Panduan Lengkap Jenis Roda Gigi dalam Teknik Mesin

Roda gigi, sebagai bagian krusial dari mesin, adalah perangkat mekanik yang memungkinkan perubahan torsi dan kecepatan mesin. Ada berbagai jenis roda gigi dengan persyaratan dan spesifikasi tertentu, mulai dari bentuk sederhana hingga yang lebih kompleks.

Seringkali, sejumlah roda gigi membentuk mesin kompleks, tetapi hal itu tidak selalu berlaku. Misalnya, roda gigi ada dalam mesin sederhana seperti jam, tempatnya mengatur kecepatan jarum jam. Dalam artikel ini, kita akan membahas berbagai roda gigi mekanik dan aplikasinya. Mari baca selengkapnya.

Apa itu Roda Gigi?

Roda gigi adalah perangkat mekanik berputar dengan gigi yang memungkinkan transmisi torsi dan kecepatan. Biasanya, roda gigi mekanis berupa silinder dengan sekelompok gigi di sekitar badannya. Ketika dua atau lebih roda gigi bekerja sinkron, mereka berada dalam transmisi. Transmisi daya ini yang mengakibatkan perubahan kecepatan atau torsi.

Keuntungan Roda Gigi

• Roda gigi kuat secara mekanik. Oleh karena itu, mereka dapat mengangkat beban lebih tinggi.
• Dengan bantuan gearbox, mereka memungkinkan perubahan rasio kecepatan.
• Mereka bekerja baik pada kecepatan rendah.
• Transmisi daya dengan efisiensi tinggi.
• Mereka ideal untuk transmisi nilai torsi tinggi.
• Roda gigi hanya memerlukan pelumalan rutin, sehingga sedikit perhatian pada pemeliharaan.
• Mereka sangat tahan lama, sehingga sistem roda gigi bertahan lama.

Kerugian Roda Gigi

• Roda gigi tidak cocok untuk transmisi gerakan jarak jauh.
• Mereka tidak fleksibel.
• Roda gigi berisik, terutama pada kecepatan tinggi.
• Mereka tidak cocok ketika poros jauh satu sama lain.

Berbagai Jenis Roda Gigi dan Aplikasinya

Dalam mekanika, pengelompokan roda gigi ke dalam berbagai kelas tergantung pada konfigurasi gigi, penggunaan, dan arah gerakan. Berikut adalah jenis roda gigi yang paling penting.

Roda Gigi Spur

Roda gigi spur transmisi daya di bidang yang sama ketika dua poros (penggerak dan dipenggerak) sejajar. Gigi roda gigi spur sejajar dengan sumbu poros. Oleh karena itu, ketika roda gigi ini bersinggungan dengan roda gigi spur lain, roda gigi ini transmisi daya di poros sejajar. Mereka adalah bentuk roda gigi yang paling umum yang memiliki aplikasi dalam otomotif, sistem konveyor, pompa gear dan motor, pengurang kecepatan, dll.

Roda Gigi Helis

Roda gigi helis memiliki gigi yang ditempatkan pada sudut terhadap poros, berbeda dengan roda gigi spur yang sejajar. Mereka memiliki beberapa gigi dalam kontak selama transmisi. Akibatnya, roda gigi mekanis helis dapat menahan beban lebih besar. Selain itu, mereka bekerja dengan lebih sedikit getaran dan bising karena beban lebih terdistribusi dengan baik. Selain itu, mereka mengalami lebih sedikit aus dan kerusakan karena gesekan lebih rendah. Berbagai jenis roda gigi helis akan ditampilkan di bawah ini.

Roda Gigi Helis Tunggal atau Ganda

Roda gigi helis tunggal memiliki gigi dalam helis kiri atau helis kanan. Namun, roda gigi helis ganda memiliki gigi di kedua arah. Dalam roda gigi helis ganda, ada dua wajah helis di samping satu sama lain dengan spasi di antara keduanya. Wajah-wajah tersebut identik tetapi memiliki sudut helis yang berlawanan. Penggunaan roda gigi helis ganda memastikan tumpangan gigi yang lebih signifikan, yang menghasilkan transmisi yang lebih halus.

