Vol. 3, No. 4, Desember 2018 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

## Analisa Perbedaan Ratio Sproket Pada Sistem Transmisi Rantai
Paisal 1) , Yuspian Gunawan 2) , Samhuddin 3)
¹Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo ³ Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,Universitas Halu Oleo Jl. H,E,A Makadompit,Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu,Kendari 93232 E-mail : Paisalinsaf@gmail.com

## Abstrak
Penelitian bertujuan untuk mengetahui ratio perbedaan sprocket system transmisi rantai, beban serta dan daya yang bekerja pada transmisi rantai, Dalam penelitian ini system transmisi menggunakan rantai didesain menggunakan software Autodesk inventor yang kemudian dianalisa perbedaan ratio sprocket dengan perhitungan.  Rantai dengan nomor 40 standar ANSI sebagai data  Analisa dalam penelitian ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya 6730,521 N dan beban 827,471 N tertinggi yang diterima pada system transmisi rantai C dengan jumlah gigi sprocket depan sebanyak 34 buah dan gigi sprocket belakang sebanyak 17 buah. Nilai Faktor keamanan 21,833 tertinggi pada transmisi rantai A dengan jumlah gigi sprocket 9 dan 17.
Kata kunci : Perancangan transmisi rantai, rasio, beban, dan faktor keamanan

## Abstract
The research aims to determine the difference ratio of chain transmission sprocket system, load and power that works on chain transmission. In this study the chain transmission system was designed using Autodesk inventor software which then analyzed the difference in sprocket ratio with calculations. Chain with number 40 ANSI standard as analysis data in this study. The results showed that the highest power of 6730,521 N and the load of 827,471 N were received in the C chain transmission system with a total of 34 front sprocket teeth and 17 rear sprocket teeth. The highest safety factor value of 21.833 in chain A transmission with the number of sprocket teeth 9 and 17.
Keywords: Chain transmission design, ratio, load, safety factor

## 1. Pendahuluan
Sistem transmisi dalam otomotif merupakan sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda-beda untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. Sistem transmisi yang dapat digunakan pada kendaraan maupun jenis permesinan lainnya berbeda beda antara lain transmisi sproket dan rantai, transmisi sabuk dan puli, transmisi poros langsung, dan transmisi roda gigi.
Penerapan transmisi rantai ini banyak dijumpai pada kendaraan yang menghubungkan antara dua poros untuk menyalurkan daya. Pada sistem transmisi
rantai sederhana, terdapat dua komponen utama,  yaitu  sproket    dan    rantai.  Kedua komponen ini harus mampu menahan beban.

## 2. Tinjauan Pustaka
Perancangan transmisi  rantai mula- mula dilakukan pada per-hitungan torsi dan daya. Ini karena besar torsi dan daya mempengaruhi  ukuran  umum sproket dan rantai.

## Ukuran Umum Sproket Rantai
Ukuran umum spoket rantai yang ditentukan meliputi, antara lain yaitu nomor rantai, jumlah gigi sproket, jarak pusat antara sproket, panjang utuh rantai, jarak sumbu poros dan sudut kontak sproket.    Pemilihan    nomor    rantai    yang akan digunakan dalam perancangan
dilakukan dengan memper-timbangkan faktor ekonomis. Berdasarkan nomor rantai dengan jarak bagi  yang dilambangkan dengan p .  Jika diameter jarak bagi sproket kecil yang dilambangkan dengan D1, maka untuk menentukan jumlah gigi dari sproket yang dilambangkan  dengan N1,  dapat digunakan persamaan berikut ini :
= (1)
Dimana : Z 1 = Jumlah gigi sproket kecil p   = Jarak bagi rantai D 1 = Diameter sproket 1 Jika persamaan untuk menghitung diameter sproket depan diketahui, maka persamaan untuk menghitung sproket besar yang dilambangkan dengan D 2
dapat juga diketahui dengan persamaan berikut:
= (2)
Dimana : = Jumlah gigi sproket 2 p    = Jarak bagi rantai D 2 = Diameter sproket 2

