Studi Numerik Modifikasi Lead Terhadap Kekuatan Involute Gear Untuk Miminimalkan Efek Misalignment

Husaini, Achmad Nur (2016) Studi Numerik Modifikasi Lead Terhadap Kekuatan Involute Gear Untuk Miminimalkan Efek Misalignment. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
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: https://repository.its.ac.id/id/eprint/76539

Actions (login required)

View Item View Item