Roda Gigi Herringbone

Kumpulan ini cukup mirip dengan roda gigi helis ganda. Namun, mereka lebih kecil dan tidak ada spasi di antara dua wajah helis. Roda gigi herringbone memiliki dua roda gigi helis yang digabungkan samping dengan samping. Mereka tidak begitu umum karena biaya produksi tinggi dan kesulitan manufaktur, meskipun mereka lebih cocok untuk aplikasi getaran dan kejutan tinggi.

Roda Gigi Penggerak (Screw Gear)

Roda gigi penggerak adalah pasangan roda gigi helis yang beroperasi pada sudut twist 45 derajat. Mereka terjadi pada poros yang tidak sejajar dan tidak berpotongan. Mereka memiliki kapasitas penanggungan beban rendah karena kontak gigi tunggal. Oleh karena itu, roda gigi ini tidak ideal untuk transmisi daya besar.

Aplikasi Roda Gigi Helis

• Pompa air
• Mixer
• Mobil

Roda Gigi Bevel

Roda gigi bevel berbentuk kerucut, dengan gigi di sekitar kerucut. Mereka mentransmisikan gaya di antara poros tegak lurus. Yaitu poros yang berpotongan pada sudut siku-siku (90 derajat). Namun, roda gigi bevel mahal dan tidak mentransmisikan torsi besar per ukuran seperti konfigurasi poros sejajar.

Roda Gigi Bevel Lurus

Roda gigi bevel lurus adalah konfigurasi paling umum dari gigi roda gigi bevel. Alasannya adalah kesederhanaan desain dan kemudahan manufaktur. Gigi bevel lurus bersinggungan bersama-sama sekaligus daripada secara bertahap ketika cocok dengan baik. Permukaan pich dari jenis roda gigi bevel lurus berupa kerucut dengan gigi lurus yang menyempit menuju ujung.

Roda Gigi Bevel Spiral

Roda gigi mekanis bevel spiral memiliki garis gigi lengkung, dan mereka memiliki rasio kontak gigi yang lebih baik dari roda gigi bevel lurus. Oleh karena itu, mereka unggul dalam efisiensi dan kekuatan serta menghasilkan lebih sedikit getaran dan bising. Namun, mereka memiliki kesulitan manufaktur.

Roda Gigi Bevel Zerol®

Roda gigi bevel Zerol® adalah merek dagang terdaftar Gleason Co. Roda gigi ini mengadopsi fitur dari roda gigi bevel lurus dan spiral dengan gigi lengkung. Oleh karena itu, roda gigi ini cocok untuk kedua aplikasi tersebut. Namun, mereka memiliki sudut twist nol, dan oleh karena itu, gigi dapat berputar ke arah mana pun.

Roda Gigi Miter

Roda gigi miter adalah jenis khusus roda gigi bevel karena mereka memiliki jumlah gigi yang sama. Mereka memiliki poros yang ditempatkan pada 90 derajat satu sama lain, dan roda gigi ini mengubah transmisi daya tanpa mempengaruhi kecepatan. Roda gigi miter unik karena mereka memiliki rasio roda gigi 1. Sebaliknya, roda gigi bevel lain dapat memiliki rasio dari 10:1 hingga 500:1.

Roda Gigi Crown

Roda gigi crown, yang kadang disebut roda gigi muka, juga memiliki gigi pada sudut siku-siku terhadap muka roda. Mereka memiliki konus pich 90 derajat. Dalam industri, roda gigi crown bersinggungan dengan roda gigi bevel atau spur dalam gerakan daya lingkaran.

Roda Gigi Hypoid

Roda gigi hypoid terlihat mirip dengan roda gigi bevel spiral, tetapi mereka berfungsi pada poros yang tidak berpotongan. Mereka beroperasi pada 90 derajat dan umum di sektor otomotif. Anda melihat roda gigi ini pada poros kendaraan.

