BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Roda Gigi

Roda gigi merupakan komponen yang menghubungkan satu poros ke poros

yang lain, dengan jumlah putaran dan arah putaran poros yang berbeda, atau dengan

jumlah putaran yang sama. Fungsi utama dari roda gigi adalah sebagai penghantar daya

dari poros penggerak ke poros utama atau poros yang digerakkan dengan reduksi putaran

tertentu. Roda gigi diklasifikasikan menurut letak poros, arah putaran, dan bentuk jalur

gigi.

Gambar 1.1. Macam-macam roda gigiSumber: Sularso, 1997 : 213

Roda gigi dengan poros sejajar adalah roda gigi dimana giginya sejajar dengan

dua bidang silinder (bidang jarak bagi). Kedua bidang silinder tersebut bersinggungan

dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu tetap sejajar. Roda gigi lurus

(a) merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Roda gigi

miring (b) mempunyai jalur yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi. Roda gigi

miring sangat baik untuk mentransmisikan putaran tinggi dengan beban yang besar. Roda

gigi miring ganda (c) adalah pengembangan dari roda gigi mirin. Roda gigi dalam (d)

dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi

yang besar. Batang gigi (e) merupakan dasar profil pahat pembuatan gigi. Jenis lain dari

roda gigi dengan sifat-sifat dan keunggulan masing-masing; roda gigi kerucut lurus (f),

roda gigi kerucut spiral (g) dan lain-lain.

Roda gigi yang telah disebutkan di atas semuanya mempunyai perbandingan

kecepatan sudut tetap antara kedua poros. Disamping itu ada pula roda gigi yang

perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi, seperti misalnya roda gigi eksentris,

roda gigi bukan lingkaran, roda gigi lonjong pada meteran air dan lain-lain. Ada pula

Roda gigi dengan putaran yang terputus-putus dan roda gigi Geneva yang dipakai,

misalnya untuk menggerakkan film pada proyektor bioskop.

1

Dalam teori roda gigi pada umumnya dianut anggapan bahwa roda gigi

merupakan benda kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk jangka waktu

yang lama. Namun pada apa yang disebut transmisi harmonis, diperlukan gabungan roda

gigi yang bekerja dengan deformasi elastis dan tanpa deformasi.

1.2 Roda Gigi Lurus

1.2.1 Pengertian Roda Gigi Lurus

Roda gigi lurus adalah roda gigi yang mempunyai elemen gigi sejajar dengan

poros putar dan roda gigi yang kecil disebut pinyon.

1.2.2 Tata Nama Roda Gigi Lurus

Roda gigi lurus merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang

sejajar poros. Berikut ini istilah-istilah roda gigi lurus :

a. Tinggi gigi (h)

b. Tinggi kepala/eddendum (ha)

c. Tinggi kaki/dedendum (hf)

d. Lebar gigi (b)

e. Lingkaran kepala

f. Jarak bagi lingkar (t)

g. Tebal gigi (s)

h. Lebar ruang (e)

i. Lingkaran jarak bagi (d)

j. Jari-jari fillet

k. Lingkaran kaki

l. Jumlah gigi (z)

m. Diameter lingkaran jarak bagi (d”)

n. Modul (m)

o. Perbandingan putaran (u)

p. Jarak sumbu poros (a)

q. Sudut tekanan (α˚)

r. Kedalaman pemotongan gigi (H)

s. Perbandingan kontak (ε)

t. Jarak bagi diametral (DP)

u. Lingkaran dasar

Gambar 1.2. Nama-nama bagian roda gigiSumber: Sularso, 1997 : 214

2

1.2.3 Perbandingan Gigi

Sebagai petunjuk umum, perbandingan gigi haruslah didasarkan pada sudut

tekan normal 200. Dimensi gigi haruslah dihitung dengan menggunakan

puncak diametral normal. Perbandingan ini cocok untuk sudut kemiringan dari

00 sampai 300, dan semua sudut kemiringan bila dipotong dengan alat

pemotong hobbing yang sama.

Kecuali untuk roda gigi yang berpuncak halus (puncak diameter 20 atau lebih

halus), tidak ada standar untuk perbandingan gigi roda gigi miring. Karena

roda gigi miring jarang dipakai secara saling dapat dipertukarkan, dan banyak

rencana yang berbeda yang masih dapat dipakai bersama.

