Elemen Mesin

ELEMEN MESIN

MAKALAH

Untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahasa Indonesia

Yang dibimbimg oleh Ulum Janah, S. S., S. Pd.

Oleh

Nano Lorian 12.11.106.701201.1517

UNIVERSITAS BALIKPAPAN

FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK MESIN

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Roda gigi pada saat ini sudah mengalami perkembangan yang sangat pesat, dibandingkan pada saat awal mula ditemukannya yang hanya terbuat dari kayu yang disisipi gigi. Roda gigi dibuat dengan tujuan agar mengurangi gejala slip yang berakibat berkurangnya gerakan transmisi dan tenaga pada shaft dari suatu system.

Seiring perkembangan teknologi, roda gigi telah banyak mengalami perubahan, baik dari segi geometri maupun bahannya yg telah disesuaikan pada kegunaan roda gigi tersebut. Ada bayak tipe roda gigi, tapi yang akan dibahas kali ini adalah jenis roda gigi lurus.

Pada makalah ini penulis akan mengulas tentang aplikasi pemakaian roda gigi lurus yang telah banyak dipergunakan dalam mesin-mesin pada kehidupan sehari-hari.

1.2    Rumusan  Masalah

Adapun permasalahan yang sering ditemui dalam aplikasinya adalah:

1.      Apakah yang dimaksud dengan roda gigi tersebut ?

2.      Ada berapa jeniskah roda gigi ?

3.      Bagaimana aplikasi spur gears pada mesin ?

4.      Macam-macam gambar spur gear ?

1.3    Tujuan Penulisan

1.      Pembaca mengetahui definisi tentang roda gigi.

2.      Pembaca mengetahui jenis – jenis roda gigi.

3.      Pembaca dapat memahami aplikasi spur gears pada mesin.

4.      Pembaca dapat mengetahui kelebihan dan kekurangn spur gears,dan dapat menganalisanya untuk pemakaian yg lebih baik di kemudian hari, serta mengetahui berbagai bentuk spur gear.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1    Definisi Roda Gigi

Definisi roda gigi adalah salah satu bentuk sistem transmisi yang mempunyai fungsi mentransmisikan gaya, membalikkan putaran, mereduksi atau menaikkan putaran/ kecepatan. Umumnya roda gigi berbentuk silindris, di mana di bagian tepi terdapat bentukan-bentukan yang menyerupai (mirip) gigi (bergerigi).

Konstruksi roda gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan gerak. Bentuk gigi dibuat untuk menghilangkan keadaan slip,sehingga penyaluran putaran dan daya dapat berlangsung dengan baik.

Gambar 1. Prinsip kerja roda gigi

Selain itu dapat dicapai kecepatan keliling - (Vc) yang sama pada lingkaran singgung sepasang roda gigi. Lingkaran singgung ini disebut lingkaran pitch atau lingkaran tusuk yang merupakan lingkaran  khayal pada pasangan roda gigi, tapi berperan penting dalam perencanaan konstruksi roda gigi. Pada sepasang roda gigi maka perlu diperhatikan, bahwa jarak lengkung antara dua gigi yang berdekatan (disebut “pictch”) pada kedua roda gigi harus sama, sehingga kaitan antara gigi dapat berlangsung dengan baik. Bentuk lengkung pada suatu profil gigi, tidak dapat dibuat semaunya, melainkan mengikuti kurva-kurva tertentu yang dapat menjamin terjadinya kontak gigi dengan baik.

2.2    Jenis-jenis Roda Gigi

Selanjutnya akan dijelaskan secara singkat tentang jenis roda gigi. Jenis jenis profil gigi pada Roda gigi :

1.      Profil gigi sikloida (Cycloide)

Struktur gigi melengkung cembung dan cekung mengikuti pola sikloida . Jenis gigi ini cukup baik karena presisi dan ketelitiannya baik, dapat meneruskan daya lebih besar dari jenis yang sepadan, juga keausannya dapat lebih lama. Tetapi mempunyai kerugian, diantaranya pembuatanya lebih sulit dan pemasangannya harus lebih teliti ( tidak dapat digunakan sebagai roda gigi pengganti/change wheel), dan harga lebih mahal.

2.      Profil gigi evolvente

Struktur gigi ini berbentuk melengkung cembung, mengikuti pola evolvente. Jenis gigi ini struktur cukup sederhana, cara pembuatanya lebih mudah, tidak sangat presisi dan maupun teliti, harga dapat lebih murah , baik sekali digunakan untuk roda gigi ganti. Jenis profil gigi evolvente dipakai sebagai profil gigi standar untuk semua keperluan transmisi.

