PERHITUNGAN RODA GIGI (SPUR AND HELICAL GEARING) 1. PRINSIP PERHITUNGAN TENTUKAN DIMENSI START DATA TENTUKAN MATERIAL PERHITUNGAN PERHITUNGAN DIPEROLEH MATERIAL DIPEROLEH DIMENSI
PERHITUNGAN RODA GIGI(SPUR AND HELICAL GEARING)
1. PRINSIP PERHITUNGAN
TENTUKAN DIMENSI
START
DATA
TENTUKAN MATERIAL
PERHITUNGAN PERHITUNGAN
DIPEROLEH MATERIAL
DIPEROLEH DIMENSI
1.1 DATAYang dimaksud dengan data pada diagram diatas adalah seluruh
persyaratan yang harus dipersiapkan sebelum melakukan perhitungan roda gigi.
Dengan demikian, roda gigi tersebut digunakan untuk apa, general design, jumlah
yang dibutuhkan dan pembuatan juga merupakan data-data yang dimaksud dalam
diagram. Selain hal tersebut data operasi merupakan hal pokok dalam perhitungan
roda gigi.
Data pemakaian merupakan data yang digunakan untuk istimasi beban
sesuai dengan kondisi operasi. Beban yang dimaksud dikelompokkan menjadi tiga
bagian sesuai dengan shock yang terjadi. Tabel berikut menunjukkan
pengelompokkan beban yang dimaksud.
Tabel 1 (ref. G Niemann Tabel 20/7)
No Type Shock PemakaianShock level
1 No shock
Generator, belt conveyors, screw conveyors, plate conveyors, small lifts, electric hoists, feed mechanism drives in machine tools, ventilating fans, turbo-blower, centrifugal compressors, agitators, and mixers for material of uniform density
I
2Moderate shock
Main drive for machine tools, heavy lifts, rotary drives of cranes, mine ventilators, agitator and mixer for material of non-uniform density, multi-cylinder pump, feed pumps
II
3Severe shock
Punching, shearing, dough mills, rolling mill and iron and steel works machinery, power ahowels, heavycentrifuges, heavy feed pumps, rotary drilling rigs, briquetting presses, pug mills
III
Berdasarkan kondisi operasi tersebut, perlu adanya koreksi terhadap daya atau
torsi dengan memasukkan shock factor . Data shock factor dapat dilihat pada
referensi G Niemann tabel 22/18 dan gambar 23/27.
Data operasi meliputi : Daya pada pinion N1 (Hp), Torsi pada pinion M1
(kgm), Intensitas beban B (kg/mm2), Putaran n (rpm), Kecepatan v (m/sec).
1.2 MATERIAL Material yang umum digunakan untuk roda gigi ditunjukkan pada tabel
22/25 G. Niemann. Dari tabel tersebut kita dapat menghitung intensitas beban yang
diijinkan. Intensitas beban yang diijinkan terdiri dari harga batas kekuatan
permukaan dan tegangan pada kaki gigi.
Kekuatan permukaan dihitung dengan persamaan :
dimana :
adalah endurance strenggth (kg/mm2) (tabel 22/25 G Niemann untuk
perhitungan safety factor SG and figure 22/41 untuk menyatakan
umum Lh)
adalah faktor koreksi pasangan material
untuk material pada tabel 22/25
berpasangan dengan baja
apabila material tersebut berpasangan
dengan besi tuang
apabila berpasangan dengan
material yang memiliki modulus
elastisitas EG.
adalah faktor koreksi terhadap kekerasan permukaan material
bilamana kekerasan permu-kaan
berbeda dengan pada tabel 22/25 dan
masih dibawah 650; selain itu
adalah faktor koreksi pelumas, merupakan fungsi viskositas V pada
temperatur operasi.
(cSt) 6.3 21 37
0.7 0.75 0.8
(cSt) 68 100 145
0.9 1.0 1.1
(cSt) 200 265 300
1.2 1.3 1.35
adalah faktor koreksi terhadap kecepatan keliling v (m/sec)
adalah rolling circle diameter (m)
Kekuatan permukaan yang diijinkan dihitung berdasarkan tabel 22/11 G. Niemann,
yakni :
For
For
With substitution of
Tegangan pada kaki gigi yang diijinkan dihitung berdasarkan tabel 22/25 ,
tabel 22/27 dan gambar 22/42 G. Niemann. Selanjutnya diperoleh
Dari tabel 22/25, untuk perhitungan safety factor
Dari gambar 22/42, untuk menentukan umur
Dari tabel 22/25, untuk perhitungan safety pada sudden failure
Untuk idler gears (reversed loading)
Bilamana the tooth fillet radius of curvature , dari
gambar 22/22
1.3 DIMENSIYang dimaksud dimensi diantaranya adalah :
a. Jarak sumbu
adalah pitch circle diameters (mm)
adalah rolling circle diameters (mm)
b. Face width
c. Pinion diameter
2. CONTOH PERHITUNGAN Perhitungan transmisi roda gigi sepeda motor dengan 4 (empat) tingkat
kecepatan. Data-data yang diperoleh adalah :
Daya maksimum 10.35 Hp pada putaran 7000 rpm
Torsi maksimum 1.10 kgm pada putaran 6500 rpm
Reduksi gigi 1 i1 = 3.250
Reduksi gigi 2 i2 = 1.812
Reduksi gigi 3 i3 = 1.200
Reduksi gigi 4 i4 = 1.045
Data-data lain diperoleh dari pengukuran dan ditentukan sesuai standart yang
ada, yaitu :
Jarak sumbu poros = 65 mm
Jumlah gigi
Reduksi gigi 1
Reduksi gigi 2
Reduksi gigi 3
Reduksi gigi 4 232 z Sudut kontak
Lebar gigi
PERHITUNGANA. TRANSMISI 1
Transmisi 1 digunakan untuk menjalankan kendaraan dari keadaan diam,
dengan demikian dibutuhkan torsi yang besar, bukan kecepatan yang tinggi. Jadi
data yang digunakan bukan daya maksimum tetapi torsi maksimum.