1.2.4 Analisa Gaya Yang Bekerja Pada Roda Gigi Lurus

Gambar 1.3. Gaya pada gigiSumber: Sularso, 1997 : 238

Jika tekanan normal pada permukaan gigi dinyatakan dengan Fn, maka gaya

Fkt dalam arah keliling atau tangensial pada titik A adalah

Fkt = Fn cos ω

Gaya Ft yang bekerja dalam arah putaran roda gigi pada titik jarak bagi adalah

Ft = Fn cos αb

αb adalahg tekanan kerja maka :

αb = ω

Ft = Fkt

Gaya Ft disebut gaya tengensial. Hubungan antara daya yang ditransmisikan P

(kW), gaya tangensial Ft (kg) dan kecepatan keliling υ (m/s) adalah

Gambar 1.4. Gaya pada gigi (2)

Sumber: Sularso, 1997 : 239

Tegangan lentur σb :

3

(kg/mm2)

di mana : l = AE (mm)

b x h = ukuran penampang

Ft = gaya tangensial

Jadi,

Keterangan koreksi :

Besarnya beban gaya tangensial Ft adalah

Ft = σb b m Y fυ

Besarnya beban lentur yang diizinkan persatuan lebar sisi F’b (kg/mm) adalah

F’b = σa m Y fυ

Lebar sisi b diperoleh :

1.2.5 Tegangan-tegangan Roda Gigi

Dalam perencanaan roda gigi harus dipertimbangkan beberapa faktor penting

sebagai pembatas perencanaan yang penting dalam menetapkan kapasitas dari

setiap roda gigi penggerak. Adapun hal-hal yang harus dipertimbangkan

antara lain :

Panas yang timbul selama operasi

Kegagalan gigi karena kepatahan

Kegagalan lelah dari permukaan gigi

Keausan permukaan gigi karena gesekan

Kebisingan sebagai akibat dari kecepatan yang tinggi, beban yang

besar, atau ketidak-tepatan pemasangan.

Analisa tegangan-tegangan yang terjadi pada saat roda gigi beroperasi akan

sangat menentukan roda gigi terhadap kegagalan seperti yang disebutkan di

atas.

1.2.6 Bahan Roda Gigi

Roda gigi biasanya terbuat dari baja, besi tuang, perunggu, atau bahan sintetis.

Banyak variasi bahan yang tersedia memberi kesempatan bagi perencana

untuk mendapatkan bahan yang sesuai sehingga mendapatkan hasil yang

maksimal berupa kekuatan yang lebih tinggi, umur keausan yang panjang,

ketidak-bisingan operasi, atau keandalan yang tinggi.

1.3 Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir

semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam transmisi

seperti itu dipegang oleh poros.

4

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya

sebagai berikut :

1. Poros Transmisi (line shaft)

Poros ini mendapat beban puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini

melalui kopling, roda gigi, puli sabuk, rantai dan lain-lain.

2. Spindel (spindle)

Poros yang pendek, seperti poros utam mesin perkakas, dimana beban utamnya

berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus

kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

3. Gandar (axle)

Poros ini dipasang diantara roda-roda kereta api, dimana tidak mendapat beban

puntir, dan tidak berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika

digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

4. Poros (shaft)

Poros yang ikut berputar utnuk memindahkan daya dari mesin ke mekanisme

yang digerakkan. Poros ini mendapat beban puntir murni dan lentur.

5. Poros luwes

Poros yang berfungsi untuk memindahkan daya dari dua mekanisme, dimana

perputaran poros membentuk sudut dengan poros lainnya. Serta daya yang

dipindahkan kecil.

Hal-hal yang perlu diperhatikan di dalam merencanakan sebuah poros adalah:

1. Kekuatan Poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan

antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mendapata beban tarik atau tekan

seperti poros baling-baling kapal atau turbin dll.

Kelelahan, pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau

poros bertangga, mempunyai alur pasak harus diperhatikan.

Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban

di atas.

