perencanaan roda gigi lurus

PERENCANAAN RODA GIGI LURUS

Jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling

bersinggungan pada sekelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut berputar

pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya

disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran

yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak

dapat di lakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut harus di buat

bergigi pada sekelilingnya sehingga penerusan daya yang di lakukan oleh gigi-gigi

kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, dapat berbentuk silinder

atau kerucut., atau disebut roda gigi.

Transmisi roda gigi memepunyai keunggulan di bandingkan dengan sabuk atau

rantai karena lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat, dan daya lebih besar.

Kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi disamping cara lain, karena

memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan, maupun

pemeliharaan.

I. Klasifikasi Roda Gigi

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

bidang silinder ( disebut “ bidang jarak bagi “ ); kedua 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 mirng (b) mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi.

Dalam hal roda gigi miring ganda (c) gay aksial yang timbul pada gigi yang

mempunyai alur yan berbentuk V tersebut, akn saling meniadakam. Dengan roda gigi

ini, perbandingan reduksi, kecepatan keliling, dan daya yang di teruskan dapat di

perbsar, tetapi pembuatannya sukar. Roda gigi dalam (d) dipakai jika di ingini alat

transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi besar, karena pinyon

terletak didalam roda gigi. Batang gigi (e) merupakan dasar profil pahat pembuat gigi.

Pasangan antara batang gigi dan pinyon di pergunakan untuk merubah gerakan putar

menjadi lurus atau sebaliknya. Roda gigi kerucut lurus (f) dengan roda gigi lurus,

adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ismail Muchsin, ST., MT

ELEMEN MESIN II 1

Roda gigi kerucut spiral (g), karma mempunyai perbandingan kontak yang lebih

besar, dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar. Sudut poros kedua roda gigi

kerucut ini biasanya di buat 90O.

Dalam golongan roda gig dengan poros bersilang, terdapat roda gigi miring

silang (i), rodas gigi cacing ( j dan k ), roda gigi hipoid (i),dll. Roda gig macam (j)

mempunya cacing berbentuk silinder dan lebih umum dipakai. Tetapi untuk beban

besar, cacing globoid atau cacing selubung ganda (k) dengan perandingan kontak

yang lebih besar dapat dipergunakan. Roda gigi hipoid adalah seperti yang dipakai

pada roda gigi diferensial otomobil. Roda gigi ini mempunyai jalur gigi berbentuk spiral

pada bidang kerucut yang sumbunya bersilang, dan pemindahan gaya pada

permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggelinding.

II. Nama-nama Bagian Roda Gigi dan Ukurannya

ukuran gigi dinyatakan dengan “jarak bagi lingkar”, yaitu jarak sepanjang

lingkaran jarak bagi antar profil dua gigi yang berdekatan. Jik diameter lingkaran jarak

bagi dinyatakan dengan d (mm), dan jumlah gigi dengan z, maka jarak bagi lingkaran t

(mm) dapat di tulis sebagai :

t =

jadi, jarak bai lingkar adalah keliling lingkarann dibagi dengan jumlah gigi. Dengan

demikian ukuran gigi dapat ditentukan dari besarnya jarak bagi lingkar tersebut.

Namun, karena jaralk bagi lingkar selalu mengandung factor , pemakaiannya sebagai

ukuran gigi dirasakan kurang praktis. Untuk mengantasi hal ini, diambil suatu ukuran

yang disebut “modul” dengan lambang m, dimana :

m =

dengan cara ini, m dapat ditentukan sebagai bilangna bulat atau bilangan pecahan 0,5

dan 0,25 yan lebih praktis. Juga karena :

x m = t

Maka modul dapat menjadi ukuran gigi.


ELEMEN MESIN II 2

Cara lain untuk menyatakan ukuran gigi ialah dengan ‘jarak bagi diametral “.

Dalam hal ini diameter lingkaran jarak bagi di ukur inch; maka jarak bagi diametral DP

adalah jumlah gigi per inch diameter tersebut. Jika diameter jarak bagi dinyatakan d’

(in), maka :

DP =

Dengan persamaan ini dapat dilihat bahwa jika DP kecil, berarti giginya besar.

Sebagian besar gigi dari Amerika atau Eropa dinyatakan dengan harga DP tersebut.

