JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas TeknologiIndustri Institur TeknologiSepuluh Nopember Surabaya 2012

Transkripsi

1 SEMINAR PROPOSAL TUGAS AKHIR - TM Oleh: NOVREZA ADITYA TAUFAN Dosen Pembimbing: Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas TeknologiIndustri Institur TeknologiSepuluh Nopember Surabaya 2012

2 LATAR BELAKANG PROFIL GIGI INVOLUTE Paling umum digunakan PROFIL GIGI CYCLOID Sebagai alternatif KEKUATAN GEAR Dimensi dan jenis material FUNGSI GEAR Sebagai transmisi daya dan putaran

3 SPUR GEAR Spur gear digunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran pada poros paralel. Disebut spur gear atau roda gigi lurus karena arah gigi paralel terhadap sumbu aksial poros. Spur gear digunakan pada kecepatan putar yang rendah, yaitu dibawah 3600 rpm.

4 KEKUATAN GEAR Lewis Equation AGMA Equation Dimana nilai σ t S ad

5 INVOLUTE GEAR

6 INVOLUTE GEAR

7 CYCLOID Hypocycloid Epicycloid

8 CYCLODAL GEAR

9 CYCLOIDAL GEAR

10 CYCLOIDAL GEAR Aplikasi cycloidal gear

11 INVOLUTE VS CYCLOIDAL GEAR

12 INVOLUTE VS CYCLOIDAL GEAR Keunggulan Tidak timbul interferensi oleh pinion terhadap gear Permukaan kontak lebih kecil sehingga keausan lebih rendah, menyebabkan umur lebih lama. Ukuran flank atau lebar gigi lebih besar dari pada involute sehingga kekuatan lebih besar. Kekurangan Setiap pasangan gear hanya memiliki satu jarak titik pusat poros untuk setiap rasio kecepatan, sehingga kurang fleksibel.

13 RUMUSAN MASALAH Bagaimana cara menganalisan kekuatan dan distribusi tegangan pada spur gear dengan profil gigi involute dan cycloidal dengan beban dan material yang sama menggunakan software Ansys. Bagaimana kekuatan spur gear dengan profil gigi cycloidal jika dibandingkan spur gear dengan profil gigi involute.

14 TUJUAN Mendapatkan tegangan maksimal dan distribusi tegangan pada spur gear dengan profil gigi involute dan cycloidal dengan beban dan material yang sama. Mengetahui seberapa besar perbedaan kekuatan spur gear dengan profil gigi cycloidal jika dibandingkan dengan involute.

15 BATASAN MASALAH Jenis gear adalah spur gear, dengan kecepatan yang divariasikan antara 1000 sampai dengan 3000 rpm. Perhitungan dan analisa hanya dilakukan pada satu pasang mata gigi yang mengalami kontak. Kedua jenis profil gigi dibuat dengan geometri dan material dengan properties yang sama. Beban yang diberikan pada model berupa beban statis. Asumsi yang digunakan meliputi: 1. Beban uniform sepanjang tebal gigi 2. Material bersifat elastik dan isotropik 3. Temperatur seragam di seluruh bagian gear

16 MANFAAT Dapat digunakan sebagai pengganti gear berprofil gigi involute, dan pemanfaatan gear dengan profil cycloidal secara luas. Dapat mengurangi biaya produksi melalui penghematan biaya material. Dapat mengurangi biaya operasional dan perawatan karena kekuatan tinggi sehingga tidak mudah rusak.

17 STUDI LITERATUR Text Book & E Book 1. Aaron D Deutschman, Machine Design. Macmillan, New York, J.K Gupta, Machine Design 3. K. Gopinath, Machine Design II. Indian Institute of Technology Madras. 4. Ellen Finkelstein, Autocad 2010 Bible. Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana, Ansys Tutorial Release ANSYS Inc., USA, 2009.

