapat bergerak lebih cepat dari aliran udara di sisi yang lain ketika angin melewatinya. Fenomena ini menimbulkan daerah tekanan rendah pada belakang sudu dan daerah tekanan tinggi di depan sudu. Perbedaan tekanan ini membentuk gaya yang menyebabkan sudu berputar.

3

4 2. Kincir Angin Vertikal.

Kincir angin dengan sumbu vertikal bekerja dengan prinsip yang sama seperti halnya kelompok horizontal. Namun, sudunya berputar dalam bidang yang paralel dengan tanah, seperti mixer kocokan telur.

Gambar 3.1. Jenis- jenis kincir angin

3.2 Generator

Generator merupakan sumber utama energi listrik yang dipakai sekarang ini dan merupakan converter terbesar di dunia. Pada prinsipnya tegangan yang dihasilkan generator bersifat bolak-balik, sedangkan generator yang menghasilkan tegangan searah karena telah mengalami proses penyearahan.

Gambar 3.2. Konstruksi Generator

Generator adalah suatu mesin yang menggunakan magnet untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Prinsip generator secara sederhana dapat dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong garis-garis gaya.

Generator adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apapun sumber energi mekanik yang lain.

Hukum tangan kanan Fleming berlaku pada generator dimana menyebutkan bahwa terdapat hubungan antara penghantar bergerak, arah medan magnet dan arah resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu jari menunjukkan arah

gerakan penghantar, telunjuk menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan arah aliran elektron yang terinduksi.

Gambar 3.3. Kaidah tangan kanan Fleming.

Hukum ini juga berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar yang digerakkan. Jumlah tegangan yang diinduksikan pada penghantar saat penghantar bergerak pada medan magnet tergantung pada:

 Kekuatan medan magnet, makin kuat medan magnet makin besar tegangan yang diinduksikan.

 Kecepatan penghantar dalam memotong fluks, makin cepat maka semakin besar tegangan yang diinduksikan.

 Sudut perpotongan, pada sudut 90 derajat tegangan induksi maksimum dan tegangan kurang bila kurang dari 90 derajat.

 Panjang penghantar pada medan magnet.

Terdapat dua jenis konstruksi dari generator (AC), jenis medan diam atau medan magnet dan medan magnet dibuat berputar. Pada medan magnet diam secara umum kapasitas ampere relatif kecil dan ukuran tegangan kerja rendah, jenis ini mirip dengan generator DC kecuali terdapat slips ring sebagai alat untuk pengganti komutator. Sedangkan pada generator jenis medan magnet berputar dapat menyederhanakan masalah pengisolasian tegangan yang dibangkitkan secara umum sebesar 18.000 volt sampai 24.000 volt, generator medan berputar

mempunyai jangkar diam yang disebut stator. Siklus tegangan yang dibangkitkan tergantung pada jumlah kutub yang digunakan pada magnet, pada generator yang menggunakan dua kutub dapat membangkitkan satu siklus tegangan sedangkan pada generator dengan empat kutub dapat menghasilkan dua siklus tegangan. Sehingga terdapat perbedaan antara derajat mekanis dan derajat listrik. Derajat mekanik adalah apabila kumparan atau penghantar jangkar berputar satu kali penuh atau 360 derajat mekanis sedangkan derajat listrik adalah jika GGL atau arus bolak-balik melewati satu siklus berarti telah melewati 360 derajat waktu. (www.thescribd.com)

3.3 Sistem Transmisi

Sistem transmisi yang digunakan untuk memindahkan daya dan kecepatan dari kincir ke generator terdiri dari poros, roda gigi, sabuk dan bantalan.

3.3.1 Poros

Poros merupakan salah satu komponen yang sangat penting pada suatu mesin untuk penerus daya dan putaran, hampis semua mesin meneruskan tenaga dengan putaran poros.

Untuk perencanaan poros diperlukan daya rencana (Pd), dimana daya yang ditransmisikan dikalikan dengan dengan factor koreksi (fc) yang berguna sebagai tindakan pengamanan.