3.      Profil gigi khusus

Misalnya bentuk busur lingkaran dan miring digunakan untuk transmisi daya yang besar dan khusus. Berdasarkan srukturnya, bentuk gigi Roda gigi dibagi menjadi:

a.       Gigi lurus (spur gear)

Bentuk gigi ini lurus dan paralel dengan sumbu roda gigi.

Gambar 2. Spur Gear

b.      Gigi miring (helical gear)

Bentuk gigi ini menyilang miring terhadah sumbu roda gigi.

Gambar 3. Helical Gear

c.       Gigi panah (double helical / herring bone gear)

Bentuk gigi berupa panah atau miring dengan kemiringan berlawanan.

d.      Gigi melengkung/bengkok (curved/spherical gear )

Merupakan rodagigi yang mempunyai bentuk gigi melengkung mengikuti pola tertentu ( lingkaran/ellips). Dalam kerja dan pemasangannya roda gigi biasanya dipasang secara berpasangan. Terdapat dua buah roda gigi atau lebih. Oleh karena ini, akan menimbulkan sebuah kerjasama antar roda gigi. Kerjasama berdasarkan sumbunya akan dibedakan  menjadi :

1.      Sumbu roda gigi sejajar/paralel

Biasanya dapat berupa kerjasama rodagigi lurus, miring atau spherical

2.      Sumbu roda gigi tegak lurus berpotongan

Biasanya dapat berupa roda gigi trapesium/payung/ bevel dengan profil lurus(radial), miring(helical) atau melengkung(spherical)

3.      Sumbu roda gigi menyilang tegak lurus

Biasanya dapat berupa roda gigi cacing (worm), atau roda gigi miring atau melengkung.

4.      Sumbu roda gigi menyilang

Biasanya dapat berupa rodagigi skrup(screw/helical) atau spherical.

5.      Sumbu roda gigi berpotongan tidak tegak lurus

Biasanya dapat berupa roda gigi payung/trapesium atau helical dll.

Kerjasama antar roda gigi ini harus memenuhi syarat. Beberapa hal yang cukup penting pada kerjasama roda gigi, apabila dua roda gigi atau lebih bekerjasama maka :

1.      Profil gigi harus sama ( spur atau helical dll)

2.      Modul gigi harus sama

Modul gigi adalah besaran/dimensi roda gigi, yang dapat menyatakan besar dan kecilnya gigi .Bilangan modul biasanya bilangan utuh, kecuali untuk gigi yang kecil. (Bilangan yang ditulis tak berdimensi, walaupun dalam arti yang sesungguhnya dalam satuan mm )

3.      Sudut tekanan harus sama ( sudut perpindahan daya antar gigi)

Sudut tekanan adalah sudut yang dibentuk antara garis singgung dua roda gigi dan garis perpindahan gaya antar dua gigi yang bekerja sama.

Ada dua macam roda gigi sesuai dengan letak giginya :

1.      Roda gigi dalam (internal gear),

Gigi terletak pada bagian dalam dari lingkaran jarak bagi.

2.      Roda gigi luar (external gear),

Gigi terletak dibagian luar dari lingkaran jarak, jenis roda gigi ini paling banyak dijumpai. Roda gigi dalam banyak dijumpai pada transmisi roda gigi planit (planitary gear) dan roda gigi cyclo. Apabila dua rodagigi dengan gigi luar maka putaran output akan berlawanan arah dengan putaran inputnya, tetapi bila salah satu rodagigi dengan gigi dalam maka arah putaran output akan sama dengan arah putaran input. Bila kerjasama lebih dari dua rodagigi disebut transmisi kereta api (train gear).

3.   Roda gigi payung (bevel gear)

Roda gigi payung atau roda gigi trapesium digunakan apabila diinginkan antara sumbu input dan sumbu output menyudut 90 derajat. Bentuk gigi yang biasa dipakai pada roda gigi payung :

a.      Bentuk gigi lurus atau radial

b.      Bentuk gigi miring atau helical

c.       Bentuk gigi melengkung atau spherical.

4.   Roda gigi cacing (worm gear)

Roda gigi cacing (worm) digunakan apabila diinginkan antara sumbu  input dan sumbu output menyilang tegak lurus. Roda gigi cacing mempunyai karakteristik yang  khas, yaitu input dan output tidak dapat dipertukarkan. Jadi input selalu dari roda cacingnya (worm) dari pertanyaan sederhana ini bisa ditelusuri dari mekanisme kerja kendaraan.