Aplikasi Roda Gigi Bevel

• Mixer
• Sistem penyiraman
• Penggerus

Roda Gigi Cacing

Roda gigi cacing terdiri dari potongan berupa baut pada poros (cacing) dan roda gigi pelengkap (roda cacing). Jenis roda gigi ini mentransmisikan daya pada poros yang tidak berpotongan dan membentuk sudut siku-siku. Jenis roda gigi ini bekerja dengan membuat kontak geser dengan gesekan yang lebih rendah, sehingga rotasi yang halus dan tenang. Oleh karena itu, mereka cocok untuk aplikasi kejutan tinggi. Namun, mereka memiliki efisiensi rendah, yang membatasi penggunaan mereka pada aplikasi daya rendah.

Aplikasi Roda Gigi Cacing

• Mesin pertanian
• Konveyor kecil
• Peralatan kemasan

Roda Gigi Rack dan Pinion

Roda gigi rack dan pinion sering terjadi dalam pasangan. Mereka terdiri dari dua roda gigi lingkaran: pinion yang bersinggungan dengan roda gigi linear – rack. Mereka menerjemahkan gerakan rotasi menjadi gerak linear. Roda gigi ini umum dalam sistem pengemudi mobil. Sistem roda gigi rack dan pinion dapat menggunakan roda gigi lurus atau helis. Aplikasi utama roda gigi rack dan pinion adalah dalam pengemudi otomotif.

Memerlukan pemesinan roda gigi? RapidDirect adalah mitra terbaik Anda untuk pemesinan roda gigi. Dapatkan penawaran Anda hari ini!

Tabel Ringkas Berbagai Jenis Roda Gigi Mekanis

Parameter Dasar untuk Desain Roda Gigi

Di bawah ini, kita akan membahas parameter dasar roda gigi yang mempengaruhi desain roda gigi.

Bentuk Roda Gigi

Sebagian besar roda gigi berupa lingkaran, dengan gigi yang sejajar di sekitar badan silinder. Namun, mereka juga terjadi dalam bentuk kerucut, elips, persegi, dan segitiga. Sistem roda gigi lingkaran memiliki rasio roda gigi konstan untuk kecepatan rotasi dan torsi. Oleh karena itu, masukan yang sama menghasilkan kecepatan dan torsi keluaran yang sama. Kebalikannya adalah yang ada pada jenis roda gigi non-lingkaran. Akibatnya, mereka dapat melakukan persyaratan gerakan tidak teratur khusus, seperti mengubah kecepatan dan gerakan mundur.

Modul

Modul merujuk pada ukuran gigi roda gigi dalam milimeter. Oleh karena itu, modul secara langsung terkait dengan ukuran gigi roda gigi. Ini adalah parameter penting yang harus diperhatikan dalam gearing. Modul adalah nilai yang didapat dari pembagian diameter pich dengan jumlah gigi pada roda gigi. Secara matematis, kita memilikinya sebagai:

Modul = Diameter pich / Jumlah gigi.

Namun, ada nilai umum untuk modul, yang mengikuti cara mereka muncul dalam aplikasi industri.

Konfigurasi Sumbu Roda Gigi

Konfigurasi sumbu roda gigi ada dalam tiga bentuk: sejajar, berpotongan, dan tidak sejajar (atau tidak berpotongan). Roda gigi dengan sumbu sejajar terjadi sejajar dengan poros yang berputar ke arah berlawanan. Roda gigi berpotongan berpotongan pada bidang yang sama, sementara roda gigi tidak sejajar memiliki sumbu yang memotong bidang yang berbeda. Namun, konfigurasi roda gigi berpotongan dan sejajar memiliki efisiensi dan kecepatan yang lebih besar dari roda gigi tidak sejajar.

