![06-Sabuk Dan Rantai [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/06-sabuk-dan-rantai.jpg)
12 0 3 MB
BAB V SABUK DAN RANTAI Jarak yang jauh antara dua poros sering tidak memungkinkan transmisi langsung dengan roda gigi. Dalam hal demikian, cara transmisi putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, di mana sebuah sabuk luwes atau rantai dibelitkan sekeliling puli atau sproket pada poros. Transmisi dengan elemen mesin yang luwes dapat digolongkan atas transmisi sabuk, transmisi rantai, dan transmisi kabel atau tali. Transmisi kabel atau tali hanya digunakan untuk untuk maksud khusus. Transmisi sabuk dapat dibagi atas tiga kelompok. Dalam kelompok pertama, sabuk rata dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat sampai 10 (m) dengan perbandingan putaran antara 1/1 sampai 6/1. Dalam kelompok kedua, sabuk dengan penampang trapesium dipasang pada puli dengan alur dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat sampai 5 (m) dengan perbandingan putaran antara 1/1 sampai 7/1. Kelompok terakhir terdiri atas sabuk dengan gigi yang digerakkan dengan sproket pada jarak pusat sampai mencapai 2 (m), dan meneruskan putaran secara tepat dengan perbandingan antara 1/1 sampai 6/1. Sabuk mempunyai karakteristik sebagai berikut : •
Mereka bisa dipakai untuk jarak sumbu yang panjang.
•
Karena slip dan gerakan sabuk yang lambat, perbandingan kecepatan sudut antara kedua poros tidak konstan ataupun sama dengan perbandingan diameter puli.
•
Bila menggunakan sabuk yang datar, aksi klos bisa didapat dengan menggeser sabuk dari puli yang bebas ke puli yang ketat.
•
Bila sabuk V dipakai, beberapa variasi dalam perbandingan kecepatan sudut bisa didapat dengan menggunakan puli kecil dengan sisi yang dibebani pegas. Diameter puli kemudian merupakan fungsi dari tegangan sabuk dan dapat diubah-ubah dengan mengubah jarak sumbunya.
163
•
Sedikit penyetelan atas jarak sumbu biasanya diperlukan sewaktu sabuk sedang dipakai.
•
Dengan menggunakan puli yang bertingkat, suatu alat pengubah perbandingan kecepatan yang ekonomis bisa didapat.
Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah penanganannya dan harganyapun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s). Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang lebih samapai 500 (kW). Karena terjadi slip antara puli dan sabuk, sabuk-V tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat. Dengan sabuk gilir transmisi dapat dilakukan dengan perbandingan putaran yang tepat seperti pada roda gigi. Karena itu sabuk gilir telah digunakan secara luas dalam industri mesin jahit, komputer, mesin fotokopi, mesin tik listrik, dsb. Transmisi rantai dapat dibagi atas rantai rol dan rantai gigi, yang dipergunakan untuk meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat pada jarak sumbu poros sampai 4 (m) dan perbandingan 1/1 sampai 7/1. Kecepatan yang diizinkan untuk rantai rol adalah sampai 5 (m/s) pada umumnya, dan maksimum sampai 10 (m/s). Untuk rantai gigi kecepatannya dapat dipertinggi hingga 16 sampai 30 (m/s). Dalam bab ini akan dibahas dasar-dasar pemilihan sabuk-V, sabuk gilir, rantai rol, dan rantai gigi.
5.1 Transmisi Sabuk-V Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. (Gambar 5.1). Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan sabuk-V dibandingkan dengan sabuk rata.
164
Gambar 5-1 Konstruksi sabuk-V
Gambar 5-2 Ukuran penampang sabuk-V
Gambar 5-3 Diagram pemilihan sabuk-V
Atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak, penampang sabuk-V yang sesuai dapat diperoleh dari Gambar 5.3. Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang akan diteruskan dengan faktor koreksi dalam Tabel 5.1. Diameter nominal puli-V dinyatakan dengan diameter d p (mm) dari suatu lingkaran di mana lebar alurnya di dalam Gambar 5.4 menjadi
165
l 0 dalam Tabel 5.2. Transmisi sabuk-V hanya dapat menghubungkan porosporos yang sejajar dengan arah putaran yang sama. Dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai, sabuk-V bekerja lebih halus dan tak bersuara. Untuk mempertinggi daya yang ditransmisikan, dapat dipakai beberapa sabukV yang dipasang sebelah menyebelah.
166
Jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai 2 kali diameter puli besar. Di dalam perdagangan terdapat berbagai panjang sabuk-V. Nomor nominal sabuk-V dinyatakan dalam panjang kelilingnya dalam inch. Tabel 5.3 (a) dan (b) menunjukan nomor-nomor nominal dari sabuk standar utama. Diameter puli yang terlalu kecil akan memperpendek umur sabuk. Dalam Tabel 5.4 diberikan diameter puli minimum yang diizinkan dan dianjurkan menurut jenis sabuk yang bersangkutan.
Gambar 5-5 Perhitungan panjang keliling sabuk
167
168
Tabel 5.4 Diameter minimum puli yang diizinkan dan dianjurkan (mm) Penampang
A
B
C
D
E
Diameter min. yang diizinkan
65
115
175
300
450
Diameter min. yang dianjurkan
95
145
225
350
550
Tipe sabuk sempit
3V
5V
8V
Diameter minimum
67
180
315
Diameter minimum yang dianjurkan
100
224
360
169
Lihat Gambar 5.5. di mana putaran puli penggerak dan yang digerakkan berturut-turut adalah n1 (rpm) dan n 2 (rpm), dan diameter nominal masingmasing adalah d p (mm) dan D p (mm), serta perbandingan putaran u dinyatakan dengan n 2 / n1 atau d p / D p . Karena sabuk-V biasanya dipakai
untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yng umum dipakai ialahperbandingan reduksi i (i > 1) , dimana : Dp 1 n1 1 =i= = ;u = n2 dp u i
(5-1)
Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah
v=
d p n1
(5-2)
60 × 1000
Jarak sumbu poros dan panjang keliling sabuk berturut-turut adalah C (mm) dan L (mm). ∠ aO1 A = ∠ bO2 B = π - 2γ ⎛ sin 2 γ ab = AB = C cos γ = C 1 - sin 2 γ ≈ C ⎜⎜1 2 ⎝
Maka L=
dp 2
2 ⎞ D ⎛ (π - 2γ ) + 2C ⎜⎜1 - sin γ ⎟⎟ + p (π + 2γ )
= 2C +
⎝
π 2
(d
2
⎠
2
+ D p ) + γ (D p - d p ) - C sin 2 γ 2
p
Oleh karena
γ ≈ sin γ = (D p - d p ) / 2C , Maka
170
⎞ ⎟⎟ ⎠
L = 2C +
= 2C +
π 2
π 2
(d
(d
p
+ Dp )+
p
+ Dp )+
1 (D p - d p )2 - C (D p - d p )2 2 4C
1 (D p - d p )2 4C
(5-3)
Dalam perdagangan terdapat bermacam-macam ukuran sabuk. Namun mendapatkan sabuk yang panjangnya sama dengan hasil perhitungan umumnya sukar. Jarak sumbu poros C dapat dinyatakan sebagai :
C=
b + b 2 - 8 (Dp - d p )
2
(5-4)
8
Dimana :
b = 2 L - 3,14 (D p + d p )
(5-5)
Sudut lilit atau sudut kontak θ dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk memperbesar panjang kontak antara sabuk dan puli. Gaya gesekan berkurang dengan mengecilnya θ sehingga menimbulkan slip antara sabuk dan puli. Jika jarak poros adalah pendek sedangkan perbandingan reduksinya besar, maka sudut kontak pada puli kecil (puli penggerak) akan menjadi kecil. Dalam hal ini dapat dipakai sebuah puli penegang seperti dalam gambar 5-7 untuk memperbesar sudut kontak tersebut.