## Menentukan Panjang Rantai
Panjang rantai yang digunakan dalam sebuah transmisi berbeda beda sesuai dengan jarak sumbu dan jumlah gigi pada sproket. Panjang rantai dapat ditentukan menggunakan persamaan 2.6
Gambar 1. Panjang rantai dan jarak antar pusat (R.S. Khurmi)
Panjang rantai harus sama dengan jumlah link rantai dan jarak bagi rantai,
secara matematis L = k x p (3) Dimana: L= Panjang rantai K = Link rantai P  = Jarak bagi rantai
Jumlah link rantai dapat diperoleh dari ekspresi berikut (jika jarak antar pusat poros diketahui), yaitu :
k = + + (4)
Dimana: k = Link rantai p = Jarak bagi rantai (mm) x = Jarak antar pusat (mm)
Jika jumlah link rantai diketahui jarak antar pusat dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut
x= +
8 (5)
Dimana : z = jumlah gigi sproket rantai

## Faktor Keamanan Rantai Penggerak
Faktor keamanan bagi rantai penggerak didefinisikan sebagai rasio kekuatan putus dari rantai dengan beban total pada sisi penggerak dari rantai, secara matematis,
Kekuatan putus dapat dihitung dengan persamaan berikut ini
W b = 106 p 2 (6)
Dimana:    p = jarak bagi rantai (mm) Beban total (total tegangan) pada sisi penggerak rantai adalah jumlah gaya tangensial (FT), tegangan sentrifugal rantai (FC) dan  tegangan pada rantai akibat mengendur (FS), secara matematis dapat ditulis W = FT + FC + FS (7)
Jumlah gaya tangensial rantai didapat menggunakan persamaan berikut
F T = (8)
Dimana : F T = Gaya tangensial (N) P   = Daya (N) V   = Kecepatan (m/s)
Vol. 3, No. 4, Desember 2018 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Gaya sentrifugal rantai didapat menggunakan persamaan berikut
F C =  m . v 2 (9) Dimana: F C = Gaya sentrifugal ra ( N) m   = Massa (kg/m) v = Kecepatan rantai (m/s) Tegangan pada rantai akibat mengendur didapat menggunakan persamaan berikut F S = k.m.x (10) Dimana Fs = Gaya sentrifugal (N) x = Jarak sumbu (m)

## Menghitung Diameter Sprocket
Diameter pada sprocket rantai terdiri atas diameter dalam yaitu diameter jarak bagi dan diameter luar sprocket. Untuk menentukan diameter pada sprocket didadapatkan menggunakan persamaan berikut
D 1 = sin 180 (11)
Sedangkan untuk menentukan diameter luar sprocket didapatkan berdasarkan persamaan berikut
D 2 = 0,6 + cot (12)
Dimana p = Jarak bagi rantai (mm) z = Jumlah gigi sprocket

## Menghitung Velocity Ratio
Kecepatan putar Rantai saat beroperasi dapat dihitung meng-gunakan persamaan berikut
v r = (13)
Dimana: v r
= Kecepatan rantai (m/s)
Z   = Jumlah sproket N   = Putaran sproket

## Safety Factor dan Daya Maksimal
Daya yang ditransmisikan oleh rantai berdasarkan breaking load adalah
= × ×
(14)
Dimana: Wb = Breaking load (N) v = Kecepatan (m /s) n = faktor keamanan K S = Service Factor = K 1 .K 2 .K 3

## Faktor Keamanan Rantai Penggerak
Faktor keselamatan bagi rantai penggerak didefinisikan sebagai rasio kekuatan putus (W B ) dari rantai dengan beban total pada sisi penggerak dari rantai (W). Secara matematis,
= (15)
Dimana : W b = breaking load (N) W = beban total rantai (N)

## 3. Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini  adalah  Laptop  dan software Autodesk Inventor pro 2017 yang diigunakan untuk membuat gambar rancangan transmisi menggunakan rantai.

