STUDI KEKUATAN SPUR GEAR DENGAN PROFIL GIGI ASYMMETRIC INVOLUTE DAN SYMMETRIC INVOLUTE. Disusun oleh Mohamad Zainulloh Rizal

Transkripsi

1 STUDI KEKUATAN SPUR GEAR DENGAN PROFIL GIGI ASYMMETRIC INVOLUTE DAN SYMMETRIC INVOLUTE Disusun oleh Mohamad Zainulloh Rizal

2 STUDI KEKUATAN SPUR GEAR DENGAN PROFIL GIGI ASYMMETRIC INVOLUTE DAN SYMMETRIC INVOLUTE Nama : Mohamad Zainulloh Rizal NRP : Jurusan : Teknik Mesin Pembimbing : Dr. Ir. Agus Sigit Pramono, DEA.

3 LATAR BELAKANG Data 1 Data 2 Alexander Kapelevich, bahwa load capacity pada asymmetric gear akan lebih besar dari pada symmetric gear Aman Failure Hemat material Asymmetric Gear

4 PERUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana pengaruh asymmetric factor terhadap perubahan geometri suatu roda gigi? 2. Bagaimana kekuatan roda gigi lurus berprofil gigi symmetric involute dan berprofil gigi asymmetric involute terhadap tegangan bending pada pembebanan torsi menggunakan simulasi dinamis (simulasi transient)? 3. Bagaimana kekuatan roda gigi lurus berprofil gigi symmetric involute dan berprofil gigi asymmetric involute terhadap tegangan bending pada pembebanan rotational velocity (RPM) menggunakan simulasi dinamis (simulasi transient)? BATASAN MASALAH 1. Material yang digunakan untuk masing-masing jenis roda gigi sama. 2. Material bersifat elastik dan isotropik. 3. Temperatur seragam di seluruh bagian roda gigi. 4. Beban yang diterima uniform sepanjang ketebalan roda gigi. 5. Analisa getaran diabaikan. 6. Efek panas yang ditimbulkan dari gesekan diabaikan. 7. Putaran engine seragam sehingga faktor fatigue pada roda gigi diabaikan. 8. Kedua jenis profil roda gigi dibuat dengan geometri yang serupa. 9. Pada simulasi dinamis hanya digunakan beban berupa torsi, rotational velocity dan inertia gravity.

5 TUJUAN PENELITIAN 1. Untuk mengetahui pengaruh asymmetric factor terhadap perubahan geometri suatu roda gigi. 2. Untuk mengetahui kekuatan roda gigi dengan nilai K = 1, K = 1,05, K = 1,06, K = 1,07 dan K = 1,08 terhadap tegangan bending menggunakan beban torsi pada simulasi Transient Stuctural. 3. Untuk mengetahui kekuatan roda gigi dengan nilai K = 1, K = 1,05, K = 1,06, K = 1,07 dan K = 1,08 terhadap tegangan bending menggunakan beban rotational velocity pada simulasi Transient Stuctural.

6 KAJIAN TEORI Penelitian Alexander Kapelevich melakukan penelitian eksperimental terkait roda gigi asymmetric involute. Pada penelitian tersebut disimpulakan bahwa roda gigi asymmetric dapat meningkatkan load capacity dan pengujian pada pressure angle yang besar menunjukkan hasil yang signifikan yaitu mengurangi getaran yang terjadi pada roda gigi. Novreza Aditya Taufan melakukan penelitian tentang involute dan cycloid gear. Dan kesimpulannya adalah tegangan maksimum yang terjadi pada roda gigi dengan profil involute lebih tinggi daripada profil cycloid. Dan besarnya perbedaan tegangan antara roda gigi dengan profil involute dan profil cycloid adalah 1,3 kali

7 KAJIAN TEORI t Profil Involute profil Involute x = r(cos t + t sin t) (1) y = r(sin t t cos t) (2) r t0 Data 1 Data 2

8 Cara Membuat Profil Involute Manual Automatic t2 1 2 r t r t1 3 4

9 pemodelan Asymmetric Gear Asymmetric side Symmetric side dp db a db s do dr k = cos θ a cos θ s = db a db s p K db a db s θ a θ s : assymetric factor : base diameter pada sisi assymetric (in) : base diameter pada sisi symetric (in) : sudut kontak pada sisi assymetric : sudut kontak pada sisi symetric

10 Diagram Alir Tugas Akhir A C B A C B

11 etri No. Parameter and dimensi Simbol Roda gigi 1 Assymetric factor K Number of teeth N Module, mm m Pressure angle for symmetric side, deg Pressure angle for asymmetric side, deg Pitch circle diameter, mm d Base diameter for symmetric side, mm θ s θ a dbs Base diameter for asymmetric dba side, mm 9 Addendum, mm a Dedendum, mm de Outer diameter, mm do Root diameter, mm dr Bottom clearance, mm Center of distance c

