Husaini, Achmad Nur (2016) Studi Numerik Modifikasi Lead Terhadap Kekuatan Involute Gear Untuk Miminimalkan Efek Misalignment. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2110100122-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview |
Abstract
Roda gigi merupakan salah satu komponen utama dalam
sebuah sistem transmisi daya. Roda gigi memiki kegunaan yang
sangat luas, misalnya transmisi pada kendaraan, mesin mekanis,
sistem pembangkit, dan lain sebagainya. Proses assembly roda
gigi yang kurang baik akan mengakibatkan misalignment.
Terdapat beberapa penelitian yang menyimpulkan bahwa
semakin besar misalignment (Angular maupun lateral) akan
menyebabkan konsentrasi tegangan yang semakin besar.
Konsentrasi tegangan yang semakin besar akan menurunkan
umur pemakaian dari roda gigi. Solusi dengan penggantian gear
menyebabkan kerugian secara ekonomis. Oleh karena itu,
diperlukan modifikasi pada gigi-gigi agar dapat beroperasi
secara normal walaupun dalam kondisi yang tidak ideal seperti
terjadi misalignment. Mengacu pada kesimpulan beberapa
penelitian yang dilakukan selama ini, modifikasi pada lead roda
gigi seperti crowning dapat meminimalkan konsentrasi tegangan
yang diakibatkan oleh misalignment. Namun besaran reduksi
maksimal untuk modifikasi tersebut tidak dapat ditentukan secara
asal karena dapat menurunkan tegangan ijin roda gigi. Oleh
karena itu, tugas akhir ini ditujukan untuk menganalisa besaran
dimensi reduksi maksimal yang dapat dilakukan pada modifikasi
lead suatu roda gigi lurus untuk mengurangi kerugian-kerugian
yang diakibatkan adanya misalignment.Penelitian ini dilakukan dengan pemodelan menggunakan
software 3D CAD dengan variabel bebas angular misalignments
dengan nilai α = 0°; 0,5°; 1°; 1,5°; dan 2°.. Sedangkan variabel
bebas dimensi modifikasi lead yaitu Cc = 0 in; 0.00025 in; 0.0005
in; 0.00075 in; 0.001 in; 0.002 in; 0.003 in; 0.004 in; dan 0.008
in. Kemudian dilakukan simulasi 3D dengan metode implicit
dynamic pada software FEA. Dari proses simulasi tersebut,
didapatkan data tegangan yang terjadi pada permukaan kontak
roda gigi. Langkah selanjutnya adalah mengambil data b/b’
sebagai data distribusi tegangan pada permukaan gigi. Data
lainnya adalah angka keamanan dari roda gigi. Sedangkan
pembebanan yang diterapkan pada penelitian ini adalah
pembebanan akibat gravitasi, pembebanan daya 105 kW, dan
pembebanan kecepatan putar 2029.4 rpm.
Setelah simulasi, diperoleh hasil grafik hubungan tegangan
ekuivalen dengan besaran crowning pada satu kondisi angular
misalignment, plot distribusi tegangan pada masing-masing
variasi besaran crowning pada satu kondisi misalignment, serta
tabel angka kemanan roda gigi. Hasil yang didapatkan adalah
tegangan Von Mises minimal pada kondisi angular misalignment
0.5° sebesar 517.07 MPa yang terjadi pada besaran crowning
0.004 in. Tegangan Von Mises minimal pada kondisi angular
misalignment 1° sebesar 501.22 MPa yang terjadi pada besaran
crowning 0.004 in. Tegangan Von Mises minimal pada kondisi
angular misalignment 1.5° sebesar 481.18 MPa yang terjadi
pada besaran crowning 0.004 in. Tegangan Von Mises minimal
pada kondisi angular misalignment 2° sebesar 563.65 MPa yang
terjadi pada besaran crowning 0.008 in. Hasil plot distribusi
tegangan pada kondisi α = 0.5° menunjukkan bahwa distribusi
tegangan mulai berpindah ke bagian tengah permukaan kontak
pada Cc = 0.002 in; kondisi α = 1° pada Cc = 0.003 in; kondisi α
= 1.5° pada Cc = 0.004 in, dan kondisi α = 2° pada Cc = 0.008
in. Sedangkan hasil angka keamanan menunjukkan pada kondisi
α = 0.5° dan 1°, roda gigi bekerja aman pada Cc = 0.003 in dan
0.004 in. Pada kondisi α = 1.5°, roda gigi bekerja aman pada Cc = 0.004 in. Sedangkan pada kondisi α = 2°, tidak ditemukan
angka keamanan yang cukup dengan rentang Cc pada penelitian ini
==================================================================================================================
Gear is one of main component in transmission system.
