Roda Gigi
Roda gigi adalah elemen mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya dan gerakan berputar. Transmisi daya atau putaran terjadi melalui hubungan gigi antara dua roda gigi. Roda gigi telah digunakan selama lebih dari tiga ribu tahun dan merupakan elemen penting dalam semua jenis mesin yang digunakan saat ini. Dalam Bahasa Inggris, roda gigi adalah gear. Aplikasi roda gigi beragam, antara lain:
Ukuran dan material roda gigi bermacam-macam. Ukuran mulai dari mikrometer hingga roda gigi berdiameter 30 m. Bahan roda gigi mulai dari plastik hingga baja dengan perlakuan panas berkekuatan sangat tinggi.
Addendum
Addendum adalah tinggi gigi di atas lingkaran pitch.
Base circle
Base circle adalah lingkaran tempat dihasilkannya profil gigi involute.
Bottom land
Bottom land adalah permukaan di bagian bawah celah antara gigi yang berbatasan dengan fillet.
Jarak titik pusat
Jarak titik pusat adalah jarak sumbu rotasi antara dua roda gigi yang berpasangan.
Circular pitch
Circular pitch adalah panjang busur lingkaran pitch.
Dedendum
Dedendum adalah kedalaman gigi di bawah lingkaran pitch.
Lebar muka
Lebar muka adalah panjang gigi pada bidang aksial.
Lingkaran pitch
Lingkaran pitch adalah lingkaran roda gigi yang diukur pada titik kontak roda gigi yang berpasangan.
Diameter pitch
Diameter pitch adalah diameter lingkaran pitch.
Radius pitch
Jari-jari lingkaran pitch.
Sudut tekan
Sudut tekan adalah sudut antara profil gigi dan garis radial pada titik pitch-nya. Sudut tekan dari gigi yang tidak rata ditentukan oleh perbandingan ukuran antara base circle dan pitch circle. Sudut tekan yang umum digunakan oleh industri roda gigi adalah 14,5 °, 20 °, dan 25 °.
Root circle
Root circle adalah lingkaran yang tepat berada di bagian bawah gigi.
Ketebalan gigi
Ketebalan gigi diukur pada lingkaran pitch.
Top land
Top land adalah permukaan bagian atas gigi.
Berikut istilah lain yang juga berhubungan dengan roda gigi:
Profil aktif
Profil aktif adalah bagian profil gigi yang benar-benar bersentuhan dengan profil gigi pada roda gigi pasangannya.
Backlash
Backlash adalah lebar ruang atau celah antara gigi yang terletak di lingkaran pitch pada roda gigi yang berpasangan. Backlash juga bisa berarti kelonggaran yang disebabkan oleh celah di antara gigi yang berpasangan. Faktor-faktor yang memengaruhi jumlah backlash antara lain: kesalahan dalam profil, pitch, ketebalan gigi, jarak sumbu putar, dan run-out.
Ketebalan lingkaran
Ketebalan lingkaran adalah panjang busur antara kedua sisi sebuah gigi yang berada tepat di lingkaran pitch.
Diametral pitch (DP)
Diametral pitch adalah sebuah ukuran pada gigi dalam sistem Inggris.
Radius fillet
Radius fillet adalah jari-jari kurva fillet di dasar gigi.
Gear blank
Gear blank adalah benda kerja atau bahan awal yang digunakan untuk membuat roda gigi, sebelum proses pengerjaan roda gigi.
Gear pinion
Pada dua roda gigi yang saling berpasangan, roda gigi yang lebih kecil disebut pinion (yang lebih besar disebut roda gigi).
Perbandingan roda gigi
Perbandingan roda gigi adalah perbandingan jumlah gigi antara roda gigi besar dan roda gigi kecil pada pasangan roda gigi.
Sudut heliks
Sudut heliks adalah sudut antara heliks dan elemen silindernya. Pada roda gigi heliks dan cacing, sudut heliks berada pada lingkaran pitch standar kecuali ditentukan lain.
Gigi roda gigi involute
Sebuah gigi roda gigi yang profilnya dibentuk oleh kurva tak beraturan yang keluar dari lingkaran dasar.
Normal section
Normal section merupakan potongan yang tegak lurus dengan gigi dan terletak pada lingkaran pitch.
Garis pitch
Garis pitch adalah garis yang sesuai dengan lingkaran pitch pada penampang roda gigi. Garis pitch dapat dijumpai pada rack.
Pitch point
Pitch point adalah titik singgung lingkaran pitch dari dua roda gigi yang berpasangan.
Rack
Rack adalah roda gigi yang memiliki lingkaran pitch dengan radius tak terbatas. Gigi rack terletak di sepanjang garis lurus pada sebuah bidang. Gigi rack bisa terletak pada sudut siku-siku dan berpasangan dengan roda gigi lurus, atau terletak pada sudut lain dan berpasangan dengan roda gigi heliks.
Transverse section
Transverse section adalah potongan yang melalui roda gigi dan tegak lurus dengan sumbu roda gigi.
Jenis roda gigi yang beroperasi pada poros paralel
Roda gigi lurus (spur gear) digunakan untuk meneruskan gerakan antara dua poros paralel atau antara poros dan rack. Gigi dari roda gigi lurus adalah radial, berjarak seragam di sekeliling pinggiran luar, dan sejajar dengan poros tempat roda gigi dipasang.
Roda gigi heliks digunakan untuk mentransmisikan gerakan antara poros yang sejajar atau bersilangan atau antara poros dan rack. Gigi roda gigi heliks membentuk sudut terhadap sumbu poros. Sudut ini menyebabkan dua gigi atau lebih dari tiap roda gigi selalu bersentuhan. Kondisi ini memungkinkan gerakan yang lebih halus dibandingkan dengan roda gigi lurus. Namun, roda gigi heliks menghasilkan gaya aksial yang menyebabkan sedikit kehilangan daya dan membutuhkan thrust bearing.
Roda gigi herringbone terkadang disebut roda gigi heliks ganda. Roda gigi herringbone digunakan untuk mentransmisikan poros paralel. Pada gigi herringbone, dua gigi atau lebih berbagi beban setiap saat. Karena mereka memiliki heliks kanan dan kiri, roda gigi herringbone biasanya tidak terkena gaya aksial. Roda gigi herringbone dapat dioperasikan pada kecepatan yang lebih tinggi daripada roda gigi lurus.
Jenis roda gigi yang beroperasi pada poros berpotongan
Roda gigi bevel meneruskan putaran antara dua poros non-paralel. Poros tersebut biasanya 90 ° satu sama lain. Roda gigi ini juga disebut sebagai roda gigi payung.
Roda gigi bevel lurus memiliki gigi lurus. Jika diperpanjang ke dalam, giginya akan memotong sumbu roda gigi. Aksi antara roda gigi yang berpasangan menyerupai dua kerucut yang berguling-guling satu sama lain.
Roda gigi bevel spiral memiliki gigi yang melengkung dan miring. Kemiringan gigi menghasilkan kontak yang bertahap. Artinya lebih dari satu gigi akan bersentuhan sepanjang waktu. Karena kontak kontinu ini, beban yang ditransmisikan lebih mulus daripada dengan roda gigi bevel lurus. Roda gigi bevel spiral juga memiliki kapasitas beban yang lebih besar daripada roda gigi bevel lurus.
Zerol bevel gear adalah roda gigi bevel gigi melengkung dengan sudut spiral nol. Roda gigi ini berbeda dari roda gigi bevel spiral karena giginya tidak miring. Zerol bevel gear digunakan dengan cara yang sama seperti roda gigi bevel spiral.
Face gear memiliki gigi di ujung muka roda gigi. Face gear biasanya tidak dianggap sebagai roda gigi bevel, tetapi secara fungsional mereka lebih mirip dengan roda gigi bevel.
Jenis roda gigi yang beroperasi pada poros tidak berpotongan dan tidak paralel
Satu set roda gigi cacing terdiri dari roda gigi cacing (roda cacing) dan cacing (poros cacing). Roda gigi cacing digunakan di mana rasio kecepatan penggerak dengan kecepatan bagian yang digerakkan adalah besar, dan untuk penggerak dengan posisi sudut siku-siku.
Roda gigi hypoid mirip dengan roda gigi bevel spiral. Perbedaan penting roda gigi hypoid adalah sumbu pinion-nya tidak segaris dengan sumbu roda gigi. Dalam pengoperasiannya, roda gigi hypoid bekerja lebih mulus dan senyap daripada roda gigi spiral.
Roda gigi spiroid terdiri dari pinion tirus yang agak menyerupai cacing dan roda gigi yang merupakan face gear dengan gigi melengkung memanjang; kemiringan seperti sudut heliks, tapi bukan spiral heliks yang sebenarnya.
