DASAR RODA GIGI
TRANSMISI
(Basic Transmission Gear)
(Basic Transmission Gear)
1. Transmisi Daya ( Power transmission)
Transmisi daya adalah upaya untuk
menyalurkan/memindahkan daya dari sumber daya (motor diesel,bensin,turbin gas,
motor listrik dll) ke mesin yang membutuhkan daya ( mesin bubut, pumpa,
kompresor, mesin produksi dll).
Ada dua klasifikasi pada transmisi daya :
1.
Transmisi daya dengan gesekan ( transmission of
friction) : a. Direct
transmission: roda gesek dll. b.Indirect transmission : belt (ban mesin)
2.
Transmisi dengan gerigi ( transmission of mesh) : a.
Direct transmission : gear b. Indirect transmission
: rantai, timing belt dll.
2.Jenis : Profil Gigi Pada Roda Gigi :
1. Profil gigi sikloida ( Cycloide):
struktur gigi melengkung cembung dan cekung mengikuti pola sikloida . Jenis
gigi ini cukup baik karena presisi dan ketelitiannya baik , dapat meneruskan
daya lebih besar dari jenis yang sepadan, juga keausannya dapat lebih lama.
Tetapi mempunyai kerugian, diantaranya pembuatanya lebih sulit dan
pemasangannya harus lebih teliti ( tidak dapat digunakan sebagai roda gigi
pengganti/change wheel), dan harga lebih mahal .
2. Profil gigi evolvente : struktur gigi
ini berbentuk melengkung cembung, mengikuti pola evolvente. Jenis gigi ini
struktur cukup sederhana, cara pembuatanya lebih mudah, tidak sangat presisi
dan maupun teliti, harga dapat lebih murah , baik ekali digunakan untuk roda
gigi ganti. Jenis profil gigi evolvente dipakai sebagai profil gigi standard
untuk semua keperluan transmisi.
3. Profil gigi khusus : misalnya; bentuk
busur lingkaran dan miring digunakan untuk transmisi daya yang besar dan khusus
( tidak dibicarakan)
Structure of the Evolvente
& Cycloide
3.The Structure of the Teeths `
Bentuk Gigi : 1. Gigi lurus ( spur gear)
bentuk gigi ini lurus dan paralel
dengan sumbu roda gigi. 2. Gigi miring ( helical gear) bentuk gigi
ini menyilang miring terhadah sumbu roda gigi. 3. Gigi panah ( double helical / herring bone
gear) bentuk gigi berupa panah
atau miring degan kemiringan berlawanan 4. Gigi melengkung/bengkok (curved/spherical
gear ) bentuk gigi melengkung mengikuti pola tertentu ( lingkaran/ellips)
Spur & Helical Gear
4. Kerjasama Roda Gigi :
1.Sumbu rodagigi sejajar/paralel: Dapat berupa kerjasama
rodagigi lurus, miring atau spherical
2.Sumbu
rodagigi tegak lurus berpotongan : Dapat berupa roda gigi
trapesium/payung/ bevel dengan profil lurus(radial), miring(helical) atau
melengkung(spherical) 3.Sumbu
rodagigi menyilang tegak lurus : Dapat berupa rodagigi
cacing(worm), globoida, cavex, hypoid, spiroid atau roda gigi miring atau
melengkung.
4.
Sumbu rodagigi menyilang : Dapat berupa rodagigi
skrup(screw/helical) atau spherical.
5.
Sumbu roda gigi berpotongan tidak tegak lurus : Dapat berupa roda gigi
payung/trapesium atau helical dll.
Kerja sama roda gigi
Syarat dua roda gigi
bekerja-sama: Beberapa
hal yang cukup penting pada kerjasama roda gigi , apabila dua roda gigi atau
lebih bekerja sama maka :
1. Profil gigi harus sama
( spur atau helical dll) 2.
Modul gigi harus sama ( modul gigi adalah salah satu dimensi khusus roda
gigi) 3. Sudut tekanan harus sama
( sudut perpin dahan
daya antar gigi). Modul gigi adalah besaran/dimensi roda
gigi, yang dapat menyatakan besar dan kecilnya gigi .Bilangan modul biasanya bilangan
utuh, kecuali untuk gigi yang kecil. (Bilangan yang ditulis tak berdimensi,
walaupun dalam arti yang sesungguhnya dalam satuan mm ) Sudut
tekanan adalah sudut yang dibentuk antara garis singgung dua roda gigi
dan garis perpindahan gaya antar dua gigi yang bekerja sama.
