SEMINAR PROPOSAL TUGAS AKHIR - TM 091476
Oleh: NOVREZA ADITYA TAUFAN 2105 100 030 Dosen Pembimbing: Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institur Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012
LATAR BELAKANG PROFIL GIGI INVOLUTE Paling umum digunakan KEKUATAN GEAR Dimensi dan jenis material
FUNGSI GEAR
Sebagai transmisi daya dan putaran
PROFIL GIGI CYCLOID Sebagai alternatif
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.
KEKUATAN GEAR Lewis Equation
AGMA Equation
Dimana nilai σt ≤ Sad
INVOLUTE GEAR
INVOLUTE GEAR
CYCLOID Hypocycloid
Epicycloid
CYCLODAL GEAR
CYCLOIDAL GEAR
CYCLOIDAL GEAR Aplikasi cycloidal gear
INVOLUTE VS CYCLOIDAL GEAR
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.
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.
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.
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
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.
STUDI LITERATUR Text Book & E Book 1. Aaron D Deutschman, Machine 2. 3. 4. 5.
Design. Macmillan, New York, 1975. J.K Gupta, Machine Design K. Gopinath, Machine Design II. Indian Institute of Technology Madras. Ellen Finkelstein, Autocad 2010 Bible. Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana, 2009. Ansys Tutorial Release 12.1. ANSYS Inc., USA, 2009.
STUDI LITERATUR Jurnal 1. Ivana Atanasovska dkk, 3D Spur
Gear FEM Model For Calculation Face Load. 2007. 2. Shanmugasundaram Sankar dkk, Profile Modification for Increasing Teeth Strength in Spur Gear Using CAD. 2010
STUDI LITERATUR Artikel Online 1. http://en.wikipedia.org/wiki/Cycloid 2. http://en.wikipedia.org/wiki/Involute_ge 3. 4. 5. 6. 7.
ar http://en.wikipedia.org/wiki/Epicycloid http://en.wikipedia.org/wiki/Cycloid_ge ar http://www.csparks.com/watchmaking/ CycloidalGears/index.jhtml http://mysite.du.edu/~etuttle/tech/cycloi d.htm http://gears.GARYSCLOCKS_SAWDU STCORNER.COM/GEARS.HTML
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
KAJIAN PUSTAKA
Contoh model yang dibuat oleh Atanasovska dkk dan grafik distribusi tegangan yang diperoleh. Lanjutan Kajian Pustaka
KAJIAN PUSTAKA [2] Shanmugasundaram Sankar, Maasanamuthu Sundar Raaj, & Muthusamy Nataraj 2010. 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
KAJIAN PUSTAKA Circular fillet pada involute gear tooth profile
Trochidal fillet pada involute gear tooth profile
Lanjutan Kajian Pustaka
KAJIAN PUSTAKA Hasil penelitian Shanmugasundaram Sankar dkk BENDING STRESS (N/mm²) SPEED
15 TEETH
16 TEETH
rpm
TROCHIDAL
CIRCULAR
TROCHIDAL
CIRCULAR
1000
626.699
609.654
558.287
323.381
1500
406.435
406.435
372.192
218.921
2000
358.114
348.374
319.021
187.646
Lanjutan Kajian Pustaka
DATA TEKNIS & GEOMETRI Geometri Gear Notasi
Nominal
Satuan
INVOLUTE
CYCLOID
Diametral Pitch
P
3
3
/in
Module
M
8.46
8.46
mm
Circular Pitch
p
1.05
1.05
in
Pitch Diameter
D
5
5
in
Number of Teeth
N
15
15
Pressure Angle
θ
20 full
---
°
Width of Teeth
b
1
1
in
Addendum
0.33
0.33
in
Dedendum
0.42
0.42
in
DATA TEKNIS & GEOMETRI Properties Material AISI 1045 Tensile Strength
585 MPa
Hardness
170 BHN
Density
7.7-8.03 e3 kg/m³
Yield Strength
505 MPa
Poisson’s Ratio
0.27-0.30
Modulus Elastisity
190 GPa
DATA TEKNIS & GEOMETRI Variasi Gaya Pembebanan & Kecepatan Putar Daya 57 hp
KECEPATAN rpm
TEKANAN psi
1000
4785.4
1500
3190.2
2000
2392.7
2500
1914.2
3000
1595.2
ANALISA DATA & PEMBAHASAN Hasil Tegangan Maksimal Pada Saat Kontak di Pitch
Circle
PUTARAN (rpm)
MAX STRESS (psi) INVOLUTE
CYCLOID
LEWIS EQ (psi)
1000
11173
9080
8789.4
1500
7448
6053
5859.6
2000
5585
4539
4394.7
2500
4468
3631
3515.7
3000
3723
3026
2929.8
ANALISA DATA & PEMBAHASAN Hasil Tegangan Maksimal Pada Saat Kontak di Pitch
Circle
ANALISA DATA & PEMBAHASAN
Perbandingan Distribusi Tegangan
pada Putaran 1000 rpm
Perbandingan Distribusi Tegangan
pada Putaran 1500 rpm
ANALISA DATA & PEMBAHASAN
Perbandingan Distribusi Tegangan
pada Putaran 2000 rpm
Perbandingan Distribusi Tegangan
pada Putaran 2500 rpm
ANALISA DATA & PEMBAHASAN
Perbandingan Distribusi Tegangan
pada Putaran 3000 rpm
ANALISA DATA & PEMBAHASAN Tegangan Maksimal Pada Involute Gear Dengan Kontak Di
Sepanjang Profile Line
KESIMPULAN 1. 2. 3. 4. 5.
Tegangan maksimal yang terjadi pada gear dengan profil gigi involute lebih tinggi daripada cycloid. Perbedaan tegangan maksimal pada gear dengan profil involute adalah 1.3 kali lebih besar dari pada cycloid. Konsentrasi tegangan baik pada involute maupun pada cycloid terjadi pada tiga titik, yaitu pada titik kontak dan kedua fillet. Tegangan maksimal baik pada involute maupun pada cycloid terjadi pada fillet di daerah sisi bagian belakang, yaitu pada bagian yang mengalami tegangan kompresi. Pada gear dengan profil gigi involute yang mengalami pembebanan bergantian di sepanjang profil akan mengalami tegangan maksimal saat kontak berada di bagian ujung gigi.
