Perancangan Gear Box Penggiling Tempe BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam dunia industri, hampir semua mesin-mesin untuk industri maupun mesin-mesin yang dipakai oleh masyarakat, menggunakan sistem transmisi (gear box). Untuk mempermudah menjalankan beban yang berat agar motor dapat dengan mudah untuk memindah, mengangkat atau mendorong beban yang berat tersebut. Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang berupa rumah untuk roda gigi.Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan poros-poros roda gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat dapat berputar dengan baik dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.Selain harus memiliki konstruksi yang tepat.Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang timbul akaibat perputaran dan pergesekan antar rod gigi, tahan terhadap abrasivitas fluida, dan komponen ini harus rigid. 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. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam dunia industri, hampir semua mesin-mesin untuk industri maupun mesin-
mesin yang dipakai oleh masyarakat, menggunakan sistem transmisi (gear box). Untuk
mempermudah menjalankan beban yang berat agar motor dapat dengan mudah untuk
memindah, mengangkat atau mendorong beban yang berat tersebut.
Gearbox merupakan suatu komponen dari suatu mesin yang berupa rumah untuk
roda gigi.Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan
poros-poros roda gigi pada sumbu yang benar sehingga roda gigi dapat dapat berputar
dengan baik dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.Selain harus memiliki
konstruksi yang tepat.Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh komponen ini
yaitu dapat meredam getaran yang timbul akaibat perputaran dan pergesekan antar rod
gigi, tahan terhadap abrasivitas fluida, dan komponen ini harus rigid.
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.
1.2 Maksud Dan Tujuan
Adapun maksud dan tujuan dari perancangan dan penulisan laporan gearbox ini,
antara lain :
a. Agar mahasiswa mampu menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan
sehingga dapat menerapkan secara langsung dilapangan.
b. Agar dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan permasalahan pada
perencanaan gear box, seperti gaya-gaya pada roda gigi reaksi pada poros dan
yang lainnya.
1
c. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi serta mengupayakan
penggunaan gearbox untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat kearah yang
lebih baik.
BAB II
LANDASAN TEORI
2
2.1 Roda Gigi
Roda gigi adalah salah satu bentuk sistem transmisi yang mempunyai fungsi
mentransmisikan gaya, membalikkan putaran, mereduksi atau menaikkan putaran/
kecepatan. Umumnya roda gigi berbentuk silindris, di mana di bagian tepi terdapat
bentukan-bentukan yang menyerupai (mirip) gigi ( bergerigi).
Prinsip kerja gearbox adalah putaran dari motor diteruskan ke input shaft (poros
input) melalui hubungan antara clutch/ kopling, kemudian putaran diteruskan ke main
shaft (poros utama), torsi/ momen yang ada di mainshaft diteruskan ke spindel mesin,
karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga rpm atau
putaran spindel yang di keluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang di inginkan. Berikut
penjelasan beberapa part yang terdapat dalam gearbox.
Input shaft (poros input)
Input shaft adalah komponen yang menerima momen output dari unit kopling,
poros input juga befungsi untuk meneruskan putaran dari clutch kopling ke
mainshaft (poros utama), sehingga putaran bisa di teruskan ke gear-gear. Input shaft juga
sebagai poros dudukan bearing dan piston ring, selain itu berfungsi juga sebagai saluran
oli untuk melumasi bagian dari pada inputshaft tersebut.
Gear shift housing (rumah lever pemindah rpm)
Gear shift housing adalah housing dari pada lever pemindah gigi yang berfungsi
untuk mengatur ketepatan perpindahan gigi, Apabila gigi sudah dipindahkan maka lever
akan terkunci sehingga lever tidak bisa berpindah sendiri pada saat spindel sedang
berputar.
Main shaft (poros utama)
3
Mainshaft yang berfungsi sebagai tempat dudukan gear, sinchromest, bearing dan
komponen-komponen lainnya. Main shaft juga berfungsi sebagai poros penerus putaran
dari input shaft sehingga putaran dapat di teruskan ke spindel, main shaft juga berfungsi
sebagai saluran tempat jalannya oli.
Planetary gear section (unit gigi planetari)
Planetary adalah alat pengubah rpm di suatu range tertentu dimana rpm dapat di
ubah sesuai dengan kebutuhan proses pengerjaan dan dapat pula mengubah arah putaran
spindel.