## Prosedur penelitian
Adapun prosedur dalam penelitian ini adalah 1. Menyiapkan alat
2. Menentukan ukuran rantai yang akan digunakan. Dalam penelitian ini digunakan rantai dengan ukuran standar ANSI 40
3. Menggambar rantai dan sproket menggunakan inventor pro 2017
4. Menganalisa perbedaan transmisi rantai dengan variasi sproket
4. Hasil dan Pembahasan
Model  Transmisi  Rantai  dan  Data Perhitungan
System transmisi yang akan di Analisa dengan memvariasikan jumlah gigi pada sprocket memiliki bentuk seperti pada gambar berikut.
Model sistem transmisi Rantai A
Vol. 3, No. 4, Desember 2018 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Model Sistem Transmisi Rantai B
Model Sistem Transmisi Rantai C
Gambar 2. Model sistem transmisi Untuk menganalisa system transmisi dengan jumlah gigi sprocket yang berbeda didapatkan data dalam table 4.1 Tabel 1. Data perencanaan No Deskripsi Jumlah 1  Jumlah gigi sprocket rantai A 9 dan 17 2  Jumlah gigi sprocket rantai B 17 dan 17 3  Jumlah gigi sprocket rantai C 34 dan 17 4  Putaran mesin 1200 rpm 5  Pitch (p) 12,70 mm 6 Jarak sumbu (x) 300 mm 7  Berat rantai (m) 0,64 kg/m Menghitung Jumlah Link (K) Rantai A
Menentukan jumlah link (K) yang akan digunakan pada system transmisi rantai dengan jumlah gigi sprocket 9 dan 17  menggunakan persamaan 2.7 yaitu
k  = + k  = + ) + = 13 + 47,244 + 1,622 x (0.042) = 60,244 + 0.068 = 60,312 = 61 buah
Menghitung Panjang Rantai A
Menentukan Panjang rantai yang akan digunakan pada transmisi dengan jumlah gigi sprocket 9 dan 17 digunakan persamaan berikut: L =  k x p
Berdasarkan persamaan 2.7 telah didapatkan data sebagai berikut Jumlah link (k) = 61 buah Pitch rantai (p) = 12,70 mm Maka dapat dihitung jumlah pitch L =  61 x 12,70 =  774,7 mm Jadi Panjang rantai yang digunakan pada transmisi dengan jumlah gigi sprocket 9 dan 17 adalah 774,7 mm.

## Diameter Sproket Depan
Menentukan diameter dalam sprocket didapatkan dengan menggunakan persamaan 2.14 sebagai berikut.
D 1 = sin 180 D 1 = 12,70 sin 180 9
= = 37,132 mm Sedangkan untuk menetukan diameter luar sprocket didapatkan dengan menggunakan persamaan berikut.
D 2 = 0,6 + cot
D 2 = 0,6 + cot 12,70
= 42,513 mm Jadi, diameter luar sprocket depan system transmisi rantai A didapatkan 42,513 mm.

## Diameter Sprocket Belakang
Menentukan diameter dalam sprocket didapatkan dengan menggunakan persamaan 2.14 sebagai berikut.
D 1 = sin 180 D 1 = 12,70 sin 180 17
=
= 69,116 mm
Sedangkan untuk menetukan diameter luar sprocket didapatkan dengan menggunakan persamaan berikut.
D 2 = 0,6 + cot
D 2 = 0,6 + cot 12,70
= 75,561 mm
Jadi, diameter luar sprocket belakang (z 2 ) sistem transmisi rantai A didapatkan 42,513 mm. Gambar hasil perhitungan rantai A dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 3. Sistem transmisi A

## Menghitung velocity ratio rantai A
Untuk mendapatkan kecepatan putaran pada sprocket belakang transmisi rantai menggunakan persamaan :
v r = . v r =
= 635,294 rpm

## Kecepatan Rantai A Saat Beroperasi
Mendapatkan kecepatan rata rata rantai A saat beroperasi digunakan persamaan yaitu:
v =

## v =
. = 2,286 m/s

## Menghitung Breaking Load Rantai
Menghitung breaking load rantai menggunakan persamaan :
W b = 106 p 2 W b = 106 (12.70) 2
= 17.096,74 N

