Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Panduan Lengkap Spur Gears:Pengertian, Jenis, Profil, Perhitungan &Aplikasi

Roda gigi pacu adalah jenis roda gigi mekanis yang paling umum, dengan desain yang sederhana. Apa profil dari spur gear dan bagaimana cara kerjanya? Disini mari kita pelajari tentang pengertian spur gear, fungsi, aplikasi, manufaktur, jenis, profil gigi, modul, terminologi, rumus perhitungan, tabel dimensi &spur gear vs helical gear.

Apa itu Spur Gear?

Roda gigi pacu adalah jenis roda gigi klasik yang terdiri dari silinder atau piringan dengan gigi lurus menonjol secara radial, sejajar dengan sumbu putar tengah. Gigi spur gear dapat terletak di bagian luar atau dalam silinder. Roda gigi eksternal dapat menyatu dengan roda gigi eksternal lain atau roda gigi internal. Roda gigi internal hanya dapat menyatu dengan satu roda gigi eksternal. Roda gigi pacu dikenal luas karena bentuknya yang tidak rumit dan kemudahan pembuatannya. Bentuk atau ketebalan hubnya mungkin sedikit berbeda, namun perbedaan ini tidak memengaruhi desain dasar gigi atau permukaan roda gigi.

Ciri yang paling menonjol dari roda gigi pacu adalah giginya yang lurus, yang bertautan mulus dengan gigi roda gigi pacu lainnya. Desain ini memastikan transmisi daya yang efisien dan andal antar poros paralel. Karena roda gigi pacu hanya bekerja dengan poros paralel, roda gigi pacu tidak menghasilkan gaya dorong aksial apa pun selama pengoperasian. Profil gigi biasanya berbentuk kurva yang rumit, yang membantu menjaga rasio kecepatan konstan saat roda gigi berputar. Roda gigi pacu biasanya terbuat dari bahan seperti baja, kuningan, perunggu, atau plastik, dan dapat dikeraskan untuk meningkatkan kekuatan dan daya tahan.

Apa Fungsi Spur Gear?
Secara fungsional, roda gigi pacu menyalurkan gerak mekanis dan tenaga antara dua poros paralel. Dengan menghubungkan gigi lurus satu gigi dengan gigi lainnya (dengan pitch dan sudut tekanan yang sama), roda gigi pacu mentransfer gerakan rotasi secara efisien, mengontrol kecepatan, torsi, dan tenaga dalam sistem. Tergantung pada ukuran dan susunannya, roda gigi pacu dapat menambah atau mengurangi kecepatan putaran dan menyesuaikan torsi.

Aplikasi dan Kegunaan Spur Gears
Roda gigi pacu banyak digunakan di berbagai industri, termasuk otomotif, mesin industri, dan produk konsumen, karena kesederhanaan, efektivitas biaya, dan keandalannya. Misalnya, pada transmisi kendaraan, roda gigi pacu membantu mentransfer tenaga dari mesin ke roda, sehingga memungkinkan pergerakan. Distribusi beban gigi yang seragam menghasilkan pengoperasian yang lancar dan masa pakai yang lama. Selain itu, roda gigi pacu dapat disesuaikan dengan profil dan ukuran gigi yang berbeda agar sesuai dengan kebutuhan aplikasi spesifik.

Proses &Bahan Pembuatan Spur Gear

Mengenai material, baja karbon adalah yang paling umum digunakan untuk pembuatan roda gigi karena menawarkan keseimbangan yang sangat baik antara kemampuan mesin, ketahanan aus, kekuatan, dan efektivitas biaya. Baja karbon tersedia dalam tingkatan seperti baja karbon ringan, sedang, dan tinggi, masing-masing sesuai untuk kebutuhan kekuatan dan kekerasan yang berbeda. Tergantung pada kegunaannya, bahan lain seperti baja paduan, kuningan, perunggu, atau plastik juga dapat digunakan untuk membuat roda gigi pacu.

Berbagai Jenis Roda Gigi Pacu

Kategori utama roda gigi pacu adalah eksternal dan internal. Ada juga jenis roda gigi pacu lainnya untuk keperluan tertentu, seperti anti-backlash, pin hub, rack and pinion, pin hub, split hub, dll.

