Gigi Helikal Sejajar vs Bersilang: Perbedaan Kunci Dijelaskan
Penggerak mekanis digunakan untuk mentransmisikan gerak, torsi, dan daya dari poros penggerak ke poros digerakkan. Poros penggerak, dalam sebagian besar kasus, adalah bagian dari penggerak primer (seperti motor listrik, turbin hidrolik, turbin uap, dll.); sementara, poros digerakkan adalah bagian dari unit mesin. Ada empat penggerak mekanis dasar, yaitu penggerak gigi, penggerak sabuk, penggerak rantai, dan penggerak tali. Penggerak gigi adalah penggerak penyandaran tipe kaku di mana gerak dan daya ditransmisikan melalui penyandaran dan pelepasan berurutan gigi dari dua gigi yang bersandaran. Ini secara inheren bebas dari geser dan ini memberikan rasio kecepatan konstan (penggerak positif). Ini dapat digunakan untuk aplikasi beban ringan (seperti mainan, jam, dll.) serta untuk aplikasi beban berat (seperti gear box mesin, penggerak laut, dll.).
Poros penggerak dan poros digerakkan dapat memiliki tiga orientasi saling, yaitu (i) poros sejajar, (ii) poros bersilang dan (iii) poros tidak sejajar tidak bersilang. Ada empat tipe dasar gigi dan gigi yang sesuai harus dipilih berdasarkan orientasi saling poros penggerak dan poros digerakkan. Gigi lurus dan gigi helikal berlaku untuk poros sejajar. Gigi bevel dapat diterapkan untuk dua poros bersilang, yang mungkin tidak selalu tegak lurus. Pengaturan gigi cacing digunakan untuk kategori ketiga (poros tidak sejajar tidak bersilang). Tidak seperti gigi lurus yang memiliki gigi lurus sejajar dengan sumbu gigi, gigi helikal memiliki gigi dalam bentuk helikal yang dipotong pada silinder puncak. Meskipun gigi helikal biasanya digunakan untuk poros sejajar seperti gigi lurus, ia juga dapat digunakan untuk poros tegak lurus tetapi tidak bersilang.
Akibatnya ada dua tipe gigi helikal—sejajar dan bersilang. Gigi helikal sejajar, yang umum, digunakan untuk transmisi daya antara poros sejajar. Dua gigi helikal sejajar yang bersandaran harus memiliki modul yang sama, sudut tekanan yang sama tetapi arah heliks yang berlawanan. Mereka menawarkan operasi bebas getaran dan tenang dan dapat mentransmisikan beban berat. Di sisi lain, gigi helikal bersilang digunakan untuk poros tegak lurus tetapi tidak bersilang. Dua gigi helikal bersilang yang bersandaran (juga disebut gigi baut) harus memiliki modul yang sama, sudut tekanan yang sama dan arah heliks yang sama atau berlawanan. Tipe gigi ini memiliki aplikasi yang serupa dengan gigi cacing; namun, gigi cacing dipilih untuk reduksi kecepatan yang tajam (1:15 hingga 1:100), sementara gigi helikal bersilang tidak dapat memberikan reduksi kecepatan lebih dari 1:2. Berbagai perbedaan di antara gigi helikal sejajar dan gigi helikal bersilang diberikan di bawah ini dalam format tabel.
Tabel: Perbedaan antara gigi helikal sejajar dan gigi helikal bersilang
Gigi Helikal Sejajar
Gigi Helikal Bersilang
Gigi helikal sejajar hanya dapat mentransmisikan gerak dan daya antara poros sejajar.
Gigi helikal bersilang dapat mentransmisikan gerak dan daya antara poros tegak lurus tetapi tidak bersilang.
Dua gigi yang bersandaran harus dipasang pada dua poros sejajar.
Dua gigi yang bersandaran dipasang pada dua poros tegak lurus tetapi tidak bersilang.
Dua gigi yang bersandaran harus memiliki sudut heliks yang sama tetapi arah heliks berlawanan.
Dua gigi yang bersandaran dapat memiliki sudut heliks yang berbeda. Mereka dapat memiliki arah heliks yang sama atau berlawanan.
Penyandaran antara dua gigi dimulai dengan kontak titik tetapi secara bertahap menjadi kontak garis.
Dua gigi yang bersandaran selalu memiliki kontak titik.
Kapasitas transmisi daya gigi helikal sejajar lebih tinggi karena kontak yang lebih luas.
Gigi helikal bersilang memiliki kapasitas transmisi daya lebih rendah karena kontak titik.
Ia memiliki area aplikasi yang luas mulai dari peralatan kecil hingga bidang industri besar termasuk rangkaian gigi.
Ia jarang digunakan dalam instrumen ukuran kecil.