...(1) Dimana:

Pd = Daya rencana (W) fc = Faktor koreksi

Putaran (n) poros dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Dimana:

n = Putaran (rpm) v = Kecepatan (m/s) d = diameter poros (mm)

Momen puntir rencana yang terjadi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : T = 9,74 x 10 n Pd ………... ( 3 ) Dimana ; fc = Faktor koreksi Pd = Daya rencana (kW) n = Putaran poros (rpm)

Tegangan geser yang diizinkan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : τa = 2 1 .Sf Sf B = σ …………...( 4 ) Dimana :

σB = Kekuatan tarik bahan Sf1.Sf2 = Faktor koreksi

Tegangan geser yang terjadi dapat menggunakan persamaan berikut :

( )

3 1 , 5 ds T × = τ ...( 5 ) Dimana: T = momen puntir (kg/mm) ds = diameter poros (mm) 3.3.2 Roda Gigi

Roda gigi berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran yaitu dari putaran tinggi ke putaran rendah ataupun dari putaran rendah ke putaran yang lebih tinggi, sehingga daya yang dihasilkan dari sudu rotor dapat ditransmisikan ke beban yang ingin di gerakkan.(Sularso, Kiyokatsu Suga: Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin)

Klasifikasi Roda Gigi

Adapun roda gigi diklasifikasikan menurut beberapa hal yaitu: 1. Menurut letak poros.

2. Menurut bentuk alur gigi. 3. Menurut arah putarannya. 1. Menurut Letak Poros

a. Roda gigi dengan poros sejajar yaitu roda gigi di mana giginya berjajar pada dua bidang silinder, kedua bidang silinder tersebut bersinggungan dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu tetap sejajar. Adapun roda gigi yang termasuk dalam poros sejajar antara lain adalah :

 Roda gigi lurus.  Roda gigi luar.

 Roda gigi miring.  Roda gigi dalam dan pinyon.

 Roda miring ganda.  Batang gigi dan pinyon.

b. Roda gigi dengan poros berpotongan yaitu roda gigi di mana giginya berpotongan pada dua bidang silinder dan kedua bidang tersebut bersinggungan. Adapun roda gigi yang termasuk dalam poros berpotongan antara lain adalah :

 Roda gigi kerucut lurus.  Roda gigi kerucut miring.

 Roda gigi kerucut spiral.  Roda gigi kerucut miring ganda.  Roda gigi kerucut ZEROL.  Roda gigi permukaan.

c. Roda gigi dengan poros silang yaitu roda gigi yang kedua sumbunya saling bersilangan namun tidak saling berpotongan dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangung secara meluncur dan menggelinding. Adapun roda gigi yang termasuk dalam poros silang antara lain adalah :

 Roda gigi cacing silindris.  Roda gigi hiperboloid.

 Roda gigi cacing selubung ganda.  Roda gigi hipoid.

 Roda gigi cacing samping.  Roda gigi permukaan silang.

Roda gigi menurut letak poros ini, sudah mencakup semua jenis roda gigi yang umumnya digunakan dalam transmisi daya dan putaran poros.

2. Menurut Bentuk Alur Gigi

Pembagian roda gigi menurut bentuk alur giginya dibagi menjadi tiga macam yaitu :

a. Roda gigi lurus yaitu roda gigi dengan bentuk alur giginya lurus dan sejajar dengan poros.

b. Roda gigi miring yaitu roda gigi dengan bentuk alur giginya memiliki kemiringan tertentu.

c. Roda gigi miring ganda yaitu roda gigi dengan bentuk alur giginya memiliki dua kemiringan tertentu yang sama besarnya.

3. Menurut Arah Putarannya

Pembagian roda gigi menurut arah putarannya dibagi menjadi dua macam yaitu:

a. Roda gigi yang mempunyai arah putaran berlawanan terhadap roda gigi yang digerakkannya.

b. Roda gigi yang mempunyai arah putaran yang sama dengan roda gigi yang digerakkannya.

Untuk menghitung bagian-bagian roda gigi, khususnya roda gigi kerucut dapat menggunakan persamaan yang ada dibawah ini:

Diameter jarak bagi sementara pinion dan roda gigi

( )

d'0 dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

i a d + = 1 2 ' 0 ...( 6 ) Dimana: i = jumlah gigi

a = jarak sumbu poros

Diamater jarak bagi sebenarnya

( )

d0 dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: 1 0 m z d = × ...( 7 ) Dimana: z = jumlah gigi m = modul gigi

Diameter kepala

( )

dk dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

(

z

)

m

d_k = +2 ...( 8 ) Dimana:

z = jumlah gigi m = modul gigi

Tinggi Gigi pada roda gigi

( )