18 STUDI LITERATUR Jurnal 1. Ivana Atanasovska dkk, 3D Spur Gear FEM Model For Calculation Face Load Shanmugasundaram Sankar dkk, Profile Modification for Increasing Teeth Strength in Spur Gear Using CAD. 2010

19 STUDI LITERATUR Artikel Online ar ar 5. CycloidalGears/index.jhtml 6. d.htm 7. STCORNER.COM/GEARS.HTML

20 KAJIAN PUSTAKA [1] Ivana Atanasovska & Vera Nicolić Stanojević, 2007 Melakukan penelitian tentang kekuatan involute spur gear menggunakan software Ansys untuk mengetahui distribusi tegangan di sepanjang tebal gigi. Hasil penelitian menunjukkan nilai tegangan yang terjadi semakin ke tengah akan semakin tinggi dan konstan di tengah

21 KAJIAN PUSTAKA Contoh model yang dibuat oleh Atanasovska dkk dan grafik distribusi tegangan yang diperoleh. Lanjutan Kajian Pustaka

22 KAJIAN PUSTAKA [2] Shanmugasundaram Sankar, Maasanamuthu Sundar Raaj, & Muthusamy Nataraj Melakukan penelitian mengenai pengaruh profil fillet terhadap defleksi dan tegangan pada involute spur gear. Pada penelitian ini digunakan dua jenis fillet untuk dibandingkan yaitu circular dan trochidal. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tegangan bending profil fillet trochidal lebih besar dari pada circular. Lanjutan Kajian Pustaka

23 KAJIAN PUSTAKA Circular fillet pada involute gear tooth profile Trochidal fillet pada involute gear tooth profile Lanjutan Kajian Pustaka

24 KAJIAN PUSTAKA Hasil penelitian Shanmugasundaram Sankar dkk BENDING STRESS (N/mm²) SPEED 15 TEETH 16 TEETH rpm TROCHIDAL CIRCULAR TROCHIDAL CIRCULAR Lanjutan Kajian Pustaka

25 DATA TEKNIS & GEOMETRI Geometri Gear Notasi Nominal Satuan INVOLUTE CYCLOID Diametral Pitch P 3 3 /in Module M mm Circular Pitch p in Pitch Diameter D 5 5 in Number of Teeth N Pressure Angle θ 20 full --- Width of Teeth b 1 1 in Addendum in Dedendum in

26 DATA TEKNIS & GEOMETRI Properties Material AISI 1045 Tensile Strength 585 MPa Hardness 170 BHN Density e3 kg/m³ Yield Strength 505 MPa Poisson s Ratio Modulus Elastisity 190 GPa

27 DATA TEKNIS & GEOMETRI Variasi Gaya Pembebanan & Kecepatan Putar Daya 57 hp KECEPATAN rpm TEKANAN psi

28 ANALISA DATA & PEMBAHASAN Hasil Tegangan Maksimal Pada Saat Kontak di Pitch Circle PUTARAN (rpm) MAX STRESS (psi) INVOLUTE CYCLOID LEWIS EQ (psi)

29 ANALISA DATA & PEMBAHASAN Hasil Tegangan Maksimal Pada Saat Kontak di Pitch Circle

30 ANALISA DATA & PEMBAHASAN Perbandingan Distribusi Tegangan pada Putaran 1000 rpm Perbandingan Distribusi Tegangan pada Putaran 1500 rpm

31 ANALISA DATA & PEMBAHASAN Perbandingan Distribusi Tegangan pada Putaran 2000 rpm Perbandingan Distribusi Tegangan pada Putaran 2500 rpm

32 ANALISA DATA & PEMBAHASAN Perbandingan Distribusi Tegangan pada Putaran 3000 rpm

33 ANALISA DATA & PEMBAHASAN Tegangan Maksimal Pada Involute Gear Dengan Kontak Di Sepanjang Profile Line

34 KESIMPULAN 1. Tegangan maksimal yang terjadi pada gear dengan profil gigi involute lebih tinggi daripada cycloid. 2. Perbedaan tegangan maksimal pada gear dengan profil involute adalah 1.3 kali lebih besar dari pada cycloid. 3. Konsentrasi tegangan baik pada involute maupun pada cycloid terjadi pada tiga titik, yaitu pada titik kontak dan kedua fillet. 4. Tegangan maksimal baik pada involute maupun pada cycloid terjadi pada fillet di daerah sisi bagian belakang, yaitu pada bagian yang mengalami tegangan kompresi. 5. Pada gear dengan profil gigi involute yang mengalami pembebanan bergantian di sepanjang profil akan mengalami tegangan maksimal saat kontak berada di bagian ujung gigi.

35