Tidak ada aturan yang memberi tahu perancang, roda gigi mana yang akan digunakan. Pilihan sering dibuat setelah menimbang keuntungan dan kerugian dari dua atau tiga jenis roda gigi.
Roda gigi cacing biasanya digunakan pada penggerak siku-siku saat rasio yang sangat tinggi diperlukan. Roda gigi cacing bisa digunakan untuk memberikan akurasi pengindeksan mekanis pada banyak peralatan mesin. Roda gigi lurus relatif sederhana dalam desain. Desainer lebih suka menggunakannya di mana pun jika persyaratan desain mengizinkan.
- Roda gigi kecil untuk mainan.
- Roda gigi untuk peralatan kantor.
- Roda gigi sepeda.
- Roda gigi perkakas.
- Roda gigi perkakas mesin.
- Roda gigi pengatur.
- Roda gigi otomotif.
- Roda gigi pada kapal.
- Roda gigi di industri minyak dan gas.
- Roda gigi untuk pabrik besar.
Ukuran dan material roda gigi bermacam-macam. Ukuran mulai dari mikrometer hingga roda gigi berdiameter 30 m. Bahan roda gigi mulai dari plastik hingga baja dengan perlakuan panas berkekuatan sangat tinggi.
Tata Nama pada Roda Gigi
Berikut ini beberapa istilah yang digunakan pada roda gigi untuk mendeskripsikan desain dan geometri roda gigi. |
| Gambar 1. Tata Nama pada Roda Gigi. (Sumber: J. R. Davis, 2005, Gear Materials, Properties, and Manufacture.) |
Addendum
Addendum adalah tinggi gigi di atas lingkaran pitch.
Base circle
Base circle adalah lingkaran tempat dihasilkannya profil gigi involute.
Bottom land
Bottom land adalah permukaan di bagian bawah celah antara gigi yang berbatasan dengan fillet.
Jarak titik pusat
Jarak titik pusat adalah jarak sumbu rotasi antara dua roda gigi yang berpasangan.
Circular pitch
Circular pitch adalah panjang busur lingkaran pitch.
Dedendum
Dedendum adalah kedalaman gigi di bawah lingkaran pitch.
Lebar muka
Lebar muka adalah panjang gigi pada bidang aksial.
Lingkaran pitch
Lingkaran pitch adalah lingkaran roda gigi yang diukur pada titik kontak roda gigi yang berpasangan.
Diameter pitch
Diameter pitch adalah diameter lingkaran pitch.
Radius pitch
Jari-jari lingkaran pitch.
Sudut tekan
Sudut tekan adalah sudut antara profil gigi dan garis radial pada titik pitch-nya. Sudut tekan dari gigi yang tidak rata ditentukan oleh perbandingan ukuran antara base circle dan pitch circle. Sudut tekan yang umum digunakan oleh industri roda gigi adalah 14,5 °, 20 °, dan 25 °.
Root circle
Root circle adalah lingkaran yang tepat berada di bagian bawah gigi.
Ketebalan gigi
Ketebalan gigi diukur pada lingkaran pitch.
Top land
Top land adalah permukaan bagian atas gigi.
Berikut istilah lain yang juga berhubungan dengan roda gigi:
Profil aktif
Profil aktif adalah bagian profil gigi yang benar-benar bersentuhan dengan profil gigi pada roda gigi pasangannya.
Backlash
Backlash adalah lebar ruang atau celah antara gigi yang terletak di lingkaran pitch pada roda gigi yang berpasangan. Backlash juga bisa berarti kelonggaran yang disebabkan oleh celah di antara gigi yang berpasangan. Faktor-faktor yang memengaruhi jumlah backlash antara lain: kesalahan dalam profil, pitch, ketebalan gigi, jarak sumbu putar, dan run-out.
Ketebalan lingkaran
Ketebalan lingkaran adalah panjang busur antara kedua sisi sebuah gigi yang berada tepat di lingkaran pitch.
Diametral pitch (DP)
Diametral pitch adalah sebuah ukuran pada gigi dalam sistem Inggris.
Radius fillet
Radius fillet adalah jari-jari kurva fillet di dasar gigi.
Gear blank
Gear blank adalah benda kerja atau bahan awal yang digunakan untuk membuat roda gigi, sebelum proses pengerjaan roda gigi.