H _{dapat dihitung menggunakan persamaan}

berikut: k c m H =2× + _{...( 9 )} Dimana: z = jumlah gigi m = modul gigi

ck = kelonggaran puncak gigi

Tinggi kepala

( )

hk dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

(

x

)

m

h_{k1 =} 1_{+ ...(10)}

Dimana:

m = modul gigi

Tinggi kaki roda gigi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

(

)

k

f x m c

h = 1− + _...(11)

Dimana:

Ck = kelonggaran puncak gigi m = modul gigi

Putaran (n) yang ditransmisikan roda gigi 1 adalah dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

n= 0 60000V d π ... (12)

Dimana:

v = kecepatan (m/s)

d0 = diameter jarak bagi sebenarnya (mm)

Faktor koreksi terhadap kecepatan (fv) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: V fv + = 3 3 ... (13) Dimana: v = kecepatan (m/s)

Gaya tangensial roda gigi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: V P F_t =102 ... (14) Dimana:

P = daya yang ditransmisikan (W) v = kecepatan (v)

Beban lentur yang diizinkan

(

F 'b

)

dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut: 1

'

_b

F

= σ2. m. Y. fv... (15) Dimana:

= factor koreksi kecepatan m = modul gigi

Y = faktor bentuk gigi σ2 = tegangan yang diizinkan

Lebar roda gigi (b) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: b = 6×m…………... (16)

Dimana:

m = modul gigi

Tebal gigi (h) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: h = 2 .m π ...(17) Dimana: m = modul gigi

Jarak bagi lingkar

( )

t _{dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:}

t= Z .d π ... (18) Dimana: z = jumlah gigi d = diameter gigi (mm)

3.3.3 Bantalan

Bantalan adalah bagian dari elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros, sehingga putaran atau daya bolak – baliknya dapat berlangsung secara halus, cukup kokoh untuk memungkinkan elemen – elemen lain bekerja dengan baik. Dalam perencanaannya bantalaan harus dapat memenuhi beberapa syarat antara lain :

- Harus dapat menahan beban berat pada poros - Poros harus dapat berputar dengan halus

- Harus dapat menahan gaya yang bekerja secara radial, tangensial, dan aksial.

- Konstruksi sederhana dan mudah pemasangannya.

Untuk perencanaan bantalan, gaya tangensial yang terjadi, dapat dihitung dengan persaamaan berikut:

Dimana :

T = Momen puntir poros (kg.mm) d = Diameter poros ( mm)

Untuk faktor kecepatan (fn), dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Dimana:

n = putaran (rpm)

Faktor umur bantalan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Dimana :

Lh = Lama pemakaian

3.3.4 Sabuk Dan Puli

Sabuk dapat mentransmisikan daya antara dua buah poros yang berjauhan yang tidak mungkin ditransmisikan langsung oleh roda gigi. Dalam hal ini transmisi putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, dimana sebuah sabuk dibelitkan sekeliling puli atau poros.

Kelemahan transmisi sabuk adalah dapat terjadi slip antara puli dan sabuk. Maka sabuk tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat.

Puli adalah sebuah mekanisme yang terdiri dari roda pada sebuah poros yang memiliki alur diantara dua pinggiran di sekelilingnya. Sebuah sabuk biasanya digunakan pada alur puli untuk memindahkan daya. Puli digunakan untuk mengubah arah gaya yang digunakan, meneruskan gerak rotasi, atau memindahkan beban yang berat. Sistem puli dengan sabuk terdiri dua atau lebih puli yang dihubungkan dengan menggunakan sabuk. Sistem ini memungkinkan untuk memindahkan daya, torsi, dan kecepatan, bahkan jika puli memiliki diameter yang berbeda dapat meringankan pekerjaan untuk memindahkan beban yang berat.

Gambar 3.4. Sistem Puli dengan Menggunakan Sabuk

Rangkaian sabuk dan puli dapat digolongkan manjadi:

1. Sabuk terbuka

Sabuk terbuka (open belt drive) digunakan untuk menghubungkan dua poros sejajar yang berputar dengan arah yang sama. Jarak kedua sumbu poros besar, sehingga sisi kencang sabuk harus ditempatkan di bagian bawah.