Berdasarkan  urutan kerja pergerakkan  kendaraan  bermotor  bakar, sistem transmisi dipasang setelah mesin dan kopling. Mesin adalah sumber tenaga kendaraan, namun masalahnya tenaga yang dikeluarkan dapur pacu harus dikendalikan agar bisa dipakai sesuai kebutuhan. Disinilah sistem transmisi berfungsi yaitu sebagai pengatur besar-kecilnya tenaga mesin.

Dalam proses kerjanya transmisi besinergi dengan piranti kopling yang memiliki fungsi sebagai pemutus dan penerus arus tenaga. Dengan bantuan kopling, proses permindahan gigi transmisi bisa mudah dilakukan. Itu sebabnya pada model transmisi manual, sebelum memindahkan gigi transmisi, pengendara kendaraan roda empat harus menginjak pedal kopling terlebih dahulu. Khusus untuk transmisi otomatik, kerja kopling menggunakan prinsip sentrifugal bukan lagi perintah manual.

Meski begitu, baik pada sistem manual atau otomatik, transmisi hanya memiliki satu tugas utama, yaitu memecah tenaga mesin menjadi dua unsur, torsi dan putaran. Transmisi mengatur besar keduanya sesuai kebutuhan. Pada kecepatan rendah, misalnya, mobil lebih membutuhkan  torsi daripada putaran atau  tenaga. Oleh karena itu, tenaga dari mesin “ditransfer” dalam bentuk torsi yang tinggi tetapi putaran rendah pada posisi gigi perseneling rendah.
Sebaliknya, pada kecepatan tinggi, mobil lebih memerlukan putaran.

2.3    Aplikasi Roda gigi spur gears.

Jenis-jenis Roda gigi dapat dibedakan pula dari keadaan konstruksi alur bentuk gigi sena berdasarkan bentuk serta fungsi konstruksinya.

1.    Roda Gigi Lurus

Adalah roda gigi dengan bentuk profil gigi beralur lurus dengan kondisi penggunaan untuk sumbu sejajar. Pada konstmksi berpasangan, penggunaannya terdapat dalara tiga keadaan, yaitu :

a. Roda Gigi lurus eksternal (spur gear)

b. Roda Gigi lurus internal (planetcry gear)

c. Roda Gigi lurus (Rack dan pinion).

Gambar 4. Macam-macam roda gigi lurus

Penggunaan Roda gigi lurus ini cukup luas terutama spur gear pada konstruksi general mekanik yang sederhana sampai sedang putaran dan beban relatif sedang. Dan ketiga jenis Roda gigi ini, rnaka Internal Gear memiliki tingkat kesulitan pemasangan yang agak sulit, sehubungan dalam menentukan ketepatan pemasangan sumbu. Sedangkan untuk jenis Rack dan Pinion Gear, mempunyai kekhususan dalam penggunaannya, yaitu  untuk pengubah gerak putar ke gerak lurus atau sebaliknya, sedangkan pada Rack gear mempunyai sumbu Pitch yang lurus. Pembebanan pada gigi-giginya mempunyai distribusi beban yang paling sederhana, yaitu gaya Normal yang terurai menjadi gaya keliling (gaya targensial) dan gaya radial.

Banyak sekali aplikasi-aplikasi roda gigi. Akan sering dan banyak ditemui di mesin-mesin. Terutama di dalam  gearbox. Di dalamnya terdapat banyak roda gigi yang saling berkait dan bekerja sama. Selain di dunia industri, pada mainan anak-anak juga banyak yang memanfaatkan roda gigi untuk mengerakkan mainan itu. Contoh lain penerapannya antara lain pada lift. Lift barang maupun lift penumpang, grab winch, hand winch, kerek dan lain-lain.

Dalam makalah ini akan sedikit dijelaskan mengenai aplikasi roda gigi yang diterapkan pada sistem transmisi mobil. Pada presneling mobil (kendaraan roda 4 atu lebih ) Ketika mengendarai kendaraan roda empat, pengemudi dituntut untuk paham cara memindahkan gigi transmisi mulai dari satu hingga mundur. Apa itu sistem transmisi dan mengapa memerlukan  teknologi tersebut ? Jawaban tinggi daripada torsi. Gigi perseneling tinggi menjawabnya dengan menyediakan putaran tinggi namun torsi rendah.

Fisik sistem transmisi dalam kendaraan terdiri dari beberapa rangkaian roda gigi yang saling berpasangan, yaitu mata gigi pemutar dan alur gigi putar. Setiap pasangan ini mewakili satu rasio gigi. Umumnya model kendaraan standar memiliki lima tingkat kecepatan yang berbeda dan satu mundur. Pilihan gigi 1 dan 2 merupakan rasio memiliki torsi tinggi yang digunakan untuk mulai bergerak dan berakselerasi. Kemudian, gigi 3 dan gigi 4 yang digunakan untuk kecepatan normal. Gigi lima digunakan untuk memacu kendaraan pada kecepatan tinggi.

