Memahami Perbedaan Antara Gigi Lurus dan Helikal
Penggerak mekanis digunakan untuk mentransmisikan gerak, torsi, dan daya dari poros penggerak (seperti penggerak primer) ke poros digerakkan (seperti unit mesin). Ada empat penggerak mekanis, yaitu penggerak gigi, penggerak sabuk, penggerak rantai, dan penggerak tali. Tidak seperti penggerak sabuk (penggerak gesekan), penggerak gigi adalah satu penggerak penyandaran, yang menunjukkan transmisi daya terjadi melalui penyandaran dan pelepasan berurutan gigi dari dua gigi. Ini juga adalah penggerak yang kaku karena tidak ada elemen fleksibel perantara yang ada di antara dua gigi. Di sini gigi penggerak bersanding langsung dengan gigi digerakkan yang sesuai, dan oleh karena itu cocok untuk transmisi daya pada jarak pendek. Namun, kapasitas transmisi dayanya sangat tinggi dan dapat memberikan rentang reduksi kecepatan yang luas (dari 1:1 hingga 1:100, dalam satu tahap). Ia juga dapat menawarkan rasio kecepatan konstan karena secara inheren bebas dari geser, gerak perlahan, atau efek poligon.
Gigi dapat diklasifikasikan ke dalam empat grup dasar—gigi lurus, gigi helikal, gigi bevel, dan gigi cacing. Setiap gigi ini memiliki fitur spesifik dan dapat menawarkan manfaat tertentu dibandingkan yang lain. Gigi lurus adalah yang paling sederhana yang digunakan untuk mentransmisikan gerak dan daya antara poros penggerak dan poros digerakkan sejajar. Ia memiliki gigi lurus sejajar dengan sumbu gigi. Gigi serupa lainnya, disebut gigi helikal, juga digunakan untuk poros sejajar; namun, giginya dipotong dalam bentuk helika pada blank silindris. Di sisi lain, gigi bevel digunakan untuk poros bersilang, yang mungkin atau mungkin tidak tegak lurus. Ia dapat memiliki gigi di sepanjang sumbu gigi (gigi bevel gigi lurus) atau dalam bentuk spiral (gigi bevel gigi spiral). Gigi cacing digunakan untuk poros tegak lurus tetapi tidak bersilang.
Meskipun baik gigi lurus maupun gigi helikal dimaksudkan untuk poros sejajar, masing-masing memiliki orientasi gigi yang berbeda dan cocok untuk aplikasi yang berbeda. Dalam kasus gigi lurus, gigi dari gigi yang bersandaran datang dalam kontak tiba-tiba. Dengan demikian gigi mengalami beban benturan atau kejutan. Ini menyebabkan getaran dan juga mengurangi umur pakai gigi. Bentuk helika gigi dapat menghilangkan masalah ini. Dalam dua gigi helikal yang bersandaran, gigi datang dalam kontak secara bertahap dan sehingga bebas dari beban benturan atau kejutan. Ia dapat menahan beban yangrelatif lebih tinggi. Ia juga menawarkan reduksi kecepatan yang lebih tinggi. Sebaliknya dengan gigi lurus yang hanya mencerminkan beban radial, gigi helikal mencerminkan beban radial dan aksial pada bantalan. Berbagai perbedaan antara gigi lurus dan gigi helikal diberikan di bawah ini dalam format tabel.
Tabel: Perbedaan antara gigi lurus dan gigi helikal
| Gigi Lurus | Gigi Helikal |
| Dalam gigi lurus, gigi sejajar dengan sumbu gigi. | Dalam gigi helikal, gigi miring dengan sudut (disebut sudut helika) dengan sumbu gigi. |
| Gigi lurus hanya mencerminkan beban radial pada bantalan. | Gigi helikal mencerminkan beban radial dan beban dorong aksial pada bantalan. |
| Bantalan radial yang hanya dapat menangani beban radial dapat digunakan di sini. | Bantalan yang dapat menangani beban radial dan aksial harus digunakan di sini. |
| Gigi lurus hanya dapat digunakan untuk poros sejajar. | Gigi helikal dapat digunakan untuk poros sejajar atau poros bersilang. |
| Pada saat penyandaran, seluruh muka gigi datang dalam kontak dengan gigi yang bersanding. | Di sini penyandaran dimulai dengan titik pada muka gigi dan secara bertahap meluas di seluruh gigi. |
| Gigi yang bersanding tunduk pada beban benturan. | Beban pada gigi yang bersanding bertambah secara bertahap. |
| Penerapan beban tiba-tiba meningkatkan getaran, terutama pada kondisi kecepatan tinggi. | Pemuatan bertahap pada gigi meminimalkan getaran. |
| Gigi lurus menghasilkan kebisingan yang terasa karena beban tiba-tiba dan getaran. | Operasi gigi helikal bebas kebisingan, bahkan pada kecepatan tinggi. |
| Gigi gigi lurus dapat dipotong dengan mudah karena hanya memerlukan gerak dua dimensi. | Membuat gigi untuk gigi helikal relatif lebih sulit karena memerlukan gerak tiga dimensi. |
Konfigurasi gigi gigi: Perbedaan nyata antara gigi lurus dan gigi helikal adalah bentuk giginya. Gigi lurus memiliki gigi lurus yang sejajar dengan sumbu gigi. Layak disebutkan bahwa gigi bevel lurus juga memiliki gigi lurus yang diorientasikan di sepanjang sumbu gigi tetapi mereka tidak sejajar dengan sumbu gigi (mereka miring dan sehingga bersilang). Seperti namanya suggest, gigi helikal memiliki gigi dalam bentuk helika yang dipotong pada silinder puncak. Gigi helikal dapat memiliki helika kiri atau helika kanan. Sudut helika dapat bervariasi dari satu gigi ke gigi lain. Biasanya, berada di antara 15 – 25°; namun, sudut helika yang lebih tinggi (hingga 45°) dapat digunakan untuk gigi helikal ganda atau gigi herringbone.