2. Sabuk silang

Sabuk silang (cross or twist belt drive) disebut juga sabuk puntir, digunakan untuk dua poros sejajar dengan putaran berlawanan arah. Perlu

diperhatikan, bahwa terjadi persinggungan sabuk yang akan menimbulkan pengikisan sabuk satu sama lain. Untuk menghindarinya poros-poros harus mepunyai jarak makasimum 20 x lebar sabuk, dengan kecepatan dibawah 15 m/s.

3. Sabuk seperempat putaran

Sabuk seperempat putaran (quarter turn belt drive) digunakan untuk poros tegak lurus dan berputar pada suatu arah tertentu. Jika dikehendaki arah lain perlu dipasang puli pegarah (guide pulley). Untuk mencegah lepasnya sabuk, lebar bidang singgung puli harus lebih besar atau sama dengan atau sama dengan 1,4 lebar sabuk.

4. Sabuk dengan puli pengencang

Sabuk dengan puli pengencang, digunakan pada poros sejajar dengan sudut kontak yang kecil.

5. Sabuk kompon

Sabuk kompon (compound belt drive) digunakan untuk meneruskan daya dari suatu poros ke poros lainnya melalui beberapa puli.

6. Sabuk bertingkat

Sabuk bertingkat digunakan jika dikehendaki perubahan kecepatan poros yang digerakan pada waktu poros penggerak berputar pada kecepatan konstan

7. Sabuk dengan puli pelepas

Sabuk dengan puli pelepas digunakan jika dikehendaki menjalankan atau menghentikan poros mesin tanpa mempengaruhi puli penggerak. Puli yang terpasak pada mesin disebut fast pulley, dan puli yang berputar bebas disebut loose pulley.

Sabuk V terbuat dari karet dengan penampang trapezium, yang didalamnya terdapat tenunan tetoron atau sejenis bagian inti untuk memberikan kekuatan tarik yang besar.

Untuk perencanaan sabuk dan puli diperlukan parameter sebagai berikut:  Diameter poros puli (ds)

Untuk besar diameter poros pada puli dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : 3 / 1 1 . 5       _{× × ×} = Kt Cb T d a s _{τ ………(22)} Dimana :

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir, dipilih untuk sedikit tumbukan. Cb= Faktor koreksi untuk pembebanan lentur, bila terjadi beban lentur. 

Diameter luar puli (dk)

Diameter luar puli dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: dk = dmin + (Kt . K)………...(23)

Dimana:

 Kecepatan Sabuk (v) _{v =} π₆₀.d_.min₁₀₀₀. n1 ……… (24) Dimana: n = putaran (rpm)

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Kincir Angin

Daya kincir dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: P = Fd.V Dimana: Fd = Cd(1/2.ρ.A.V2) Diasumsikan: V = Kecepatan angin (3,4 m/s) ρ = Massa jenis (1,2 kg/m3₎ A = Luas penampang (0,0 173 m2₎

Cd = Koefisien drag forces (2,3) didipilih berdasarkan tabel drag forces (Lampiran A Tabel 1)

Fd = 2,3 (0,5) (1,2 kg/m3) (0,0173 m2) (3,4 m/s)2 = 0,275 kg.m/s2

Dari hasil perhitungan diatas, maka daya kincir angin dapat dihitung. P = Fd.V

= 0,275 kg.m/s2 = 0,938 Watt 4.2 Poros

Daya yang ditransmisikan 0,938 W, untuk perencanaan diperlukan daya rencana (Pd) dimana daya yang ditransmisikan dikalikan dengan faktor koreksi (fc) yang digunakan sebagai tindakan pengamanan daan dapat dicari dengan persamaan berikut:

Pd = fc . P

Dimana: fc diambil 1,2 untuk daya maksimum (Lampiran A Tabel 2), maka: Pd = 1,2 x 0,938

= 1,256 W

Dalam perencanaan ini diameter poros direncanakan sebesar 20 mm, sehingga putarannya (n) dapat dihitung:

=

54,14 rpm

Momen puntir yang terjadi pada poros dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

T = 20,23 kg.mm

Bahan poros yang digunakan dalam perencanaan ini adalah, S30C dengan kekuatan tarik (σB) = 48 kg/mm2. Maka faktor keamanan bahan adalah:

Sf1 = 6,0 ; untuk baja karbon S-C

Sf2 = 2,0 : karena pengaruh kosentrasi tekanan kekerasan permukaan.