1. Roda Gigi Pacu Eksternal
Roda gigi pacu eksternal adalah jenis yang paling umum dan paling sederhana, dengan gigi lurus dipotong pada permukaan luar roda gigi silinder. Roda gigi ini menyatu dengan roda gigi pacu eksternal lainnya untuk mentransmisikan gerakan berputar antara poros paralel, dengan roda gigi berputar berlawanan arah. Desainnya yang sederhana menjadikannya sangat efisien dan mudah diproduksi, itulah sebabnya ia ditemukan di banyak girboks, motor, pengatur waktu, dan pengurang kecepatan di banyak industri.

2. Roda Gigi Pacu Internal
Gigi pacu internal mempunyai gigi yang dipotong pada permukaan bagian dalam cincin silinder. Roda gigi ini menyatu dengan roda gigi luar yang lebih kecil, menyebabkan kedua roda gigi berputar ke arah yang sama. Konfigurasi ini sering digunakan dalam sistem roda gigi planet kompak dan penggerak khusus yang ruangnya terbatas. Roda gigi pacu internal memberikan transmisi torsi yang mulus dan umum terjadi pada peredam roda gigi kompak dan perangkat pengatur waktu.

3. Roda Gigi Pacu Anti Serangan Balik
Roda gigi pacu anti serangan balik dirancang untuk meminimalkan permainan, atau serangan balik, di antara gigi roda gigi yang menyatu. Serangan balik umumnya diperlukan untuk memungkinkan terjadinya defleksi gigi, ekspansi termal, toleransi terhadap kesalahan profil gigi, dan pelumasan yang tepat. Namun, dalam aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi, reaksi balik yang minimal hingga nol adalah hal yang penting. Produsen roda gigi telah mengembangkan roda gigi anti serangan balik untuk memenuhi kebutuhan ini, dengan menyesuaikan jumlah serangan balik sesuai dengan kebutuhan beban. Dalam kasus roda gigi pacu, serangan balik yang dapat disesuaikan dicapai dengan tumpang tindih dan sedikit menggeser dua roda gigi yang identik untuk mengontrol ketebalan gigi. Roda gigi ini umum digunakan dan merupakan cara yang hemat biaya untuk mengurangi ketidakakuratan pada rangkaian roda gigi torsi rendah.

Roda gigi pacu anti serangan balik biasanya terdiri dari dua roda gigi pacu yang dipasang berdampingan pada sebuah poros, dihubungkan oleh pegas. Pegas menarik roda gigi satu sama lain, menciptakan efek “mencubit” pada roda gigi kawin. Gerakan mencubit ini mengkompensasi reaksi balik, menguranginya secara signifikan saat pemasangan. Ketepatan desain roda gigi anti-serangan balik membuatnya cocok untuk industri seperti dirgantara, robotika, dan permesinan berpresisi tinggi. Misalnya, teleskop berpresisi tinggi menggunakan roda gigi anti-backlash untuk memastikan akurasi dengan menghilangkan putaran roda gigi yang dapat mengubah posisi.

4. Rak dan Pinion Roda Gigi Pacu
Sistem rak dan pinion menggabungkan roda gigi pacu berbentuk silinder (pinion) dengan rak bergigi linier untuk mengubah gerak putar menjadi gerak linier atau sebaliknya. Pengaturan ini sangat berguna dalam sistem kemudi, mesin CNC, dan aktuator mekanis, menawarkan pemosisian linier yang presisi dan meningkatkan efisiensi transmisi daya. Penggerak rak dan pinion digunakan dalam kemudi otomotif, robotika, elevator, dan otomasi industri.

Formula Penghitungan Profil &Terminologi Gigi Spur Gear

Berbagai parameter menentukan profil atau bentuk roda gigi pacu, termasuk pitch (modul/diametral pitch), sudut tekanan, jumlah gigi, dan banyak lagi. Jika dilihat dari samping, permukaan gigi lurus dan sejajar dengan sumbu. Untuk jenis profil gigi spur gear, ada yang involute dan cycloidal.

