Roda Gigi (Gear)

A.   APA ITU RODA GIGI ATAU GEAR?

Roda gigi adalah salah satu jenis elemen transmisi vang penting untuk suatu pemindahan gerak (terutama putaran). daya atau tenaga pada suatu sistem transmisi antara penggerak dengan yang digerakan. Suatu konstruksi hubungan roda gigi digunakan pula untuk sistim pengatur pada pemindah putaran, atau untuk merubah gerak lurus menjadi gerak putar atau sebaliknya.

B.   PRINSIP RODA GIGI

Konstruksi roda gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan gerak.Bentuk gigi dibuat untuk menghilangkan keadaan slip, putar 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 (disebut "pictch") 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.

C.   PROFIL RODA GIGI

Untuk mendapatkan keadaan transmisi gerak dan daya yang baik, maka profil gigi harus mempunyai bentuk yang teratur sehingga kontak gigi berlangsung dengan mulus. Oleh karena itu profil gigi dibuat dengan bentuk geometris tertentu, agar perbandingan kecepatan sudut antara pasangan roda gigi harus selalu sama. Agar memenuhi hat tersebut dikenal 3 jenis konstruksi profil gigi, yaitu :

1.    Konstruksi kurva evolvent

          

Adalah kurva yang dibentuk oleh sebuah titik yang terletak pada sebuah garis lurus yang bergulir pada suatu silinder atau kurva yang dibentuk oleh satu titik pada sebuah tali yang direntangkan dari suatu gulungan pada silinder.

Keuntungan kurva evolvent.

§ Pembuatan profil gigi mudah dan tepat, karena menggunakan sisi cutter (pisau potong) yang lurus.

§ Ketepatan jarak sumbu roda gigi berpasangan tidak perlu presisi sekali.

§ Jika ada perubahan kepala gigi atau konstruksi gigi pada suatu pengkonstruksian perubahan dapat dilakukan dengan sutler (pisau pemotong).

§ Dengan modul yang sama, walaupun jumlah giginya berbeda, maka pasangan dapat dipertukarkan.

§ Arab dan tekanan profil gigi adalah sama.

     2.    Konstruksi kurva sikloida

Profil sikloida digunakan karena cara kerja sepasang roda gigi sikloida sama seperti dua lingkaran yang saling menggelinding antara yang satu dengan- pasangannya.

           

Kurva sikloida adalah kurva yang dibentuk oleh sebuah titik pada sebuah lingkaran yang menggelinding pada sebuah jalur gelinding. Dari keadaan konstruksi pasangan roda gigi, maka kurva sikloida dapat berupa:

a.   Orthosikloida,  lingkaran mengge- linding pada jalur gelinding berupa garis lurus.

b.   Episikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding berupa sisi luar lingkaran.

c.   Hiposikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding berupa sisi dalam lingkaran.

Profil  sikloida bekerja berpasangan dan dengan jarak sumbu yang presisi, sehingga tidak dapat dipertukarkan dengan mudah, kecuali yang dibuat berpasangan yang sama.

Keuntungan penggunaan profil sikloida :

§ Mampu menerima beban yang lebih besar.

§ Keausan dan tekan yang terjadi lebih kecil.

§ Cocok digunakan untuk penggunaan presisi.

§ Jumlah gigi dapat dibuat lebih sedikit ( ).

Pada proses pembuatannya menggunakan roda gelinding berpasangan (generating method) yaitu :

Roda gelinding 1 (cutter) digunakan untuk membentuk profil roda gigi 2, dan sebaliknya, roda gelinding 2 sebagai pasangan roda gelinding 1, membentuk profil gigi roda 1.

3.    Profil equidistanta

          

Kurva dari jarak yang sama terbadap sikloida yang dibentuk oleh roda gelinding 2 terhadap jalur gelinding pasangannya.

Profil ini dipakai konstruksi pasangan antara roda gigi profil dengan roda pena (pasangannya bukan berupa gigi, tapi berupa yang berjarak teratur melingkar pada suatu roda). Dan lebih umum lagi digunakan pada hubungan gigi dan rantai.

Konstruksi pr

Profil gigi ini digunakan pada suatu hubungan transmisi dengan rasio yang besar misalnya ; untuk pemutar derek dan pasangan konstruksi bukan berupa dua roda gigi, tapi satu roda gigi dengan satu roda pena atau rantai.

  

D.   KLASIFIKASI RODA GIGI BERDASARKAN POSISI SUMBU

Klasifikasi roda gigi dapat ditentukan berdasarkan posisi sumbu pada penghubung sepasang roda gigi.

