bab ii

BAB II

TEORI DASAR PERANCANGAN

2.1 Roda Gigi Kerucut (Bevel Gears)

Roda gigi kerucut (bevel gears) adalah roda gigi yang umum digunakan

uutuk menghubungkan dua poros yang berpotongan. Sudut antara kedua

poros bervariasi, terletak antara 0° dan 80° tergantung pada kebutuhan.

Roda gigi kerucut terdiri atas dua jenis, yaitu roda gigi kerucut lurus

(straight bevel gears) dan roda gigi kerucut spiral (spiral bevel gear). Gigi

membentuk tirus sepanjang lebar gigi dan bagian luar (heel) lebih tebal

dibandingkan bagian dalam (toe). Roda gigi kerucut diklasifikasikan

menjadi dua bagian, yaitu :

Roda gigi kerucut lurus (Straight Bevel Gears)

Perpanjangan dari roda gigi kerucut lurus akan bertemu pada satu titik

pada sumbu roda gigi (disebut apex). Bentuk profil gigi pada bidang

normal mirip dengan bentuk profil gigi pada roda gigi lurus. Roda gigi

kerucut pada umumnya digunakan uutuk kecepatan rendah, misalnya

untuk keperluan industri.

Gambar 2.1 Straight Bevel Gears

Roda gigi kerucut spiral (Angular Bevel Gears)

Hubungan antara roda gigi kerucut spiral dengan roda gigi kerucut lurus

seperti hubungan antara roda gigi lurus dengan roda gigi miring. Bentuk

gigi roda gigi kerucut spiral adalah melengkung dan miring sepanjang

lebar gigi. Bentuk gigi spiral sangat bervariasi, tergantung pada metoda

Bab II Teori Dasar Perancangan

proses pemotongannya. Pasangan roda gigi kerucut spiral memiliki

kontak yang kontinu dan mampu menahan beban yang besar sehingga

dapat bekerja dengan halus dan tidak bising dibandingkan dengan roda

gigi kerucut lurus.

Gambar 2.2 Angular bevel gears

2.2 Perancangan Bevel Gears

Untuk Perancangan Bevel Gears dibutuhkan beberapa data untuk

perancangan yaitu, Daya(N), Putaran(n), Rasio (i), dan Jumlah gigi (z).

N = 5 HP

n = 1800rpm

i = 6

Sedangkan untuk perancangan roda gigi kerucut itu sendiri digunakan

beberapa langkah berikut:

2.2.1 Penentuan Kecepatan Tangensial Roda Gigi (v)

Keterangan :

V = Kecepatan Tangensial (m/s)

db = Diameter pitch (m)

n = putaran roda gigi (rpm)

Kelompok 12 4


2.2.2 Penentuan Tekanan Permukaan Yang Diizinkan ( )

Dimana;

= Faktor Material = Faktor Kekuatan Lelah

= Faktor Kekerasan Material = Faktor Kecepatan

= Faktor Pelumasan

a. Faktor Material (yG)

Dihitung dengan rumus;

Dimana;

yG = 1 (Untuk Steel)

yG = 1,5 (Untuk Cast iron)

EG = Modulus elastisitas

b. Faktor Kekerasan Material (yH)

Jika kekerasan permukaan H berbeda dari kekerasan permukaan HB dari

tabel 22/25 yang masih dalam range 650 maka, yH = (H/HB )2 . Jika

kekerasan sama maka yH =1.

Kelompok 12 5


c. Faktor Pelumasan (yS)

Harganya dapat dilihat dari tabel berikut:

d. Faktor Kecepatan (yv)

Ditentukan dengan rumus berikut;

Dimana :

v = Kecepatan tangensial (m/s)

e. Faktor Kekuatan Lelah (k0)

Faktor kekuatan lelah untuk SG > 1 (Long life) dapat

dilihat pada Tabel 22/25

Faktor Kekuatan lelah untuk SG < 1 ( untuk Umur

Berhingga)

Kelompok 12 6


2.2.3 Penentuan Dimensi Utama

1. Diameter Pitch roda gigi

Dimana :