Diagram Profil Gigi Spur Gear

Terminologi Roda Gigi Artinya Rumus Perhitungan Penjelasan Jumlah Gigi (N)Jumlah gigi yang dihitung pada roda gigiN =P × DN :Jumlah gigi
P:Nada diametral
D:Diameter pitchDiameter Pitch (D)Diameter lingkaran pitch tempat gigi bertautanD =N / DPD:Diameter pitch
N:Jumlah gigi
DP:Diametral pitchDiametral Pitch (DP)Jumlah gigi per satuan diameter pitchDP =N / DDP:Diametral pitch
N:Jumlah gigi
D:Diameter pitchSudut Tekanan (α)Sudut antara muka gigi dan garis singgung lingkaran pitchBiasanya 20° (nilai umum)α:Sudut tekananModul (m)Parameter ukuran roda gigi metrik menentukan ukuran gigim =D / Nm:Modul
D:Diameter nada (mm)
N:Jumlah gigiDiameter Referensi (d)Diameter yang digunakan dalam perhitungan desain roda gigiBerkaitan dengan modul, jarak pusat, sudut tekanan:Diameter referensiLebar Muka / Tinggi Gigi (h)Lebar gigi gir sepanjang sumbu putaranh =ha + hfh:Lebar muka / tinggi gigi
ha:Tambahan
hf:DedendumAddendum (ha)Tinggi gigi diatas lingkaran pitchha =mha:Addendum
m:ModulDedendum (hf)Kedalaman gigi di bawah lingkaran pitchhf =1,25 × mhf:Dedendum
m:Jarak Pusat Modul (C)Jarak antara pusat dua roda gigi yang saling bertautanC =(N₁ + N₂) / (2 × DP)C:Jarak pusat
N₁:Gigi pada roda gigi penggerak
N₂:Gigi pada roda gigi yang digerakkan
DP :Jarak DiametralJumlah Gigi pada Roda Gigi Penggerak (N₁)Gigi yang dihitung pada roda gigi penggerak (input gear)Digunakan dalam perhitungan rasio roda gigi dan jarak pusatN₁ :Jumlah gigi pada roda gigi penggerakJumlah Gigi pada Roda Gigi Kawin (N₂)Gigi dihitung pada roda gigi kawin (yang digerakkan)N₂ =(N₁ × R) / S₂N₂ :Gigi pada roda gigi kawin
N₁:Gigi pada roda gigi penggerak
R:Rasio roda gigi
S₂:Kecepatan keluaran yang diinginkan Rasio Gigi (mG) Rasio gigi penggerak terhadap gigi penggerak mG =N₂ / N₁mG:Rasio roda gigi
N₂:Gigi pada roda gigi yang digerakkan
N₁ :Gigi pada roda gigi penggerak Kecepatan Input (S₁)Kecepatan putaran roda gigi penggerak (RPM)S₁ =(S₂ / mG) × (N₂ / N₁)S₁ :Kecepatan masukan
S₂:Kecepatan keluaran
mG:Rasio roda gigi
N₁, N₂:Gigi pada roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan Kecepatan Keluaran yang Diinginkan (S₂)Kecepatan putaran yang dibutuhkan dari roda gigi yang digerakkan (RPM)S₂ =(S₁ × mG) / 60S₂:Kecepatan keluaran
S₁:Kecepatan masukan
mG:Rasio roda gigi
60:Faktor konversi waktu (detik ke menit)Diameter Luar (DO)Diameter total roda gigi, termasuk tinggi gigi penuhDO =(N + 2) / DPDO:Diameter luar
N:Jumlah gigi
DP:Pitch diametralKekuatan Gigi (S)Kapasitas gigi untuk menahan gaya yang diterapkan tanpa kegagalanS =(Y × K × Wt) / FOSS:Kekuatan gigi
Y:Faktor bentuk Lewis (berdasarkan bentuk gigi)
K:Faktor geometri
Wt:Gaya tangensial pada gigi
FOS:Faktor keamanan