Gear pinion
Pada dua roda gigi yang saling berpasangan, roda gigi yang lebih kecil disebut pinion (yang lebih besar disebut roda gigi).
Perbandingan roda gigi
Perbandingan roda gigi adalah perbandingan jumlah gigi antara roda gigi besar dan roda gigi kecil pada pasangan roda gigi.
Sudut heliks
Sudut heliks adalah sudut antara heliks dan elemen silindernya. Pada roda gigi heliks dan cacing, sudut heliks berada pada lingkaran pitch standar kecuali ditentukan lain.
Gigi roda gigi involute
Sebuah gigi roda gigi yang profilnya dibentuk oleh kurva tak beraturan yang keluar dari lingkaran dasar.
Normal section
Normal section merupakan potongan yang tegak lurus dengan gigi dan terletak pada lingkaran pitch.
Garis pitch
Garis pitch adalah garis yang sesuai dengan lingkaran pitch pada penampang roda gigi. Garis pitch dapat dijumpai pada rack.
Pitch point
Pitch point adalah titik singgung lingkaran pitch dari dua roda gigi yang berpasangan.
Rack
Rack adalah roda gigi yang memiliki lingkaran pitch dengan radius tak terbatas. Gigi rack terletak di sepanjang garis lurus pada sebuah bidang. Gigi rack bisa terletak pada sudut siku-siku dan berpasangan dengan roda gigi lurus, atau terletak pada sudut lain dan berpasangan dengan roda gigi heliks.
Transverse section
Transverse section adalah potongan yang melalui roda gigi dan tegak lurus dengan sumbu roda gigi.
Jenis-jenis Roda Gigi
Ada berbagai jenis roda gigi, masing-masing memiliki berbagai fungsi. Roda gigi dapat diklasifikasikan dengan beberapa cara. Salah satunya dengan hubungan antara sumbu poros tempat roda gigi dipasang. Poros bisa terpasang secara paralel, berpotongan, atau tidak berpotongan dan tidak paralel.Jenis roda gigi yang beroperasi pada poros paralel
Roda gigi lurus (spur gear) digunakan untuk meneruskan gerakan antara dua poros paralel atau antara poros dan rack. Gigi dari roda gigi lurus adalah radial, berjarak seragam di sekeliling pinggiran luar, dan sejajar dengan poros tempat roda gigi dipasang.
Roda gigi heliks digunakan untuk mentransmisikan gerakan antara poros yang sejajar atau bersilangan atau antara poros dan rack. Gigi roda gigi heliks membentuk sudut terhadap sumbu poros. Sudut ini menyebabkan dua gigi atau lebih dari tiap roda gigi selalu bersentuhan. Kondisi ini memungkinkan gerakan yang lebih halus dibandingkan dengan roda gigi lurus. Namun, roda gigi heliks menghasilkan gaya aksial yang menyebabkan sedikit kehilangan daya dan membutuhkan thrust bearing.
Roda gigi herringbone terkadang disebut roda gigi heliks ganda. Roda gigi herringbone digunakan untuk mentransmisikan poros paralel. Pada gigi herringbone, dua gigi atau lebih berbagi beban setiap saat. Karena mereka memiliki heliks kanan dan kiri, roda gigi herringbone biasanya tidak terkena gaya aksial. Roda gigi herringbone dapat dioperasikan pada kecepatan yang lebih tinggi daripada roda gigi lurus.
Roda gigi internal digunakan untuk meneruskan daya antara poros paralel. Bentuk gigi roda gigi ini mirip dengan roda gigi lurus dan heliks. Gigi roda gigi internal mengarah ke dalam menuju pusat roda gigi. Roda gigi internal terkadang digunakan pada desain yang ringkas karena jarak titik pusat antara roda gigi internal dan pinion-nya jauh lebih kecil daripada jarak yang dibutuhkan untuk dua roda gigi eksternal.
Jenis roda gigi yang beroperasi pada poros berpotongan
Roda gigi bevel meneruskan putaran antara dua poros non-paralel. Poros tersebut biasanya 90 ° satu sama lain. Roda gigi ini juga disebut sebagai roda gigi payung.
Roda gigi bevel lurus memiliki gigi lurus. Jika diperpanjang ke dalam, giginya akan memotong sumbu roda gigi. Aksi antara roda gigi yang berpasangan menyerupai dua kerucut yang berguling-guling satu sama lain.