Oil pump assy (pompa oli)
Oil pump berfungsi untuk memompa dan memindahkan oli dari transmisi
case (rumah transmisi) menuju ke sistem untuk dilakukan pelumasan terhadap
komponen-komponen yang ada di dalam transmisi secara menyeluruh.
Clucth housing
Clutch housing adalah rumah dari clucth kopling yang berfungsi sebagai
pelindung clutch kopling, clutch housing juga berfungsi sebagai tempat dudukan dari
pada oil pump dan input shaft.
Transmisi gear/ roda gigi transmisi
Transmisi gear atau roda gigi transmisi berfungsi untuk mengubah input dari
motor menjadi output gaya torsi yang meninggalkan transmisi sesuai dengan kebutuhan
mesin.
Bearing
Bearing berfungsi untuk menjaga kerenggangan dari pada shaft (poros), agar pada
saat unit mulai bekerja komponen yang ada di dalam transmisi tidak terjadi kejutan,
sehingga transmisi bisa bekerja dengan smooth (halus).
Piston ring (ring penyekat oli).
4
Piston ring berfungsi sebagai penyekat agar tidak terjadi kebocoran pada sistem
pelumasan, piston ring juga berfungsi sebagai pengencang input shaft agar input
shaft tidak rengang pada saat unit berjalan.
Sun gear (gigi matahari)
Sun gear berfungsi untuk meneruskan putaran ke planetary gear section. Sun
gear berhubungan langsung dengan gear yang ada pada unit planetary yang berfungsi
sebagai penerus putaran, momen dari transmisi.
Oil filter (filter oli)
Oil filter adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring oli dari kotoran. Oli
harus di saring, agar komponen transmisi tidak cepat aus yang disebabkan karena
terjadinya gesekan antara komponen yang dapat menimbulkan geram-geram.Sehingga oli
yang masuk ke sistem harus disaring dulu agar unit transmisi tetap baik.
Oil pipe (pipa oli)
Oil pipe adalah pipa oli tipe batang, yang berfungsi sebagai saluran oli untuk
menyalurkan oli dari transmisi case ke planetary gear section untuk dilakukan pelumasan
terhadap unit planetary.
Konstruksi roda gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan
gerak.Bentuk gigi dibuat untuk menghilangkan keadaan slip,sehingga penyaluran putaran
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
Gaya radial (Fr) = Gaya yang berimpit dengan jari-jari Gaya tangensial = Gaya yang biasa disebut sebagai garis singgung. Gaya normal = Gaya yang tegak lurus bidang.
i. Menentukan beban ijin bending (Fb)
Fb=s ˳byp
j. Koreksi metode AGMA
16
Sad=Sat x KiKt x Kr
Psi
Dimana :
Sad = Tegangan ijin max perencanaan (Psi)Sat = Tegangan ijin bahan (Psi) Ki = Faktor umur = 1 sembarang umumKt = Faktor temperatur = 1Kr = Faktor keamanan = 1,333 Tegangan yang pernah terjadi pada kaki gigi (ϭt)
ϭt= FtxKoxPxKsxKmKvxBxj
ϭt = Tegangan yang terjadi (Psi)Ft = Gaya tangensial (Ib)Ko = Faktor koreksi ukuran = 1Ks = Faktor koreksi ukuran = 1Km = Faktor koreksi distribusi beban Kv = Faktor koreksi distribusi beban J = Faktor korewksi beban lebih 1,25P = Diameter Pitch B = lebar gigi
Syarat keamanan; sad > ϭt
2.3.2 Persamaan yang digunakan pada roda gigi miring (Helical gear)
a. Ukuran geometri pada helical gear
Normal circular pitch (Pn) adalah jarak antara dua titik pada gigi yang ada pada satu bidang yang tegak lurus terhadap sudut helix.
Transverse Circular pitch (P) adalah diukur pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.
Aksial pitch (Pa) adalah jarak yang diukur dari bidang yang sejajar sumbu poros.
Pn =P.cosPa =P.cos
17
P = Ntd
Dimana :
P = diameter pitch pada bidang yang tegak lurus sumbu poros.
∑t = jumlah gigi gear.
D = diameter circle.
Pn = normal diameter pitch.
