material teknik

BAB I

RANGKUMAN

1.1 Pengertian Gear

Gear  merupakan komponen mekanikal yang menstransmisi-kan daya dan gerakan diantara sumbunya. Gear juga dapat mengubah arah putaran dan mengubah gerakan rotasi menjadi gerakan linier.

Gear banyak digunakan pada : automotive industries, coal plants industry, steel plants industry, paper industry, dll.

1.2 Fungsi Gear

Ø  Mentransmisikan daya ( power ) secara mekanik.

Ø  Mengubah ( mempercepat atau memperlambat ) kecepatan putar.

Ø  Mengubah ( menaikan atau menurunkan ) daya atau torsi.

Ø  Menjaga ratio kecepatan konstan.

1.3 Kalasifikasi Gear

            1.parallel Axes

·         Spur gear

·         Helical gear

·         Herringbone gear

2.Intersecting Axes

·         Straight Bevel Gear

·         Spiral Bevel Gear

·         Zerol Bevel Gear

3. Non Parallel,Non Intersecting

·         Screw gear

·         Hypoid Gear

·         Worm Gear

1.4   Modus kegagalan (failure) pada Gear dan Gear Box

1.      Patah pada gigi (tooth breakage) akibat tegangan lentur (bending stress) pada gigi

2.      Keausan pada gigi (tooth wear) akibat kontak tegangan (contact stress) pada permukaan gigi

3.       Kegagalan pada Bearing

4.       Kegagalan pada Poros (shaft)

5.      Vibrasi

6.      Overheating

1.5   Rumus Dasar Perhitungan Gear

Ø  Kecepatan pitch,

 

                               n=kec. putar [rpm]

Ø  Daya yang ditransmisikan ( British Unit )

 

    T=torsi [lb-in]

                V dalam ft/min

Ø  Daya yang ditransmisikan ( SI Unit )

 

     Ft [N],

                 V[m/sec]

                 T [Nm]

Dalam perhitungan gear dapat digunakan persamaan lewis sebagai berikut :

                                   

Dimana,

σ = tegangan lentur (bending stress)

Ft = Beban tangensial pada gigi

Pd = Diametral pitch

f = lebar muka (face width) gigi

Y = faktor Lewis (fungsi dari jumlah gigi dan pressure angle [nilainya dari tabel])

v  Pengaruh Dinamik pada Persamaan Lewis

o   Memasukan pengaruh kecepatan pitch, V berdasarkan kenyataan bahwa jika pasangan gear berputar, maka beban yang aman akan berkurang jika kecepatan bertambah

Ø   Perhitungan kekuatan lentur  dengan Persamaan AGMA

( American Gear Manufacturers Association)

1.Beritis unit

 

           

            2. SI unit

           

           

Dimana:

σ = tegangan lentur pada akar gigi

Ft = Beban tangensial pada gigi

Pd = Diametral pitch

bw = lebar muka (face width) gigi

m=module

J = faktor geometri (slide 10)

Ko = Faktor Pembebanan (slide 11)

Ks = Faktor ukuran (slide 12)

Km = Faktor mounting (slide 13)

Kv = Faktor dinamik (slide 14)

BAB II

                            PERHITUNGAN

2.1 Layout perancangan

Diketahui :

Wrap angle Φ= 210° pada Pulley Input dan Φ= 180° pada Pulley output.

Koefisien gesek flat-belt dan conveyor-belt f=0.8

Kecepatan linier pada flat-belt 4m/s

Material Flat Belt dan conveyor-belt menggunakan Polyamide dengan lebar b=127 mm.= 5 in

Kecepatan angular pada pulley output, ω2=40 rpm.

Daya yang ditransmisikan, P= 9kW = 12 hp

Material Poros input dan poros output: AISI 4340

Asumsi kondisi pembebanan uniform.

2.2  Perhitungan untuk  Pulley dan Belt

·   Untuk pulley dan belt input

     

Wrap angle Φ= 210°                                1 rad/s = 9.5 rpm

Koefisien gesek flat-belt f=0.8                1π rad  = 180 derajat

Kecepatan linier pada flat-belt 4m/s.       1lb      =  4.45 N

Lebar Flat Belt  b=127 mm.

Jadi perhitungannya :

1.      Kecepatan putar pulley input (w1) dengan (gr =6)

          maka  

      Dan

     

2.      Diameter pulley input (D1) :

       maka = =

      Maka kita ambil berdasar tabel Polyamide A5 : (diameter :13.5 in)

·         Tebal = 0.25 in = 6.35 10 ^-3 m

·         Teg. Yang diijinkan per unit lebar = (fa) = 275 lb/in = 48179.13 N/m

·         Lebar (b) = 0.127 m

·         Spec Weight = 0.039 lb/in³ = 10582.3 N/m³  

·         W=   = 10582.3 N/m³ x 0.127 m x 6.35 .10^-3 m = 8.53 N/m

            Penentuan Gaya – gaya pulley input :

·         Fi = T ^fǾ + 1     = 356.3 ^(0.8)(1.17) + 1  = 251.44 / -0.66= -381N

                                D^fǾ - 1         0.32 ^(0.8)(1.17) - 1

·         Ft = T /D = 356.3 Nm / 0.32m = 1113.44 N

·         Fc = W  V1²   =  8.53 N/m³   x ( 4m/s)²

                                             g                 9.81 m/s²

·         Maka F1 = fi +fc + ft = -381+13.9 +1113.44 = 746.34 N

·         Dan   F2 = fi +fc  - ft = -381+13.9  -1113.44 = -1480.54 N

Maka  

                  = 746.34 cos 15 – 1480.54 cos 15

                  = -709.18 N

          

           Fy  = - F1 sin 15 + F2 sin 15 

                     = -746.34 sin 15 – 1480.34 sin 15 = -576.36 N

            Fr     =  ΣFx²  + ΣFy² = (-709.18)² + (-576.36)²

                     =   913.85 N

            Cp    = 0.72   

Tegangan yang di ijinkan (F1.a) = b.Fa.Cp.Cv

                                                    = 0.127 m. 48179.13 N/m . 0.72 .1

                                                    = 4405.5 N

maka =  = 5.9 (baik krn SF>1)

         

                       

·         Untuk pulley dan belt output:

            Wrap angle Φ= 180°

            Koefisien gesek conveyor-belt f=0.8

Kecepatan angular ω2=40 rpm.

            Daya, P= 9kW

           

            Perhitungannya :

·         Asumsi kan V2 = 0.4 m/s

·         V2 = W2 . r2 maka d2 = 2 V2/ W2

D2 = 2 x 0.4  /  4.2 rad/s  = 0.19 m = 7.5 in

·           Torsi Pulley output :

T2 =  =  = 2143 Nm

                        Perhitungan gaya- gaya pulley output :                                

                       

                        Fi = T ^fǾ + 1     = 2143 ^(0.8)(1) + 1  = 463 / -0.735 = -630 N

                           D^fǾ - 1        0.19 ^(0.8)(1)  - 1  

                        Ft = T2 / D2 = 21473 Nm / 0.1 = 11279 N

                       

                        Fc= W V2²  =   8.53N/m   x  (0.4m/s)²  = 0.14 N

                                            g                9.81m/s² 

                        F1 = fi + fc + ft = -630 + 211279 + 0.14 = 10649 N

                        F2 = fi + fc – ft = -630  + 0.14 – 11279  = -11909 N