MODUL ELEMEN MESIN

RODA GIGI

 

A.    Kentungan dan Kerugian Transmisi Roda Gigi

1.      Keuntungan

         Dapat mentransmisikan rasio putaran dengan tepat (pasti)

         Dapat digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar.

         Dapat digunakan untuk jarak pusat poros yang kecil.

         Mempunyai efisiensi yang tinggi. 5. Pemakaiannya lebih handal.

         Mempunyai layout yang kompak (rapid dan ringkas, seperti gearbox).

 

2.      Kerugian

         Karena proses manufaktur (pembuatan/produksi) dari roda gigi membutuhkan pahat dan peralatan khusus, sehingga hal itu menjadikan harganya lebih mahal dibanding penggerak lain.

         Penyimpangan (kesalahan) dalam pemotongan gigi-gigi dapat mengakibatkan getaran dan gangguan selama operasi.

         Roda gigi memerlukan lubrikasi (pelumasan) yang sesuai dan metode penerapan yang handal, untuk persiapan operasi.

 

B.     Klasifikasi Roda Gigi

1.      Menurut Posisi Sumbu Poros

Sumbu antara dua poros yang mana gerak ditransmisikan adalah:

         Paralel (sejajar)

Dua sumbu poros yang dihubungkan sejajar oleh roda gigi. Roda gigi ini dinamakan spur gears (roda gigi lurus). Roda gigi ini mempunyai gigi yang sejajar dengan sumbu roda. Nama lain yang diberikan untuk spur gears adalah helical gears, yang mana gigi-giginya dimiringkan terhadap poros.

         Bersilangan

Roda gigi ini dinamakan bevel gears. Bevel gears, seperti pada roda gigi lurus dapat juga gigi-giginya miring pada permukaan dari bevel, dimana dalam kasus ini dinamakan helical bevel gears

         Tidak bersilangan dan tidak sejajar.

Dua poros yang tidak bersilangan dan tidak sejajar dihubungkan oleh roda gigi dinamakan spiral gears atau skew bevel gearing. Tipe ini juga mempunyai kontak garis (line contact).

2.      Menurut Kecepatan Keliling Roda Gigi

         Kecepatan rendah (dibawah 3 m/s),

         Kecepatan sedang (antara 3 m/s sampai 15 m/s),

         Kecepatan tinggi ( diatas 15 m/s).

 

3.      Menurut Model Kontak Gigi

         Kontak gigi eksternal (external gearing)

Dalam external gearing, roda gigi dari dua poros berhubungan secara eksternal. Roda yang terbesar dinamakan spur wheel atau gear dan roda terkecil dinamakan pinio

         Kontak gigi internal (internal gearing)

 

         Rack dan pinion.

Jenis roda gigi ini dinamakan rack dan pinion. Roda gigi garis lurus dinamakan rack dan roda lingkaran dinamakan pinion. Dengan bantuan rack dan pinion, kita dapat memindahkan gerakan linier ke dalam gerak putar.

4.      Menurut Posisi Gigi pada Permukaan Roda Gigi

         Lurus

         Miring

         Kurva

 

C.    Istilah dalam Roda Gigi

D.    Jumlah Minimum Gigi pada Pinion agar tidak Terjadi Interferensi

Jumlah gigi minimum agar tidak terjadi interferensi menggunakan rumus

 

 

E.     Material Roda Gigi

Material yang digunakan tergantung pada kekuatan, dan kondisi operasi, keausan, kegaduhan, Bahan bisa dari logam atau non logam, Bahan logam yang dipakai misalnya, Besi, Baja, Tembaga, Bahan bukan logam misalnya Kayu, Plastik, Kertas , Bahan sintetis.

 

F.     Hal yang harus diperhatikan dalam Perancangan Roda Gigi

1.      Tenaga yang ditransmisikan

2.      Kecepatan roda gigi penggerak

3.      kecepatan roda gigi yang digerakkan (Velocity ratio)

4.      Jarak antar pusat poros.

Syarat yang harus dipenuhi :

1.      Gigi harus cukup kuat sehingga tidak akan gagal akibat beban statis dan beban dinamik saat bekerja normal

2.      Gigi harus tahan aus sehingga dapatv bekerja dengan halus dalam jangka lama

3.      Ekonomis terhadap ruang dan material

4.      Kelurusan Roda Gigi saat ada defleksi, keadaan ini mempengaruhi kerja gigi

5.      Pelumasan harus memuaskan

 

 