Tegangan yang diizinkan (τa), pada poros dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Tagangan geser (τ) yang terjadi dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Dari perhitungan diatas tegangan yang diizinkan untuk poros sebesar 4 kg/mm2 _{dan tegangan yang diterima oleh poros sebasar 0,012 kg/mm}2 _sehingga perencanaan ini dianggap baik.

4.3 Roda Gigi

Roda gigi yang digunakan merupakan jenis bevel gear atau roda gigi kerucut yang berjumlah 4 buah. Dua buah terletak pada siku pertama dan 2 buah lagi terletak pada siku kedua.

Gambar 4.1. Nama Bagian Roda Gigi

Jumlah gigi dari roda gigi (z)

• Jumlah gigi (z1) = 20 buah

Jumlah gigi (z2 ) = 60 buah

• Jarak antara poros utama dan poros output = 60 mm

• Perbandingan gigi (i) ₂₀60

1 2 ₌ = z z = 3

 Diameter jarak bagi sementara roda gigi

( )

d'0

i a d + = 1 2 ' 01 _i ai d + = 1 2 ' 02 3 1 60 2 ' 01 ₊ × = d 3 1 3 60 2 ' 02 ₊ × × = d 30 ' 01 = d mm ' 90 02 = d mm

 Diamater jarak bagi sebenarnya

( )

d0

30 20 5 , 1 1 01 =m×z = × = d mm 90 60 5 , 1 2 02 =m×z = × = d mm  Diameter kepala

( )

dk

(

z

)

m d_k1 = ₁+2 d_k2 =

(

z₂ +2

)

m

(

20 2

)

1,5 1 = + k d dk₂ =

(

60+2

)

1,5 33 1 = k d _mm dk2 =93mm

 Diameter kaki

( )

df m ck =0.25× 5 , 1 25 . 0 × = k c 375 . 0 = k c _mm

(

z

)

m ck df₁ = ₁ −2 −2×

(

z

)

m ck df₂ = ₂ −2 −2×

(

60 2

)

1,5 2 0,375 1 = − − × df

(

60 2

)

1,5 2 0,375 2 = − − × df 25 , 86 1 = df mm df₂ =86,25mm

 Tinggi pada roda gigi

( )

H

• Tinggi Gigi pada roda gigi

( )

H

375 , 3 375 . 0 5 , 1 2 2× + = × + = = m ck H _mm • Tinggi kepala

( )

hk1

(

x

)

m h_k1 = 1+ ₁ Dimana :

Maka:

(

1 0,4

)

1,5 1 = + k h hk1 =2,1mm

• Tinggi kaki roda gigi

(

)

k f x m c h 1 = 1− 1 +

(

1 0,4

)

1,5 0,375 1 = − + f h = 1,275 mm

 Faktor bentuk gigi (Y)

Faktor bentuk gigi (Y) dapat didapatkan berdasarkan tabel (Lampiran A Tabel 3)

Y1 = 0,320

Y2 = 0,421

 Putaran (n) yang ditransmisikan roda gigi 1 adalah V = ₆₀π.d_x01₁₀₀n2

n = 01 60000V d π = 30 3,4 60000 × × π n = 2165 rpm

 Faktor koreksi terhadap kecepatan (fv)

Kecepatan yang direncanakan adalah 3,4 m/s, maka faktor koreksi terhadap kecepatan dapat dihitung.

V fv + = 3 3 4 , 3 3 3 + = fv 468 , 0 = fv _kg

 Gaya tangensial roda gigi

V P F_t =102 = 3,375 kg 3,4 0,01125 102× ₌

 Bahan roda gigi

Dalam perencanaan ini diambil bahan untuk semua roda gigi yaitu : S35C dengan kekuatan tarik (

σ

B = 52 Kg/mm2 _{) (Lampiran A Tabel 4).}

σ2 = 23 kg/mm2

• Beban lentur yang diizinkan

(

F 'b

)

F

'

b₁= σ2. m. Y1. fv = 23×1,5×0,32×0,468 = 5,16 kg F’b2 = σ2. m. Y_{2 fv} =23×1,5×0,421 ×0,468 =6,79 kg

• Lebar roda gigi (b) b = 6×1,5 = 6×1,5 = 9 mm • tebal gigi (h) h = 2,35mm 2 .1,5 2 .m = =π π

• jarak bagi lingkar

( )

t1

1 t = 1 01 Z .d π 2 02 2 . Z d t =π = 4,28 mm 20 30 3,14 × ₌ = 60 90 14 , 3 × = 6,28 mm

a = 2 d d₀₁ + ₀₂ = 2 90 30 + = 60 mm  Pemeriksaan keamanan 6 1,5 9 m b = = 3,3 9 30 b d = =

Dari hasil yang diperoleh dapat diketahui aman atau tidak dengan persyaratan dibawah ini :

≥0,6 m b 5 , 1 ≥ b d Maka: 6≥0,6 5 , 1 3 , 3 ≥

Dengan demikian roda gigi reduksi ini adalah aman untuk digunakan.

