perencanaan roda gigi - aktifitas | student...
TRANSCRIPT
12/22/2011
1
PERENCANAAN RODA GIGI
Rini Yulianingsih
Jika diasumsikan tidak ada slip
kecepatan tangensial sama
r1 1 = r2 2
: kecepatan sudut (rad/s)
r : jari-jari
Silinder di transformasi jadi roda gigi, maka
Lingkaran lingkaran pitch
Diameter diameter pitch
12/22/2011
2
Bagian – bagian roda gigi
Hukum dasar gigi gear
Tinjauan: permukaan gigi pada K1 NN: Garis nomal TT: Garis tangesial
K1M1 Kecepatan K1 pada gear 1 { O1K1 (jari-jari gear 1)} K1M2 Kecepatan K1 pada gear 2 { O2K1 (jari-jari gear 2)}
2
1=
𝑂1𝐾1
𝐾1𝑀1×
𝐾1𝑀2
𝑂2𝐾1
12/22/2011
3
Pitch Gigi Gear
a. Circular Pitch (p): Jarak dalam inchi dari satu titik pada pitch pada satu gigi ke titik pada gigi berikutnya. p = d/N d : diameter pitch; N: Jumlah gigi
b. Diametral Pitch: Jumlah gigi dalam gear per inch pada diameter pitch. P = N/d = N/2r
c. Base Pitch: Jarak dari suatu titik pada satu gigi ke titik pada gigi selanjutnya yang diukur pada lingkaran dasar
Jari-jari base pitch : r cos
Dimana r : jari-jari pitch
Maka :
pb = 2𝑟 cos
𝑁 = p cos =
cos𝑃
12/22/2011
4
CONTOH
1. Suatu roda gigi memiliki 20 gigi 5P dipasangkan dengan roda gigi dengan jumlah gigi 63. Hitung jarak standar sumbu poros
• r1 = N1 / 2P = 20 / (2 x 5) = 2 in
• r2 = N2 / 2P = 63 / (2 x 5 ) = 6.3 in
• Jarak sumbu = r1 + r2 = 2.0 + 6.3 = 8.3 in
2. Dua gear dengan 8P dipasang dengan jarak sumbu poros 16 in. Rasio kecepatan 7 : 9. Tentukan berapa jumlah gigi masing-masing roda gigi.
12/22/2011
5
Sistem Standar Roda Gigi
1. 20 o Full-Depth Involute
2. 14 ½ o Full-Depth Involute
3. 14 ½ o Composite system.
4. 20 o Stub-Tooth Involute
12/22/2011
6
Beban yang di transmisikan
Daya yang ditransmisikan konstan, pada rpm konstan Gaya disepanjang garis tekanan juga konstan = kecepatan tangensial lingkaran dasar
Kecepatan tangensial lingkaran pitch:
𝑉 =𝑑𝑛
12𝑓𝑝𝑚
𝐹𝑛 =33000 ℎ𝑝
𝑉𝑏
Vb : kecepatan tangensial lingkaran dasar (fpm)
𝑉𝑏 =𝑑𝑛 cos
12= 𝑉 cos
𝐹𝑛 =𝐹𝑡
cos
Substitusi menghasilkan 𝐹𝑡 =33000 ℎ𝑝
𝑉
12/22/2011
7
Kapasitas Bending Gigi Gear
Beban gigi menyebabkan tegangan bending.
𝑠 =6𝑀
𝑏ℎ2=
𝐹𝑏
𝑏×
6𝑙
ℎ2
b : lebar gigi dalam arah aksial ℎ2
6𝑙= 𝑝𝑦 atau 𝑦 =
ℎ2
6𝑙𝑝
y : Faktor Lewis tergantung dari jumlah gigi dan sistem gear yang digunakan
h dan l harus untuk penampang yang membuat nilai h2/6l minimum
Substitusi menghasilkan:
Fb = sbyp
Kadang2 faktor dinyatakan dalam Y dimana; Y = y
Karena p = / P, maka Fb = sb 𝑌
𝑃
12/22/2011
8
Beban Dinamik
Ketidakakuratan bentuk dan jarak gigi + inersia massa yang berputar beban dinamik yg juga beraksi pada gigi.
Estimasi besarnya beban dinamik :
- Gigi kelas 1 : Kualitas biasa dimana gear dibentuk dengan cutter. Kecepatan < 2000 fpm
𝐹𝑑 = 𝐹𝑡600+𝑉
600
- Gigi kelas 2 : Pembentukan gigi scr akurat dg hob atau pembentukan gigi dengan kecepatan garis pitch 4000 fpm atau kurang
𝐹𝑑 = 𝐹𝑡
1200 + 𝑉
1200
- Gigi kelas 3 : Gear yang presisi 𝐹𝑑 = 𝐹𝑡78+ 𝑉
78
Fb ≥ Fd
Beban batas untuk kelelahan
• Kegagalan gigi dpt disebabkan oleh kelelahan permukaan krn tekanan.
• Tegangan ketahanan permukaan sec :
𝑠𝑒𝑐 =𝐹𝑤
1
𝑅1+
1
𝑅2
1−2 𝑏1
𝐸1+
1
𝐸2
𝑅1 =𝑑1
2sin
𝑅2 = 𝑑2
2sin =
𝑁2𝑑1
2𝑁1sin
12/22/2011
9
• Kekuatan gigi dalam kelelahan (Fw)
𝐹𝑤 = 𝑑1𝑏𝑄𝐾 dimana
𝐾 = 𝑠𝑒𝑐
2 sin
1.4
1
𝐸1+
1
𝐸2
𝑄 =2𝑁2
𝑁1 + 𝑁2
12/22/2011
10
Soal
1. Dua roda gigi involute 20 o masing-masing memiliki 40 gigi. Lebar muka adalah 3 inch dan diametral pitch 3. Tentukan kapasitas bending gigi untuk tegangan kerja 28000 psi (nilai y = 0.124)
2. Sama seperti soal nomor 1, tetapi daya adalah 200 HP putaran 900 rpm. Tentukan beban dinamik untuk kelas 3
3. Tentukan batas beban untuk kelelahan dari soal no 1, jika BHN 350 (sec = 130000 psi, E1 dan E2 = 30,000,000 psi)