12 No Asymmetric Factor (K*) Torsi (N.m) Kecepatan Putar (RPM) 1 K= K=1, K=1, K=1, K=1,08

13 Parameter Material Properties Jenis Material AISI 1045 Density (7,7-8,03)1000 kg/m 3 Cefficient of Termal Expansion Reference Temperature Young Modulus 1,2 x 10-5 / o C 22 o C 200 GPa Poisson s ratio 0,27-0,30 Bulk Modulus Shear Modulus Interpolation 167,67 GPa 76,92 GPa Semi log Scale 1 Offset 0 Strength Coefficient 920 MPa Strength Exponent Ductility Coefficient 0,213 Ductility Exponent -0,47 Yield Strength Compressive Yield Strength 505 MPa 250 MPa Tensile Ultimate Strength Hardness Elastisity Modulus 250 MPa 170 BHN 190 GPa

14 Parameter

15 Parameter Object Name Mesh State Solved Defaults Physics Preference Explicit Relevance 0 Statistics Nodes Elements Mesh Metric Skewness Min 1, E-02 Max 0, Average 0, Standard Deviation 0,

16 Parameter Joint Contact

17 Parameter

18 K=1 K=1.05 ( a ) ( b ) K=1.06 K=1.07 ( c ) ( d ) Data 1 Data 2 K=1 K=1.05 K=1.06 K=1.07 K=1.08 ( e ) K=1.08

19 Contoh distribusi tegangan Contoh data hasil simulasi No Time Minimum Maximum [s] [Pa] [Pa] E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+07

20 Data Tegangan Maximum Sumbu X pada Pembebanan Torsi K Torsi (N.m) Tegangan Sumbu x (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+08 Tegangan (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E+00 Grafik Tegangan Sumbu X Fungsi Torsi Torsi 200 N.m Torsi (N.m) k=1 k=1.05 k=1.06 k=1.07 k=1.08 sumbu x E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E

21 Data Tegangan Maximum Von Mises pada Pembebanan Torsi 3.500E E+08 Grafik Tegangan Von Misses Fungsi Torsi 2.500E E E E E E+00 Tegangan (Pa) 2.500E E E E E E Tegangan Von Mises Torsi 150 N.m Torsi 150 N.m Torsi (N.m) k=1 k=1.05 k=1.06 k=1.07 k=1.08 vonmises E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E K Torsi (N.m) Tegangan Von Mises (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+08

22 Data Tegangan Maximum pada Pembebanan Kecepatan Putar (RPM) K Putaran (RPM) Tegangan Sumbu x (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+09 Tegangan (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E E E+00 Grafik Tegangan Sumbu X Fungsi Putaran Putaran 2500 RPM Putaran (RPM) Putaran 2500 RPM k=1 k=1.05 k=1.06 k=1.07 k=1.08 sumbu x E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E

23 Data Tegangan Maximum pada Pembebanan Kecepatan Putar (RPM) 2.000E E E E E+00 Tegangan (Pa) 6.000E E E E E E E Putaran 1000 RPM Grafik Tegangan Von Misses Fungsi Putaran Putaran (RPM) k=1 k=1.05 k=1.06 k=1.07 k=1.08 von mises E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E K Putaran (RPM) Tegangan Von Mises (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+09

24 1. Asymmetric factor hanya berpengaruh pada satu sisi terhadap profil roda gigi. Semakin besar nilai asymmetric factor, maka ujung profil roda gigi semakin mengecil dan bagian akar profil roda gigi semakin membesar. 2. Pada pembebanan torsi dengan menggunakan tegangan maksimum searah sumbu x penurunan tegangan yang terjadi adalah 15.25% - 88,86% dan tegangan maksimum von mises penurunan tegangan yang terjadi adalah 0,89% - 63,3%. Jadi roda gigi asymmetric involute pada pembebanan torsi (N.m) menghasilkan tegangan lebih rendah dari pada roda gigi symmetric involute. 3. Pada pembebanan kecepatan putar dengan menggunakan tegangan maksimum searah sumbu x penurunan tegangan yang terjadi adalah 19,53% - 39,11%. Pada pembebanan putaran dengan menggunakan tegangan maksimum von mises penurunan tegangan yang terjadi adalah 1,64% - 21,09%. Jadi roda gigi asymmetric involute pada pembebanan kecepatan putar (RPM) menghasilkan tegangan lebih rendah dari pada roda gigi symmetric involute.

25 SEKIAN TERIMA KASIH

26 LAMPIRAN Draft wo rd Draft Kavalevic pdf Ognyan Perhitungan Geom exc el Grafik Gambar fol der Data Mentah Video