Transmisi daya dan orientasi poros: Kecuali sabuk putaran seperempat, penggerak gigi adalah satu-satunya penggerak mekanis yang dapat digunakan dengan menguntungkan untuk mentransmisikan daya dan gerak pada sudut apa pun pada bidang apa pun. Berbagai tipe gigi dipilih untuk orientasi yang berbeda dari poros penggerak dan poros digerakkan. Seperti gigi lurus, gigi helikal sejajar hanya dapat mentransmisikan gerak dan daya antara poros sejajar. Oleh karena itu mereka harus dipasang pada poros sejajar dengan penyelarasan lokasi dan sudut yang tepat. Di sisi lain, gigi helikal bersilang atau gigi baut dapat mentransmisikan gerak dan daya antara poros tegak lurus dan sehingga mereka harus dipasang pada poros tegak lurus tetapi tidak bersilang.
Arah heliks: Terlepas dari susunan sejajar atau bersilang, dua gigi helikal yang bersandaran harus memiliki modul yang sama, sudut tekanan yang sama dan sudut heliks yang sama. Diameter lingkaran puncak dari dua gigi yang bersandaran juga harus menyentuh pada satu titik. Sekarang, jika gigi helikal yang bersandaran memiliki susunan sejajar, maka satu gigi harus memiliki heliks kanan dan gigi lainnya wajib memiliki heliks kiri. Dengan demikian, dua gigi helikal sejajar yang bersandaran harus memiliki arah heliks berlawanan. Namun, dalam kasus susunan bersilang, satu gigi helikal dengan heliks kanan dapat bersanding dengan gigi helikal lain yang memiliki heliks kiri atau kanan. Dengan demikian, dua gigi helikal bersilang yang bersandaran dapat memiliki arah heliks yang sama atau berlawanan.
Kontak antara gigi: Berdasarkan profil gigi dan orientasi gigi, kontak antara gigi dari dua gigi yang bersandaran terjadi dalam beberapa cara. Misalnya, gigi dari dua gigi lurus bertemu tiba-tiba dan panjang kontaknya selalu garis dengan panjang sama dengan lebar muka gigi. Kontak tiba-tiba seperti itu digantikan oleh kontak bertahap dalam gigi helikal. Dalam kasus gigi helikal sejajar, penyandaran dua gigi dimulai dengan titik dan secara bertahap menjadi garis dan kemudian mereka terlepas sebagai titik. Namun, dalam kasus gigi helikal bersilang, kontak antara dua gigi selalu tetap satu titik. Pada awal penyandaran, titik ini terletak di satu ujung muka gigi dan secara bertahap titik kontak bergerak di atas muka. Pada pelepasan, titik kontak terletak di ujung lain muka gigi.
Kapasitas transmisi daya: Tujuan dasar setiap penggerak mekanis adalah mentransmisikan daya dari poros penggerak ke poros digerakkan. Sebagai penggerak penyandaran tipe kaku, penggerak gigi memiliki kapasitas transmisi tertinggi di antara semua penggerak mekanis. Namun, berbagai tipe penggerak gigi menawarkan tingkat kapasitas transmisi daya yang berbeda. Pasangan gigi helikal sejajar dapat mentransmisikan daya yang relatif lebih tinggi dibandingkan gigi lurus ukuran serupa dengan material yang sama. Berdasarkan ukuran dan material, gigi helikal sejajar dapat mentransmisikan dari hanya beberapa watt hingga beberapa megawatt daya. Di sisi lain, gigi helikal bersilang dipilih untuk transmisi daya kecil, biasanya terbatas hingga 100kW.
Area aplikasi: Karena kapasitas transmisi daya yang tinggi, gigi helikal sejajar digunakan dengan menguntungkan dalam banyak bidang. Ia dapat digunakan dengan sukses untuk aplikasi kecepatan rendah serta kecepatan tinggi. Area aplikasi yang umum termasuk gear box mesin, otomotif, pabrik minyak, penggerak laut, dll. Di sisi lain, gigi helikal bersilang cocok untuk aplikasi kecepatan rendah dan beban ringan seperti mesin roving industri tekstil, pompa minyak mesin pembakaran dalam, dll.
Perbandingan ilmiah di antara gigi helikal sejajar dan gigi helikal bersilang disajikan dalam artikel ini. Penulis juga menyarankan Anda untuk membaca referensi berikut untuk pemahaman yang lebih baik tentang topik ini.
Design of Machine Elements oleh V. B. Bhandari (Edisi Keempat; McGraw Hill Education).
Machine Design oleh R. L. Norton (Edisi Kelima; Pearson Education).
A Textbook of Machine Design oleh R. S. Khurmi dan J. K. Gupta (S. Chand; 2014).