Perencanaan Dan Perhitungan Roda Gigi 3 dan 4 Perencanaan roda gigi 3 dan 4

• Tebal gigi (h) = 2,35 mm

• Lebar (b) = 9 mm

• Tinggi gigi (H) = 3,75 mm

- Tinggi kepala (hk) = 1,5 mm - Tinggi kaki (hf) = 1,875 mm • Jumlah gigi (Z3) dan (Z4) = 15

 Putaran yang ditransmisikan oleh roda gigi 3 adalah

3 60000 d v n π × = 20 14 , 3 60000 4 , 3 × × = n 4.4 Bantalan

Bantalan yang direncanakan dalam perencanaan ini adalah bantalan gelinding.

 Untuk menghitung gaya tangensial yang terjadi, dapat dihitung dengan persaamaan berikut:

Dimana :

T = Momen puntir poros (20,23 kg.mm) d = Diameter poros (20 mm)

Gaya radial (Fr) yang terjadi

α

tg F

Fr = t ⋅

Dimana sudut tekan kerja yang direncanakan 18o _{antara cincin bola maka,} kg

tg

F_r =2,023⋅ 18=0,65 Beban ekuivalen dinamis (Pr)

a r

r X V F Y F

P = ⋅ ⋅ + ⋅

Dimana :

X = Faktor beban radial, 0,56

V = 1

Fa = Diabaikan karena tidak ada beban aksial pada bantalan

gelinding ini dengan roda gigi lurus. Maka: 0 65 , 0 1 56 , 0 ⋅ ⋅ + = r P = 0,364 kg

 Faktor umur bantalan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Dimana :

Lh = Lama pemakaian adalah (20000-30000), dengan pemakaian terus menerus. Pemakaian direncanakan 20.000 jam.

Kapasitas nominal dinamis spesifik, ( C )

2 , 0 4 , 3 364 , 0 ⋅ = ⋅ = n h r f f P C = 6,18 kg

4.5 Sabuk Dan Puli

Parameter yang akan dihitung untuk sabuk dan puli antara lain:  Momen rencana (T)

Momen rencana pada poros puli dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

n Pd T _=9.74×105

Dimana: Pd = 1,256 W n = 3248 rpm Sehingga: 3248 256 , 1 10 74 . 9 _× 5 = T kW T =376,64

 Diameter poros puli (ds)

Untuk besar diameter poros pada puli dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : 3 / 1 1 . 5       × × × = Kt Cb T d a s _τ Dimana:

Kt = 1.5 (faktor koreksi untuk momen puntir, dipilih untuk sedikit tumbukan) Cb= 1.2 (faktor koreksi untuk pembebanan lentur, bila terjadi beban lentur) Maka:

3 / 1 64 , 376 2 . 1 5 . 1 4 1 . 5     _{× × ×} = s d mm d_s =9,52

Dari hasil perhitungan diameter poros maka besar diameter yang akan kita ambil adalah 20 mm.



Diameter minimum puli (d

min

)

Untuk diameter minimum puli dapat kita ambil 145 (Lampiran A Tabel 5) karena jenis/tipe penampang sabuk yang kita pilih adalah tipe B.



Diameter luar puli (dk)

Diameter luar puli dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

dk = dmin + (Kt . K) Dimana: K = 5,5 ( Lampitan A Tabel 6) Maka : d k = 145 + (1.5 × 5.5) d k = 153.25 mm

 Kecepatan Sabuk (v) 1000 . 60 . .dmin n1 v = π Maka : ) / ( 6 , 24 1000 . 60 3248 . 145 . 14 , 3 s m v = =

Untuk konstruksi yang baik dan aman maka, kecepatan sabuk harus lebih kecil dari 30 m/s. Sehingga perencanaan ini dianggap baik