Gambar 5-6 Sudut kontak
171
Gambar 5-7 Puli pemegang
Bila sabuk-V dalam keadaan diam atau tidak meneruskan momen, maka tegangan di seluruh panjang sabuk adalah sama. Tegangan ini disebut tegangan awal. Bila sabuk mulai bekerja meneruskan momen, tegangan akan bertambah pada sisi tarik (bagian panjang sabuk yang menarik) dan berkurang pada sisi kendor (bagian panjang sabuk yang tidak menarik). Jika tarikan pada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah F1 dan F2 (kg), maka besarnya gaya tarik efektif Fe (kg) untuk menggerakkan puli
yang digerakkan adalah : Fe = F1 - F2
(5-6)
Fe adalah gaya tangensial efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi alur puli. Jika koefisien gesek nyata antara sabuk dan puli adalah μ ' , maka F1 / F2 = e μ 'θ
⎫ ⎪ e μ 'θ - 1⎬ Fe = F1 - F2 = F1 μ 'θ ⎪ e ⎭
(5-7)
Persamaan ini disebut “persamaan Eytelwein”. Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh satu sabuk P0 (kW) diberikan oleh persamaan berikut ini :
172
πd p ⎫ n e μ 'θ × × 1 = C (d p n )⎪ μ 'θ e - 1 60 × 102 1000 ⎪ μ 'θ ⎪ π e C = Fa μ 'θ × ⎬ (5-8) e - 1 6120 ⎪ n1 ⎪ n= ⎪ 1000 ⎭ P0 = Fe v / 102 = Fa
di mana Fa (kg) adalah gaya tarik yang diizinkan untuk setiap sabuk, dan n1 (rpm) adalah putaran puli penggerak. Dalam praktek, persamaan di atas harus dikoreksi terhadap faktor-faktor yang bekerja pada sabuk seperti gaya sentrifugal, lenturan dan lain-lain. Persamaan berikut ini biasanya dipakai untuk sabuk-V standar :
{
P0 = (d p n ) (C1 (d p n )
−0 , 09
}
- (C 2 / d p ) - C 3 (d p n ) - C 2 n × {1 - (1/C 5 )} 2
(5-9)
di mana C1 sampai C 5 adalah konstanta-konstanta. Untuk
menyederhanakan
perhitungan,
setiap
produsen
sabuk
mempunyai katalog yang berisi daftar untuk memilih sabuk. Sabuk-V sempit akan menjadi lurus pada kedua sisinya bila dipasang pada alur puli gambar 5-8. Dengan demikian akan terjadi kontak yang merata dengan puli sehingga keausan pada sisinya dapat dihindari. Ada tiga macam proporsi penampang untuk sabuk-V sempit seperti pada gambar 5.9
Gambar 5-8 persinggungan antara sisi sabuk dan alur puli
173
Gambar 5-9 Ukuran penampang sabuk-V semplit
Kapasitas transmisi daya P0 (kW) untuk satu sabuk dapat dihitung dari :
{
}
P0 = (d p n ) C1 - (C 2 / d p ) - C 3 (d p n ) - C 4 (log10 d p n ) + C 2 n{1 - (1/C 5 )} 2
(5-10) Di mana C1 sampai C 5 adalah konstanta-konstanta. Seperti juga pada sabukV standar, daya P0 tersebut juga dapat ditemui dalam daftar perhitungan yang terdapat dalam katalog produsen. Persamaan-persamaan di atas hanya sesuai untuk sudut kontak θ = 0
180 . Untuk perbandingan reduksi yang besar dan sudut kontak lebih kecil dari 1800 menurut perhitungan dengan rumus :
θ = 180 0 -
57(D p - d p )
(5-11)
C
kapasitas daya yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi yang bersangkutan K θ seperti diperlihatkan dalam Tabel 5.5. Jumlah sabuk yang diperlukan dapat diperoleh dengan membagi Pd dengan P0 . K θ atau : N=
Pd P0 .K 0
(5-12)
Harga N yang relatif besar akan menyebabkan getaran pada sabuk yang
mengakibatkan
penurunan
efisiensinya.
Dalam
hal
demikian
perencanaan harus diperbaiki dengan menggunakan sabuk yang lebih besar
174
penampangnya. Dalam hal transmisi dengan lebih dari satu sabuk perlu diperhatikan bahwa panjang, mutu, dll., dari masing-masing sabuk dapat berbeda, sehingga perpanjangan yang berbeda antara satu dengan lain sabuk akan mengakibatkan tegangan yang berbeda-beda pula.
Tabel 5.5 Faktor Koreksi K θ
Dp - d p C
Sudut kontak puli kecil θ ( 0 ) Faktor koreksi K θ
0,00
180
1,00
0,10
174
0,99
0,20
169
0,97
0,30
163
0,96
0,40
157
0,94
0,50
151
0,93
0,60
145
0,91
0,70
139
0,89
0,80
133
0,87
0,90
127
0,85
1,00
120
0,82
1,10
113
0,80
1,20
106
0,77
1,30
99
0,73
1,40
91
0,70
1,50
83
0,65
Untuk dapat memelihara tegangan yang cukup dan sesuai pada sabuk, jarak poros puli harus dapat disetel ke dalam maupun ke luar. Jika beban untuk melenturkan sabuk sebesar 1,6 (mm) setiap 100 (mm) jarak bentangan terletak antara harga maksimum dan minimum yang diberikan dalam Tabel 5.8, maka besarnya tegangan sabuk dianggap sesuai.
175
Tabel 5.6 Daerah beban untuk tegangan sabuk yang sesuai (Satuan kg)
Penampang
A
B
C
D
E
Beban minimum
0,68
1,58
2,93
5,77
9,60
Beban maksimum
1,02
2,38
4,75
8,61
14,30
Jika transmisi sabuk diperlengkapi dengan puli pengikut untuk memelihara tegangan sabuk, maka puli ini harus dipasang di sebelah dalam dari sisi kendor dekat pada puli besar, seperti pada Gambar 5.7. Dipandang dari segi ketahanan sabuk, dianjurkan untuk tidak menekan sabuk dari sebelah luarnya.
176
Puli pengikut, dekat puli besar Sisi kendor
Puli penggerak Puli besar
Sisi tarik
Gambar 5-10 Kedudukan yang baik untuk puli pengikut
Sudut antara kedua sisi penampangsabuk yang dianggap sesuai adalah sebesar 30 samapai 40 derajat. Semakin kecil sudut ini, gesekan akan semakin besarkarena efek baji, sehingga perbandingan tarikan F1 / F2 akan lebih besar. Namun demikian, kadang-kadang sudut yang kecil pada sabuk sempit atau sabuk standar dapat menyebabkan terbenamnya sabuk ke dalam alur puli. Akhir-akhir ini dalam perdagangan diperkenalkan sabuk-V dengan sudut lebar, yaitu 60 derajat. Untuk sabuk ini dipakai bahan dengan perpanjangan yang kecil untuk memperbaiki sifat buruk di atas. Tetapi dengan kondisi semacam ini, gesekan dan perbandingan tarikan yang dicapaimenjadi lebih rendah. Sifat penting dari sabuk yang perlu diperhatikan adalah perubahan bentuknya karenatekanan samping, dan ketahanannya terhadap panas. Bahan yang biasa dipakai adalah karet alam atau sintetis. Pada masa sekarang, telah banyak dipaki karet neopren. Sebagai inti untuk menahan tarikanterutama dipergunakan rayon yang kuat. Tetapi akhir-akhir ini pemakaian inti tetoron semakin populer untuk memperbaiki sifat perubahan panjang sabuk karena kelembaban dan karena pembebanan. Pada umumnya puli dibuat dari besi cor kelabu FC200 atau FC300, untuk puli kecil dipakai konstruksi plat karena lebih murah.
177
Pembatasan ukuran puli sering dikenakan pada panjang susunan puli atau lebarpuli. Panjang maksimum susunan puli Lmax adalah perlu untuk memenuhi persamaan berikut ini : Lmax C-
1 (d p + D p ) ≥ C 2
(5-13)
1 (d p - D p ) > 0 2
(5-14)
Jika d B dan D B berturut-turut adalah diameter bos atau naf puli kecil dan puli besar, d s1 dan d s 2 berturut-turut adalah diameter poros penggerak dan yang digerakkan, maka : 5 ⎫ d s1 + 10 (mm ) ⎪ ⎪ 3 ⎬ 5 DB ≥ d s 2 + 10 (mm )⎪ 3 ⎭⎪
dB ≥
(5-15)
Jika naf tidak dapat dibuat cukup besar untuk memenuhi persamaan tersebut, ambilah bahan poros yang lebih kuat untuk mengecilkan diameternya, atau ambil cara lain untuk memasang poros pada naf.
Tabel 5.9 Daerah beban untuk tegangan sabuk yang sesuai
Penampang
A
B
C
D
E
Beban Minimum
0,68
1,58
2,93
5,77
9,60
Beban Maksimum
1,02
2,38
4,75
8,61
14,30
178
Contoh Soal 5-1 Sebuah kompressor kecil digerakkan oleh sebuah motor listrik dengan daya 3,7 (kW), 4 kutub, 1450 (rpm) dan diameter poros 25 (mm). Diameter poros dan putaran kompressor yang dikehendaki adalah 30 (mm) dan 870 (rpm). Kompressor bekerja selama 8 jam sehari. Carilah sabuk-V dan puli yang sesuai.
[Penyelesaian] 1. P = 3,7 (kW ), n1 = 1450 (rpm ), i ≈ 1450/870 ≈ 1,67 , C ≈ 300(mm ) 2. f c = 1,4 3. Pd = 1,4 × 3,7 = 5,18 (kW ) 4. T1 = 9,74 × 10 5 × (5,18/1450 ) = 3480 (kg.mm ) T2 = 9,74 × 10 5 × (5,18/870 ) = 5800 (kg.mm )
(
5. Bahan poros S30C - D, σ B = 58 kg/mm 2
)
Sf 1 = 6, Sf 2 = 2 (dengan alur pasak )
τ a = 58/ (6 × 2) = 4,83 (kg/mm 2 ) K t = 2 untuk beban tumbukan C b = 2 untuk lenturan 6. d s1 = {(5,1/4,83) × 2 × 2 × 3480}
1/ 3
d s 2 = {(5,1/4,83) × 2 × 2 × 5800}
= 24,5 (mm ) → 25 (mm ), baik
1/ 3
= 29,0 (mm ) → 30 (mm ), baik
7. Penampang sabuk-V; tipe B 8. d min = 145 (mm ) 9. d p = 145 (mm ), D p = 145 × 1,67 = 242 (mm ) d k = 145 + 2 × 5,5 = 156 (mm ), D p = 242 + 2 × 5,5 = 253 (mm )
179
5 d s1 + 10 = 52 → d B = 60 (mm ) 3 5 d s 2 + 10 = 62,5 → DB = 70 (mm ) 3 10. v =
3,14 × 150 × 1450 = 11,4 (m/s ) 60 × 1000
11.11,4 (m/s) < 30 (m/s) , baik 12. 300 -
156 + 253 = 95,5 (mm ), baik 2
13. Dipakai tipe standar.
⎛ 50 ⎞ ⎛ 50 ⎞ P0 = 3,14 + (3,42 - 3,14)⎜ ⎟ + 0,41 + (0,47 - 0,41)⎜ ⎟ = 3,22 (kW ) ⎝ 200 ⎠ ⎝ 200 ⎠ 14.