2. Kekakuan Poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan untuk dalam menahan

poembebanan tetapi adanya lenturan ataiu defleksi yang terlalu besar akan

mengabitkan ketidaktelitian pada mesin perkakas, getaran mesin (vibration) dan

suara (noise). Maksudnya kekakuannya semakin besar maka lenturannya akan

semakin kecil.

3. Putaran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat

terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut dengan putaran kritis.

Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik dll. Jika mungkin

poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah

dari dari putaran kritisnya. Putaran yang layak digunakan adalah putaran kritis

yang harus lebih besar dari pada putaran mesinnya.

5

4. Korosi

Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka akan

dapat mengakibatkan korosif pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada

pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros dari bahan yang tahan

korosi perlu mendapat prioritas utama. Bahan yang dimaksud adalah baja

campuran, yaitu : baja khrom nikel, baja khrom, baja khrom nikel molibden, baja

khrom molebden.

5. Bahan Poros

Dan bila yang dibutuhkan untuk mampu menahan beban kejut, kekerasan dan

tegangan yan besar maka dipakai bahan baja paduan. Karena sangat tahan

terhadap terhadap korosi dan poros ini dipakai untuk meneruskan putaran tinggi

dan beban berat. Sekalipun demikian pemakaian baja paduan khusus tidak selalu

dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan beban berat. Dalam hal

demikian perlu dipertimbangkan penggunaan baja karbon yang diberi perlakuan

panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan yang diperlukan. Tujuannya yaitu

untuk menambah kadar karbon yang terkandung pada benda kerja (baja).

Poros yang digunakan pada perencanaan roda gigi adalah poros dengan

diameter bertingkat. Untuk menentukan diameter poros bertingkat tersebut, terlebih

dahulu dihitung besar diameter poros minimum. Selanjutnya berdasarkan diameter poros

minimum tersebut, diameter lainnya ditentukan dengan penafsiran dari beban yang

diterimanya. Dalam perencanaan poros ini kekuatan poros terhadap beban yang

diterimanya harus diperhatikan

Bahan poros untuk mesin pada umumnya dibuat dari baja batang yang di finis

dingin dan baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) berdasarkan JIS G3123.

Jika diketahui poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain

kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil dari pada yang dibayangkan.

Meskipun demikian, akan terjadi pembabanan berupa lenturan, tarikan, atau tekanan,

misalnya jika sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasangkan pada poros motor, maka

kemungkinan adanya pembebanan tambahan tersebut perlu diperhitungkan faktor

keamanan yang diambil.

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai

macam faktor keamanan biasanya diambil dalam perancangan, sehingga koreksi pertama

dapat diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah fc maka daya rencana Pd (kW) sebagai

patokan adalah:

Pd = fc P (kW)

Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735

untuk mendapatkan daya dalam kW.

Jika momen puntir (momen rencana) adalah T (kg.mm) maka:

6

Sehingga :

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds

(mm), maka tegangan geser (kg/mm2) yang terjadi adalah

Di dalam buku Elemen Mesin karangan Sularso tegangan geser yang diijinkan

(kg/mm2) dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari

batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik (kg/mm2). Jadi

batas kelelahn puntir adalah 18% dari kekuatan tarik sesuai dengan standar ASME.

Untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6. Harga 5,6 ini diambil

untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan SC dengan pengaruh

masa, baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan Sf1.

Selanjutnya perlu ditinjau apakah proses tersebut akan diberi alur pasak atau

dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh

kekasaran permukaan juga harus diperhatikan. Untuk memasukan pengaruh-pengaruh ini

dalamm perhitungan perlu diambil faktor yag dinyatakan sebagai Sf2 dengan harga

sebesar 1,3-3,0.

Dari hal-hal di atas maka besarnya dapat dihitung dengan

Faktor koreksi Kt , dipilih sebesar 1,2 jika beban yang dikenakan secara halus,

1,0-1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan, dan 1,5-3,0 jika beban dikenakan

dengan kejutan atau tumbukan besar. Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan

bahwa beban hanya terdiri atas momen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada

kemungkinan pemakaian dengan beban lentur di masa mendatang. Jika memang

diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban lentur maka dapat dipertimbangkan

pemakaian faktor Cb yang harganya antara 1,2-2,3. (jika diperkirakan tidak akan terjadi

pembebanan lentur maka Cb diambil = 1,0).

