Selasa, 08 Maret 2011

Elemen mesin, roda gigi miring.

Roda gigi kerucut digunakan untuk mentransmisikan gerak antara poros yang tidak paralel, umumnya sudut poros satu dan lainnya 90°. Empat model utama roda gigi kerucut adalah kerucut lurus, kerucut spiral, kerucut spiral nol, dan hipoid. Gambar memperlihatkan bentuk umum dari empat model roda gigi kerucut ini. Permukaan gigi roda gigi kerucut yang dikerjakan dengan mesin merupakan bagian sebuah kerucut. Perbedaan terdapat pada bentuk khusus gigi dan orientasi pinyon relatif terhadap roda gigi. (Lihat Referensi 3, 5, 13, dan 14.)

GEOMETRI RODA GIGI KERUCUT
Roda Gigi Kerucut Lurus
Gigi dari roda gigi kerucut lurus berbentuk lurus dan terletak sepanjang bagian permukaan berbentuk kerucut. Garis sepanjang muka gigi melalui lingkaran jarak bagi bertemu dengan puncak busur dari jarak bagi kerucut. Seperti terlihat pada Gambar, pusat garis dari pinyon dan roda gigi juga bertemu pada puncak busur ini. Pada konfigurasi standar, dibuat tirus ke arah pusat kerucut.
Ukuran-ukuran kunci ditentukan pada bagian ujung luar atau bagian rata-rata, pada posisi tengah permukaan. Hubungan-hubungan yang mengontrol beberapa ukuran ditabelkan pada Tabel untuk kasus sudut antar poros 90°. Sudut kerucut jarak bagi untuk pinyon dan roda gigi ditentukan dengan perbandingan jumlah gigi, seperti terlihat pada tabel. Perlu dicatat bahwa jumlahnya adalah 90. Jadi, untuk pasangan roda gigi kerucut dengan perbandingan jumlah gigi sama dengan satu, maka tiap pasangan mempunyai sudut kerucut 45°. Roda gigi yang disebut roda gigi miter digunakan untuk mengubah arah poros pada mesin penggerak tanpa memengaruhi kecepatan putar.
Anda harus memahami bahwa banyak fitur perlu ditentukan sebelum roda gigi diproduksi. Lebih jauh. banyak rancangan roda gigi yang berhasil dan terdapat di pasaran dibuat dengan bentuk yang tidak standar. Sebagai contoh, tinggi kepala pinyon sering dibuat lebih panjang dari roda giginya. Beberapa pabrikan memodifikasi dasar gigi untuk mendapatkan kedalaman yang seragam ketimbang mengganakan standar dengan bentuk tirus. Referensi 5 memberikan data lebih banyak tentang hal ini.

GAMBAR
Model-model roda gigi kerucut [Bagian (a) sampai (d) diambil dari ANSI/AGMA 2005-C96, Design Manual for Bevel Gears, dengan izin dari penerbit, American Gear Manufactures Association, 1500 King Street, Auite 201, Alexandria, VA 22314. Foto (e) atas kebaikan Emerson Power Transmission Corporation, Browning, Division, Maysville, KY.

TABEL          Fitur-fitur geometri pada roda gigi kerucut lurus
 


Sumber : diambil dari ANSI/AGMA 2005-C96. Design manual for Bevel Gears, dengan izin dari penerbit, American Gear Manufactures Association, 1500 King Street, Suite 201, Alexandria, VA 22314.

Sudut tekan f, umumnya 20°, tetapi 22,5° dan 25° sering digunakan untuk menghindari gangguan. Jumlah gigi minimum roda gigi kerucut lurus umumnya 12. Penjelasan lebih banyak tentang perancangan roda gigi kerucut lurus ada di Bab 10.
Pemasangan roda gigi kerucut merupakan hal yang kritis jika hendak mencapai unjuk kerja yang memuaskan. Banyak roda gigi komersial mendefinisikan jarak pemasangan seperti diperlihatkan Gambar 8.22(f). Jarak pemasangan merupakan jarak dari beberapa permukaan referensi, umumnya bagian belakang dari naf roda gigi ke puncak busur jarak bagi kerucut. Karena jarak bagi kerucut dari pasangan roda gigi mempunyai puncak busur yang sama, jarak pemasangan juga menunjukkan letak sumbu pasangan roda gigi. Jika roda gigi mempunyai jarak pemasangan yang lebih kecil dari yang disarankan, gigi seperti terjepit. Jika jarak pemasangan lebih besar, maka akan terjadi selip yang berlebihan yang menyebabkan kerja yang berisik dan kasar.