Adapun hubungan antara DP dan m adalah sebagai berikut :

m =

dengan menggunakan harga-harga dan hubungan-hubungan diatas, persamaan roda

gigi dapat ditulis secara lebih sederhana, demikian pula untuk merubah rumus dalam

inch menjadi satuan modul, tidak akan di jumpai kesulitan.

III. Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi

Jika putaran roda gigi yang berpasangan dinyatakan dengan n1 (rpm) pada

proros penggerak dan n2 (rpm) pada poros yang di gerakkan, diameter lingkaran jarak

bagi d1 dan d2 (mm), dan jumlah gigi z1 dan z2, maka perbandingan putaran u adalah :

Harga I, yaitu perbandingan antara junlah gigi pada roda gigi dan pada pinyon, disebut

perbandingan roda gigi atau perbandingan transmisi. Perbandingan ini dapat sebesar 4

sampai 5 dalam hal roda gigi lurus standar, dan dapat diperbesar sampai 7 dengan

perubahan kepala. Pada roda gigi miring dan miring ganda, perbandingan tersebut

dapat sampai 10.


ELEMEN MESIN II 3

Roda gigi biasanya dipakai untuk reduksi (u < 1 atau > 1); tetapi kadang-

kadang juga dipakai untuk menaikkan putaran (u > 1 atau i < 1).

Jarak sumbu poros a (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d1 dan d2 (mm)

dapat dinyatakan sebagai berikut :

a = (d1 + d2)/2 = m(z1 dan z2) /2

d1 = 2a / (1 + i)

d2 = 2a/ (1 + i)

IV. Tabel Klasifikasi Roda Gigi

Letak Poros Roda Gigi Keterangan

Roda gigi dengan poros

sejajar

Roda gigi lurus, (a)

Roda gigi miring,(b)

Roda gigi miring ganda,(c)

(klasifikasi atas dasar

bentuk alur gigi)

Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan

pinyon,(d)

Batang gigi dan pinyon,(e)

Arah putaran-berlawanan

Arah putaran sama

Gerakan lurus dan

berputar


berpotong

Roda gigi kerucut lurus,(f)

Roda gigi kerucut spiral,(g)

Roda gigi kerucut Zerol

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miring

ganda.

Klasifikasi atas dasar

bentuk jalur gigi


ELEMEN MESIN II 4

Roda gigi permukaan

dengan poros berpotongan

(h)

(Roda gigi dengan poros

berpotongan berbentuk

istimewa)


silang

Roda gigi mirirng silang, (i)

Batang roda gigi miring

silang

Kontak titik

Gerakan lurus dan

berputar

Roda gigi cacing silindris

Roda gigi cacing selubung

ganda (globoid),(k)

Roda gigi cacing samping

Roda gigi hiperloid

Roda gigi hiperloid, (I)

Roda gigi permukaan silang


ELEMEN MESIN II 5

V. Tabel harga modul standar (JIS B 1701 – 1973)

Seri ke -1 Seri ke-2 Seri ke-3 Seri ke-1 Seri ke- 2 Seri ke-3

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

11,251,5

2

2,5

3

0,15

0,25

0,35

0,45

0,55

0,70,75

0,9

1,75

2,25

2,75

0,65

3,25

4

5

6

8

10

12

16

20

25

32

40

50

3,5

4,5

5,5

7

9

11

14

18

22

28

36

45

3,75

6,5


ELEMEN MESIN II 6

VI. Tabel Faktor Untuk Bentuk Gigi

Jumlah gigi

zY

Jumlah gigi

zY

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

23

0,201

0,226

0,245

0,261

0,276

0,289

0,295

0,302

0,308

0,314

0,320

0,327

0,333

25

27

30

34

38

43

50

60

75

100

150

100

Batang gigi

0,339

0,349

0,358

0,371

0,383

0,396

0,408

0,421

0,434

0,446

0,459

0,471

0,484

VII. Tabel Faktor Dinamis (Fc)

Kecepatan

rendah v = 0,5-10 m/s

Kecepatan

sedangv = 5-20 m/s

Kecepatan v = 20-50 m/s


ELEMEN MESIN II 7

Ft =

Tegangan lentur yang diijinkan a (kg/mm2), yang besarnya tergantung pada

macam bahan dan perlakukan panas, dapat diperoleh dari Tabel 6.7. besarnya beban

lentur yang diizinkan per satuan lebar sisi F’b (kg/mm) dapat dihitung dari besarnya

modul m, jumlah gigi z, factor bentuk gigi Y dari roda gigi standar dengan sudut

tekanan 200, dan factor dinamis fv sebagai berikut :

F’b =

Maka lebar sisi b dapat diperoleh dari :

b = Ft /F’t

Pada umumnya harga b ditetapkan antara (6-10) m (mm), dan untuk daya besar antara

(10-16)m (mm). Roda gigi dengan sisi yang sangat lebar cenderung mengalami

deformasi, khususnya. Jka bekerja sebagai pinyon, terutam jika ketelitiannya rerndaha

dan memepunyai kesalahan dalm pemasanagan, sehingga distribusi tekananya padas

sisi gigi tidak merata. Jika dari suatu perhitungan kekuatan ternyata diperlukan lebar

sisi yangbesarnya di luar daerah tersebut diatas, maka perlu dilakukanperhitungan.

VIII. Tabel tegangan lentur yang diizinkan a pada bahan roda gigi.

Kelompok bahanLambang

bahan

Kekuatan

tarik

B

(kg/mm2)

Kekerasan

(Brinell)

H B

Tegangan

lentur yang

diizinkan

a (kg/mm2)

Besi cor

FC 15

FC 20

FC 25

FC 30

15

20

25

30

140-160

160-180

180-240

190-240

7

9

11

13

Baja cor SC 42

SC 46

SC 49

42

46

49

140

160

190

12

19

20


ELEMEN MESIN II 8

Baja karbon untuk

konstruksi mesin

S 25 C

S 35 C

S 45 C

45

52

58

123-183

149-207

167-229

21

26

30

Baja paduan dengan

pengerasan kulit

S 15 CK50 400 (dicelup

dingin dalam

minyak)

30

SNC 21

SNC 22

80

100

600 (dicelup

dingin dalam

air)

35-40

40-55

Baja khrom nikel

SNC 1

SNC 2

SNC 3

75

85

95

212-255

248-302

269-321

35-40

40-60

40-60

Perunggu

Logam delta

Perunggu fosfor

(coran)

Perunggu nikel

( coran)

18

35-60

19-30

64-90

85

-

80-100

180-260

5

10-20

5-7

20-30

Dammar phenol, dll. 3-5


ELEMEN MESIN II 9

IX. Tabel baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja yang difinis

dingin untuk poros.

Standar dan

macamLambang

Perlakuan

panas

Kekuatan

tarik (kg/mm2)

Keterangan

Baja karbon

kontruksi

mesin

(JIS G 4102)

S30C

S35C

S40C

S45C

S50C

S55C

Penormalan

“

“

“

“

“

48

52

55

58

62

66

Batang baja

yang difinis

dingin

S35C-D

S45C-D

S55C-D

-

-

-

53

60

72

Ditarik dingin,

digerinda, di

bubut, atau

gabungan

antara hal-hal

tersebut

X. Tabel baja paduan untuk poros

Standard dan

macam

Lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik

(kg/mm2)

Baja khrom nikel

( JIS G 4102)

SNC 2

SNC 3

SNC21

SNC22

-

-

Pengerasan kulit

“

85

95

80

100


ELEMEN MESIN II 10

Baja khrom nikel

molibden

( JIS G 4103)

SNCM 1

SNCM 2

SNCM 7

SNCM 8

SNCM22

SNCM23

SNCM25

-

-

-

-

Pengerasan kulit

“

“

85

95

100

105

90

100

120

Baja khrom

( JIS G 4104)

SCr 3

SCr 4

SCr 5

SCr21

SCr22

-

-

-

Pengerasan kulit

“

90

95

100

80

85

Baja khrom

moilibden

(JIS G 4105)

SCM 2

SCM 3

SCM 4

SCM 5

SCM21

SCM22

SCM23

-

-

-

“

Pengerasan kulit

“

“

85

95

100

105

85

95

100


ELEMEN MESIN II 11

XI. Tabel ukuran pasak dan alur pasar

Ukuran

nominal

pasak

b x h

Ukuran

standar

b,b1, dan

b2

Ukuran standar h

C r

Ukura

n

standa

r

t1

Ukuran standar t2

r1 dan

r2

Referensi

Pasak

prismatis

Pasak

luncur

Pasak

tirus

Pasak

prismatis

Pasak

luncur

Pasa

k

tirus

Diameter poros

yang dapat

dipakai d**

2x2

3x3

4x4

5x5

6x6

2

3

4

5

6

2

3

4

5

6

0,16-

0,25

6-20

6-36

8-45

10-56

14-70

1,2

1,8

2,5

3,0

3,5

1,0

1,4

1,8

2,3

2,8

0,5

0,9

1,2

1,7

2,2

0,08-

0,16

Lebih dari 6-8

“ 8-10

“ 10-12

“ 12-17

“ 17-22

0,25-

0,400,16-

0,25(7 x 7)

8 x 7

10 x 8

12 x 8

14 x 8

7

8

10

12

14

7 7,2 16-80

18-90

22-110

28-140

36-160

4,0

4,0

5,0

5,0

5,5

3,0 3,5 3,0

2,4

2,4

2,4

2,9

“ 20-25

“ 22-30

“ 30-38

“ 38-44

“ 44-50

7

8

8

9

3,3

3,3

3,3

3,80,40-

0,60

0,25-

0,40(15 x 10)

16 x 10

18 x 11

20 x 12

22 x 14

15

16

18

20

22

10 10,2 40-180

45-180

50-200

56-220

63-250

5,0

6,0

7,0

7,5

9,0

5,0 5,5 5,0

3,4

3,4

4,9

4,4

“ 50-55

“ 50-58

“ 58-65

“ 65-75

“ 75-85

10

11

12

14

4,3

4,4

4,9

5,40,60-

0,80

0,40-

0,60(24 x 16)

2 5 x 14

28 x 16

32 x 18

24

25

28

32

16 16,2 70-280

70-280

80-320

90-360

8,0

9,0

10,0

11,0

8,0 8,1 8,0

4,4

5,4

6,4

“ 80-90

“ 85-95

“ 95-110

“ 110-130

14

16

18

5,4

6,4

7,4

/ harus dipilih dari angka-amgka berikut sesuai dengan daerah yang

bersangkutan dalam tabel.

6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,

160,180,200,220,250,280,320,3600,400.


ELEMEN MESIN II 12

Contoh gambar ukuran pasak dan alur pasak :


ELEMEN MESIN II 13

XII. Diagram aliran untuk merencanakan roda gigi lurus standar


ELEMEN MESIN II 14

START

1. Daya yang akan ditransmisikan P (kW)Putaran poros n1 (rpm)Perbandingan reduksi iJarak sumbu poros a (mm)

5. Modul pahat m Sudut tekanan pahat 0 (0)

7. Daimeter lingkaran jarak bagi (roda gigi standar) d01,d02 (mm)

Jarak sumbu poros a0 (mm)

3. Daya rencana Pd (kW)

6. Jumlah gigi z1,z2 perbandingan gigi

2. Faktor Koreksi fc

8. Kelonggaran sisi C0 (mm) Kelonggaran puncak Ct (mm)

4. Diameter sementara lingkaran jarak bagi d’1,d’2 (mm)

9. Diameter kepala dk 1, dk 1 (mm) Diameter kaki df 1, df 2 (mm) Kedalam pemotonagan H (mm)

10. Faktor bentuk gigi Y1, Y2

11. Kecepatan keliling v (m/s) Gaya tangensial Ft (kg)

14. Tegangan lentur yang diizinkan a 2 (kg/mm2)factor tegangan kontak k H

(kg/mm2)

15. Beban lentur yang diizinkan persatuan lebar F’b1, F’b2 (kg/mm2)Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F’H

(kg/mm)Harga minimum

16. Lebar sisi, b(mm)

17. Bahan Poros Bahan Pasak

18. Diameter poros, ds1, ds2 (mm) Penentuan pasak dan alur

pasak (mm) Tebal alur pasak, Sk1, Sk2 (mm)

19. b/ m : (6 -10) d / b : 1,5 Sk1 / m : 2,2

20. Modul pahat,m Sudut tekan pahat, o Jumlah gigi, Z1, Z2

Jarak sumbu poros, dk1,dk2 (mm)Lebar gigi,b (mm)Bahan roda gigi, dan perlakuan panasnyaBahan poros dan perlakuan panasnyaDiameter poros, ds1,ds2 (mm)

Y

T

bb

c


ELEMEN MESIN II 15

12. Faktor dinamis fv12. Faktor dinamis fv

13. bahan masing-masing, roda gigi perlakuan panasKekutan tarik B1, B2 (kg/mm2) Kekerasan permukaan gigi HB1, HB2

b

STOP

END

aa

aa c

perencanaan roda gigi lurus

Documents