2 ( 242 - 145) L = 2 × 300 + 1,57(242 + 145) +
4 × 300
= 1215 (mm )
15. Nomor nominal sabuk-V : No. 48 L = 1219 (mm ) 16. b = 2 × 1219 - 3,14 (242 + 145) = 1223 (mm ) 1223 + 1223 2 - 8 (242 - 145) C= = 302 (mm ) 8 2
17. θ = 180 0 18. N =
57 (242 - 145) = 162 0 → K θ = 0,96 300
5,18 = 1,68 → 2 buah 3,22 × 0,96
19. ΔC i = 25 (mm ), ΔC t = 40 (mm ) 20. Tipe B, No. 48, 2 buah, d k = 156 (mm ), Dk = 253 (mm ) Lubang poros 25 (mm), 31,5 (mm) Jarak sumbu poros
+40 ( mm )
302
− 25 ( mm )
Jika dipakai sabuk sempit : 7. Penampang sabuk-V : 3V
180
9. d p = 67 (mm ), D p = 1,67 × 67 = 112 (mm ) 10. v =
3,14 × 67 × 1450 = 5,1 (m/s ) 60 × 1000
11. 5,1(m/s) < 35 (m/s) , baik 12. 300 -
67 + 112 = 210 (mm ), baik 2
⎛ 50 ⎞ ⎛ 50 ⎞ 13. P0 = 2,05 + (2,20 - 2,05)⎜ ⎟ = 2,31 (kW ) ⎟ + 0,21 + (0,24 - 0,21)⎜ ⎝ 200 ⎠ ⎝ 200 ⎠ 14. L = 2 × 300 + 1,57(112 + 67 ) +
(112 - 67 )2 4 × 300
= 883 (mm )
15. 3V-355 Panjang keliling kurva jarak bagi sabuk-V L = 898 (mm ) 16. b = 2 × 898 - 3,14 (112 + 67 ) = 1234 (mm ) 1234 + 1234 2 - 8 (112 - 67 ) C= = 308 (mm ) 8 2
17. θ = 180 0 18. N =
57 (112 - 67 ) = 1710 → K θ = 0,97 300
5,18 = 2,3 → 3 buah 2,31 × 0,97
19. ΔC i = 15 (mm ), ΔC t = 25 (mm ) 20. 3V-355, 3 buah, d k = 67 + 1,2 = 68,2 (mm ), Dk = 112 + 1,2 = 113,2 (mm ) Jarak sumbu poros :
+25 ( mm )
308
−15 ( mm )
5.2 Transmisi Sabuk Gilir (Timing Belt)
Transmisi sabuk yang bekerja atas dasar gesekanbelitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah harganya, sederhana konstuksinya, dan mudah untuk mendapatkan perbandingan putaran yang diingini. Transmisi tersebut telah digunakan dalam semua bidang industri, seperti mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian, alat kedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Namun demikian, transmisi sabuktersebut mempunyai kekurangan dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi, yaitu karena terjadinya slip antara sabuk dan puli.
181
Karena itu, macam transmisi sabuk biasa tidak dapat dipakai bilamana dikehendaki putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap.
Gambar 5-11 Sabuk Gilir
Akhir-akhir ini telah dikembangkan macam sabuk yang dapat mengatasi kekurangan tersebut, yaitu “sabuk gilir” (timing belt).
Gambar 5-12 Diagram pemilihan sabuk gilir
Sabuk gilir dibuat dari karet neopren atau plastik poliuretan sabagai bahan cetak, dengan inti dari serat gelas (fibre glass) atau kawat baja, serta gigi-gigi yang dicetak secara teliti di permukaan sebelah dalam dari sabuk. Karena sabuk gilir dapat melakukan transmisi mengait seperti roda gigi atau rantai, maka gerakan dengan perbandingan putaran yang tetap dapat diperoleh. Untuk meneruskan beban berat atau untuk kondisi kerja pada temperatur tinggi (sampai 1200 C), lingkungan asam,basa, atau lembab, dapat dipakai sabuk
182
dari karet neopren. Sabuk poliuretan digunakan untuk transmisi beban ringan, dengan lingkungan berminyak, serta mesin kantor dan alat-alat listrik yang harus kelihatan indah. Serat gelas umum dipakai sebagai inti. Jika diperlukan kekuatan khusus, dapat dipergunakan kawat baja. Batas maksimum kecepatan sabuk gilir kurang lebih 35 (m/s), yang berarti lebih tinggi dari sabuk-V, dan daya yang dapat ditransmisikan adalah sampai 60 (kW). Sabuk gilir dibuat dalam dua tipe, yaitu jenis jarak bagi lingkaran dan jenis modul. Jarak bagi dinyatakan dalam inch, sedangkan modul dalam milimeter. Di sini akan diuraikan jenis jarak bagi lingkaran.
183
Tabel 5-10
184
Untuk transmisi sabuk gilir, ketiga gaya seperti yang terdapat pada sabuk-V juga sangat penting, yaitu gaya tarik efektif Fe (kg ) , gaya sentrifugal Fc (kg ) , dan tegangan awal F0 (kg ) . Berbeda dengan sabuk-V, gaya tarik pada sisi kendor sabuk gilir kira-kira besarnya sama dengan gaya Fc pada puli penggerak. Besarnya gaya tarik pada sisi tarik F1 (kg ) adalah : F1 = Fe + F2 ≈ Fe + Fc
(5-16)
185
Jika daya yang akan ditransmisikan adalah P (kW ) , kecepatan sabuk v (m/s ) , berat per satuan panjang sabuk w (kg/m ) , dan konstanta yang tergantung pada ukuran dan tipe sabuk adalah C , maka Fe dan Fc dapat ditulis sebagai : Fe = 102 P / v
(5-17)
Fc = (w / 9,8)v 2
(5-18)
Gaya tarik sabuk maksimum adalah F1 . Pada pemilihan sabuk gilir, faktor koreksi f c ( dan faktor koreksi tambahan f c' untuk kondisi khusus) perlu diambil untuk menghitung daya rencana Pd :
(
)
Pd = f c P atau Pd = f c + f c' P
(5-19)
Tata cara di atas sama dengan tata cara pemilihan sabuk-V, dan faktor koreksi f c tergantung pada keadaan P atau kondisi kerja. Harga-harga
f c terdapat
dalam tabel dan f c' dalam Tabel 5.8. Kapasitas daya yang ditransmisikan per inch lebar sabuk tergantung pada tipe sabuk dan dihitung dari : P0 = 0,6984 × 10 -6 (d p .n ) (F0 - Fc )(kW )
(5-20)
di mana F a (kg ) adalah tarikan yang diizinkan, d p (mm ) diameter puli penggerak, n = putaran poros penggerak n1 (rpm ) / 1000 .
Tabel 5.11 Faktor koreksi yang harus ditambahkan untuk meningkatkan putaran dan persyaratan kerja luar biasa. Perbandingan peningkatan Putaran
f c'
1 – 1,25
0
1,25 – 1,75
0,1
186
1,75 – 2,5
0,2
2,5 – 3,5
0,3
3,5 -
0,4
Persyaratan kerja
f c'
Lebih dari 10 jam kerja/hari
0,1
Lebih dari 20 jam kerja/hari
0,2
Untuk semua penganggur
0,2
Kerja terputus-putus atau
- 0,2
musiman (kurang dari 500 jam tiap tahun)
Kapasitas daya yang ditransmisikan untuk berbagai macam sabuk telah dihitung dan diberikan dalam katalog produsen yang bersangkutan. Tabel 5.9 memberikan kapasitas ini untuk tipe XL, L, dan H, dan untuk puli dengan jumlah gigi 20 sampai 30. Bahan puli dan profil gigi harus tahan pada tarikan maksimum. Besi cor kelabu (FC 200 – 300), paduan sinter dalam kelompok tembaga-besi, atau baja karbon konstruksi mesin, umumnya dipakai sebagai bahan puli. Baja rol konstruksi umum, dapat dipakai untuk puli berukuran besar. Dalam hal ini, baja harus mempunyai kekerasan lebih dari 50 skala Brinell. Jumlah gigi puli yang terlalu sedikit dapat mengurangi umur sabuk. Jumlah minimum yang diizinkan untuk pelbagai tipe diberikan dalam Tabel 5.10. Jika sudut kontak sabuk adalah θ , maka jumlah pasang gigi yang terkait (JGT = Jumlah Gigi Terkait) dapat dihitung sebagai berikut :
θ = 180 0 JGT =
57(D p - d p )
θ 360
C .z1
di mana :
187
α = Sudut kontakan sabuk pada puli kecil ( 0 ) D p = Diameter lingkaran jarak bagi puli besar (mm) d p = Diameter lingkaran jarak bagi puli kecil (mm) C = Jarak sumbu poros (mm)
z1 = Jumlah gigi puli kecil
Jika JGT besarnya kurang dari 6, perlu dilakukan koreksi. Faktor koreksi f t diberikan dalam Tabel 5.11 untuk berbagai harga JGT. Harga JGT yang kecil akan memperkecil umur sabuk serta dapat mengikis bahan dasar dan
mengeluarkan
intinya
hingga
mengakibatkan
suara.
Besarnya
Pd , P0, dan f t , memberikan faktor lebar f w sebagai berikut : fw =
Pd P0 . f t
Tabel 5.12 Kapasitas daya yang ditransmisikan setiap inch (25,4 mm) lebar sabuk gilir, P0 (kW ) [Penampang L] Jumlah gigi Putaran puli
20
kecil (rpm)
22
24
26
28
30
Diameter puli (mm)
60,64
66,70
72,77
78,83
84,89
90,96
200
0,15
0,17
0,18
0,20
0,21
0,23
400
0,31
0,34
0,37
0,40
0,43
0,46
600
0,46
0,51
0,55
0,60
0,64
0,69
800
0,61
0,68
0,73
0,80
0,85
0,91
1000
0,76
0,84
0,91
0,99
1,06
1,14
1200
0,91
1,00
1,10
1,18
1,27
1,36
1400
1,06
1,17
1,27
1,38
1,48
1,58
1600
1,21
1,31
1,45
1,56
1,68
1,79
188
[Penampang H] Jumlah gigi Putaran puli kecil
20
22
24
26
28
30
Diameter puli (mm)
(rpm)
80,85
88,94 97,02 105,11 113,19 121,28
200
0,52
0,57
0,62
0.67
0,73
0,78
400
1,04
1,14
1,25
1,35
1,46
1,56
600
1,56
1,71
1,86
2,02
2,17
2,33
800
2,07
2,27
2,48
2.68
2,88
3,10
1000
2,58
2,84
3,10
3.35
3,60
3,85
1200
3,10
3,40
3,70
4,00
4,32
4,61
1400
3,60
3,95
4,30
4,66
5,02
5,36
1600
4,11
4,51
4,90
5,31
5,70
6,10
Tabel 5.13 Jumlah puli minimum yang diizinkan.
