Roda gigi ( Gears )
Roda gigi
Dari Wikipedia bahasa Indonesia,
ensiklopedia bebas
Dua roda gigi
yang bersinggungan mentransmisikan gerakan rotasi. Roda gigi yang lebih kecil
bergerak lebih cepat, namun memiliki torsi yang lebih rendah. Roda gigi yang
besar berputar lebih rendah, namun memiliki torsi yang lebih tinggi. Besar
kecepatan putar dan torsi keduanya proporsional
Roda gigi adalah bagian
dari mesin yang
berputar yang berguna untuk mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling
bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi
yang bersinggungan dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda
gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi. Roda
gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya
terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang
lain; salah satu kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber
dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.
Transmisi roda
gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan
transmisi roda gigi terhadap sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu
mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan
lebih besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa
dilakukan sistem transmisi roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang
terlibat di dalamnya.
Ketika dua roda
gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa
didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan
persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar
berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.
Rasio kecepatan
yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari roda gigi
yang mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin yang
presisi seperti jam tangan mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan
putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya dan beban berdekatan,
roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil.
Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih mahal dan
dibutuhkan pelumasan yang menjadikan biaya
operasi lebih tinggi.
Ilmuwan Yunani
Kuno Archimedes
pertama kali mengembangkan roda gigi dalam ilmu
mekanika di sekolah Aleksandria
pada abad ketiga sebelum masehi. Mekanisme Antikythera
adalah contoh aplikasi roda gigi yang rumit yang pertama, yang didesain untuk
menghitung posisi astronomi. Waktu pengerjaan mekanisme ini diperkirakan antara
150 dan 100 SM [1].
Jenis-jenis roda gigi
Spur
Roda gigi spur
Spur adalah roda gigi yang paling sederhana, yang terdiri dari silinder atau
piringan dengan gigi-gigi yang terbentuk secara radial. Ujung dari gigi-giginya
lurus dan tersusun paralel terhadap aksis rotasi. Roda gigi ini hanya bisa
dihubungkan secara paralel.Roda gigi dalam
roda gigi dalam
Roda gigi dalam (atau roda gigi internal, internal gear) adalah roda
gigi yang gigi-giginya terletak di bagian dalam dari silinder roda gigi.
Berbeda dengan roda gigi eksternal yang memiliki gigi-gigi di luar silindernya.
Roda gigi internal tidak mengubah arah putaran.Roda gigi heliks
adalah penyempurnaan dari spur. Ujung-ujung dari gigi-giginya tidak paralel terhadap aksis rotasi, melainkan tersusun miring pada derajat tertentu. Karena giginya bersudut, maka menyebabkan roda gigi terlihat seperti [[heliks].Gigi-gigi yang bersudut menyebabkan pertemuan antara gigi-gigi menjadi perlahan sehingga pergerakan dari roda gigi menjadi halus dan minim getaran. Berbeda dengan spur di mana pertemuan gigi-giginya dilakukan secara langsung memenuhi ruang antara gigi sehingga menyebabkn tegangan dan getaran. Roda gigi heliks mampu dioperasikan pada kecepatan tinggi dibandingkan spur karena kecepatan putar yang tinggi dapat menyebabkan spur mengalami getaran yang tinggi. Spur lebih baik digunakan pada putaran yang rendah. Kecepatan putar dikatakan tinggi jika kecepatan linear dari pitch melebihi 25 m/detik
Roda gigi heliks bisa disatukan secara paralel maupun melintang. Susunan secara paralel umum dilakukan, dan susunan secara melintang biasanya disebut dengan skew.
Roda gigi heliks ganda
Roda gigi heliks ganda
Roda gigi heliks ganda
(double helical gear) atau roda gigi herringbone muncul karena
masalah dorongan aksial (axial thrust) dari roda gigi heliks tunggal. Double
helical gear memuliki dua pasang gigi yang berbentuk V sehingga seolah-olah
ada dua roda gigi heliks yang disatukan. Hal ini akan menyebabkan dorongan
aksial saling meniadakan. Roda gigi heliks ganda lebih sulit untuk dibuat
karena kerumitan bentuknya.Roda gigi bevel
Roda gigi bevel
Roda gigi bevel (bevel
gear) berbentuk seperti kerucut terpotong dengan gigi-gigi yang terbentuk
di permukaannya. Ketika dua roda gigi bevel mersinggungan, titik ujung kerucut
yang imajiner akan berada pada satu titik, dan aksis poros akan saling
berpotongan. Sudut antara kedua roda gigi bevel bisa berapa saja kecuali 0 dan
180.Roda gigi bevel dapat berbentuk lurus seperti spur atau spiral seperti roda gigi heliks. Keuntungan dan kerugiannya sama seperti perbandingan antara spur dan roda gigi heliks.