Dimensi &Modul Roda Gigi Pacu

Modul ini pada dasarnya mengukur ukuran masing-masing gigi relatif terhadap diameter pitch. Modul ini secara langsung menunjukkan ukuran dan ketebalan gigi roda gigi. Modul yang lebih besar berarti gigi yang lebih besar dan keseluruhan roda gigi yang lebih besar, sedangkan modul yang lebih kecil berarti gigi yang lebih kecil dan roda gigi yang lebih kompak. Dua roda gigi harus memiliki modul yang sama agar dapat menyatu dengan benar. Jika roda gigi memiliki modul yang berbeda, gigi-giginya tidak akan terpasang dengan benar, sehingga menyebabkan kegagalan mekanis. Modul standar dapat memastikan roda gigi terhubung dengan benar tanpa gangguan dan memungkinkan produsen di seluruh dunia memproduksi roda gigi yang kompatibel.

Modul roda gigi pacu (dilambangkan dengan m) dihitung dengan membagi diameter lingkaran pitch (d) roda gigi dengan jumlah gigi (z). Lingkaran pitch adalah lingkaran imajiner yang melewati gigi roda gigi dimana roda gigi saling bertautan secara efektif. Misalnya, roda gigi pacu dengan diameter pitch 100 mm dan 20 gigi akan memiliki modul 5 (100/20 =5 mm). Artinya, setiap gigi sesuai dengan segmen diameter lingkaran pitch sebesar 5 mm.

Bagan Ukuran Roda Gigi Pacu

Dimensi roda gigi sebenarnya perlu dihitung oleh perancang berdasarkan parameter profil gigi standar, modul yang dipilih, dan jumlah gigi. Di bawah ini adalah dua tabel dimensi roda gigi pacu untuk referensi dalam produksi sebenarnya.

Bagan Dimensi Mod Spur Gear 1.0

Huruf “A” dan “B” pada Cat.No. menunjukkan tipe roda gigi, roda gigi tipe A dengan 1 mod memiliki lebar 25mm, dan lebar roda gigi tipe B dengan 1 mod adalah 15mm.

Kucing. Tidak. Tidak. Gigi Pitch Dia. dp Min Bore d Maks. Membosankan Hub ⌀ C Di Luar Dia. D. Berat kg S1012B1212669140.012S1013B13136710150.016S1014B14146711160.020S1015B15156812170.025S1016B16166813180 .030S1017B17177914190.033S1018B181881015200.038S1019B191981015210.045S1020B202081116220.055S1021B212 181116230.058S1022B222281218240.060S1023B232381218250.065S1024B242481320260.070S1025B252581320270.07 5S1026B262681320280.085S1027B272781320290.090S1028B282881320300.095S1029B292981320310.100S1030B303081 320320.105S1031B3131101625330.110S1032B3232101625340.120S1033B3333101625350.130S1034B3434101625360.1 35S1035B3535101625370.140S1036B3636101625380.150S1037B3737101625390.155S1038B3838101625400.160S1039B 3939101625410.170S1040B4040101625420.180S1041B4141102030430.190S1042B4242102030440.200S1043B43431020 30450.210S1044B4444102030460.220S1045B4545102030470.230S1046B4646102030480.240S1047B4747102030490.250

1.5 Bagan Dimensi Mod Spur Gear

Gear tipe A dengan mod 1.5 memiliki lebar 30mm, dan lebar gear tipe B dengan mod 1.5 adalah 17mm.