E.   JENIS-JENIS RODA GIGI

Selain diklasifikasikan berdasarkan posisi sumbu. Jenis-jenis Roda gigi dapat dibedakan pula dari keadaan konstruksi alur bentuk gigi sena berdasarkan bentuk serta fungsi konstruksinya.

1.    Roda Gigi Lurus

Adalah roda gigi dengan bentuk profil gigi beralur lurus cengan kondisi penggunaan untuk sumbu sejajar. Pada konstmksi berpasangan , penggunaannya terdapat dalara tiga keadaa, yaitu :

a. Roda Gigi lurus eksternal (spur gear)

b. Roda Gigi lurus internal (planetcry gear)

c. Roda Gigi lurus Rack dan pinion.

Penggunaan Roda gigi lurus ini cukup luas terutama spurgear pada konstruksi general mekanik yang sederhana sampai sedang putaran dan beban relatip sedang. Dan ketiga jenis Roda gigi ini, rnaka Internal Gear memilikitingkat kesuliian pemasangan yang agak sulit, sehubungan dalam menentukan ketepatan pemasangan sumbu. Sedangkan untuk jenis Rack dan Pinion Gear, mempunyai kekhususan dalam penggunaannya, yaitu untuk pengubah gerak putar ke gerak lurus atau sebaliknya, sedangkan pada Rack gear mempunyai sumbu Pitch yang lurus. Pembebanan pada gigi-giginya mempunyai distribusi beban yang paling sederhana, yaitu gaya Normal yang terurai menjadi gaya keliling (gaya targensial) dan gaya Radial.

2.    Roda Gigi Miring

Bentuk dasar geometrisnya sama dengan roda gigi lurus, tetapi arah alur profil giginya mempunyai kemiringan terhadap sumbu putar. Selain untuk posisi sumbu yang sejajar, Roda Gigi miring dapat digunakan pula untuk pemasangan sumbu bersilangan. Dengan adanya kemiringan alur gigi, maka perbandingan kontak yang terjadi jauh lebih besar dibanding Roda gigi lurus yang seukuran, sehingga pemindahan putaran maupun beban pada gigi-giginya berlangsung lebih halus. Sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada putaran tinggi dan beban besar.

  (Perhatikan posisi sumbu putar pada gambar Roda gigi diatas.)

Selain itu, dengan adanya sudut kemiringan (...) juga mengakibatkan terjadinya gaya aksial yang hams di tahan oleh tumpuan bantalan pada porosnya. Sistim pelumasan harus diperhatikan dengan cermat untuk meningkatkan umur pakai dari gigi yang saling bergesekan.

Khusus untuk penggunaan dalam posisi sumbu sejajar, serta untuk menetralisir gaya aksial yang terjadi, dibuat roda gigi miring atau lebig populer disebut Roda gigi"Herring bone", yaitu dengan dibuat dua alur profil gigi dengan posisi sudut kemiringan saling berlawanan.

Roda gigi Herring bone dapat dibuat dalam lisa macam, yaitu :

a. Herring bone dengan gigi V setangkup

b. Herring bone dengan gigi V bersilang       -

c. Herring bone dengan gigi V berpotongan tengah

3.    Roda Gigi Payung

Roda Gigi Payung sering disebut juga Roda Gigi kerucut atau Bevel Gear. Peaggunaannya secara umum untuk pengtransmisian putaran dan beban dengan posisi sumbu menyudut berpotongan dimana kebanyakan bersudut 90@. Khusus jenis Roda gigi payung hypoid, posisi sumbunya bersilangan. Pada pemasangan Roda gigi payung umumnya salah satu dipasang dengan kanstruksi tumpuan melayang, terutama pada Roda gigi penggerak. Dari bentuk serta arah alur giginya, terdapat beberapa jenis Roda gigi payung, diantaranya :

3.1.   Roda Gigi Payung Gigi Lurus

               

   
Untuk jenis ini mempunyai konstruksi yang sederhana dibandins jenis roda gigi payung laiimya. Pembuatannya relatip mudah dan penggunaannya   untuk konstruksi umum yang sederhana sampai sedang, baik dalam menerima beban maupun putaran.

Berdasarkan pembuatan bentuk gigi.

- Roda Gigi payung Gigi lurus menyudut. Bentuk gigi pada penampang potong, menyudut ke titik pusat kerucutnya.

-  Roda Gigi payung Gigi lurus sejajar. Bentuk gigi penampang potong sejajar dengan sumbu kerucutnya.