Diakhir rangkaian seluruh roda gigi ada satu rangkaian tambahan yang bertugas mereduksi kembali putaran poros, agar putarannya pas dengan kebutuhan kecepatan putar roda. Roda gigi ini disebut sebagai final gear. Seluruh rangkaian roda gigi ini dikemas dalam satu kotak khusus yang umum disebut dengan nama gearbox .

Sistem transmisi berkembang sesuai dengan kemajuan  teknologi otomotif. Khusus teknologi manual yang pertama dikembangkan adalah sistem unsynchronized transmission. Pergerakkan gigi memakai mekanisme sliding atau konstruksi sejajar. Untuk bisa masuk, mata gigi pemutar dan alur gigi yang akan diputar harus berada posisi yang pas. Sedikit saja tidak masuk, tuas akan terasa keras, seolah ada yang menganjal. Itu sebabnya pada mobil modern, teknologi ini sudah ditinggalkan.

Sebagai gantinya pabrikan mobil memakai teknologi bernama synchornized transmission. Teknologi ini pertama kali diterapkan pada mobil Porsche 356 produksi tahun 1952. Mekanisme kerjanya menggunakan sistem menyamakan putaran antara gigi pemutar dengan gigi yang diputar. Selain itu, bentuk giginya pun dipasang miring, seperti gigi nanas, yang selalu berkaitan antara gigi pemutar dan gigi yang diputar. Sistem synchornized inilah yang membuat proses perpindahan gigi menjadi lebih mudah. Mekanisme synchronized diaplikasikan untuk gigi maju (1,2,3,4 dan 5). Sedangkan khusus untuk gigi belakang masih memakai pola sliding. Itu sebabnya memasukkan gigi mundur terkadang terasa keras dan susah.

Oleh karena fungsi transmisi sebagai pengatur besar kecilnya arus tenaga dari mesin, maka pabrikan memanfaatkan teknologi ini untuk menghemat biaya produksi mesin. Satu tipe mesin dipakai untuk menggerakkan berbagai jenis kendaraan yang berbeda. Mesin berkapasitas 1.000 cc, misalnya, selain untuk menggerakkan mobil minibus juga dapat dipakai sebagai dapur pacu kendaraan mungil city car. Caranya dengan cara memakai rasio gigi yang berbeda. Untuk mobil sedan menggunakan gigi berukuran kecil, sedangkan mobil minibus yang lebih membutuhkan torsi besar memakai konstruksi gigi besar.

Gambar 5. Transmission

System transmisi pada mobil mempuyai dua shat yang masing masing shaftnya mempunyai banyak gir untuk berpindah. Gir-gir ini dapat berpindah posisi bisa dilihat pada gambar. Antara as no.1 dan no.4 tidak langsung terhubung tapi saling lepas yang dihubungkan oleh as 2 atau 3 sehingga kecepatan putar yang terhubung dari mesin ke roda akan berubah.

Demikianlah spur gear yg banyak diaplikasikan pada system transmisi mobil, selain mobil , mesin-mesin yang lain seperti transmisi msepeda motor juga memakai system spur gears.

2.4    Gambar-gambar Contoh Spur Gears.

1.   Pinion Gear

2.   Tampak Samping (gigi)Spur Gear.

3.   Proses Spy Spur Gears.

     

BAB III

PENUTUP

4.1    Kesimpulan

Roda gigi adalah suatu benda berbentuk silindris, di mana di bagian tepinya terdapat profil yang menyerupai gigi. Ada beberapa macam bentukan profil roda gigi. Di antaranya roda gigi silindris, roda gigi payung, roda gigi cacing, dan bentukkan khusus lainnya. Setiap macam bentukan memeiliki fungsi dan karakteristik yang berbeda beda. Namun pada intinya berfungsi mentransmisikan gaya. Terdapat fungsi lain roda gigi salah satunya untuk menaikkan atau menurunkan putaran ( kecepatan ). Salah satu penerapan spur gears adalah sistem transmisi presneling pada kendaraan beroda empat. Beberapa aplikasi lain yang yakni pada gearbox sebuah mesin. Di dalamnya terdapat beberapa roda gigi yang bekerja sama untuk menjalankan sebagaimana fungsinya.

DAFTAR PUSTAKA

1.   Machine Design,R.S. Khurmi & J.K.Ghupta.Eurasia Publishing House.2005

2.   Elemen Mesin II ,goolge search.

3.   Spur Gears, google search