## Daya Yang Ditransmisikan Rantai A
Menentukan daya yang di transmisikan rantai A didapatkan menggunakan persamaan berikut:
P =
P = , ,

## = 1.781,608 watt

## Menghitung Beban Total Rantai A
Beban total (total tegangan) pada sisi penggerak rantai adalah jumlah gaya tangensial (FT), tegangan sentrifugal rantai (FC) dan  tegangan pada rantai akibat mengendur (FS)
Untuk mencari gaya tangensial (F T ) rantai A digunakan persamaan berikut:
F T = F T =
= 779, 356 N Untuk mendapatkan gaya sentrifugal rantai A digunakan persamaan berikut:
F C = m x v 2 = 0,64 x 2,286 2
= 3,344 N Untuk mencari gaya rantai akibat mengendur (F s )  didapatkan menggunakan persamaan 2.13 berikut F s = K x m x g x x F s = 2 x 0,64 x 9,81 x 0.3 = 3,335 N Menentukan beban total yang bekerja pada transmisi rantai dengan jumlah gigi sprocket 9 dan 17 didapatkan berdasarkan persamaan berikut W = F t + F c + F s = 779,356 + 3,344 + 3,335 =786,039 N

## Menghitung Faktor Keamanan Rantai
Faktor keamanan rantai penggerak didapatkan menggunakan persamaan berikut
=
= 17.096,74 783,066
= 21,833 Perbandingan kecepatan putar pada sprocket belakang (z 2 ) berdasar-kan hasil perhitungan dapat dilihat pada grafik berikut:
Vol. 3, No. 4, Desember 2018 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Gambar 4. Perbandingan kecepatan putar Sproket belakang sistem transmsisi Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa kecepatan putar sprocket belakang terbesar  terjadi pada penggunaan transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan (z 1 ) 34 dan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) 17, sedangkan kecepatan putar sprocket belakang terkecil terjadi pada transmisi yang memiliki jumlah gigi sprocket depan  (z 1 ) 9 dan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) 17. Sehingga dapat dinyatakan Jika jumlah gigi sproket depan (z 1 ) lebih besar dibandingkan dengan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) mengubah kecepatan putar rendah menjadi kecepatan putar yang lebih tinggi, begitupun sebaliknya mengubah kecepatan putar tinggi menjadi kecepatan putar lebih rendah ketika memiliki gigi sprocket depan (z 1 ) yang lebih kecil dibandingkan jumlah gigi pada sprocket belakang.
Daya yang ditransmisikan berdasarkan hasil perhitungan rantai dapat dilihat pada grafik berikut
Gambar 5. Grafik perbedaan daya yang ditransmisikan rantai Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa daya terbesar yang ditransmisikan terjadi
pada penggunaan transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan  (z 1 ) 34 dan jumlah gigi  sprocket  belakang  (z 2 ) 17, sedangkan daya terkecil yang ditransmisikan terjadi pada transmisi yang memiliki jumlah gigi sprocket  depan  (z 1 ) 9 dan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) 17. Sehingga dapat dinyatakan Jika jumlah gigi sprocket depan (z 1 ) lebih besar dibandingkan dengan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) membutuhkan daya yang lebih besar, begitupun sebaliknya daya yang ditransmisikan lebih kecil ketika memiliki gigi  sprocket  depan  (z 1 ) yang lebih kecil dibandingkan jumlah gigi pada sprocket belakang.
Beban yang diterima oleh transmisi rantai didapatkan dari hasil perhitungan dan dapat dilihat pada grafik berikut
Gambar 6. Grafik perbedaan beban pada transmisi rantai Berdasarkan grafik perbedaan beban pada transmisi rantai, diketahui beban tertinggi terjadi pada transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan (Z 1 ) 34 dan jumlah gigi sprocket belakang (Z 2 ) 17 sedangkan beban terkecil terjadi pada transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan (Z 1 ) 9 dan jumlah gigi sprocket belakang (Z 2 ). Sehingga dapat dinyatakan Jika jumlah gigi sprocket depan (z 1 ) lebih besar dibandingkan dengan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) beban yang yang diterima rantai lebih besar, begitupun sebaliknya beban yang ditransmisikan lebih kecil ketika memiliki gigi sprocket depan (z 1 ) yang lebih kecil dibandingkan jumlah gigi pada sprocket belakang (Z 2 ).
635.294 1200 2400 0 1000 2000 3000 9 & 17 17 & 17 34 & 17 rpm Jumlah Gigi Transmisi Perbandingan Putaran 1781.60 8 3365.26 1
6730.52 1 0 2000 4000 6000 8000 9 & 17 17 & 17 34 & 17 Daya (w att) Jumlah Gigi Transmisi 783.066 791.637 827.471 760 780 800 820 840 9 & 17 17 & 17 34 & 17 Beban (N ) Jumlah Gigi Transmisi
Vol. 3, No. 4, Desember 2018 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Nilai faktor keamanan system transmisi rantai berdasarkan hasil perhitungan dapat dilihat pada grafik berikut
Grafik 7. Perbedaan nilai faktor keamanan pada system transmisi rantai Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa Nilai faktor keamanan terbesar penggunaan transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan (z 1 ) 19 dan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) 17, sedangkan nilai faktor keamanan terkecil pada penggunaan  transmisi yang memiliki jumlah gigi sprocket depan (z 1 ) 34 dan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) 17. Sehingga dapat dinyatakan Jika jumlah gigi sprocket depan (z 1 ) lebih besar dibandingkan dengan jumlah gigi sprocket belakang (z 2 ) memiliki nilai factor keamanan yang lebih kecil, begitupun sebaliknya nilai factor keamanan lebih beasr ketika memiliki gigi sprocket depan (z 1 ) yang lebih kecil dibandingkan jumlah gigi pada sprocket belakang.

## Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan dari pembahasan adalah: 1. Penggunaan sistem transmisi rantai
dengan jumlah gigi sprocket depan yang lebih banyak dibandingkan dengan jumlah gigi sprocket belakang yang lebih sedikit (rantai C ), membutuhkan daya dan  beban  rantai lebih besar,  jika dibandingkan dengan penggunaan transmisi dengan jumlah gigi pada sprocket depan lebih kecil dari jumlah gigi sprocket belakangnya (rantai A).
2. Sistem transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan yang lebih sedikit dari
jumlah gigi sprocket belakangnya (rantai A), hanya membutuhkan daya yang lebih kecil, tetapi kecepatan yang diperoleh juga kecil, jika dibandingkan dengan menggunakan transmisi dengan jumlah gigi sprocket depan yang lebih bany  ak dari jumlah gigi sprocket belakangnya. (rantai C)
Saran untuk kelanjutan dari penelitian ini yaitu dengan harapan kepada peneliti berikutnya tentang system transmisi rantai dengan menggunakan sprocket dapat menggunakan hasil penelitian ini sebagai dasar dari perancangan system transmisi gokar listrik dengan menggunakan rantai dan sprocket .

## Daftar Pustaka
Felix,P. 2004. Pengembangan Sistem Transmisi Otomatis pada Sepeda Motor Zuzuki . Fakultas teknologi Industri Universitas Kristen Petra
Jerry Rapar, P. 2015. Perancangan System Transmisi Gokar Listrik . Fakultas teknik Universitas Sam Ratulangi
Joseph, E. Sighley, 1984. Dasar Perancanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta: Erlangga Muhamad Aditya, R. 2016. Perancangan System Transmisi Mesin Bubut . Politeknik Manufaktur Negeri Bandung
R.S.Khurmi. 2005. Machine Design : New Delhi : Eurasia Publishing house Sularso, Kiyokatsu Suga. 1997. Dasar
Perancanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT Pradana Paramida
21.833 21.515 20.587 19.5 20 20.5 21 21.5 22 9 & 17 17 & 17 34 & 17 N ilai Fs) Jumlah Gigi Transmisi