Roda gigi hypoid
Roda gigi hypoid
Roda gigi hypoid mirip
dengan roda gigi bevel, namun kedua aksisnya tidak berpotongan [2].Roda gigi mahkota
Roda gigi mahkota
Roda gigi mahkota (crown gear) adalah salah satu bentuk roda gigi
bevel yang gigi-giginya sejajar dan tidak bersudut terhadap aksis. Bentuk
gigi-giginya menyerupai mahkota. Roda gigi mahkota hanya bisa dipasangkan
secara akurat dengan roda gigi bevel atau spurRoda gigi cacing
Roda gigi cacing dengan 4 thread
Roda gigi cacing (worm
gear) menyerupai screw berbentuk batang yang dipasangkan dengan roda
gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing merupakan salah satu cara termudah untuk
mendapatkan rasio torsi yang tinggi dan kecepatan putar yang rendah. Biasanya,
pasangan roda gigi spur atau heliks memiliki rasio maksimum 10:1, sedangkan
rasio roda gigi cacing mampu mencapai 500:1 [3].
Kerugian dari roda gigi cacing adalah adanya gesekan yang menjadikan roda gigi
cacing memiliki efisiensi yang rendah sehingga membutuhkan pelumasan [3].Roda gigi cacing mirip dengan roda gigi heliks, kecuali pada sudut gigi-giginya yang mendekati 90 derajat, dan bentuk badannya biasanya memanjang mengikuti arah aksial. Jika ada setidaknya satu gigi yang mencapai satu putaran mengelilingi badan roda gigi, maka itu adalah roda gigi cacing. Jika tidak, maka itu adalah roda gigi heliks. Roda gigi cacing memiliki setidaknya satu gigi yang mampu mengelilingi badannya beberapa kali. Jumlah gigi pada roda gigi cacing biasanya disebut dengan thread.
Dalam pasangan roda gigi cacing, batangnya selalu bisa menggerakkan roda gigi spur. Jarang sekali ada spur yang mampu menggerakkan roda gigi cacing. Sehingga bisa dikatakan bahwa pasangan roda gigi cacing merupakan transmisi satu arah.
Roda gigi non-sirkular
Roda gigi non-sirkular
Roda gigi non-sirkular
dirancang untuk tujuan tertentu. Roda gigi biasa dirancang untuk mengoptimisasi
transmisi daya dengan minim getaran dan keausan, roda gigi non sirkular
dirancang untuk variasi rasio, osilasi, dan sebagainya.Roda gigi pinion
Pasangan roda gigi pinion
Pasangan roda gigi pinion terdiri
dari roda gigi, yang disebut pinion, dan batang bergerigi yang disebut
sebagai rack. Perpaduan rack dan pinion menghasilkan mekanisme transmisi
torsi yang berbeda; torsi ditransmisikan dari gaya putar ke gaya translasi atau
sebaliknya. Ketika pinion berputar, rack akan bergerak lurus. Mekanisme ini
digunakan pada beberapa jenis kendaraan untuk mengubah rotasi dari setir
kendaraan menjadi pergerakan ke kanan dan ke kiri dari rack sehingga roda
berubah arahRoda gigi episiklik
Ilustrasi putaran roda gigi episiklik. Perhatikan perbedaan
kecepatan putar yang ditandai dengan tanda merah pada poros roda gigi matahari
dan planet
Roda gigi episiklik (planetary
gear atau epicyclic gear) adalah kombinasi roda gigi yang menyerupai
pergerakan planet
dan matahari.
Roda gigi jenis ini digunakan untuk mengubah rasio putaran poros secara aksial,
bukan paralel. Kombinasi dari beberapa roda gigi episiklik dengan mekanisme
penghentian pergerakan roda gigi internal menghasilkan rasio yang dapat
berubah-ubah. Mekanisme ini digunakan dalam kendaraan dengan transmisi otomatis.Roda gigi planet yang sederhana dapat ditemukan pada zaman revolusi industri di Inggris; ketika itu mekanisme roda gigi planet yang berupa roda gigi pusat sebagai matahari dan roda gigi yang berputar mengelilinginya sebagai planet, menjdi bagian utama dari mesin uap. Bagian ini mengubah gaya translasi menjadi rotasi, yang kemudian dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan
Berbagai istilah dalam roda gigi
Frekuensi putaran
Merupakan ukuran seberapa banyak putaran terjadi dalam satu satuan waktu.
Misal, RPM, adalah seberapa banyak putaran terjadi dalam satu menit.
Frekuensi angular
Diukur dalam radian per detik, di mana 1 RPM = pi/30 rad/detik. Satu putaran
bernilai 2 pi rad.
Jumlah gigi
Yaitu jumlah gigi yang dimiliki oleh roda gigi. Dalam kasus roda gigi
cacing, jumah gigi adalah nomor thread dari roda gigi cacing.
Aksis
Sumbu yang melalui pusat perputaran roda gigi.
Pitch
Ruang di antara gigi.
Sudut heliks
Sudut antara tangen ke heliks dan aksis roda gigi. Sudut heliks roda gigi
spur bernilai nol, dan sudut heliks roda gigi cacing mendekati 90 derajat
Komentar
Posting Komentar