Sifat beban dan bantalan yang sesuai: Durante penyandaran dua gigi, bantalan mengalami torsi dan gaya, yang pada akhirnya ditransfer ke tanah. Arah dan intensitas gaya tersebut bervariasi berdasarkan kecepatan rotasi dan konfigurasi gigi. Karena beberapa bantalan dapat menangani beban radial saja dengan efisien, beberapa hanya dapat menangani beban dorong dan beberapa dapat menangani kedua beban, jadi bantalan yang sesuai harus dipilih berdasarkan sifat dan intensitas gaya tersebut. Karena gigi lurus, gigi lurus hanya mencerminkan beban radial pada bantalan. Dengan demikian bantalan rol silinder yang lebih murah dapat digunakan. Di sisi lain, gigi helikal mencerminkan beban radial yang signifikan dan beban dorong pada bantalan. Jadi bantalan bola celah dalam, bantalan kontak sudut dan bantalan rol runcing dapat digunakan karena bantalan ini dapat menangani beban aksial dan radial.
Orientasi poros penggerak dan poros digerakkan: Keuntungan dasar satu penggerak gigi dibandingkan penggerak mekanis lainnya (seperti sabuk atau rantai) adalah kemungkinan penggunaannya untuk poros tidak sejajar. Namun, beberapa tipe gigi cocok untuk berbagai orientasi poros penggerak dan poros digerakkan. Keduanya gigi lurus dan gigi helikal sangat banyak digunakan untuk poros sejajar; sedangkan, gigi bevel dapat digunakan untuk poros bersilang dan gigi cacing dapat digunakan untuk poros tegak lurus tidak bersilang. Ada tipe khusus gigi helikal, disebut gigi helikal bersilang, yang dapat digunakan untuk mentransmisikan daya antara poros tegak lurus. Ini cukup mirip dengan gigi cacing; namun, gigi helikal bersilang tidak dapat memberikan reduksi kecepatan tinggi. Biasanya, cocok untuk rasio kecepatan 1:1 hingga 1:2 (dibandingkan 1:15 hingga 1:100 dalam gigi cacing). Aplikasinya juga terbatas karena banyak keterbatasan.
Skenario kontak antara gigi yang bersanding: Gigi lurus memiliki gigi lurus sejajar dengan sumbu gigi. Dua gigi yang bersandaran juga dipasang pada poros sejajar. Dengan demikian gigi dari dua gigi lurus yang bersandaran datang dalam kontak tiba-tiba dan kontak selalu garis dengan panjang sama dengan lebar muka gigi. Sebaliknya, gigi helikal memiliki gigi helika dan mereka dipasang pada poros sejajar. Jadi gigi dari dua gigi helikal yang bersandaran datang dalam kontak bertahap. Penyandaran mereka dimulai dengan titik dan menjadi garis dan kemudian secara bertahap terlepas sebagai titik. Jadi panjang kontak tidak tetap konstan.
Beban benturan, getaran dan kebisingan: Karena gigi dari dua gigi lurus yang bersandaran datang dalam kontak tiba-tiba, jadi mereka mengalami beban kejutan atau benturan. Ini juga menghasilkan getaran dan kebisingan yang signifikan, yang terkadang membatasi kecepatan maksimum yang diizinkan operasi. Sebaliknya, kontak bertahap antara gigi yang bersanding menghasilkan beban bertahap pada gigi dan getaran dan kebisingan yang lebih rendah. Dengan demikian gigi helikal dapat digunakan pada kecepatan yang lebih tinggi tanpa masalah besar.
Pemotongan gigi gigi: Memotong gigi lurus relatif lebih mudah daripada memotong gigi helika. Pemesinan gigi atau pembuatan gigi hob dapat digunakan untuk memotong gigi gigi lurus dan helikal. Dalam pemesinan, hanya dua gerak simultan yang diinginkan untuk memotong gigi gigi lurus; namun, tiga gerak simultan diperlukan untuk memotong gigi gigi helikal.
Perbandingan ilmiah di antara gigi lurus dan gigi helikal 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).