Modul gigi
Modul & Pressure Angle
Modul gigi besar Sudut
tekanan kecil (14 ½0 )
Modul gigi sedang Sudut
tekanan sedang (200)
Modul gigi kecil Sudut tekanan
besar (250)
Perbedaan modul
menyebabkan bentuk sama tetapi ukurannya diperkecil, sedang perbedaan sudut
tekanan menyebabkan tinggi gigi sama tetapi dapat lebih ramping.
Modul gigi (M) : M = t /
(pi)
T = jarak bagi gigi
(pitch)
M = ditulis tanpa satuan (
diartikan dalam: mm)
Diameter roda gigi : (ada
empat macam diameter gigi)
1. diameter lingkaran
jarak bagi (pitch = d )
2. diameter lingkaran
dasar (base)
3. diameter lingkaran
kepala (adendum/max)
4. diameter lingkaran kaki
(didendum/min)
diamater lingkaran
jarak(bagi) : d = M . z
------ (mm) z
= jumlah gigi
sehingga : d = ( t . z )/ p ----- (mm)
Sudut tekanan (a ) sudut yang dibentuk dari garis horisontal
dengangaris normal dipersinggungan antar gigi. Sudut tekanan sudah di
standarkan yaitu : a = 20 0 . Akibat adanya sudut tekanan ini,
maka gaya yang dipindahkan dari roda gigi penggerak (pinion) ke roda gigi yang
digerakkan (wheel), akan diuraikan menjadi dua gaya yang saling tegak lurus
(vektor gaya), gaya yang sejajar dengan garis singgung disebut : gaya
tangensial, sedang gaya yang tegak lurus garis singgung ( menuju titik
pusat roda gigi) disebut gaya radial.
Gaya tangensial: merupakan gaya yang dipindahkan dari roda gigi
satu ke roda gigi yang lain.
Gaya radial: merupakan gaya yang menyebabkan kedua roda gigi
saling mendorong ( dapat merugi kan). Dalam era
globalisasi sudut tekanan distandarkan : a
= 20 0 .
5.Transmisi Roda Gigi
Transmisi daya dengan roda gigi mempunyai
keuntungan, diantaranya tidak terjadi slip yang menyebabkan speed ratio
tetap, tetapi sering adanya slip juga menguntungkan, misalnya pada ban mesin (belt) , karena slip merupakan
pengaman agar motor penggerak tidak rusak.
Apabila putaran keluaran (output) lebih rendah dari
masukan (input) maka transmisi disebut : reduksi ( reduction gear),
tetapi apabila keluaran lebih cepat dari pada masukan maka disebut : inkrisi
( increaser gear).
Perbadingan input dan output disebut : perbandingan putaran transmisi
(speed ratio), dinyatakan dalam notasi : i .
Speed ratio : i = n1
/ n2 = d2 / d1
= z2 / z1
Apabila:i < 1 =
transmisi roda gigi inkrisi
i >
1 = transmisi roda gigi
reduksi
Wheel Pinion Pinion Wheel
z2 , n2 z1, n1 z1,
n1 z2, n2
Ada dua macam roda gigi sesuai dengan letak giginya :
1. Roda gigi dalam
(internal gear), yang mana gigi terletak pada bagian dalam dari lingkaran jarak
bagi. 2.
Roda gigi luar ( external gear), yang mana gigi terletak dibagian luar
dari lingkaran jarak, jenis roda gigi ini paling banyak dijumpai. Roda gigi
dalam- banyak dijumpai pada transmisi roda gigi planit
(planitary gear) dan roda gigi cyclo. Apabila
dua rodagigi dengan gigi luar maka putaran output akan berla wanan arah dengan putaran inputnya, tetapi bila
salah satu rodagigi dengan gigi dalam maka arah putaran output akan sama dengan
arah putaran input. Bila kerjasama lebih
dari dua rodagigi disebut : transmisi kereta api (train gear).