Sudut Tekanan

Sudut tekanan adalah sudut yang dibentuk oleh gigi dengan normal garis pich. Sebagai aturan, sudut tekanan 20 derajat sering digunakan. Meskipun, sudut 14,5 dan 17,5 ada dalam beberapa kasus. Sudut tekanan yang lebih besar menunjukkan dedendum yang lebar yang menghasilkan kekuatan gigi yang lebih besar.

Jumlah Gigi

Jumlah gigi dan nilai modul serta sudut tekanan krusial dalam menghitung dimensi roda gigi. Jumlah gigi penting dalam menghitung kecepatan roda gigi (rasio roda gigi) menggunakan ekspresi di bawah ini:

Jumlah gigi roda gigi masukan / Jumlah gigi roda gigi keluaran.

Arah Putaran

Roda gigi adalah kanan ketika gigi berada ke kanan dan kiri ketika gigi berada ke kiri. Agar transmisi daya terjadi dalam pasangan roda gigi helis atau bevel, dua roda gigi yang bekerja bersama harus memiliki arah putaran berlawanan. Misalnya, dua roda gigi helis dengan gigi yang bergerak ke arah yang sama tidak akan pernah bersinggungan. Namun, roda gigi penggerak dan cacing adalah unidirectional namun masih bersinggungan.

Sudut Torsi

Sudut torsi adalah sudut kemiringan gigi terhadap sumbu silinder. Peningkatan sudut torsi roda gigi mengarah pada arah dorongan yang lebih signifikan. Akibatnya, terjadi penurunan efisiensi mesin. Secara umum, sudut torsi kurang dari 25 derajat ideal untuk roda gigi helis untuk mengurangi dorongan.

Pertimbangan Saat Mendesain dan Memilih Roda Gigi

Di bawah ini adalah beberapa faktor krusial yang harus dipertimbangkan saat mendesain dan memilih roda gigi.

Kondisi Operasional dan Lingkungan

Kondisi operasional dan lingkungan roda gigi krusial untuk daya tahan dan kinerja mereka. Kondisi operasional mencakup stres dan gesekan yang ditempatkan pada gigi. Di sisi lain, kondisi lingkungan mencakup kelembaban, suhu, dan kebersihan. Kedua kondisi ini mempengaruhi jenis roda gigi dan faktor desain seperti konstruksi, perlakuan permukaan, pelumas, dan metode pelumalan.

Pembatasan Dimensi

Pembatasan dimensi adalah keterbatasan ruang yang ditempati oleh roda gigi. Misalnya, roda gigi harus berada di tengah di antara poros. Namun, ada kasus di mana mereka sedikit lebih jauh dari tengah agar sistem roda gigi lebih sesuai. Dalam kasus seperti itu, profil gigi diubah. Penggunaan roda gigi dan desain spesifik yang paling sesuai dengan ruang adalah cara lain yang efektif untuk mengelola keterbatasan dimensi.

Persyaratan Transmisi

Roda gigi mekanis sering mentransmisikan gerakan dan torsi di dalam komponen mesin. Namun, berdasarkan desain dan konstruksi, mereka dapat mengubah arah gerakan dan meningkatkan kecepatan atau torsi keluaran. Saat mendesain roda gigi, spesifikasi dan persyaratan aplikasi: perubahan arah atau peningkatan kecepatan atau torsi adalah faktor yang harus dipertimbangkan. Mereka dapat mempengaruhi jenis roda gigi, desain, dan konfigurasi.

Standar Desain

Roda gigi memiliki berbagai spesifikasi, tanpa standar industri umum. Seringkali, desain roda gigi sesuai dengan standar produsen atau spesifikasi desain mesin atau sistem. Namun, beberapa negara telah membuat standar untuk melayani industri mereka. Misalnya, di Amerika Serikat, roda gigi dikelompokkan oleh American Gear Manufacturers Association (AGMA). Jepang dan Jerman juga memiliki asosiasi semacam itu.

