Roda gigi
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 men
transmisikan
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
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 (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 (
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 (
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 mirip dengan roda gigi bevel, namun kedua aksisnya tidak berpotongan
[2].
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 spur.
Roda 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
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 arah.
Roda gigi episiklik
Ilustrasi putaran roda gigi episiklik. Perhatikan perbedaan kecepatan
putar yang ditandai dengan tanda merah pada poros roda gigi matahari dan
planet
Tidak ada komentar:
Posting Komentar