Gear have a broad usefulness, such as vehicle transmission,
mechanical engine, power plant, etc. The error in assembly
process of gear give a result in misalignment. There are many
research conclude that the greater misalignment (angular and
lateral) give a greater stress on gear. The greater stress
concentration would result in decrease of age of gear. It would be
an economical loss if its solution is a gear substitution. Therefore,
it’s a necessary to give a modification toward gear for a normal
operation although there are non ideal situation like
misalignment. According to previous research, lead modification
of gear can minimalize stress concentration because of
misalignment. But maximum material reduction for this
modification can not determined randomly because it can be lead
to increase of stress on gear. Therefore, this final project aimed
to analyze how many maximum material reduction to minimalize
misalignment effect.
This final project is done by using 3D CAD with α = 0°;
0,5°; 1°; 1,5°; and 2° as variable of misalignment. While Cc = 0
in; 0.00025 in; 0.0005 in; 0.00075 in; 0.001 in; 0.002 in; 0.003
in; 0.004 in; and 0.008 in as variable of crowning modification.
Then 3D simulation is done by using implicit dynamic method in
FEA software. From that simulation, the stress data of gear can be gained. The next step is taking b/b’ value as stress distribution
data on the contact surface of gear. The other data that could be
gained is safety factor of gear. The loads that applied to the
simulation are gravitation load, power load 105 kW, and rotating
load 2029.4 rpm.
After simulation, the relation of equivalent stress and
crowning graphic in one misalignment condition, stress
distribution plot of each crowning variation in one misalignment
condition, and safety factor data table of gear, are obtained. The
result that gained from the simulation are minimum Von Mises
stress of 0.5° angular misalignment is 517.07 MPa at 0.004 in
crowning. The minimum Von Mises stress of 1° angular
misalignment is 501.22 MPa at 0.004 in crowning. The minimum
Von Mises stress of 1.5° angular misalignment is 481.18 MPa at
0.004 in crowning. The minimum Von Mises stress of 2° angular
misalignment is 563.65 MPa at 0.008 in crowning. The stress
distribution data gave result that at 0.5° misalignment, stress
distribution move into middle of contact surface at Cc = 0.002 in
crowning. Stress distribution of 1° misalignment is move into
middle of contact surface at Cc = 0.003 in. Stress distribution of
1.5° misalignment is move into middle of contact surface at Cc =
0.004 in. And stress distribution of 2° misalignment is move into
middle of contact surface at Cc = 0.008 in. The safety factor
result indicated that gear is safe with 0.5° and 1° misalignment at
Cc = 0.003 and 0.004 in. For the 1.5° misalignment condition,
gear is safe at Cc = 0.004 in. And for the 2° misalignment, the
safe gear condition can not be found.
| Item Type: | Thesis (Undergraduate) |
|---|---|
| Additional Information: | RSM 621.833 Hus s |
| Uncontrolled Keywords: | Crowning; distribusi tegangan; kekuatan gear; misalignment; tegangan von mises |
| Subjects: | T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL152.8 Vehicles, Remotely piloted. Autonomous vehicles. |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | ansi aflacha |
| Date Deposited: | 27 Jul 2020 04:53 |
| Last Modified: | 27 Jul 2020 04:53 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/76539 |
Actions (login required)
 |
View Item |