perencanaan mekanikal

BAB I

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah Swt. yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas yang berjudul “Alat Pembuat Nasi Goreng” ini tepat pada waktunya.

Adapun tujuan dari penulisan dari laporan ini adalah untuk memenuhi tugas pada mata kuliah Perencanaan Mekanikal. Selain itu, laporan ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang elemen dan komponen – komponen pada mesin.

Terlebih dahulu, saya mengucapkan terima kasih kepada Bapak Rudy Sutanto. ST.. MT. selaku Dosen Perencanaan Mekanikal yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan sesuai dengan bidang studi yang kami tekuni ini.

Kami juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan semua, terima kasih atas bantuannya sehingga sehingga kami dapat menyelesaikan tugas ini.

Kemudian, kami menyadari bahwa tugas yang kami tulis ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun kami butuhkan demi kesempurnaan laporan ini.

Mataram, 25 Oktober 2023

Kelompok

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Roda Gigi

Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu rodagigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :

 Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.

 Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

 Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

 Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil.

 Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar

Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus.

2.1.1. Jenis – Jenis Roda Gigi 1. Spur Gear (Roda Gigi Lurus)

Roda gigi yang paling sederhana yang terdiri dari silinder dengan gigi- gigi pada keliling luarnya. Ujung roda gigi-gigi lurus dan tersusun paralel terhadap aksis rotasi. Roda gigi ini hanya bisa dihubungkan secara paralel. Spur gear harus sama, sehingga kaitan antara gigi dapat berlangsung dengan baik. Bentuk spur gear dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Spur gear Sumber : mechanicdrive.com 2. Helix gear

Roda gigi yang ujung roda gigi-giginya tersusun helix pada derajat tertentu, gigi-gigi yang bersudut menghasilkan pergerakan roda gigi menjadi halus dan sedikit getaran. Bentuk helix gear bisa dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2. 2 Helix gear Sumber : amazon.com 3. Bevel gear

Roda gigi yang ujung roda gigi-giginya berbentuk seperti kerucut terpotong. Bevel gear dapat berbentuk lurus seperti spur gear atau spiral seperti helix gear. Bevel gear dapat meneruskan daya pada dua poros yang memiliki sudut 45°. Bentuk bevel gear bisa dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2. 3 Bevel gear Sumber : kggear.co.jp

4. Worm gear

Bentuk dari worm gear menyerupai screw berbatang yang dipasangkan dengan spur gear. Worm gear pada umumnya digunakan untuk mendapatkan torsi yang tinggi dan kecepatan yang rendah. Kerugian menggunakan worm gear adalah adanya gesekan yang menyebabkan efisiensi yang rendah sehingga membutuhkan pelumasan yang lebih. Worm gear hanya dapat menurunkan kecepatan putar dan tidak bisa digunakan untuk menaikkan kecepatan putar. Bentuk worm gear bisa dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2. 4 Worm gear Sumber : indiamart.com 5. Rack dan pinion gear

Pasangan pinion gear terdiri dari roda gigi yang disebut pinion dan batang bergerigi yang disebut rack. Perpaduan rack dan pinion menghasilkan mekanisme transmisi torsi yang berbeda, ketika pinion berputar, rack akan bergerak lurus. Mekanisme ini digunakan pada

beberapa jenis kendaraan untuk mengubah rotasi dari setir kendaraan menjadi pergerakan ke kanan dan kiri dari rack sehingga roda berubah arah. Bentuk rack dan pinion gear bisa dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2. 5 Rack dan pinion gear Sumber : indiamart.com 2.1.2. Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi

Jika putaran rodagigi yang berpasangan dinyatakan dengan n1 (rpm) pada poros penggerak dan n2 (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter lingkaran jarak bagi d1 (mm) dan d2 (mm) dan jumlah gigi z1 dan z2 , maka perbandingan putaran u adalah :

u=n1 n2=d1

d2=m . z1 m . z2=z1

z2=1 i z1

z2=i

Harga i adalah perbandingan antara jumlah gigi pada rodagigi dan pinion, dikenal juga sebagai perbandingan transmisi atau perbandingan rodagigi.

2.1.3. Nama nama Bagian Roda Gigi

Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan rodagigi yang perlu diketahui :

1. Lingkaran pitch (pitch circle)

Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain.

2. Pinion

Rodagigi yang lebih kecing dalam suatu pasangan roda gigi.

3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter) Merupakan diameter dari lingkaran pitch

4. Diameter Pitch Jumlah gigi persatuan pitch

5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat ditulis :

t=πd_b1 z

6. Modul (module)

Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi.

m=d_b1 z

7. Adendum (addendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch diukur dalam arah radial.

8. Dedendum

Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.

9. Working depth

Jumlah jari jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak dikurangi dengan jarak poros

10. Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang berpasangan 11. Pitch point

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang rodagigi yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.

12. Operating pitch circle

lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang rodagigi yang berkontak dan jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

13. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

14. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

15. Width of space

Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

16. Sudut tekan (pressure angle)

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

17. Kedalaman total (total depth) Jumlah dari adendum dan dedendum.

18. Tebal gigi (tooth thickness)

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

19. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch 20. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.

21. Sisi kepala (face of tooth) Permukaan gigi diatas lingkaran pitch

22. Sisi kaki (flank of tooth)

Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.

23. Puncak kepala (top land) Permukaan di puncak gigi

24. Lebar gigi (face width)

Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

Gambar 2.6 Bagian bagian dari roda gigi kerucut lurus.