Roda gigi bevel spiral memiliki gigi yang melengkung dan miring. Kemiringan gigi menghasilkan kontak yang bertahap. Artinya lebih dari satu gigi akan bersentuhan sepanjang waktu. Karena kontak kontinu ini, beban yang ditransmisikan lebih mulus daripada dengan roda gigi bevel lurus. Roda gigi bevel spiral juga memiliki kapasitas beban yang lebih besar daripada roda gigi bevel lurus.
Zerol bevel gear adalah roda gigi bevel gigi melengkung dengan sudut spiral nol. Roda gigi ini berbeda dari roda gigi bevel spiral karena giginya tidak miring. Zerol bevel gear digunakan dengan cara yang sama seperti roda gigi bevel spiral.
Face gear memiliki gigi di ujung muka roda gigi. Face gear biasanya tidak dianggap sebagai roda gigi bevel, tetapi secara fungsional mereka lebih mirip dengan roda gigi bevel.
Jenis roda gigi yang beroperasi pada poros tidak berpotongan dan tidak paralel
Satu set roda gigi cacing terdiri dari roda gigi cacing (roda cacing) dan cacing (poros cacing). Roda gigi cacing digunakan di mana rasio kecepatan penggerak dengan kecepatan bagian yang digerakkan adalah besar, dan untuk penggerak dengan posisi sudut siku-siku.
Roda gigi heliks silang pada dasarnya adalah roda gigi cacing non-enveloping. Roda gigi ini memiliki kapasitas angkut beban yang rendah.
Roda gigi hypoid mirip dengan roda gigi bevel spiral. Perbedaan penting roda gigi hypoid adalah sumbu pinion-nya tidak segaris dengan sumbu roda gigi. Dalam pengoperasiannya, roda gigi hypoid bekerja lebih mulus dan senyap daripada roda gigi spiral.
Roda gigi spiroid terdiri dari pinion tirus yang agak menyerupai cacing dan roda gigi yang merupakan face gear dengan gigi melengkung memanjang; kemiringan seperti sudut heliks, tapi bukan spiral heliks yang sebenarnya.
Cara Memilih Roda Gigi
Langkah pertama dalam mendesain satu set roda gigi adalah memilih jenis yang benar. Dalam banyak kasus, pengaturan geometris peralatan yang membutuhkan penggerak roda gigi akan sangat memengaruhi pemilihan. Jika roda gigi harus berada pada sumbu paralel, maka roda gigi lurus atau heliks sudah sesuai. Roda gigi bevel dan cacing dapat digunakan jika sumbu berada pada sudut siku-siku, tetapi tidak dapat digunakan pada sumbu paralel. Jika sumbu tidak berpotongan dan tidak paralel, maka roda gigi heliks silang, roda gigi hypoid, roda gigi cacing, atau roda gigi spiroid dapat digunakan. Roda gigi cacing jarang digunakan jika sumbu tidak tegak lurus satu sama lain.Tidak ada aturan yang memberi tahu perancang, roda gigi mana yang akan digunakan. Pilihan sering dibuat setelah menimbang keuntungan dan kerugian dari dua atau tiga jenis roda gigi.
Roda gigi bevel biasanya digunakan pada penggerak sudut siku-siku saat diperlukan efisiensi tinggi. Roda gigi ini biasanya dapat dirancang untuk beroperasi dengan efisiensi 98 %. Roda gigi hypoid tidak memiliki efisiensi sebaik roda gigi bevel, tetapi roda gigi hypoid dapat meneruskan lebih banyak daya di ruang yang sama, asalkan kecepatannya tidak terlalu tinggi.
Material Roda Gigi
Bahan yang digunakan untuk membuat roda gigi antara lain: baja, besi tuang, bahan metalurgi serbuk, paduan non-ferrous, dan plastik. Jenis baja yang digunakan sebagai bahan roda gigi adalah 1040, 1060, 4140, 4340, 1018, 1524, dan lain-lain.Metode Pembuatan Roda Gigi
Berbagai cara dapat digunakan untuk membuat roda gigi. Cara tersebut antara lain: permesinan tradisional, permesinan alternatif (modern), penempaan, metalurgi serbuk, pengerolan, pengecoran, dan pencetakan injeksi.Aplikasi Roda Gigi
Roda gigi sering kita jumpai pada sepeda motor, mobil, mainan, pintu air bendungan, jam analog, dan lain-lain.Referensi
J. R. Davis, 2005, Gear Materials, Properties, and Manufacture.
Komentar
Posting Komentar