Kucing. Tidak. Tidak. Gigi Pitch Dia. dp Min Bore d Maks. Membosankan Hub ⌀ C Di Luar Dia. D. Berat kg S1512B1218.0891421.00.03S1513B1319.5891422.50.04S1514B1421.08121824.00.06S1515B1522.58121825.50.07S1516B1624.0813202 7.00.08S1517B1725.58132028.50.09S1518B1827.08132030.00.10S 1519B1928.58202531.50.11S1520B2030.08162533.00.13S1521B2131 .510162534.50.14S1522B2233.010162536.00.15S1523B2334.51016 2537.50.17S1524B2436.010162539.00.18S1525B2537.510162540.50 .19S1526B2639.012203042.00.20S1527B2740.512203043.50.21S15 28B2842.012203045.00.22S1529B2943.512203046.50.23S1530B3045 .012203048.00.25S1531B3146.512243549.50.27S1532B3248.01224 3551.00.28S1533B3349.512243552.50.30S1534B3451.012243554.00 .32S1535B3552.512243555.50.34S1536B3654.012243557.00.36S15 37B3755.512274058.50.38S1538B3857.012274060.00.40S1539B3958 .512274061.50.42S1540B4060.012274063.00.45S1541B4161.51434 5064.50.52S1542B4263.014345066.00.55S1543B4364.514345067.50 .57S1544B4466.014345069.00.60S1545B4567.514345070.50.62S15 46B4669.014345072.00.65S1547B4770.514345073.50.68S1548B4872 .014345075.00.70S1549B4973.514345076.50.72S1550B5075.01434 5078.00.75S1551B5176.515406079.50.86S1552B5278.015406081.00 .87S1553B5379.515406082.50.89S1554B5481.015406084.00.91S15 55B5582.515406085.50.93S1556B5684.015406087.00.95S1557B5785 .515406088.50.97S1558B5887.015406090.01.00S1559B5988.51540 6091.51.05S1560B6090.015406093.01.10S1561B6191.520467094.51 .20S1562B6293.020467096.01.23S1563B6394.520467097.51.25S15 64B6496.020467099.01.27S1565B6597.5204670100.51.30S1566B669 9.0204670102.01.35S1567B67100.5204670103.51.38S1568B68102. 0204670105.01.42S1569B69103.5204670106.51.45S1570B70105.020 4670108.01.48S1572A72108.02065–111.01.18S1575A75112.52068– 115.51.28S1576A76114.02068–117.01.32S1580A80120.02072–123.0 1.45S1585A85127.52080–130.51.60S1590A90135.02085–138.01.85 S1595A95142.52090–145.52.04S15100A100150.02095–153.02.30S15 110A110165.020105–168.02.81S15114A114171.020107–174.03.30S 15120A120180.020115–183.03.39S15127A127190.520120–193.53.78

Spur Gear vs Helical Gear:Apa Perbedaannya?

Roda gigi pacu dan roda gigi heliks umumnya ditemukan dalam aplikasi industri. Apa perbedaan sebenarnya di antara keduanya?