N1 = Daya poros penggerak

n1 = Putaran poros penggerak

b/db1 = dipilih berdasarkan bentuk tumpuan

b/db1 < 0,7 Over -hanged b/db1 < 1,2 Stradle mounted

Bzul = dari Table 22/11

2. Lebar gigi

Dimana;

b = Lebar gigi (mm)

Kelompok 12 7


3. Modul (m)

Dimana;

db1 = diameter jarak bagi (mm)

z1 = jumlah gigi roda gigi

penggerak

4. Diameter pitch roda gigi yang digerakkan (db2)

m = modul

z2 = jumlah gigi roda gigi yang

digerakkan

5. Jarak poros (a)

2.2.4 Penentuan Bentuk Pitch

1. Ketidaktelitian jarak pitch (f e)

ge merupakan faktor kwalitas gigi dari tabel 22/12 yang merupakan

fungsi dari kecepatan tangensial V

2. Ketidaktelitian arah gigi (f R)

gR = faktor kwalitas dari tabel 22/12 yang merupakan fungsi dari

kecepatan tangensial V

Kelompok 12 8


3. Ketidaktelitian Arah gigi Efektif Setelah Pemasangan ( )

gK merupakan faktor Tumpuan :

gK = 0, Untuk roda gigi Lurus dan miring dengan tumpuan stradle

mounted

gK = 0,3 , Untuk Roda gigi Lurus dan Miring dengan Tumpuan

Overhanging

gK = 1,2 , Untuk Roda gigi Bevel degan tumpuan Overhanging

dengan permukaan gigi tanpa crowning

gK = 0,6 , Untuk Roda gigi Bevel degan tumpuan Overhanging

dengan permukaan gigi dengan crowning

gK = 0,3 dengan crowning dan stradle mounting dari pinio bevel

2.2.5 Penentuan Faktor Pembebanan

1. Faktor Beban Kejut (CS)

Dapat dilihat dari tabel berikut:

Kelompok 12 9


2. Faktor Beban Dinamik (CD)

Dimana :

udyn = Gaya Tangensial Dinamik persatuan lebar gigi, kgf/mm

Gambar 22/37

u = Gaya Tangensial per satuan lebar gigi

esp = Ratio overlap, untuk roda gigi lurus = 0

3. Faktor Distribusi Beban sepanjang Lebar gigi (CT)

Cg = konstanta pegas dari roda gigi

4. Faktor Kemiringan Roda gigi (Cb)

Cb = 1 untuk roda gigi lurus

5. Penentuan Tegangan kaki gigi Efektif (σw)

Dimana :

qw1 = faktor tegangan kaki gigi untuk roda gigi pengerak

qe1 = faktor rasio kontak untuk roda gigi penggerak

qw2 = faktor tegangan kaki gigi untuk roda gigi yang digerakkan

qe2 = faktor rasio kontak untuk roda gigi yang digerakkan

Kelompok 12 10


6. Penentuan Faktor Keamanan kaki gigi (SB)

Kekuatan lelah kaki gigi σD1 , σD2 dapat dilihat pada tabel 22/25

Dimana :

SB1 = Faktor keamanan kaki gigi untuk roda gigi penggerak

SB2 = Faktor keamanan kaki gigi untuk roda gigi yang digerakkan

7. Penentuan Tekanan Permukaan gigi Efektif (Kw)

Dimana :

Dimana yb = 1 untuk roda gigi lurus. Tabel 22/4

8. Faktor Keamanan Terhadap Pitting (SG)

Dimana :

SG1 = Faktor keamanan terhadap pitting roda gigi penggerak

Kelompok 12 11


SG2 = Faktor keamanan terahadap pitting roda gigi yang digerakkan

9. Umur Roda Gigi

Umur Roda Gigi Terhadap Pitting (Lh)

Dimana :

Lh1 = Umur roda gigi penggerak terhadap pitting

Lh2 = Umur roda gigi yang digerakkan terhadap pitting

Umur Roda Gigi Terhadap kaki gigi (Ln)

Dimana :

Ln1 = Umur roda gigi penggerak terhadap kaki gigi

Ln2 = Umur roda gigi yang digerakkan terhadap kaki gigi

Kelompok 12 12

bab ii

Documents