3.2.   Roda Gigi Payung Gigi Miring.

               

Disebut juga Spiral bevel gear. Perbendaan antara Bentuk gigi lurus dengan bentuk gigi miring pada Roda Gigi payung ini, kurang lebih seperti perbedaan yang terdapat pada Roda gigi lurus dengan Roda gigi miring (Spur Gear), dimana dengan adanya kemiringan tersebut akan meningkan kemampuan    menerima    beban, mengurangi kebisingan sehingga dapat digunakan pada putaran yang lebih tinggi dibanding dengan Roda Gigi payung gigi lurus pada ukuran geometris yang sama.

  

3.3.   Roda Gigi Payung Zerol.

                

Bentuk gigi berupa lengkung spiral dengan sudut spiral nol derajat, sehingga secara sepintas tampak seperti Roda gigi lurus dengan gigi melengkung. Kemampuan Roda Gigi Payung Zerol ini kurang lebih sama seperti Roda Gigi payung gigi miring (Spiral), hanya pembuatannya lebih sulit dan bekerja lebih tenang serta tahan lama.

3.4.   Roda Gigi Payung Hypoid.

               

Jenis Roda Gigi payung ini lebih populer digu- nakan pada, kendaraan bermotor saja, tapi untuk konstruksi general, mekanik yang memerlukan putaran tinggi serta beban besar yang dinamis dapat menggunakan jenis Roda gigi payung ini. Bentuk alur giginya berupa lengkung hypoid, sehingga posisi sumbu tidak tegak lurus berpotongan, tetapi bersilangan, sehingga akan memudahkan pemasangan tumpuan bantalan pada kedua Roda giginya.

4.   Roda Gigi Cacing.

               

Roda gigi cacing di gunakan untuk posisi sumbu bersilangan dan pengtransmisian putaran selalu berupa reduksi.Pada sepasang roda gigi cacing terdiri dari batang cacing yang selalu sebagai penggerak dan Roda gigi cacing sebagai pengikut.Bahan batang cacing umumnya lebih kuat dari pada roda cacingnya,selain itu batang cacing umumnya di buat berupa kontruksi terpadu,dimana bentuk alur cacingnya berupa spiral.

seperti ulir dengan penampang profil gigi seperti jenis Roda gigi lainnya. Selain sebagai sistim transmisi saja. Roda Gigi cacmg soring juga difungsikan sebagai pengunci transmisi, misalnya pada peralatan angkat. Dari bentuk konstruksi berpasangan terdapat dua jenis konstruksi Roda cacing, yaitu :

1. Roda Gigi Cacing Silmdrik.

2. Roda Gigi Cacing Glogoid (Cone-drive).

Perbedaan dan kedua jenis ini terdapat pada bentuknya. Sedangkan untuk profil gigi mempunyai kurva yang tetap sama, sehingga dalam penggunaannva dapat salmg bervariasi antara Batang Cacing dengan Roda Cacingnya

Pada Roda gigi cacing silindrik, bentuk luar batang cacing maupun Roda Cacing berupa siUnder sedang pada jenis glogoid, baik batang maupun Roda Cacingnya saling mengikuti bentuk pasangannya.

a. Pasangan Roda caring dengan batang cacing silindrik.

b. Pasangan Roda cacing silindrik dengan batang cacing Glogoid.

c. Pasangan Roda dan Batang cacing Glogoid.

Konstruksi batang cacing pada umumnya dibuat terpadu, tetapi untuk ukuran. besar dapat saja batang cacing dibuat berupa pasangan dengan poros.

Batang Cacing duduk pada poros dengan di bantu elemen pengikat. Sedangkan Roda Cacing urnumnya dibuat berupa.

Bahan untuk Roda gigi^cing dengan batang cacing, disyaratkan vang mempunyai koefesien gesek yang kecil sekali, karena pada pengtranmisiannya, banyak terjadi gesekan. Umumnya bahan batang cacing lebih keras dari Roda Cacing, hal ini untuk memudahkan dalam pembuatan keamanan terhadap beban. Sedangkan elemen transmisi putar, pasangan Roda cacing selalu digunakan sebagai Roda gigi pengurang (Reduksi Gear). Rasio putaran (i) dari i = 5 sampai dengan sekitar i = 50-60 . Denoan konstruksi yang lebih baik dapat dicapai i = 100. Jumlah gigi pada batang cacing dapat dibuat majemuk (lebih dari satu eigi) yang dibuat seperti ulir majemuk.