2.1.4. Perhitungan Roda Gigi Lurus

Dalam perancangannya roda gigi berputar bersamaan dengan roda gigi lurus lainnya dengan nilai perbandingan putaran yang ditentukan . Roda gigi ini dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah , aus atau berlubang – lubang (bopeng ) permukaannya , dan tergores permukaannya karena pecahnya selaput minyak pelumas . Karena perbandingan kontak adalah 1,0 atau lebih maka beban penuh tidak selalu dikenakan pada satu gigi tetapi

demi keamanan perhitungan dilakukan atas dasar anggapan bahwa beban penuh dikenakan pada titik perpotongan A antara garis tekanan dan garis hubung pusat roda gigi , pada puncak gigi.

 Gaya Ft yang bekerja dalam arah putaran roda gigi : Ft = Fn . Cos αb

Dimana :

Ft = Gaya tangensial

Fn = Tekanan normal pada permukaan gigi αb = Sudut tekanan kerja

 Jika diameter jarak bagi adalah db1 (mm) , maka kecepatan keliling v (m/s)pada lingkaran jarak bagi roda gigi yang mempunyai putaran N1 (rpm) ,adalah :

P=π . Db1.n1 60x1000

 Hubungan antar daya yang ditransmisikan P (kW) , gaya tangensial Ft (kg)dan kecepatan keliling v (m/s) , adalah :

P=Ft . v 102

Jika b (mm) adalah lebar sisi , BC = h (mm) , dan AE = L (mm) , maka tegangan lentur σb ( kg/mm2 ) pada titik B dan C ( dimana ukuran penampangnya dalah b x h ), dengan beban gaya tangensial Ft

 Beban gaya tangensial Ft pada puncak balok :

Ft=σb .b . b² 6L

 Tegangan lentur yang di izinkan σa ( kg / mm2 ) yang besarnya tergantung pada macam

bahan dan perlakuan panas adalah :

σa= F_b M .Y . Fv dimana ;

Fb = beban lentur ( kg/mm ) Y = Faktor bentuk gigi Fv = Faktor dinamis

2.2. Poros

Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasanga elemen pemindah gaya, seperti, roda gigim bantalan dan lain-lain. Poros bisa menerima beban tarikan, lenturan, tekan atau puntiran yang bekerja sendiri sendiri maupun gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros mencakup beberapa variasi seperti shaft atau axle (as). Shaft merupakan poros yang berputar dimana akan menerima beban punter (Khurmi, R.S., 2005).

Jenis poros yang lain adalah jenis poros transmisi, Poros ini akan mentransmisikan daya meliputi kopling, roda gigi, pulley, sabuk, atau sprocket rantai dan lain lain. Poros ini memperoleh beban punter murni atau punter dan lentur.

Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start atau beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan demikian seringkali diperlukan koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan factor koreksi perencanaan. (Sularso, 2002)

Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban punter atau gabungan antara punter dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan. Oleh karena itu, suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas.

2. Kekuatan poros

Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup, tetapi jika lenturan puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara, karena itu disamping kekuatan porosm kekakuan juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

3. Korosi

Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida yang korosif maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi kurang.

4. Bahan poros

Poros yang digunakan untuk putaran yang tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan (case hardening).

2.3. Pulley

BAB III PERHITUNGAN

1. Perhitungan Rantai

Dik : n1 = 1000 rpm, n2 = 250 rpm, n3 = 50 rpm

 Rasio kecepatan rantai

VR=n1

n2=1000 250 =2

 Jumlah gigi n1

n2=1000 250 =40

10

z2 = 40, z1 = 10

 Desain daya = Daya motor x (ks) k2 = 1, k2 = 1,5, k3 = 1,5 ks = k1 x k2 x k3

= 1 x 1,5 x 1,5

= 2,25 Jadi :

Desain daya motor = Daya motor x (ks) = 15 x 2,25 = 33,75 kW Diperoleh berdasarkan tabel :

Pitch P = 19,05 mm

Diameter roll, d = 12,07 mm

Lebar minimum roll, w = 11,68 mm

Beban putar = 106.P² = 106(10,05)² = 38 kN = 38 x 10³ N

 Diameter lingkar pitch pada pinion

d1 = P cosec(180/z1) = 19,05 cosec (180/10) = 61,65 mm = 0,0616 m

 Diameter lingkar pitch pada sprocket besar

d2 = P cosec(180/z2) = 19,05 cosec (180/40) = 242,8 mm = 0,242 m

 Kecepatan linear pitch dari pinion

v1=π . d1.n1

60 =π .0,0616.1000

6 0 =3,22m/s

 Beban rantai

W= daya motor

kecepatan linear pitch= 15

3,22=4,658kN=4658N

 Jarak pusat menjadi x = 2.d = 2 x 242 = 484 mm

 Jumlah link rantai

k=z1+z2 2 +2x

P +

[

^{z22−zπ 1}

]

^2Px

k=10+40

2 +2(484)

19,05 +

[

^40−102π

]

^{219,05484 =76,71mm}

 Jadi, panjang rantai L = k . P

= 76,71 x 19,05

= 1461 mm ~ 1,461 m

Perhitungan Roda Gigi Teori Dasar Rodagigi. Diakses pada 20 November 2023 dari https://staffnew.uny.ac.id/upload/131808343/pendidikan/Perhitungan+Roda+Gigi+1.pdf Yefri C. (2010) Teori Dasar Roda Gigi. Diakses pada 20 November 2023 dari

https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/teori-dasar-rodagigi.pdf