G.    Tegangan pada Gigi (Persamaan LEWIS)

  

 

 

Dari persamaan berikut maka dapat diperoleh :

H. Tegangan Kerja yang Diijinkan untuk Gigi dengan Lewis Equation (Bath Formula)   

 

I.       Beban Dinamik Gigi

Dalam sebuah konstruksi mesin sebuah beban dinamik bisa terjadi pada gigi disebabkan karena hal berikut ini :

1.      Ktidak telitian jarak antar gigi.

2.      Ketidak sempurnaan kurva Gigi

3.   Defleksi gigi karena beban saat bekerja     

J. Beban Statik Gigi     

K. Beban Keausan Gigi (Persamaan Buckingham)   

L.     Penyebab Kegagalan Gigi

1.   Beban Lengkung Gigi, tiap gigi seperti beban kantilever, bila beban dinamik lebih besar dari kekuatan gigi, gigi akan patah bending, untuk mencegah kegagalan ini maka modul dan lebar gigi harus dapat mengatasi beban dinamik.

2.     Remuk, kerusakan permukaan diakibatkan beban kontak fatiq, Bila tegangan beban kontak melebihi kekuatan material, kerusakan retak dan retak yang tumbuh dapat merusak kegagalan. untuk mencegah kegagalan, beban dinamik harus lebih kecil tegangan aus pada permukaan gigi.

3.    Gerusan, disebabkan karena tekanan permukaan dan kegagalan supli pelumas pada kecepatan tinggi, sehingga suhu meningkat, mengakibatkan gesek dan lelah pada bagian hot spot. Pencegahan dilakukan dengan pengaturan, kecepatan, tekanan, pelumasan yang mencegah terjadinya kegagalan gerus.

4.    Keausan, terjadi karena adanya geram halus yang akan membuat keausan pada permukaan gigi, Dicegah dengan oli yang bersih, kekentalan oli yang tepat sehingga permukaan gigi selalu ada oli.

5.     Korosi, Disebabkan adanya zat-zat aditip pada pelumas, pencegahan dilakukan dengan memberikan zat aditip anti karat pada minyak.

 

MODUL RODA GIGI LURUS

A.    Pendahuluan

Roda gigi yang paling sederhana yang terdiri dari silinder dengan gigi- gigi pada keliling luarnya. Ujung roda gigi-gigi lurus dan tersusun paralel terhadap aksis rotasi. Roda gigi ini hanya bisa dihubungkan secara paralel. Spur gear harus sama, sehingga kaitan antara gigi dapat berlangsung dengan baik.

 

B.     Prosedur Perencanaan Roda Gigi Lurus

1.      Menghitung gaya tangensial pada gigi

 

Keterangan :

= permissible tangential tooth load in newtons

P = Power transmitted in watts

V =

C. Konstruksi Roda Gigi Lurus    

Gambar Konstruksi Roda Gigi Lurus

Gambar Konstruksi Roda Gigi with arms

Tabel. Jumlah Lengan Roda Gigi

S. No	Pitch Circle Diameter	Number of Arms
1. 2. 3. 4.	Up to 0.5 m 0.5 1.5 m 1.5 2.0 m Above 2.0 m	4 or 5 6 8 10

Dapat dicatat bahwa lengan dirancang untuk stalling load. Stalling load adalah beban yang akan mengembangkan tekanan maksimum di lengan dan di gigi. Ini terjadi pada kecepatan nol, ketika drive baru saja mulai beroperasi.

 

D. Perancangan Poros Roda Gigi Lurus   

1. Menghitung W_N, gaya normal yang terjadi pada permukaan kurva gigi     

2. Menghitung Berat Roda Gigi     

3. Menghitung Resultante Gaya yang terjadi     

 

4. Jika konstruksi overhang maka hitung momen lengkung yang terjadi     

 

5. Menghitung kekuatan Poros dengan beban torsi dan bending     

 

6. Mendapatkan diameter poros yang dicari     

 

E.     Perancangan Arm (Sirip) Roda Gigi Lurus)

Perancangan Sirip diasumsikan sebagai konstruksi kantilever yang , bagian dekat gigi dapat beban, dan bagian yang menempel Hub sebagai tumpuan. , Sebagaimana gigi mendapat beban, nilai terbesar disaat awal gerakan dari diam.

 

Maksimum momen lengkung di ujung Sirip

Bila bentuk sirip adalah elipse, modulus tampang adalah

 

Catatan : biasanya = 2x , maka :