Putaran puli kecil (rpm) 3500 1750 1160 870
Penampang sabuk XL
L
H
12
16
20
10
14
18
10
12
16
XH
XXH
26
26
24
24
22
22
Tabel 5.14 Faktor koreksi untuk berbagai J.G.T (Jumlah Gigi yang Terkait)
J.G.T
ft
6-
1,0
5–6
0,8
4–5
0,6
3–4
0,4
2–3
0,2
189
Untuk menjaga agar sabuk tidak bergeser keluar dari puli, salah satu puli harus diberi flens.jika poros yang dihubungkan dengan sabuk gilir letaknya tegak, maka kedua pulinyaharus diberi flens. Penggunaan puli pengikut sebaiknya dihindari, kecuali jika memang perlu, karena dapat mengurangi umur sabuk. Persamaan untuk menghitung panjang sabuk gilir adalah sama dengan rumus untuk rantai, dan agak berbeda dengan rumus sabuk-V. Jika jarak sumbu poros dibagi dengan jarak bagi gigi dinyatakan dengan C p , jadi :
Cp =
C p
di mana C p , dapat berupa pecahan, maka panjang sabuk yang diperlukan (dalam jumlah jarak bagi) L p adalah : z + z2 [(z - z ) / 6,28] Lp = 1 + 2C p + 1 2 Cp 2
2
Di mana : z1 : Jumlah gigi puli kecil z 2 : Jumlah gigi puli besar
Jika putaran masing-masing puli dinyatakan dengan n1 dan n2 , maka : z 2 = (n1 / n 2 ).z1
di mana z 2 adalah bilangan bulat. Untuk
z 2 ambillah jumlah gigi sesuai
dengan standar, jika mungkin. Seperti juga dalam roda gigi, diperlukan suatu daerah pemilihan untuk n1 / n 2 . Karena hasil perhitungan L p biasanya berupa bilangan pecahan, maka perlu disesuaikan dengan harga standar dengan jalan
190
menaikkan atau menurunkan. Misalkan harga yang telah disesuaikan dan ditetapkan adalah L , maka C p perlu dihitung kembali dengan : 2 ⎫ z1 + z 2 ⎞ z1 + z 2 ⎞ 1 ⎧⎪⎛ 2 ⎛ (z 2 - z1 )2 ⎪⎬ C p = ⎨⎜ L ⎟ + ⎜L ⎟ 4 ⎪⎝ 2 ⎠ 2 ⎠ 9,86 ⎝ ⎪⎭ ⎩
Jarak sumbu poros didapat dari : C = Cp.p
Seperti pada sabuk-V, suatu daerah penyetelan juga diperlukan, baik ke dalam maupun ke luar, untuk memudahkan pemasangan, pembongkaran, dan pengaturan tegangan pada waktu operasi. Daerah penyetelan standar ke kedua arah ΔC i , dan ΔC t diberikan dalam Tabel 5.12. Tegangan yang terlalu besar akan membuat permukaannya aus dan intinya terkupas keluar, yang selanjutnya akan memperpendek umurnya. Selanjutnya, jika sabuk terlalu kendor sabuk akan bekerja dengan tumbukan yang terus menerus antara gigi sabuk dan gigi puli. Tegangan yang sesuai dapat diperoleh dengan menimbang, dimana gaya tarik tertentu (yang besarnya tergantung pada tipe dan lebar sabuk) dikenakan pada tengah-tengah rentangan sabuk, dan disetel lenturannya sebesar 1,6 (mm) untuk tiap 100 (mm) panjang rentangan. Tabel 5.15 ΔC1 dan ΔC t untuk sabuk gilir (Satuan : mm)
Nomor
XL
L
H
XH
XXH
nominal
ΔC i ΔC t ΔC i ΔC t ΔC i ΔC t ΔC i ΔC t ΔC i ΔC t
60 – 300
3
3
5
5
6
6
301 - 1000
4
3
6
5
6
6
191
20
10
30
10
Contoh soal 5-2 Sebuah mesin gerinda digerakkan oleh sebuah motor listrik dengan daya 2,2 (kW), 4 kutup, 1450 (rpm), dan diameter poros 24 (mm). Diameter poros yang digerakkan adalah 28 (mm), dan berputar pada 1000 (rpm). Jarak sumbunya adalah 430 (mm). Pilihlah sabuk gilir dan puli yang sesuai , jika mesin dianggap bekerja 8 jam sehari. Karena ruangan yang terbatas, maka diameter luar dan lebar puli kecil berturut-turut harus lebih kecil dari 100(mm) dan 35 (mm).
[Penyelesaian] 1. P = 2,2 (kW ), n1 = 1450 (rpm ), i ≈ 1450/1000 1,45 , C ≈ 430 (mm ) 2. f c = 1,8 3. Pd = 1,8 × 2,2 = 3,96 (kW ) 4. T1 = 9,74 × 10 5 × (3,96/1450) = 2660 (kg.mm) T2 = 9,74 × 10 5 × (3,96/1000 ) = 3860 (kg.mm)
Gambar 5-13 Berbagai macam sabuk transmisi daya
192
5. Bahan poros S35C-D, σ B = 58 (kg/mm 2 ), sf1 = 6 , sf 2 = 2
τ a = 58/ (6 × 2) = 4,83 (kg/mm 2 ) Beban tumbukan : K t = 2 , Untuk lenturan : C b = 2 6. d s1 = {(5,1/4,83) × 2 × 2 × 2660}
1/ 3
d s 2 = {(5,1/4,83) × 2 × 2 × 3860}
1/ 3
= 22,4 (mm ) → 24 (mm ), baik
= 25,3 (mm ) → 28 (mm ), baik
7. Penampang sabuk gilir H, p = 12,7 (mm ) 8. z1 = 18 z 2 = 18 × 9. d p =
1450 = 26,1 → z 2 = 26 , i = 26/18 1000
12,7 × 18 = 72,77 (mm ), diameter naf = 58 (mm ) 3,14
Daerah diameter poros = 15 – 38 (mm), ∴ 24 (mm ) baik Dp =
12,7 × 26 = 105,11 (mm ), diameter naf 60 (mm ) 3,14
Daerah diameter poros = 20 - 40 (mm), ∴ 28 (mm ) baik 18 + 26 430 [(26 - 18/6,28)] +2 + = 89,77 (430 / 12,7 ) 2 12,7 2
10. L p =
11. L = 90 , No. 450H 2 ⎫ 1 ⎧⎪⎛ 18 + 26 ⎞ 18 + 26 ⎞ 2 ⎛ 2 ⎪ (26 - 18) ⎬ = 33,98 12. C p = ⎨⎜ 90 ⎟ + ⎜ 90 ⎟ 4 ⎪⎝ 2 ⎠ 2 ⎠ 9,86 ⎝ ⎪⎭ ⎩
C = 33,98 × 12,7 = 431,55 (mm )
13. ΔC i = 7 (mm ), ΔC t = 6 (mm ) 14. Dari Tabel 5.9 , sabuk gilir tipe H : z1 = 20 , P0 = 3,60 (kW ) untuk 1400 (rpm )
P0 = 4,11 (kW ) untuk 1600 (rpm ) z1 = 22, P0 = 3,95 (kW ) untuk 1400 (rpm )
P0 = 4,51 (kW ) untuk 1600 (rpm )
193
Maka taksiran yang lebih mendekati adalah : z1 = 18, P0 = 3,25 (kW ) untuk 1400 (rpm )
P0 = 3,71 (kW ) untuk 1600 (rpm ) Sehingga, P0 = 3,25 + 0,46 × 15. θ = 180 0 JGT = 18 ×
50 (PS) = 3,36 (kW ) 200
57 (105,11 - 72,77 ) = 175,7 0 431,55
175,7 = 8,8 > 6 ∴ f t = 1,00 360
3,96 = 1,18 → 1,5 3,36 × 1,00
16. f w =
17. Wb = 1,5 (in ) = 25,4 × 1,5 = 38,1 (mm ) 18. Lebar gigi puli Ww = 38,1 × 1,3 = 49,5 (mm ) 19. Ww lim = 35 (mm ) 20. 49,5 (mm) > 35 (mm), tidak dapat diterima. 8'. z1 = 22
z 2 = 22 ×
9 '. d p =
1450 = 31,9 → z 2 = 32 1000
12,7 × 22 = 88,94 (mm ), diameter naf = 60 (mm ) 3,14
Daerah diameter poros = 15 – 40 (mm), ∴ 24 (mm ) baik Dp =
12,7 × 32 = 129,36 (mm ), diameter naf 64 (mm ) 3,14
Daerah diameter poros = 20 - 42 (mm), ∴ 28 (mm ) baik 22 + 32 430 [(32 - 22/6,28)] +2 + = 94,79 (430 / 12,7 ) 2 12,7 2
10 '. L p = 11'. L = 96
2 ⎫ 1 ⎧⎪⎛ 22 + 32 ⎞ 22 + 32 ⎞ 2 ⎛ (32 - 22)2 ⎪⎬ = 34,46 12 . C p = ⎨⎜ 96 ⎟ + ⎜ 96 ⎟ 4 ⎪⎝ 2 ⎠ 2 ⎠ 9,86 ⎝ ⎪⎭ ⎩
'
194
C = 34,46 × 12,7 = 437,64 (mm )
13'. ΔC i = 7 (mm ), ΔC t = 6 (mm ) 14 '. Dari Tabel 5.9, P0 = 3,95 + 0,56 ×
15 '. θ = 180 0 -
57 (129,36 - 88,94) = 174,5 0 437,64
JGT = 22 ×
16 '. f w =
50 (PS) = 4,09 (kW ) 200
174,5 = 10,7 > 6,0 ∴ f t = 1,00 360
3,96 = 0,97 4,09 × 1,00
17 '. Wb = 1" = 25,4 (mm ) 18 '. Lebar gigi puli 25,4 x 1,3 = 33,0 (mm)
20 '. 33 (mm) < 35 (mm), baik 21. Sabuk 480H 100, 25,4 (mm) Puli 22H ; 32H ) Jarak sumbu poros 437,64 +−67((mm mm )
5.3 Transmisi Rantai Rol
Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan di mana jarak poros lebih besar dari pada transmisi roda gigi tetapi lebih pendek dari pada dala transmisi sabuk.
Gambar 5-14 Rantai Rol
195
Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip; jadi menjamin perbandingan putaran yang tetap. Rantai sebagai transmisi mempunyai keuntungan-keuntungan seperti : mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang besar, tidak memerlukan tegangan awal, keausan kecil pada bantalan, dan mudah memasangnya. Karena keuntungan-keuntungan tersebut, rantai mempunyai pemakaian yang luas seperti roda gigi dan sabuk.
Gambar 5-15 Variasi kecepatan rantai rol Di lain fihak, transmisi rantai mempunyai beberapa kekurangan, yaitu : variasi kecepatan yang tak dapat dihindari karena lintasan busur pada sproket yang mengait mata rantai, suara dan getaran karena tumbukan antara rantai dan dasar gigi sproket, dan perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus yang diakibatkan oleh gesekan dengan sproket. Karena kekurangankekurangan ini maka rantai tak dapat dipakai untuk kecepatan tinggi, sampai ditemukan dan dikembangkannya rantai gigi.
Gamba 5-16 Rantai Gigi Rantai dapat dibagi atas dua jenis. Yang pertama disebut rantai rol, terdiri atas pena, bus, rol dan plat mata rantai. Yang lain disebut rantai gigi, terdiri atas plat-plat berprofil roda gigi dan pena berbentuk bulan sabit yang
196
disebut sambungan kunci. Dalam pembahasan di bawah ini lebih dahulu akan dibicarakan hal rantai rol. Rantai rol dipakai bila diperlukan transmisi positip (tanpa slip) dengan kecepatan sampai 600 (m/min), tanpa pembatasan bunyi, dan murah harganya. Untuk bahan pena, bus, dan rol dipergunakan baja karbon atau baja khrom dengan pengerasan kulit. Rantai dengan rangkaian tunggal adalah yang paling banyak dipakai. Rangkaian banyak, seperti dua atau tiga rangkaian dipergunakan untuk transmisi beban berat. Dengan kemajuan teknologi yang terjadi akhir-akhir ini, kekuatan rantai semakin meningkat.
Gambar 5-17 Ukuran rantai rol Tabel 5.16 Ukuran rantai rol
197
Sproket rantai dibuat dari baja karbon untuk ukuran kecil, dan besi cor atau baja cor untuk ukuran besar. Untuk perhitungan kekuatannya belum ada cara yang tetap seperti pada roda gigi. Adapun bentuknya telah distandarkan, dimana bentuk-S adalah yang biasa dipakai.
198
Gambar 5-18 Diagram
5-19 Profil Gigi dari sproket rantai rol. Daya yang akan ditransmisikan (kW), putaran poros penggerak dan yang akan digerakkan (rpm), dan jarak sumbu poros kira-kira (mm), diberikan lebih dahulu. Daya yang ditransmisikan perlu dikoreksi menurut mesin yang
199
akan digerakkan dan penggerak mulanya, dengan faktor koreksi dalam Tabel 5.17. Tabel 5.17 Faktor koreksi f c
Tumbukan
Motor Penggerak
Pemakaian
Motor torak
listrik
Dengan
Tanpa
atau
transmisi
transmisi
turbin
hidrolik
hidrolik
1,0
1,0
1,2
1,3
1,2
1,4
1,5
1,4
1,7
Konveyor sabuk dan rantai dengan variasi beban kecil, Transmisi halus
pompa
sentrifugal
dan
blower, mesin tekstil umum, mesin
industri
umum
dengsn variasi beban kecil Kompresor
sentrifugal,
propeler, konveyor dengan Tumbukan sedang
sedikit variasi beban, tanur otomatis,
pengering,
penghancur, mesin perkakas umum,
alat-alat
besar
umum, mesin kertas umum Pres,
penghancur,
mesin
pertambangan, bor minyak Tumbukan berat
bumi, pencampur karet, rol, mesin
penggetar,
mesin-
mesin
umum
dengan
putaran dapat dibalik atau beban tumbukan
Momen lentur akan selalu terjadi pada poros. Karena itu periksalah kekuatan lentur poros bila diameternya telah diberikan. Dengan menggunakan putaran (rpm) dari poros yang berputaran tinggi dan daya yang telah dikoreksi
200
(kW), carilah nomor rantai dan jumlah gigi sproket kecil yang sesuai. Jumlah gigi ini sebaiknya merupakan bilangan ganjil dan lebih dari 15. Jumlah gigi minimum yang diizinkan adalah 13. Jumlah gigi untuk sproket besar juga dibatasi, maksimum 114 buah. Perbandingan putaran dapat diizinkan sampai 10/1. Sudut kontak antara rantai dan sproket kecil harus lebih besar dari 120o. Transmisi rantai akan lebih halus dan kurang bunyinya jika dipakai rantai dengan jarak bagi kecil dan jumlah gigi sproket yang banyak. Rangkaian banyak dipakai bila rangkaian tunggal tidak mempunyai kapasitas cukup. Perlu diperhatikan bahwa kapasitas rangkaian banyak tidak sama dengan kelipatan kapasitas satu rangkaian. Dalam hal demikian harus diperhitungkan dengan faktor perkalian seperti dalam Tabel 5.18. Dipandang dari segi pembagian beban di antara rangkaian, pembebanan pada masing-masing rangkaian akan semakin efektif bila jumlah rangkaian semakin kecil; efektivitas terbesar diperoleh dengan satu rangkaian.
Tabel 5.18 Faktor koreksi untuk rantai berangkaian banyak.
Jumlah rangkaian
Faktor
2
1,7
3
2,5
4
3,3
5
3,9
6
4,6
Pengerasan gigi sproket dengan pencelupan dingin lebih diutamakan untuk sproket dengan jumlah gigi kurang dari 24, sproket kecil di mana perbandingan putarannya melebihi 4/1, sproket besar dan sproket kecil dari transmisi yang mempunyai putaran rendah tetapi bebannya berat, dan sproketsproket yang harus bekerja dalam lingkungan yang abrasiv. Sebagai bahan sproket biasanya dipakai besi cor kelabu (FC250), baja karbon rol konstruksi umum (SS41), baja konstruksi mesin (S35C), dan baja cor (SC46).
201
Diameter lingkaran jarak bagi d p dan D p (mm), diameter luar d k dan Dk (mm) untuk kedua sproket dapat dihitung dengan rumus berikut :
( (
) )
d p = p / sin 180 0 / z1 ⎫⎪ ⎬ D p = p / sin 180 0 / z 2 ⎪⎭
{ {
( (
)} )}
d k = 0,6 + cot 180 0 / z1 p ⎫⎪ ⎬ Dk = 0,6 + cot 180 0 / z 2 p ⎪⎭
Telah disinggung di atas bahwa pemeriksaan diameter bos atau naf d B , dan DB (mm), adalah penting untuk lobang poros. Diameter naf yang
5 ⎫ d s1 + 10 (mm ) ⎪ ⎪ 3 diberi alur pasak dapat dihitung dari persamaan : ⎬. 5 DB ≥ d s 2 + 10 (mm )⎪ ⎪⎭ 3 dB ≥
Sebaliknya jika jarak bagi rantai dan jumlah gigi sproket diketahui, diameter naf maksimum dapat dihitung dengan rumus di bawah ini :
{ ( { (
) } ) }
d B max = p cot 180 0 / z1 - 1 - 0,76 ⎫⎪ ⎬ D Bmax = p cot 180 0 / z 2 - 1 - 0,76⎪⎭
Bila perhitungan percobaan untuk menentukan diameter poros menghasilkan ukuran yang terlalu besaruntuk naf yang tersedia, periksalah apakah diameter poros dapat dikecilkan dengan menggunakan bahan yang lebih kuat. Jarak sumbu poros pada dasarnya dapat dibuat sependek mungkin sampai gigi kedua sproket hampir bersentuhan. Tetapi, jarak yang ideal adalah antara 30 sampai 50 kali jarak bagi rantai. Untuk beban yang berfluktuasi, jarak tersebut harus dikurangi sampai lebih kecil dari pada 20 kalijarak bagi
202
rantai. Setelah jumlah gigi sproket dan jarak sumbu poros ditentukan, panjang rantai yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus di bawah ini : z + z2 [(z - z ) / 6,28] Lp = 1 + 2C p + 2 1 Cp 2
2
di mana : L p = Panjang rantai, dinyatakan dalam jumlah mata rantai z1 = Jumlah gigi sproket kecil z 2 = Jumlah gigi sproket besar C = Jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai (dapat berupa
bilangan pecahan) Bila L p ternyata merupakan bilangan pecahan, maka perlu dibulatkan ke atas untuk mendapatkan bilangan bulat, yang selanjutnya disebut L (dalam jumlah mata rantai). Periksalah apakah C dapat disetel untuk mengaturtegangan rantai. Jika jumlah mata rantai merupakan bilangan ganjil, maka perlu dipakai satu mata rantai khusus yang disebut mata rantai offset. Pemakaian mata rantai ini sebenarnya tidak dikehendaki untuk transmisi yang aman. Jika jumlah mata rantai dan jumlah gigi kedua sproket sudah lebih dahuluditentukan, maka jarak sumbu poros dapat dihitung dengan rumusrumus di bawah ini : z + z2 1 ⎧⎪⎛ C p = ⎨⎜ L - 1 4 ⎪⎝ 2 ⎩
2 ⎫ z1 + z 2 ⎞ 2 ⎞ ⎛ 2 ⎪ ( ) + L z z ⎟ ⎜ ⎟ ⎬ 2 1 2 ⎠ 9,86 ⎠ ⎝ ⎪⎭
C = Cp.p v=
p.z1 .n1 1000 × 60
di mana :
203
p : Jarak bagi rantai (mm). : Jumlah gigi sproket kecil, dalam hal reduksi putaran. n1 : Putaran sproket kecil, dalam hal reduksi putaran.
Beban yang bekerja pada satu rantai F (kg ) dapat dihitung seperti pada sabuk dengan rumus :
F=
102 Pd (kg ) v
Jika dipakai motor listrik sebagai penggerak, maka pada waktu distart dan dihentikan, harga gaya F akan lebih besar dari pada yang dihitung. Dalam hal ini, kekuatan rata-rata dibagi dengan beban maksimum yang diizinkan, yaitu faktor keamanan, harus diambil sebesar 6 atau lebih untuk satu rangkaian, 8 sampai 11 untuk dua rangkaian atau lebih,. Harga F yang dihitung dari persamaan F =
102 Pd (kg ) tidak boleh lebih dari beban v
maksimum yang diizinkan Fu (kg ) . Jika ternyata melebihi, yang berarti kapasitas rantai tidak cukup, pakailah rangkaian ganda atau lebih, atau pakailah nomor rantai yang lebih besar. Pemasangan sproket atau rantai secara mendatar adalah yang paling baik. Pemasangan tegak akan menyebabkan rantai mudah lepas dari sproket. Dalam hal ini rantai harus dibuat cukup tegang dengan menggunakan sproket pengikut atau sproket penegang. Dalam hal transmisi mendatar, rentangan rantai bagian bawah harus merupakan sisi kendor, dan jarak kekendoran ke bawah tidak boleh lebih dari 4 (%) jarak rentangnya. Dalam hal-hal tertentu seperti transmisi tegak, jarak sumbu poros yang besar (lebih dari 1 meter), sering start, dan putaran berbalik dengan tiba-tiba, kekendoran yang diizinkan harus dikurangi menjadi 2 (%). Sekarang akan ditinjau gerakan rantai yang membelit sproket dan berayun ke atas dan ke bawah seperti dalam Gambar 5.15. Kecepatan
204
horizontal pada titik A adalah v cos θ , di B adalah v , dan di A’ kembali ke v cos θ . Gerakan ini disebabkan oleh efek busur dari sproket.
p B v
A’
v cos θ
A
θ 0
Gbr. 5.20 Gerakan rantai rol
Jika jumlah gigi adalah z , harga θ bervariasi dari 0 sampai π / z bila mata rantai bergerak dari A ke A’. Maka perbandingan variasi kecepatan ε adalah :
ε=
v max - v min π 1 - cos (π / z ) = × v rata − rata sin (π / z ) 2
205
Perbandingan (%)
6
4
2
0
10
20
30
40
Jumlah gigi
Gambar. 5-21 Perbandingan variasi kecepatan dari rantai
Dalam Gambar 5-21 diperlihatkan hubungan antara ε dengan jumlah gigi. Baik dari gambar maupun dari persamaan dapat dilihat bahwa makin besar jumlah gigi sproket, makin kecil perbandingan variasi kecepatannya, yang berarti makin halus jalannya. Rantai kadang-kadang bergetar dengan hebat karena fluktuasi kecepatan, variasi beban, dll. Untuk menghindarkan hal ini dapat dipakai alat penegang, sproket pengikut, atau peredam dari karet. Sekarang akan ditinjau perpanjangan rantai karena keausan. Sebelum aus, rol rantai akan mengait pada permukaan dasarkaki gigi. Setelah terjadi keausan dan perpanjangan, rol akan naik sampai ke puncak gigi. Hal ini akan membawa akibat buruk pada transmisi terutama jika jumlah giginya besar, sehingga rantai dapat meloncat keluar dari sproket. Batas perpanjangan rantai telah ditemukan secra empiris sebesar 1 sampai 2 (%) panjang mula-mula. Atas dasar angka inilah jumlah gigi terbanyak pada sproket besar dibatasi sampai 114. Sebagai pelumas, minyak bermutu baik seperti minyak roda gigi yang mengandung ramuan penahan tekanan, umum dipakai. Minyak berat dan gemuk tidak sesuai untuk rantai. Untuk kecepatan tinggi, harus dipakai minyak dengan viskositas rendah, sedangkan viskositas tinggi dipakai untuk temperatur lingkungan yang tinggi. Sebagai patokan kasar, SAE 20-30 (65-
206
130 cSt, 300-600 SUS pada 37,80C) dapat dipergunakan untuk temperatur normal, dan SAE 30-40 (130-200 cSt, 600-900 SUS pada 37,80C) untuk temperatur lebih dari 400C; viskositas rendah untuk jarak bagi kecil, dan viskositas besar untuk jarak bagi besar. Untuk transmisi dengan kondisi kerja seperti dalam lingkungan zat kimia, obat-obatan, korosi dan temperatur tinggi, terdapat rantai rol dari baja tahan karat.
Gambar 5-22 Garis-garis dasar dari rantai gigi
Contoh Soal 3 Sebuah mesin pertanian digerakkan oleh motor bensin dengan daya 6 (PS) pada 1800 (rpm). Putaran tersebut direduksi dengan sabuk-V menjadi 918 (rpm) pada tingkat pertama, dan pada tingkat berikutnya menjadi 530 (rpm) dengan rantai rol. Jarak sumbu sproket adalah 200 (mm), dan panjang seluruh alat reduksi ini (ukuran luar) 400 (mm). Rencanakan rantai dan sproket yang cocok .
[Penyelesaian] 1. P = 6 (PS) = 4,41 (kW ), n1 = 918 (rpm ) i = n1 / n 2 = 918/530 = 1,732, C ≈ 200 (mm )
2. f c = 1,4 3. Pd = 1,4 × 4,41 = 6,17 (kW ) 4. T1 = 9,74 × 10 5 × (6,17/918) = 6546 (kg.mm )
207
T2 = 9,74 × 10 5 × (6,17/530 ) = 11340 (kg.mm )
(
5. Bahan poros S40C-D, σ B = 65 kg/mm 2
)
(
Sf 1 = 6, Sf 2 = 2 (dengan alur pasak ), σ a = 65/ (6 × 2) = 5,41 kg/mm 2
)
Untuk tumbukan K t = 2, untuk lenturan C b = 2 6. d s1 = {(5,1/5,41) × 2 × 2 × 6546}
= 29,1 (mm ) → 31,5 (mm )
1/ 3
d s 2 = {(5,1/5,41) × 2 × 2 × 11340}
1/ 3
= 35,9 (mm ) → 35,5 (mm )
7. Dari diagram pemilihan, nomor rantai 50 dengan rangkaian tunggal, untuk sementara diambil. p = 15,875 (mm ), FB = 3200 (kg ), FU = 520 (kg ) Harga z1 = 15, yang sedikit lebih besar dari pada z1 min = 13, dipilih. 8. z 2 = 15 ×
918 = 25,98 → 26 530
d p = 15,875/sin (180 0 / 15) = 76,354 (mm )
( ) = {0,6 + cot (180 / 15)} × 15,875 = 84,210 (mm ) = {0,6 + cot (180 / 26)} × 15,875 = 140,267 (mm ) = 15,875 {cot (180 / 15) - 1}- 0,76 = 57,71 (mm ) = 15,875 {cot (180 / 26) - 1}- 0,76 = 114,11 (mm )
D p = 15,875/sin 180 0 / 26 = 131,702 (mm )
dk Dk
0
0
d B max
0
DB max
0
Diameter naf sproket besar cukup untuk diameter poros yang bersangkutan. Sedangkan untuk sproket kecil, (5 / 3)d s1 + 10 = 57,71 d s1 = 28,6 (mm ) Jadi d s1 yang diambil adalah 28 (mm), lebih kecil dari 31,5 (mm)
(
9. Jika bahan poros diperbaiki menjadi SNCM-1, σ B = 85 kg/mm 2 d s1 = {(5,1/7,08) × 2 × 2 × 6546 }
1/ 3
)
= 26,6 (mm ) → d s1 = 28 (mm ) sesuai
untuk sproket.
208
10. v =
15 × 15,875 × 918 = 3,64 (m/s ) 60 × 1000
11. Daerah kecepatan rantai 4 – 10 (m/s). 12. 3,64 (m/s) < 4 – 10 (m/s) , baik 400 -
(84,2 + 140,3) = 287,7 > 200 (mm), baik
200 -
(84,2 + 140,3) = 87,7 > 0 (mm), baik
13. F =
2
2
102 × 6,17 = 173 (kg ) 3,64
14. Sf = 3200/173 = 18,5 15. 6 < 18,5, baik. 173 (kg) < 520 (kg), baik 16. Akhirnya dipilih rantai No. 50, rangkaian tunggal.