Roda Gigi Kerucut Spiral
Gigi roda gigi kerucut spiral berbentuk kurva dan miring terhadap permukaan jarak bagi kerucut. Sudut spiral, Y, 20° sampai 45° dapat digunakan, umumnya digunakan sudut 35°. Kontak dimulai dan satu ujung gigi dan bergerak sepanjang gigi sampai bagian akhir. Untuk bentuk dan jumlah gigi tertentu, jumiah gigi yang kontak pada roda gigi kerucut spiral lebih banyak dibandingkan roda gigi kerucut lurus. Pemindahan beban yang bertahap dan rata-rata jumlah gigi kontak yang lebih banyak membuat roda gigi kerucut spiral bekerja lebih halus dan dapat dirancang lebih kecil dibanding roda gigi kerucut lurus pada umumnya. Keuntungan ini sama dengan roda gigi miring dibanding roda gigi lurus.
Sudut tekan, f, umumnya 20° untuk roda gigi kerucut spiral, dan jumlah gigi minimum umumnya 12 untuk menghindari gangguan. Tetapi roda gigi spiral yang tidak standar mengizinkan jumlah gigi yang lebih sedikit sampai lima gigi pada pinyon untuk pasangan dengan perbandingan putaran yang tinggi, jika ujung gigi dibuat ramping untuk menghindari gangguan. Dengan jumlah gigi kontak yang agak tinggi (perbandingan kontak yang tinggi) pada roda gigi spiral membuat pendekatan ini mungkin dilakukan dan dapat menghasilkan rancangan yang sangat kompak. Referensi 5 memberikan hubungan-hubungan untuk menghitung fitur-fitur geometri dari roda gigi kerucut spiral yang sebagian hubungan ini diberikan pada Tabel.

Roda Gigi Kerucut Spiral Nol
Gigi roda gigi kerucut spiral nol berbentuk kurva seperti pada roda gigi kerucut, tetapi dengan sudut spiral nol. Koda gigi ini dapat menggunakan jarak pemasangan yang sama seperti roda gigi kerucut lurus, tetapi model ini bekerja lebih halus. Model ini kadang-kadang disebut roda gigi kerucut ZEROLÒ.

Roda Gigi Hipoid
Perbedaan utama antara roda gigi hipoid dengan roda gigi lain adalah bahwa pusat garis pinyon dari pasangan roda gigi hipoid mempunyai posisi di atas atau di bawah pusat garis roda gigi. Gigi dirancang khusus untuk tiap kombinasi jarak posisi dan sudut spiral. Keuntungan utama model ini adalah ukurannya yang lebih kompak, terutama pada aplikasi susunan roda gigi transmisi kendaraan dan mesin perkakas (lihat Referensi 5, 13, dan 14 untuk data yang lebih lengkap).
Geometri roda gigi hipoid umumnya mempunyai bentuk yang umum, sebagian ada juga yang merupakan kasus khusus. Roda gigi hipoid mempunyai posisi sumbu tertentu untuk pinyon, dan kurva giginya terpotong pada sudut spiral. Maka roda gigi kerucut spiral merupakan roda gigi hipoid dengan jarak posisi sumbu pinyon nol. Roda gigi kerucut “ZEROL” adalah roda gigi hipoid dengan jarak posisi sumbu pinyon nol dan sudut spiral nol. Roda gigi kerucut lurus adalah roda        hipoid dengan jarak posisi sumbu pinyon nol, sudut spiral nol, dan gigi lurus.

Soal :
Dik : Np : 30, Ng : 50, F : 1”, θ : 20 0
Bahan baja E : 19  Kekersasannya 550 Bhn
n : 900 rpm
Dit :
 a). Hitung faktor keamanan untuk kekuatan lentur 1,9 pada n: 900 rpm
b). Daya pada faktor keamanan daya tahan sebesar 1.25

Hitung nilai fitur-fitur geometri yang terdapat dalam Tabel untuk pasangan roda gigi kerucut lurus dengan jarak bagi diamteral 8, sudut tekan 20, 16 gigi pada pinyon, dan pada roda gigi. Poros bersudut 90°.
Penyelesaian :
      Menghitung nilai
·         Sudut puncak
                           γ = tan (Np/ Ng) = tan(30/50) = 30.980
                           G = tan (N/ N) = tan(50/30) = 59.09
                           dav = d- f sin γ
                                 = 4- 1 sin 30.980
                                            = 1.6220
·         kecepatan garis puncak pada diameter rata- rata
                           V= ( ג dav n / 12) =  ג (1.6220) (900)/ (12) = 3.142 rfm
·         Untuk mesin industri (Gear box) di pilih
                           Kv = 50 / (50 + √v) = 50 / 50 √ 3.142) = 1.78 ft/ menit
·    Pada gambar 14.25 didapat J : 0.23 untuk faktor geometri
   Д = wt P / kv Fj = wt 4 / (1.78) (1) (0.23) = 0.52 wt psi
·    Bahan
   E: 19, Sut : 500 Hb = 500 (500) (10) = 250 kpsi
   Ka : 0.60
   Kb : 0.890 (pada tabel 13.9)
Agarp R : 0.99, didapat Kc : 0.814 (pada tabel 13.10), kd dan kc : 1
Dengan memusatkan lenturan searah kita dapat kf : 1.43 (tabel 13.11)
·   Karena se : 100 kpsi, didapat
Se = ka.kb.kc.kd.ke.kf.se
    = (0.607) (0.890) (0.814) (1) (1) (1.43) (100)
   = 6215 kpsi
Memilih ko : 1.50 (benturan sedang) tabel 13.12
               km : 1.25 (u/ industri umum) tabel 14.9
Dengan menggunakan faktor keamanan 1.9, kita mendapat
   ng = ko.km.n
        = 1,5.1,25.1,9 = 3.56
·   Tegangan yang di ijinkan sebesar
  