Train Gear
Speed ratio pertama : i1 = n1 /
n2 n1 z1 Speed
ratio kedua : i 2 = n2 / n3 Speed ratio total :
i T = i 1 x i 2 =
n1 /n2 x n2 /n3 = n1 / n3
Jadi pada train gear, speed ratio hanya tergantung roda gigi pertama dan
yang terakhir, sedang roda gigi diantaranya hanya sebagai makelar saja.
Speed ratio total : i
T = n1 / n3 = d3 / d1 = z3 / z1 .
Sedang arah
putaran tergantung jumlah roda gigi, apabila jumlahnya genap ( 8, 10, 20 dll)
pasti arah putaran output berlawanan arah
Tetapi bila jumlah rodagigi gasal (3, 9, 15 dll) maka arah putaran output
sama dengan arah inputnya.
Untuk roda gigi lurus
(spur) dan penggunaan normal maka batas speed ratio adalah 6 , apabila speed
ratio lebih dari enam harus dibuat dengan dua tingkat (stage).
Speed ratio maksimal
: i maks < 6
Apabila speed ratio lebih dari enam maka dilakukan sebagai berikut (Multi stages):
Contoh gambar di atas transmisi rodagigi dua tingkat ( two stages) Speed
ratio total : i T = n1 / n2 x n3 / n4 =
(n1 . n3) / (n2 . n4) Pada gambar
sket di atas terlihat bahwa fungsi roda gigi , selain yang pertama (pinion) dan
yang terakhir (wheel), yaitu roda gigi 2 dan roda gigi 3 diperhitungkan dalam
menghitung speed ratio total. Dalam
aplikasi, speed ratio roda gigi mempu nyai
nilai tidak bilangan utuh, misalnya : 2,4, 6 dll, tetapi berupa bilangan tertentu, misal:
2,9991 ; 1,666 dll. Hal
tersebut terjadi karena perancang transmisi roda gigi menginginkan , bahwa
setiap gigi diharap kan bertemu dengan setiap gigi dari roda gigi yang
lain, misalnya: design : i = 2 maka jumlah gigi
pinion= 20 (min) dan rodagigi wheel= 40 , maka gigi nomor satu akan selalu
bertemu dengan gigi nomor satu roda gigi lain, apabila terjadi ketidak
homogenan material maka bagian tersebut mungkin akan aus tidak merata,
oleh sebab itu dicari cara yang mudah, yaitu dengan menambah satu gigi pada
wheel misalnya.
Jadi : i = 41 / 20 = 2,0500 dll
6.Roda gigi
payung ( bevel gear)
Roda gigi payung atau roda gigi trapesium digunakan apabila diinginkan
antara sumbu input dan sumbu output menyudut
90 0. .
Bentuk gigi yang biasa dipakai pada roda gigi payung :
Gaya yang ada : yaitu gaya tangensial Gaya radial Gaya aksial Ketiga gaya dapat
dilukiskan sebagai gaya dalam 3 dimensi.
7.Roda Gigi Cacing ( Worm Gear)
Roda gigi cacing (worm) digunakan apabila diinginkan
antara sumbu input dan sumbu output
menyilang tegak lurus .Roda gigi cacing mempunyai karakteristik yang
khas, yaitu input dan output tidak dapat
dipertukarkan. Jadi input selalu dari roda cacingnya (worm)
Putaran roda gigi cacing
(worm) = nWO Jumlah jalan /gang/spoed = zWO ( 1, 2, 3 ) Gaya
yang ada pada roda gigi worm :Gaya tangensial Gaya
radial
Gaya aksial
Ketiga gaya dapat dilukis
dalam tiga dimensi
Misalnya
pada roda gigi worm atau sering disebut batang berulir , gaya2 tersebut
dapat dilihat pada gambar di bawah .
Apabila roda gigi worm ini
, batang berulirnya ada ofset kedalam , maka disebut : roda gigi spiroid.
Dan apabila ofsetnya lebih jauh kedalam maka disebut roda gigi hypoid .
Roda gigi hypoid paling
banyak digunakan pada roda gigi diferensial pada mobil.
Cyclo gear
Differential gear
8.Nama-Nama
Bagian Rodagigi
Berikut beberapa buah
istilah yang perlu diketahui dalam perancangan
rodagigi yang perlu diketahui yaitu :
1.
Lingkaran
pitch (pitch circle)
Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya
slip. Lingkaran
ini merupakan dasar untuk memberikan
ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain.
2.
Pinion
Rodagigi
yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.
3.
