MAKALAH ELEMEN MESIN II “PENGGUNAAN RODA GIGI PADA PESAWAT TERBANG”
Dosen Pengampu: Catur Pramono, S.T., M.Eng.
Disusun oleh: Irvan Usman Nur Rais Ahmad Bashori Laelan Farikh Aoladi Abdullah Labib Alfauzan Sofiafat N Ari Aprianto Rofik Munanjar Ari Bagaskara Tegar Adi Prabowo
(1510502006) (1510502004) (1510502005) (1510502007) (1510502010) (1510502011) (1510502012) (1510502013) (1510502014)
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TIDAR 2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan atas kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-Nya kami masih diberi kesempatan untuk menyelesaikan tugas makalah ini. Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang penggunaan roda gigi khusunya pada pesawat terbang, yang saya sajikan berdasarkan materi yang telah kami peroleh pada mata kuliah elemen mesin II. Dengan penuh kesabaran makalah ini dapat terselesaikan. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa, khususnya pada diri saya sendiri dan semua yang membaca laporan ini, dan mudah-mudahan juga dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca. Dalam penyelesaian tugas ini kami banyak menerima bantuan dan dukungan dari banyak pihak, dan kesempatan ini kami berterimakasih kepada : 1. Kedua orang tua kami yang telah memberikan kasih sayang dan dukungan baik Moril maupun Materiil sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. 2. Dosen mata kuliah elemen mesin II, Bapak Catur Pramono, S.T., M.Eng. 3. Pihak-pihak yang terkait dalam pembuatan makalah ini. Akhir kata kami sebagai penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Dari kami mungkin masih ada kekurangan dan kesalahan, oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan praktik ini.
Magelang, 7 April 2017
Penyusun
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
................................................................................... ii
DAFTAR ISI
................................................................................... iii
BAB I. PENDAHULUAN
................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang
................................................................................... 1
1.2.
Rumusan Masalah
................................................................................... 1
1.3.
Tujuan Penulisan
................................................................................... 1
BAB II. PEMBAHASAN
................................................................................... 2
1.1.
Definisi Roda Gigi
2.2.
Klasifikasi Roda Gigi ................................................................................... 2
2.3.
Aplikasi Roda Gigi Pada Pesawat Terbang
BAB III. PENUTUP 3.1.
Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
................................................................................... 2
.............................................. 13
................................................................................... 17 ................................................................................... 17 ...................................................................................18
iii
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Roda gigi saat ini sudah mengalami perkembangan yang sangat pesat,jauh dibandingkan pada saat awal mula ditemukannya yang hanya terbuat dari kayu dan disisipi gigi.Roda gigi dibuat dengan tujuan agar mengurangi gejala slip yang berakibat berkurangnya transmisi gerakan dan tenaga pada suatu shaft dari 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 banyak tipe roda gigi yang dipergunakan dalam mesin-mesin pada kehidupan sehari-hari, tapi yang akan dibahas kali ini adalah penggunaan roda gigi pada pesawat terbang. Pada makalah ini penulis akan mengulas tentang aplikasi pemakaian roda gigi yang telah banyak dipergunakan dalam mesin-mesin pesawat terbang. 1.2.Rumusan Masalah Adapun permasalahan yang sering ditemui dalam aplikasinya adalah: 1. Apakah yang dimaksud dengan roda gigi tersebut? 2. Bagaimana klasifikasi roda gigi? 3. Bagaimana aplikasi roda gigi pada mesin pesawat terbang? 1.3.Tujuan Penulisan 1. Pembaca mengetahui definisi tentang roda gigi. 2. Pembaca mengetahui jenis – jenis roda gigi. 3. Pembaca dapat memahami aplikasi roda gigi pada mesin pesawat terbang.
1
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. 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 (pitch) 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.Klasifikasi Rodagigi Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut : Menurut letak poros. Menurut arah putaran. Menurut bentuk jalur gigi
2
2.2.1.
Menurut Letak Poros Menurut letak poros maka rodagigi diklasifikasikan seperti tabel berikut : Letak Poros
Rodagigi
Keterangan
Rodagigi lurus Rodagigi miring
Klasifikasi atas bentuk alur gigi
Rodagigi dengan poros Rodagigi miring ganda sejajar Rodagigi luar Rodagigi dalam dan pinion Batang gigi dan pinion
Rodagigi kerucut lurus Rodagigi kerucut spiral Rodagigi Rodagigi kerucut zerol dengan poros Rodagigi kerucut miring berpotongan
dasar
Arah putaran berlawanan Arah putaran sama Gerakan lurus dan berputar
Klasifikasi atas bentuk jalur gigi
dasar
Rodagigi kerucut miring ganda Rodagigi permukaan dengan poros Rodagigi dengan poros berpotongan berpotongan berbentuk istimewa
Rodagigi miring silang Batang gigi miring silang
Kontak gigi Gerak lurus dan berputar
Rodagigi dengan poros silang Rodagigi cacing silindris Rodagigi cacing selubung ganda Rodagigi cacing samping Rodagigi hiperboloid Rodagigi hipoid Rodagigi permukaan silang
3
2.2.2.
Menurut arah putaran Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas : Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan. Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama
2.2.3.
Menurut bentuk jalur gigi Berdasarkan bentuk jalur giginya, roda gigi dapat dibedakan atas : 2.2.3.1 Roda gigi Lurus Roda gigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel. Dibandingkan dengan jenis roda gigi yang lain rodagigi lurus ini paling mudah dalam proses pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah. Rodagigi lurus ini cocok digunakan pada sistim transmisi yang gaya kelilingnya besar, karena tidak menimbulkan gaya aksial.
Gambar 2.1 Rodagigi Lurus Ciri-ciri rodagigi lurus adalah : 1.
Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp
2.
Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm
3.
Kecepatan keliling < 200 m/s
4.
Rasio kecepatan yang digunakan
Untuk 1 tingkat ( i ) < 8
Untuk 2 tingkat ( i ) < 45
Untuk 3 tingkat ( i ) < 200
(i )
= Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang
digerakkan 4
5.
Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99% tergantung disain dan ukuran.
Jenis-jenis rodagigi lurus antara lain : 1. Rodagigi lurus (external gearing) Roda gigi lurus (external gearing) ditunjukkan seperti gambar 2.2. Pasangan roda gigi lurus ini digunakan untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang berlawanan.
Gambar 2.2 Roda gigi Lurus Luar 2. Roda gigi dalam (internal gearing) Roda gigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi yang berukuran kecil
dengan perbandingan reduksi besar.
3. Roda gigi Rack dan Pinion Roda gigi Rack dan Pinion (gambar 2.3) berupa pasangan antara batang gigi dan pinion rodagigi jenis ini digunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau sebaliknya.
Gambar 2.3 Roda gigi Rack dan Pinion
5
4. Roda gigi permukaan Roda gigi lurus permukaan (gambar 2.4) memiliki dua sumbu saling berpotongan dengan sudut sebesar 90.
Gambar 2.4 Roda gigi Permukaan
2.2.3.2 Roda gigi Miring Roda gigi miring (gambar 2.5) kriterianya hampir sama dengan roda gigi lurus, tetapi dalam pengoperasiannya rodagigi miring lebih lembut dan tingkat kebisingannya rendah dengan perkontakan antara gigi lebih dari 1.
Gambar 2.5 Roda gigi Miring Ciri-ciri roda gigi miring adalah : 1.
Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.
2.
Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.
3.
Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada roda gigi lurus.
4.
Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi yang kokoh. 6
Jenis-jenis roda gigi miring antara lain : 1. Roda gigi miring biasa
Gambar 2.6 Roda gigi Miring Biasa 2. Roda gigi miring silang
Gambar 2.7 Rodagigi Miring Silang 3. Roda gigi miring ganda
Gambar 2.8 Roda gigi Miring Ganda
4. Roda gigi ganda bersambung
7
Gambar 2.9 Roda gigi Ganda Bersambung 2.2.3.3 Roda gigi Kerucut Roda
gigi
kerucut
(gambar
2.10)
digunakan
untuk
mentransmisikan 2 buah poros yang saling berpotongan.
Gambar 2.10 Roda gigi Kerucut Jenis-jenis roda gigi kerucut antara lain : 1.
Roda gigi kerucut lurus
Gambar 2.11 Roda gigi Kerucut Lurus
8
2.
Roda gigi kerucut miring
Gambar 2.12 Roda gigi Kerucut Miring 3.
Roda gigi kerucut spiral
Gambar 2.13 Roda gigi Kerucut Spiral 4.
Roda gigi kerucut hypoid
Gambar 2.14 Roda gigi Kerucut Hypoid
2.2.3.4 Roda gigi Cacing Ciri-ciri roda gigi cacing adalah: 1.
Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang dibentuk kedua sumbu sebesar 90.
2.
Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi. 9
3.
Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari roda cacing ke cacing (mengunci sendiri).
4.
Perbandingan reduksi bisa dibuat sampai 1 : 150.
5.
Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi (biasanya 2 sampai 4).
6.
Rodagigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarnya kecil.
Batasan pemakaian rodagigi cacing adalah: a)
Kecepatan rodagigi cacing maksimum 40.000 rpm
b)
Kecepatan keliling rodagigi cacing maksimum 69 m/s
c)
Torsi rodagigi maksimum 70.000 m kgf
d)
Gaya keliling rodagigi maksimum 80.000 kgf
e)
Diameter rodagigi maksimum 2 m
f)
Daya maksimum1.400 Hp Peningkatan pemakaian rodagigi cacing seperti gambar 2.15,
dibatasi pada nilai i antara 1 sampai dengan 5, karena dengan ini bisa digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya hubungan seri dengan salah satu tingkat rodagigi lurus sebelum atau sesudahnya untuk dapat mendapat reduksi yang lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik.
Gambar 2.15 Roda gigi Cacing Pemakaian dari roda gigi cacing meliputi: gigi reduksi untuk semua tipe transmisi sampai daya 1.400 Hp, diantaranya pada lift, motor derek, untuk mesin tekstil, rangkaian kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin freis dan juga untuk berbagai sistim kemudi kendaraan. 10
Adapun bentuk profil dari rodagigi cacing ditunjukkan seperti pada gambar 2.16 :
N-worm
E-worm
K-worm
H-
worm i
ii
iii
iv
Gambar 2.16 Profil Roda gigi Cacing 1.
N-worm atau A-worm Gigi cacing yang punya profil trapozoidal dalam bagian normal dan bagian aksial, diproduksi dengan menggunakan mesin bubut dengan pahat yang berbentuk trapesium, serta tanpa proses penggerindaan.
2.
E-worm Gigi cacing yang menunjukkan involut pada gigi miring dengan antara 87sampai dengan 45o .
3.
K-worm Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk trapezoidal, menunjukkan dua kerucut.
4.
H-worm Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung.
11
Tipe-tipe dari penggerak rodagigi cacing antara lain : a.
Cylindrical worm gear dengan pasangan gigi globoid
Gambar 2.17 Cylindrical Worm Gear Dengan Pasangan Gigi Globoid b. Globoid worm gear dipasangkan dengan roda gigi lurus
Gambar 2.18 Globoid Worm
Gear Dipasangkan
Dengan Roda gigi Lurus c. Globoid worm drive dipasangkan dengan roda gigi globoid
Gambar
2.19
Globoid
worm
drive
dipasangankan dengan roda gigi globoid d. Rodagigi cacing kerucut dipasangkan dengan roda gigi kerucut globoid yang dinamai dengan rodagigi spiroid (gambar 2.20)
12
Gambar 2.20 Roda gigi cacing kerucut dipasangkan dengan roda gigi kerucut globoid
2.3. Aplikasi Roda Gigi pada Pesawat Terbang 2.3.1. Pesawat T34C-1 Charlie menggunakan turboprop engine PT6A-25 dan pesawat DHC-6 Twin Otter menggunakan turboprop engine PT6A-27.
Penggunaan roda gigi pada pesawat jenis ini yakni pada :
a. Power Turbine Fungsinya mengubah energi panas untuk memutar shaft power turbine yang menggunakan reduction gear box melalui putaran shaft tersebut sehingga dapat menggerakan propeller/baling-baling. Roda gigi yang digunakan pada power turbine untuk menggerakan shaft power turbine yaitu sun gears.
Gambar 2.21. Roda gigi lurus pada power turbine b. Batang propeller / baling-baling Fungsinya untuk menghasilkan gaya dorong (thrust) bagi pesawat bermesin turboprop, yang dihasilkan dari energi yang 13
diekstrasikan dari putaran power turbine yang memutar shaft power turbine dan reduction gearbox sehingga memutar propeller. Roda gigi yang digunakan pada reduction gearbox yaitu roda gigi lurus yang digunakan untuk mengubah RPM tinggi.
Gambar 2.22. Roda gigi lurus pada batang baling-baling
2.3.2. Helicopter Lynx menggunakan mesin turboshaft GEM/RR 1004 bertenaga 900 shp dan Helicopter Sea King menggunakan mesin turboshaft Gnome 1.660 shp (1.238 kW). Penggunaan roda gigi pada mesin turboshaft yang digunakan pada helikopter yaitu pada:
a. Reduction gearbox Reduction gearbox yang dihubungkan langsung dengan power turbine untuk memutar propeller shaft/batang baling-baling. Roda gigi yang digunakan pada reduction gearbox ini adalah roda gigi lurus.
14
Gambar 2.23. Roda gigi lurus pada reduction box mesin helikopter b. Roda gigi bevel juga digunakan pada jenis helikopter tertentu, digunakan untuk merubah arah putaran dari power turbin yaitu vertikal menjadi horizontal yang diteruskan ke-shaft propeller/baling-baling.
Gambar 2.24. Roda gigi bevel pada baling-baling helikopter
15
2.3.3. Pesawat Light Aircraft menggunakan engine piston. Penggunaan roda gigi pada pesawat ini mirip seperti yang digunakan pada sepeda motor. Seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 2.25. Roda gigi lurus pada piston engine pesawat light aircraft Pada nomor 1, 2, dan 3, ditunjukan pada bagian mesin pesawat light aircraft yang menggunakan piston engine. Roda gigi yang digunakan yakni roda gigi lurus.
Gambar 2.26. Roda gigi lurus pada piston engine pesawat light aircraft
16
BAB III PENUTUP
3.1. 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 dan merubah arah putaran. Terdapat fungsi lain roda gigi salah satunya untuk menaikkan atau menurunkan putaran (kecepatan).
17
DAFTAR PUSTAKA
Green, W. and Cross, R.The Jet Aircraft of the World (1955). London: MacDonald Van Sickle, Neil D. et al. (1999). "Turboprop Engines". Van Sickle's modern airmanship. McGraw-Hill Professional. p. 205. ISBN 978-0-07-069633-4. Wikipedia.(2017, 31 Januari).Turboprop. https://id.wikipedia.org/wiki/Turboprop (diakses pada 7 april 2017) Wikipedia.(2017, 31 Januari).Turboshaft. https://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_Turboshaft (diakses pada 7 april 2017) Wikipedia.(2016, 10 Oktober). Mesin Pesawat Terbang. https://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_pesawat_terbang (diakses pada 7 April 2017)
18