P.p=π:Pn . Pn =π dan Pn =P
cos ˠ
b. Jumlah gigi equivalent
Radius ellips
Jumlah gigi equivalent dapat dihitung dengan rumus ;
Nte = Pn.2.rc
Dimana Pn = normal diameter pitch, dengan demikian ;
c. Beban dinamis pada helical gear
Dapat diperkirakan dengan rumus :
18
Dimana :
Vp = pitch line velocity
D. Tegangan bending pada helical gear
Persamaan lewis :
Dimana :
Ko = faktor beban lebih
Kv = faktor dinamis
Km = faktor distribusi beban
J = faktor geometri
2.3.3 Persamaan yang digunakan pada gigi payung (Bevel gear)
a. Perbandingan kecepatan untuk bevel gear
Sedang sudut antara kedua poros roda gigi adalah jumlah dari sudut pitch-nya :
Dimana:
∑ = sudut poros
19
= sudut pitch gear
γ = sudut pitch pinion
Sudut picth dapat dicari dengan rumus:
b. Jumlah gigi equivalent
Dimana :
Nt’ = jumlah gigi equivalent ; Nt = jumlah gigi sebenarnya.
c. Bahan dinalis untuk bevel gear
Kecepatan pitch-line = Vp, dan yang dipakai pada persamaan ini dicari pada pitch diameter rata-rata
Diharapkan besarnya = Fb = Fd
d. Beban keausan ijin
Estimasi beban keausan ijin dapat memakai rumus:
20
dp = diameter pitch diukur dari bagian belakang gigi
Dimana:
N’tp dan N’tg = jumlah gigi eqivalent pada pinion dan gear.
BAB III
PERENCANAAN
Diketahui data-data sebagai berikut :
21
Type Motor : Motor AC BS 5000 - 99
Daya Motor : 1.5 Kw
Putaran : 3500 Rpm
Bahan Poros : St 60
Bahan Pasak : St 37
Baut Pengikat : Kwalitas 4.6
Modul : 2
Sket Rancangan Gear Box
3.1 Perencanaan Roda Gigi
a) Menentukan Jumlah Gigi (Z)
Nin
Nout=3500 . 45
500 . 45=157 . 500
22 . 500=Z 2. Z 4 . Z 5
Z 1 . Z 3 . Z 6=50 .70 .45
45 .25 .20
22
Jadi : Z1 = 45 Z6 = 20
Z2 = 50 Z7 = 16
Z3 = 25 Z8 = 30
Z4 = 70 Z9 = 30
Z5 = 45
Keterangan : Z1, Z2 = Roda gigi lurus
Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 = Roda gigi miring
Z8, Z8 = Roda gigi payung
b) Menentukan Diameter Tusuk (Dt)
Berdasarkan jumlah gigi (Z), maka dapat dihitung :
Dt 1=ZI . M=45 .2=90 mm
Dt 2=Z 2 . M=50 .2=100 mm
Dt 3= Z 3 . Mncos β
= 25 .2cos15 °
=51,76 mm
Dt 4=Z 4 .Mncos β
= 70 .2cos 15°
=144,93 mm
Dt 5=Z 5 . Mncos β
= 45 .2cos15 °
=93,17 mm
Dt 6= Z 6 . Mncos β
= 20 .2cos15 °
=41,41mm
Dt 7= Z 7 . Mncos β
= 16 .2cos15 °
=33,12 mm
Dt 8=Z 8 . M=30 .2=60 mm
23
Dt 9=Z 9 . M=30.2=60 mm
c) Menentukan lebar gigi roda gigi lurus dan miring (b)
b = ( 6 : 10 ) = 8 .2 = 16 mm
Jadi lebar gigi untuk masing-masing gigi lurus & miring adalah 16 mm
d) Menentukan jarak antara poros (A)
A= Mncos β
= Z 1+Z 22
1. Antara poros I dan II
A 1= Mncos β
=Z 1+Z 22
= 2,070 .47,5
= 98,3 mm
2. Antara poros II dan III
A 2= Mncos β
=Z 3+Z 42
¿ 2cos β
=25+702
¿2,070 .47,5
= 98,325 mm
3. Antara poros III dan IV
A 3= Mncos β
=Z 5+Z 62
24
¿ 2cos β
=45+202
¿2,070 .32,5
= 67,275 mm
4. Antara poros III dan IV
A 4= Mncos β
=Z 5+Z 72
¿ 2cos β
=45+162
¿2,070 .30,5
= 63,135 mm
e. Menentukan tinggi gigi seluruhnya (h)
h= (2,1 : 2.3)mm
h=2,2 . 2 = 4,4 mm
Jadi tinggi gigi untuk roda gigi miring dan roda gigi payung=4,4mm