Berdasarkan hal tersebut, kita dapatkan data operasi adalah :
Dari data ini kita dapatkan :
Material yang digunakan dari tabel 22/25:
Factors Roda gigi 1 Roda gigi 2
Material St 70.11 St 70.11
BHN (Hb) 220 220
(kg/mm2) 0.70 0.70
(kg/mm2) 24 24
(kg/mm2) 80 80
Berdasarkan material yang digunakan kita hitung kekuatan permukaan yang
diijinkan, yaitu :
Factors koreksi
Roda gigi 1
Roda gigi 2
Keterangan
1 1 Material tabel 22/25 berpasang-an dengan baja
1.12 1.12
1.08 1.08
0.89 0.89 Dari tabel 22/28
Diambil
Dari tabel 22/26
Berdasarkan kondisi operasi sepeda motor, beban berfluktuasi, maka dari
tabel 22/18 . Sedangkan dari tabel 22/13 kita dapatkan
untuk long life gearing dan untuk umur roda gigi terbatas. Pada kasus
ini kita ambil , selanjutnya kita dapatkan :
Selanjutnya
Tegangan ijin pada kaki gigi adalah
Perhitungan dimensi gigi (yang merupakan pengecekan terhadap harga
berdasarkan hubungan geometris dengan berdasarkan kekuatan material)
Kita dapatkan
Harga db1 ini harus lebih kecil dari harga db1 sebelumnya.
Perhitungan intensitas beban efektif
Factor loading effects
Harga Keterangan
Beban kejut
SC 1.5 Telah diuraikan di atas
Beban
dinamis 1.28 Lihat perhitungan faktor beban dinamis dibawah
Distribusi
beban 0.76
Dari persamaan 22/21
Dari tabel 22/19 diperoleh
untuk material St/St
Sudut beban 1.0 Dari gambar 22/38 untuk
Hasil yang diperoleh harus memenuhi
Perhitungan faktor beban dinamis
Dari gambar 22/37
kg/mm
Dari tabel 22/12 untuk diperoleh pelumasan jenis
splash lubrication dengan , dan
Base pitch error
mm
diambil 2.5 mm
Tooth-directional error
→ →
Effective tooth-directional error
Faktor kesalahan terbesar
Selanjutnya dari gambar 22/37 diperoleh
Overlap ratio
→
Selanjutnya diperoleh
PERHITUNGAN UNTUK PENGECEKAN HASIL YANG DIPEROLEH
Pengecekan terhadap perbandingan kontakBerdasarkan gambar 22/39 dan tabel 22/21
mm
Berdasarkan referensi G.Niemann
Radial clearance
Pada kasus ini kita ambil
Selanjutnya kita dapatkan
Berdasarkan referensi G.Niemann
Radial clearance
Pada kasus ini kita ambil
Selanjutnya kita dapatkan
Dari tabel 22/21 untuk diperoleh
Jadi
Dari tabel 22/22 diperoleh
Harga harus memenuhi kondisi
Pengecekan terhadap tegangan kaki gigiBerdasarkan tabel 22/22 dan gambar 22/40
Roda gigi 1 sebagai penggerak, diperoleh :
Dari gambar 22/40 dengan mengambil harga , kita dapatkan :
maka
maka
Selanjutnya diperoleh :
Tegangan yang terjadi pada kaki gigi adalah :
Roda gigi 1
Roda gigi 2
Harus memenuhi kondisi
Pengecekan terhadap tekanan permukaanDari persamaan 22/72 dan tabel 22/23 dan tabel 22/24 didapat :
Dari tabel 22/22 dengan roda gigi 1 sebagai penggerak diperoleh :
Syarat
Selanjutnya didapatkan :
Tekanan permukaan roda gigi 1
Tekanan permukaan roda gigi 2
Pengecekan terhadap faktor keamananFaktor keamanan terhadap kepatahan gigi
Bila harga roda gigi memiliki umur terbatas. Umur roda gigi
dihitung dengan persamaan
(jam)
Faktor keamanan terhadap pitting
Bila harga roda gigi memiliki umur terbatas. Umur roda gigi
dihitung dengan persamaan
(jam)
Bila harga roda gigi memiliki umur tak terbatas.
Catatan :
1. Tolong koreksi angka-angka perhitungannya, mungkin ada yang salah.
2.