  1. Desain Gigi
    Roda gigi pacu mempunyai gigi lurus yang sejajar dengan sumbu putaran, sehingga gigi-gigi tersebut akan menyatu sekaligus dalam satu garis ketika dua roda gigi bertautan. Sebaliknya, roda gigi heliks memiliki gigi yang dipotong miring sehingga membentuk bentuk heliks di sekeliling roda gigi. Desain gigi bersudut ini memungkinkan gigi bergerak secara bertahap dari satu ujung ke ujung lainnya.
  2. Pola Kontak
    Cara gigi bersentuhan sangat berbeda antara kedua jenis roda gigi. Roda gigi pacu memiliki kontak garis di mana sepasang gigi menyatu pada satu waktu, menyebabkan gaya tumbukan yang tiba-tiba dan tekanan yang lebih tinggi pada gigi. Namun, roda gigi heliks mempertahankan kontak beberapa gigi secara bersamaan karena gigi-giginya yang bersudut.
  3. Dorongan Aksial
    Karena gigi spur gear berbentuk lurus dan menyatu sepanjang satu bidang, maka gigi tersebut tidak menghasilkan gaya dorong aksial (gaya sepanjang sumbu poros). Roda gigi heliks menghasilkan gaya aksial ketika gigi saling bergesekan selama rotasi. Gaya dorong aksial ini memerlukan dukungan tambahan pada poros, seperti bantalan dorong, untuk mencegah pergerakan poros yang tidak diinginkan dan memastikan kelancaran pengoperasian.
  4. Kebisingan dan Getaran
    Roda gigi pacu cenderung menghasilkan lebih banyak kebisingan dan getaran. Roda gigi heliks beroperasi lebih senyap dan lancar. Hal ini membuat roda gigi heliks lebih disukai dalam aplikasi yang mengutamakan pengurangan kebisingan, seperti transmisi otomotif.
  5. Tahan Beban
    Roda gigi heliks umumnya mempunyai kapasitas menahan beban yang lebih tinggi dibandingkan roda gigi pacu. Gigi miring pada roda gigi heliks menciptakan lebih banyak area kontak permukaan antara roda gigi kawin, yang mendistribusikan beban ke beberapa gigi. Hal ini menyebabkan lebih sedikit keausan dan umur gigi lebih lama. Roda gigi pacu menanggung beban pada gigi yang lebih sedikit, sehingga dapat menyebabkan keausan lebih tinggi pada beban berat.
  6. Performa Kecepatan
    Roda gigi heliks dapat menangani torsi yang lebih tinggi dan mempertahankan pengoperasian yang lebih senyap pada kecepatan putaran yang lebih cepat. Roda gigi pacu, meskipun memiliki efisiensi tinggi pada kecepatan sedang, mengalami peningkatan kebisingan, getaran, dan keausan saat dioperasikan pada kecepatan tinggi.
  7. Kompleksitas dan Biaya Manufaktur
    Roda gigi pacu lebih sederhana dalam desain dan lebih mudah dibuat. Ini berarti biaya produksi lebih rendah dan perawatan lebih mudah. Roda gigi heliks memerlukan proses produksi yang lebih kompleks yang melibatkan pemotongan sudut presisi dan gerakan tiga dimensi, sehingga meningkatkan biayanya.
  8. Aplikasi dan Orientasi Poros
    Roda gigi pacu terutama digunakan untuk mentransmisikan gerakan antara poros paralel dalam aplikasi yang lebih sederhana dan berkecepatan rendah seperti jam, mesin cuci, dan konveyor. Roda gigi heliks juga dapat digunakan untuk poros paralel, tetapi juga memungkinkan transmisi antara poros bersilangan atau non-paralel. Fleksibilitas ini membuat roda gigi heliks cocok untuk transmisi otomotif, ruang angkasa, pembangkit listrik, dan sistem propulsi kelautan.
  9. Rasio Kontak
    Rasio kontak adalah ukuran berapa banyak gigi yang bersentuhan selama penyambungan gigi. Roda gigi pacu biasanya memiliki rasio kontak antara 1,2 dan 1,6, yang berarti biasanya hanya satu gigi yang terpasang penuh pada satu waktu. Roda gigi heliks memiliki rasio kontak yang lebih tinggi, seringkali melebihi 2. Rasio kontak yang lebih tinggi ini berkontribusi terhadap transmisi daya yang lebih mulus dan getaran yang lebih sedikit.
  10. Efisiensi
    Roda gigi pacu memberikan efisiensi yang sangat tinggi, terutama dalam aplikasi sederhana dengan kecepatan sedang yang mengutamakan meminimalkan gesekan dan gaya aksial, seringkali mencapai efisiensi 98-99%. Roda gigi heliks sedikit kurang efisien karena gaya dorong geser dan aksial, biasanya berkisar antara 95% hingga 98%, namun memiliki keunggulan lain yang mungkin membenarkan penalti efisiensinya yang kecil.

Teknologi Industri

  1. Pelanggaran Kode Listrik Umum yang Harus Anda Ketahui
  2. Desain yang Kami Suka:Pemesinan CNC
  3. Mengatasi Masalah Busa pada Cat, Pelapis, dan Tinta
  4. Digital Twin dan Digital Thread:Cara Inovatif untuk Melacak Siklus Hidup Produk
  5. Hemat dalam pembuatan prototipe perangkat medis dengan kiat-kiat ini
  6. Kekurangan, Kemacetan, dan Lonjakan Harga:Perencanaan untuk sisa tahun 2021
  7. Apa yang Dapat Ajarkan Neuroscience Tentang Memperbaiki Rantai Pasokan yang Patah
  8. Yang Perlu Anda Ketahui Tentang Perakitan PCB
  9. Manajemen Rantai Pasokan dan Logistik:Apa Bedanya?
  10. Tiga Tahap Mengatasi Gangguan Rantai Pasokan