[(26 - 15) / 6,28] = 45,95 → 46 15 + 26 200 +2 × + 2 15,875 (200 / 15,875) 2
17. L p =
L = 46, No. 50 18. C p =
2 ⎫ 1 ⎧⎪⎛ 15 + 26 ⎞ 15 + 26 ⎞ 2 ⎛ 2 ⎪ ( ) 46 + 46 26 15 ⎟ ⎜ ⎟ ⎨⎜ ⎬ = 12,63 4 ⎪⎝ 2 ⎠ 2 ⎠ 9,86 ⎝ ⎪⎭ ⎩
C = 12,63 × 15,875 = 200,5 (mm )
19. Cara pelumasan tetes. 20. Nomor rantai No. 50, rangkaian tunggal, 46 mata rantai. Jumlah gigi sproket 15 dan 26 Diameter poros : Ø 28 dan Ø 35,5 (mm) Jarak sumbu poros : 200,50 (mm) Pelumasan : pelumasan tetes dengan SAE 20 (65 cSt), dengan tambahan zat penahan tekanan tinggi. Bahan poros : SNCM-1 dan S40C-D
209
5.4 Transmisi Rantai Gigi
Bila diingini transmisi dengan kecepatan tinggi lebih dari 1000 (m/min), bunyi kecil, dan/atau daya besar, dapat dipakai rantai gigi. Rantai ini lebih mahal dari rantai rol. Ada dua macam rantai gigi. Yang pertama disebut rantai Reynold, dimana plat mata rantai rangkap banyak dengan profil khusus dihubungkan dengan pena silindris dan bus yang terbelah. Macam yang lain disebut rantai HY-VO dari Morse, dimana dua buah pena, disebut pena sambungan kunci yang mempunyai permukaan cembung dan cekung, dipasang sebagai pengganti pena silindris. Pena yang mempunyai permukaan cekung dipasang pada plat mata rantai, yang mempunyai permukaan cembung saling bersinggungan sambil menggelinding, yang satu pada yang lain. Macam yang terakhir disebutkan ini lebih baru dari pada yang terdahulu. Ciri yang menonjol pada rantai gigi ialah bahwa segera setelah mengait secara meluncur dengan gigi sproket yang berprofil involut (evolven), mata rantai berputar sebagai satu benda dengan sproket. Hal ini berbeda dengan rantai rol di mana bus mata rantai mengait sproket pada dasar kaki gigi. Dengan cara kerja di atas, tumbukan pada rantai gigi jauh lebih kecil dari pada rantai rol. Sambungan kunci bertindak sedemikian rupa hingga memperkecil efek busur. Sekalipun demikian, perbandingan variasi kecepatan tidak berubah. Karena hal-hal di atas, maka bunyi akan sangat berkurang dan tidak akan bertambah keras sekalipun kecepatan bertambah tinggi. Terhadap toleransi pada pemasangan, rantai gigi tidak memerlukan ketelitian setinggi pada roda gigi. Sebagai hasil dari penelitian khusus, bahan sambungan kunci diberi perlakuan panas sehingga permukaan yang relatip kecil itu dapat menahan tekanan besar dari kontak gelinding. Beban maksimum yang diizinkan untuk rantai HY-VO diambil lebih kecil dari 1/13 kali batas kekuatan rata-ratanya FB (kg). Harga ini harus
210
semakin diperkecil pada kecepatan yang semakin tinggi. Pada rantai gigi konvensionil, besar faktor keamanan (faktor kemanan lama) diambil lebih dari 50. beban maksimum yang diizinkan Fsa (kg ) diberikan oleh persamaan : Fsa = 1,06 p.Wb (kg ) di mana p = jarak bagi rantai (mm), dan Wb = lebar rantai (mm). Ukuranukuran utama termasuk batas kekuatan rata-rata diberikan dalam Tabel 5.20. Persamaan untuk kecepatan rantai adalah sama dengan pada rantai rol.
Tabel 5.20 Ukuran utama dan kekuatan rantai gigi (rantai HY-VO)
Lebar Nomor rantai
rantai (inch nomina l)
Panjang
Panjang
pena
pena
keling
penyam
L1
bung L2
HV 303
(3/4)
22,73
26,14
HV 304
(1)
29,13
32,54
HV 306
(1 – ½)
41,94
45,34
HV 308
(2)
54,74
58,14
HV 312
(3)
80,14
HV 404
(1)
HV 406
Batas
Tinggi
kekuat
rantai dari garis jarak bagi sproket
Tinggi
an
rantai H
ratarata
H1
Berat kasar (kg/m)
(kg) 2550
0,97
3400
1,28
5100
1,93
6800
2,57
83,54
10200
3,85
29,13
32,54
4540
1,71
(1 - ½)
41,94
45,34
14,48 ±
6800
2,57
HV 408
(2)
54,74
58,14
0,05
9070
3,42
HV 412
(3)
80,14
83,54
13600
5,13
211
4,29 ± 0,05
5,72 ± 0,05
10,87 ± 0,05
HV 416
(4)
105,54
108,94
18140
6,84
HV 606
(1 – ½)
43,18
43,38
10210
3,87
HV 608
(2)
55,88
56,08
13610
5,21
HV 612
(3)
81,28
81,48
20410
7,74
HV 616
(4)
106,68
106,88
27220
10,3
HV 620
(5)
132,08
132,28
34020
12,8
10,29 ±
20,88 ±
0,13
0,05
Jika berat rantai untuk setiap satuan panjang adalah w (kg/m), maka besarnya gaya tarik pada rantai karena gaya sentrifugal saja adalah
(w / g )(v / 60)2 ,
(kg). Jadi, beban rantai terdiri atas beban tarikan untuk
transmisi daya, ditambah tarikan atau tegangan karena gaya sentrifugal. Tetapi, dengan dipakainya faktor keamanan yang cukup besar, beban tambahan karena gaya sentrifugal tersebut tidak perlu diperhitungkan. Beban kerja yang diperoleh dari persamaan F =
102 Pd (kg ) harus memenuhi v
persyaratan berikut ini : F ≤ Fsa = FB / Sf c
Perlu diperhatikan bahwa dalam persamaan ini faktor tumbukan telah diperhitungkan dalam Pd dan f c , tetapi tidak pada Sf c . Harga f c terdapat dalam Tabel 5.13, yang berlaku juga untuk rantai rol. Tata cara pemilihan rantai gigi , tidak banyak berbeda dengan pada rantai rol. Bedanya pada rantai gig, lebar rantai Wb (mm) ditentukan dengan memakai faktor lebar rantai f w yang diperoleh dari daya yang diteruskan P0 (kW ) per 25,4 (mm) lebar rantai dan Pd seperti dalam cara memilih sabuk gilir. Arti dari faktor tersebut adalah : f w = Pd / P0
212
Jarak sumbu poros maksimum yang diizinkan adalah 60 kali jarak bagi rantai, dan besarnya sudut kontak harus lebih besar dari 120o. Jumlah minimum gigi sroket adalah 21, namun jumlah dalam angka ganjil seperti 27 adalah lebih baik. Perbandingan putaran ditentukan oleh jarak sumbu poros dan sudut kontak. Untuk menghitung panjang rantai dapat dapat dipergunakan
[(z - z ) / 6,28] z1 + z 2 + 2C p + 2 1 2 Cp
2
Persamaan
Lp =
dari rantai rol. Hasil
perhitungan yang didapat perlu dibulatkan ke atas menjadi bilangan genap yang menyatakan jumlah mata rantai. Dengan memakai harga ini untuk L (jumlah
mata
rantai),
C p dapat
dihitung
dengan
Persamaan
2 ⎫ z1 + z 2 ⎞ z1 + z 2 ⎞ 1 ⎧⎪⎛ 2 ⎛ (z 2 - z1 )2 ⎪⎬ . C p = ⎨⎜ L ⎟ + ⎜L ⎟ 4 ⎪⎝ 2 ⎠ 2 ⎠ 9,86 ⎝ ⎪⎭ ⎩
Jarak sumbu poros untuk rantai gigi harus lebih tepat pada rantai rol, dan dapat dihitung dengan menggunakan faktor koreksi K (Tabel 5.18), menurut persamaan berikut :
C=
Cp × p K
Kekendoran yang diizinkan adalah kurang dari 2 (%) dari jarak rentang rantai. Susunan poros yang dianggap baik adalah seperti pada rantai rol. Cara pelumasan pada umumnya menggunakan pelumasan celup untuk kecepatan kurang Bahan pelumas harus mempunyai mutu b aik seperti minyak turbin yang diberi zat pencegah oksidasi atau karat, dan mempunyai viskositas lebih rendah dari pada minyak untuk rantai rol. Sebagai patokan adalah SAE 10 (43 cSt, 200 SUS pada 37,80 C) untuk transmisi pada temperatur normal, dan SAE 20 (65 cSt, 300 SUS pada 37,80 C) untuk temperatur 30 sampai 600 C.