Biaya

Biaya adalah faktor, terutama saat berhadapan dengan roda gigi khusus. Bahan desain, konstruksi, finishing permukaan, presisi, dan persyaratan pelumalan mempengaruhi biaya. Meskipun perlu memilih roda gigi yang memenuhi semua spesifikasi, biaya harus diperhitungkan. Jadi, di mana roda gigi reguler memenuhi standar, lebih baik memilihnya, karena roda gigi khusus akan menarik biaya lain.

Cara Memproduksi Roda Gigi

Roda gigi diproduksi menggunakan beberapa proses manufaktur roda gigi. Beberapa di antaranya meliputi:

• Pengempaan
• Ekstrusi dan penarik dingin
• Metalurgi bubuk
• Penggalian kosong
• Pemesinan roda gigi

Pemesinan sering dilakukan untuk mencapai bentuk dan dimensi akhir roda gigi. Setelah roda gigi diproduksi, finishing permukaan, seperti gerinda dan honing, kemudian dapat diterapkan untuk meningkatkan fitur umum roda gigi.

RapidDirect – Layanan Pemesinan Roda Gigi

Setelah membaca artikel ini, Anda pasti telah memperoleh pengetahuan luas tentang roda gigi, spesifikasi persyaratannya, dan aplikasinya. Anda sekarang memiliki ide tentang jenis roda gigi yang Anda butuhkan untuk mesin Anda. Namun, Anda mungkin tidak tahu cara melakukannya. Dalam hal ini, hubungi RapidDirect untuk informasi lebih lanjut mengenai roda gigi dan layanan pemesinan kami.

Kami menawarkan layanan pemesinan lengkap untuk operasi pemotongan roda gigi. Kami bekerja dengan bahan yang tersedia yang disarankan memenuhi persyaratan roda gigi kustom Anda. Selain itu, kami bangga dengan tukang mesin yang terampil tinggi. Oleh karena itu, layanan pemesinan kami menjamin keseragaman dan presisi untuk semua pekerjaan untuk memastikan produk berkualitas terbaik.

Kami menyediakan platform penawaran online tempat Anda mendapatkan penawaran instan setelah mengunggah berkas CAD Anda. Selain itu, Anda dapat memilih berbagai bahan dan opsi finishing permukaan untuk bagian Anda dengan harga kompetitif. Lebih dari itu, Anda dapat memantau pesanan Anda di platform ini dan melihat proses produksi lengkap bagian Anda. Kami menawarkan hingga 30 persen pengurangan harga.

FAQs

a. Roda gigi dan sprocket mirip, keduanya perangkat mekanik yang mengandung gigi yang membantu transmisi daya. Namun, di bawah ini beberapa perbedaan utama di antara keduanya.
b. Gigi roda gigi bersambung sementara sprocket berkunci dengan rantai sepeda atau jejak tanki militer.
c. Roda gigi dapat mentransmisikan torsi dalam konfigurasi sejajar, tegak lurus, dan konfigurasi lain, sementara sprocket hanya bekerja sepanjang sumbu sejajar.
d. Roda gigi lebih cocok untuk transmisi jarak dekat, sementara sprocket dan rantai bekerja baik untuk jarak jauh.
e. Roda gigi mentransmisikan torsi ke arah berlawanan. Namun, sebaliknya adalah kasus dengan sprocket.

Di tempat kita punya dua roda gigi yang bersinggungan, yang lebih kecil adalah pinion. Roda gigi sering bertindak sebagai penggerak sementara pinion adalah yang dipenggerakkan. Ada transmisi turun ketika pinion adalah roda gigi penggerak, yang mengakibatkan kecepatan keluaran yang lebih rendah tetapi torsi yang meningkat.

Jenis roda gigi yang berbeda paling cocok untuk fungsi yang berbeda tergantung pada persyaratan spesifikasi dan yang dibutuhkan. Namun, roda gigi spur tetap menjadi roda gigi yang paling banyak digunakan. Mereka mencapai akurasi tinggi dan relatif mudah diproduksi.