  
  
                 


                  Rasio Roda Gigi
                           m  = N / N  = 50/30 = 1.67
                  Diameter Lingkaran Jarak Bagi
                  Untuk Pinyon
                           d = N / P= 30/50 = 0,6 in
                                    Untuk Roda Gigi
                                                                        D = N/ P= 48,8 = 6,000 in
Sudut Kerucul Jarak Bagi
Untuk Pinyon
                                    l = tan (N/ N) = tg(16/48) = 18,43
                                    Untuk Roda Gigi
                                                                        G = tan (N/ N) = tg(48/16) = 71,57
                                    Jarak Terluar Sisi Kerucut
                                                A = 0,5 D/sin (G) = 0,5(6,00 in)/sin (71,57) = 3,162 in
                                    Lebar Muka
                                    Lebar muka harus ditentukan
                                                                        F =1,000 in
                                    Berdasar petunjuk berikut:
                                    Lebar muka nominal:
                                                F = 0,30 A = 0,3 (3,162  in) = 0,949 in
                                    Lebar muka maksimum
                                                F = A / 3 = (3,162 in) / 3 = 1,054 in
                                   

Atau
                                                               F = 10/P = 10/8 = 1,25 in
                                    Jarak Rata-Rata Sisi Kerucut
                                          A = A = A -0,5 F = 3,162 in – 0,5 (1,00 in) = 2,662 in
                                    Perbandingan A/A, = 2,662/3,162 = 0,842 (Perbandingan ini digunakan pada perhitungan-perhitungan berikut ini)
                                    Jarak Bagi Lingkaran Rata-Rata
                                                               P = (p/P)(A/A) = (p/8)(0,842) = 0,331 in
                                    Kedalaman Kerja Rata-Rata
                                                      h = (2,00/P)(A/A) = (2,00/8) (0,842) = 0,210 in
                                    Kelonggaran Kepala
                                                               c = 0,125 h = 0,125 (0,210 in) = 0,0026 in
                                    Kedalaman Total Rata-Rata
                                                               hm = h + c = 0,210 in + 0,026 in = 0, 236 in
                                    Faktor Tinggi Kepala Rata-Rata
                                          c = 0,210 + 0,290/(m) = 0,210 + 0,290/(3,00) = 0,242
                                    Tinggi Kepala Rata-Rata Roda Gigi
                                          a = c h = (0,242) (0,210 in) = 0,051 in
                                    Tinggi Kepala Rala-Rata Pinyon
                                          a= h - a = 0,210 in – 0,051 in = 0,159 in
                                    Tinggi Kaki Rata-Rata Roda Gigi
                                          b = h – a = 0,236 in – 0,051 in = 0,185 in

                                    Tinggi Kaki Rata-Rata Pinyon
                                          b= h-a= 0,236 in – 0,159 in = 0,777 in
                                    Sudut Kaki Roda Gigi
                                          d = tg(b/A) = tg(0,185/2,662) = 3,98
                                    Sudut Kaki Pinyon
                                          d = tg(b/ A) = tg(0,077/2,662) = 1,66
                                    Tinggi Kepala Terluar Roda Gigi
                                          a = a + 0,5 F tg d
                                          a = (0,051 in) + (0,5) (1,00 in) tg (1,657) = 0,0655 in
                                    Tinggi Kepala Terluar Pinyon
                                          a = a+ 0,5 F tg d
                                          a = (0,159 in) + (0,5) (1,00 in) tg (3,975) = 0,1937 in
                                    Diameter Lingkai•an Kepala Roda Gigi
                                          D = D + 2a cos G
                                          D = 6,000 in + 2 (0,0655 in) cos (71,57) = 6,041 in
                                    Diameter Lingkaran Kepala Pinyon
                                          d = D + 2a  cos g
                                          d = 2,000 in + 2(0,1937 in) cos (18,43) = 2,368 in

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar