bab i
TRANSCRIPT
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