Dari persamaan diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros ds (mm)

sebagai

7

Diameter poros harus dipilih dari tabel. Pada tempat di mana akan dipasang

bantalan glinding, pililah suatu diameter yang lebih besar dari harga yang cocok di dalam

tabel untuk menyesuaikannya dengan diameter dalam dari bantalan.

1.4 Sepeda Motor Supra X-125

Sepeda motor adalah suatu alat yang digunakan sebagai alat bantu oleh

manusia, khususnya yang bergerak dibidang transportasi. Mesin ini dibuat sebagai

pengganti tenaga binatang (kuda, sapi, dan lain-lain) yang selama ini membantu manusia

dalam hal transportasi. Mesin ini telah banyak digunakan oleh masyarakat.

Sebuah Sepeda Motor adalah kendaraan beroda dua yang ditenagai oleh

sebuah mesin. Rodanya sebaris dan pada kecepatan tinggi sepeda motor tetap tidak

terbalik dan stabil disebabkan oleh gaya giroskopik; pada kecepatan rendah pengaturan

berkelanjutan setangnya oleh pengendara memberikan kestabilan. Motor banyak

variasinya: beberapa motor dilengkapi dengan papan kaki dan bukan "gagang injakan",

seperti motor Tiongkok, dan mobil samping dan juga beroda tiga, yang biasa disebut

sebagai trike.

Honda New SUPRA X 125 didesain untuk memenuhi selera dan kebutuhan

pemakai yang menginginkan sepeda motornya tampil sporti, bermesin handal, nyaman

dikendarai, canggih dan praktis. Terobosan desain yang atraktif menjadikan Honda New

SUPRA X 125 layak untuk dibanggakan.

Gambar 1.4. Sepeda Motor Supra X-125

Berikut ini spesifikasi speda motor Honda Supra X-125 CC :

Type Mesin4 Langkah, SOHC 2 Katup

Diameter x Langkah 56.0 mm x 50.6 mm

Jumlah & Isi Silinder Satu Buah & 124.6 cc

Perbandingan Kompresi 9.5 : 1

Daya Maksimum 9.9 PS / 8000 rpm

Torsi Maksimum 10,64 Nm / 4000 rpm

Karburator KEIHIN PB 18

Jumlah Transmisi 4 Tingkat Kecepatan

Pola Pengoperan Gigi N-1-2-3-4-N (ROTARY), Arah ke bawah

Tipe Sistem Reduksi Primer Gear

Kopling Centrifugal, Multiple Wet Disk

8

Rasio Gigi 1 3.000 (36/12)

Rasio Gigi 2 1.938 (31/16)

Rasio Gigi 3 1.350 (27/20)

Rasio Gigi 4 1.087 (25/23)

Tipe Sistem Final Drive Chain drive

Rasio Reduksi 2.600 (39/15)

Drive Ratio Keseluruhan 9.634 @ TOP GEAR

Sistem Pengapian DC - CDI

Sistem Pelumasan Forced Lubrication (Wet Sump)

Sistem Pendinginan Udara

Sistem Penyaringan Oli DFLS (Double Filter Lubrication System), filter ganda

Kapasitas Minyak Pelumasan 1,1 Liter

Type Oli Mesin API SE, SF atau SG / SAE 10W - 40

Kapasitas Tangki Bahan Bakar 4,5 Liter

Busi NGK C6HSA

Panjang x Lebar x Tinggi 1915 x 700 x 1040 mm

Jarak Sumbu Roda 1240mm

Jarak Terendah ke Tanah 130 mm

Tinggi Tempat Duduk 750 mm

Berat Kosong 102 kg

Tipe Rangka Full Frame

Suspensi Depan Teleskopik - Fork

Suspensi Belakang Swing Arm

Type / Ukuran Ban Depan 2.50 - 17 4PR

Type / Ukuran Ban Belakang 2.75 - 17 4PR

Rem Depan Cakram Twin Pot

Rem Belakang Drum / Tromol

Pelek Roda Spoke/Jari-jari (Kaze Zone R),

Cast Wheel Aluminium Aloy (Kaze Zone VR)

9