213
Tabel 5.21 Faktor koreksi L - z1 z 2 - z1
K
L - z1 z 2 - z1
K
4,00
1,00000
1,49
1,00065
3,00
1,00001
1,46
2,50
1,00002
2,00
L - z1 z 2 - z1
K
L - z1 z 2 - z1
K
1,340
1,00138
1,275
1,00210
1,00071
1,335
1,00142
1,270
1,00218
1,44
1,00079
1,330
1,00146
1,265
1,00226
1,00010
1,42
1,00087
1,325
1,00151
1,260
1,00234
1,80
1,00018
1,40
1,00097
1,320
1,00156
1,258
1,00237
1,70
1,00025
1,39
1,00103
1,315
1,00161
1,256
1,00241
1,65
1,00031
1,38
1,00109
1,310
1,00166
1,254
1,00245
1,60
1,00038
1,37
1,00115
1,305
1,00172
1,252
1,00248
1,58
1,00041
1,365
1,00119
1,300
1,00177
1,250
1,00252
1,56
1,00045
1,360
1,00122
1,295
1,00183
1,248
1,00256
1,54
1,00049
1,355
1,00126
1,290
1,00190
1,246
1,00260
1,52
1,00053
1,350
1,00130
1,285
1,00196
1,244
1,00263
1,50
1,00059
1,345
1,00134
1,280
1,00203
1,242
1,00267
L - z1 z 2 - z1
K
1,240
1,00272
1,238
1,00276
1,236
1,00280
1,234
1,00284
1,232
1,00289
1,230
1,00293
1,228
1,00298
1,226
1,00303
1,224
1,00308
1,222
1,00312
1,220
1,00318
1,218
1,00323
Bila pusat-pusat lengkungan sambungan kunci saling dihubungkan dalam keadaan rantai sedang membelit sproket akan terbentuk sebuah segi banyak. Garis-garis yang menghubungkan pusat-pusat lengkungan sambungan kunci disebut garis dasar rantai, yang merupakan dasar dari analisa gerakan rantai. Jika diameter jarakbagi didefinisikan sebagai dua kali jarak antara titik sudut segi banyak dan pusatnya maka dapat diperoleh :
( (
) )
d p = p / sin 180 0 / z1 ⎫⎪ ⎬ D p = p / sin 180 0 / z 2 ⎪⎭
Tinggi plat rantai dari garis dasar diberikan dalam Tabel 5.17. Jika sudut platplat mata rantai berbentuk bulatan dan besarnya diameter jarak bagi + 2H1 menyatakan lingkaran luar rantai yang terbelit pada sproket, maka :
214
d A = d p + 2H1 ,
DA = D p + 2H1
Diameter luar sproket d k dan Dk (mm ) berturut-turut ebih kecil dari pada d A dan D A , dan dalam Tabel 5.19 diperlihatkan bersama-sama dengan
diameter naf d B dan D B , serta daerah diameter poros. Bila perhitungan percobaan untuk menentukan diameter poros atas dasar suatu bahan tertentu menghasilkan ukuran yang lebih besar dari pada harga dalam daerah yang diberikan dalam Tabel 5.19, maka bahan tersebut perlu ditinjau kembali termasuk perlakuan panasnya. Tabel 5.22 Ukuran sproket rantai gigi (a) Untuk jarak bagi 9,525
Daerah
Diameter Jumlah gigi
(Satuan : mm)
lingkaran
Diamet
diameter
jarak
er luar
poros d
bagi
OD
PCD
Min.
Maks.
Lebar naf L
Diameter naf D HV-303
HV-304
HV-306
21
63,66
60,47
16
27
48
40
45
55
23
69,73
66,64
16
34
54
40
45
55
25
75,79
72,79
16
38
60
40
45
55
27
81,86
79,01
16
44
67
40
45
55
29
87,92
85,16
16
48
73
40
45
55
31
93,98
91,28
16
51
79
40
45
55
33
100,05
97,38
16
56
85
40
45
55
35
106,11
103,10
22
56
85
40
45
55
(b) Untuk jarak bagi 12,70
Daerah
Diameter Jumlah gigi
lingkaran jarak bagi PCD
Diameter
diameter poros d
luar OD Min.
215
Diameter
Lebar naf L
naf D Maks.
HV-404
HV-406
21
84,89
80,64
16
41
65
45
60
23
92,97
88,84
16
48
73
45
60
35
101,06
97,05
22
52
81
45
60
37
109,14
105,38
22
59
89
45
60
29
117,23
113,53
22
64
98
45
60
31
125,31
121,71
22
65
100
45
60
33
133,40
129,84
22
74
110
45
60
35
141,48
137,99
22
74
110
45
60
(c) Untuk jarak bagi 19,05
Daerah
Diameter Jumlah
lingkaran
Diameter
diameter
Diameter
gigi
jarak bagi
luar OD
poros d
naf D
PCD
Min.
Maks.
Lebar naf L
HV-606
HV-608
21
127,33
126,21
22
65
100
70
80
23
139,46
138,50
22
76
113
70
80
35
151,59
150,79
22
83
125
70
80
37
163,72
163,04
22
93
138
70
80
29
175,85
175,28
22
100
150
70
80
31
187,97
187,50
22
100
150
70
80
33
200,10
199,69
30
110
165
70
80
35
212,23
211,91
30
110
165
70
80
[Contoh Soal 4] Sebuah motor bensin dengan daya 50 (PS) dan putaran 8600 (rpm) yang dipasang pada sebuah sepeda motor, harus diturunkan putarannya menjadi 7300 (rpm)dengan sebuah rantai gigi, sebelum dihubungkan dengan persneleng. Jarak sumbu poros, ukuran luar keseluruhan transmisi rantai, dan
216
lebar rantai berturut-turut tidak lebih besar dari 120 (mm), 210 (mm), dan 50 (mm). Rencanakanlah rantai tersebut beserta sproketnya.
[Penyelesaian] 1. P = 50 (PS) = 36,75 (kW ), n1 = 8500 (rpm ) i = 8500/7300 = 1,164, C ≤ 120 (mm )
2. f c = 1,6 (dipilih ) 3. Pd = 1,6 × 36,75 = 58,8 (kW ) 4. T1 = 9,74 × 10 5 × (58,8/8500 ) = 6738 (kg.mm ) T2 = 9,74 × 10 5 × (58,8/7300 ) = 7845 (kg.mm )
(
5. Bahan poros :S50C-D, σ B = 72 kg/mm 2
) (
Sf 1 = 6, Sf 2 = 2 (dengan alur pasak ), τ a = 72/ (6 × 2) = 6 kg/mm 2
)
Untuk tumbukan K t = 3, untuk lenturan C b = 2 6. d s1 = {(5,1/6 ) × 3 × 2 × 6738}
1/ 3
d s 2 = {(5,1/6 ) × 3 × 2 × 7845}
= 32,5 (mm ) → 35,5 (mm )
1/ 3
= 34,2 (mm ) → 35,5 (mm )
7. Hanya rantai dengan jarak bagi sebesar 9,525 (mm) dapat meneruskan daya dengan putaran lebih dari 8000 (rpm). Tinggi mata rantai dari garis jarak bagi H 1 = 4,29 (mm ) Di antara jumlah gigi sproket sebanyak 21 dan 23, di mana keduanya mempunyai kapasitas transmisi yang besar, dipilih yang 23. Sproket ini memenuhi persyaratan di mana jumlah gig inya lebih dari 21 buah. 8. z 2 = 23 ×
8500 = 26,78 → 27 7300
d p = 9,525/sin (180 0 / 23) = 69,95 (mm )
(
)
D p = 9,525/sin 180 0 / 27 = 82,05 (mm )
Dari Tabel 5.19 : d k = 66,6 (mm ), Dk = 79,0 (mm )
217
d B = 54 (mm ), DB = 67,0 (mm ) d A = 69,95 + 2 × 4,29 = 78,53 (mm ) D A = 82,05 + 2 × 4,29 = 90,63 (mm )
9. d B = 54 (mm ), d s = 16 - 34 (mm ), d s1 = 34 (mm )
(35,5 (mm) dirubah, dengan bahan yang sama ) D B = 67 (mm ), d s = 16 - 44 (mm ), d s 2 = 35,5 (mm ), baik 10. v =
23 × 9,525 × 8500 = 31,0 (m/s ) 1000 × 60
11. Daerah kecepatan rantai yang diizinkan = 10 – 35 (m/s), Lmax = 210 (mm ) 12. v = 31,0 < 35 (m/s ), baik. 210 -
1 (78,53 + 90,63) = 125,42 > 120 (mm), baik. 2
115 -
1 (66,6 + 79,0) = 72,8 > 0, baik. 2
13. P0 = 41,1 - (41,1 - 38,8) ×
500 = 39,2 (kW ) 600
14. Dari 58,8/39,2 = 1,5 , Wb = 1,5 × 25,4 = 38,1 (mm ) Panjang pena penyambung : 45,34 (mm) < 50 (mm), baik. 15. Batas kekuatan rantai = 5100 (kg) 16. Fd =
102 × 58,8 = 193,5 (kg ) 31,0
17. Sf c = 5100/193,5 = 26,4 18. 13 < 26,4 , baik 19. 193,5 < 1.055 × 9,525 × 38,1 = 383 (kg ), baik Jika Sf , dikurangi menjadi 13, rantai dengan batas kekuatan 2550 (kg) dan lebar ¾” = 19,1 (mm) dapat dipergunakan. Tetapi rantai ini tidak diambil. 23 + 27 115 [(27 - 23) / 6,28] +2 × + = 49,18 → 50 20. L p = (115 / 9,525) 2 9,525 2
218
21. 2 ⎫ 1 ⎧⎪⎛ 23 + 27 ⎞ 23 + 27 ⎞ 2 ⎛ 2 ⎪ (27 - 23) ⎬ = 12,48 < 60 C = ⎨⎜ 50 ⎟ + ⎜ 50 ⎟ 4 ⎪⎝ 2 2 9,86 ⎠ ⎝ ⎠ ⎪⎭ ⎩
L - z1 50 - 23 = = 6,75 , K = 1 z 2 - z1 27 - 23
C= 22.
12,48 - 9,525 = 118,87 (mm ) 1,0
Dari
V = 60 × 31 = 1860 (m/min ) > 600 (m/min ),
diperlukan
cara
pelumasan pompa dengan minyak SAE 10 (43 cSt), yang mengandung pencegah oksidasi. 23. Rantai : HV 306, p = 9,525 (mm ), Wb = 38,1 (mm ) Sproket : Jumlah gigi 23 :27 Diameter poros : 34 (mm) : 35,5 (mm) Jarak sumbu poros : 118,87 (mm) Pelumasan : Pelumasan pompa dengan minyak SAE 10 (43 cSt) yang mengandung pencegah oksidasi.
219