Diameter
lingkaran pitch (pitch circle diameter)
Merupakan diameter
dari lingkaran pitch.
4.
Diametral Pitch
Jumlah gigi persatuan pitch diameter
5.
Jarak
bagi lingkar (circular pitch)
Jarak
sepanjang lingkaran pitch antara profil
dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat ditulis :
t
= 
6.
Modul
(module)
perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi.
m
= 
7.
Adendum
(addendum)
Jarak
antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch
dengan lingkaran pitch diukur dalam
arah radial.
8.
Dedendum (dedendum)
Jarak
antara lingkaran pitch dengan
lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.
9.
Working Depth
Jumlah
jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak dikurangi
dengan jarak poros.
10. Clearance
Circle
Lingkaran
yang bersinggungan dengan lingkaran addendum
dari gigi yang berpasangan.
11. Pitch
point
Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang rodagigi yang
berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.
12. Operating pitch circle
lingkaran-lingkaran
singgung dari sepasang rodagigi yang berkontak dan jarak porosnya menyimpang
dari jarak poros yang secara teoritis benar.
13. Addendum
circle
Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang
membatasi gigi.
14. Dedendum
circle
Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang
membatasi kaki gigi.
15. Width
of space
Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang
lingkaran pitch.
16. Sudut tekan (pressure angle)
Sudut
yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.
17. Kedalaman total (total depth)
Jumlah dari adendum dan dedendum.
18. Tebal gigi (tooth thickness)
Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
19. Lebar ruang (tooth space)
Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch
20. Backlash
Selisih
antara tebal gigi dengan lebar ruang.
21. Sisi kepala (face of tooth)
Permukaan
gigi diatas lingkaran pitch
22. Sisi kaki (flank of tooth)
Permukaan
gigi dibawah lingkaran pitch.
23. Puncak kepala (top land)
Permukaan di puncak gigi
24. Lebar gigi (face width)
Kedalaman
gigi diukur sejajar sumbunya. |
gambar Bagian-bagian dari roda gigi kerucut lurus
PERHITUNGAN RODA GIGI LURUS
Dalam perancangannya roda
gigi berputar bersamaan dengan roda gigi lurus lainnya dengan nilai
perbandingan putaran yang ditentukan . Roda gigi ini dapat mengalami kerusakan
berupa gigi patah , aus atau berlubang – lubang (bopeng ) permukaannya , dan
tergores permukaannya karena pecahnya selaput minyak pelumas .
Karena perbandingan kontak
adalah 1,0 atau lebih maka beban penuh tidak selalu dikenakan pada satu gigi
tetapi demi keamanan perhitungan dilakukan atas dasar anggapan bahwa beban
penuh dikenakan pada titik perpotongan A antara garis tekanan dan garis hubung
pusat roda gigi , pada puncak gigi .
·
Gaya Ft yang bekerja dalam arah putaran
roda gigi :
Ft = Fn . Cos αb
Dimana : Ft =
Gaya tangensial
Fn = Tekanan normal pada permukaan gigi
αb = Sudut tekanan kerja
·
Jika diameter jarak
bagi adalah db1 (mm) , maka kecepatan keliling v (m/s)pada lingkaran jarak bagi
roda gigi yang mempunyai putaran N1 (rpm) ,adalah :
Jika diameter jarak
bagi adalah db1 (mm) , maka kecepatan keliling v (m/s)pada lingkaran jarak bagi
roda gigi yang mempunyai putaran N1 (rpm) ,adalah :
·
Hubungan antar daya
yang ditransmisikan P (kW) , gaya tangensial Ft (kg)dan kecepatan keliling v
(m/s) , adalah :
Hubungan antar daya
yang ditransmisikan P (kW) , gaya tangensial Ft (kg)dan kecepatan keliling v
(m/s) , adalah :
Jika b (mm)
adalah lebar sisi , BC = h (mm) , dan AE = L (mm) , maka tegangan lentur sb
( kg/mm2 ) pada titik B dan C ( dimana ukuran penampangnya dalah b x h ) ,
dengan beban gaya tangensial Ft
·
Beban gaya
tangensial Ft pada puncak balok :
 |
·
Tegangan
lentur yang di izinkan σa ( kg / mm2 ) yang besarnya tergantung pada macam bahan dan perlakuan
panas adalah :
 |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar