PERENCANAAN RODA GIGI LURUS
Jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling
bersinggungan pada sekelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan
ikut berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk
mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk
meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna
mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat di lakukan
dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut harus di buat bergigi
pada sekelilingnya sehingga penerusan daya yang di lakukan oleh gigi-gigi
kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, dapat berbentuk
silinder atau kerucut., atau disebut roda gigi.
Transmisi roda gigi memepunyai keunggulan di bandingkan dengan sabuk
atau rantai karena lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat, dan daya
lebih besar. Kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi
disamping cara lain, karena memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam
pembuatan, pemasangan, maupun pemeliharaan.
I. Klasifikasi Roda Gigi
Roda gigi dengan poros sejajar adalah roda gigi dimana giginya
berjajar pada bidang silinder ( disebut " bidang jarak bagi " ); kedua
silinder tersebut bersinggungan dan yang satu menggelinding pada yang lain
dengan sumbu tetap sejajar. Roda gigi lurus (a) merupakan roda gigi paling
dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Roda gigi mirng (b) mempunyai
jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi. Dalam hal roda
gigi miring ganda (c) gay aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur
yan berbentuk V tersebut, akn saling meniadakam. Dengan roda gigi ini,
perbandingan reduksi, kecepatan keliling, dan daya yang di teruskan dapat
di perbsar, tetapi pembuatannya sukar. Roda gigi dalam (d) dipakai jika di
ingini alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi
besar, karena pinyon terletak didalam roda gigi. Batang gigi (e) merupakan
dasar profil pahat pembuat gigi. Pasangan antara batang gigi dan pinyon di
pergunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau sebaliknya. Roda
gigi kerucut lurus (f) dengan roda gigi lurus, adalah yang paling mudah
dibuat dan paling sering dipakai.
Roda gigi kerucut spiral (g), karma mempunyai perbandingan
kontak yang lebih besar, dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar.
Sudut poros kedua roda gigi kerucut ini biasanya di buat 90O.
Dalam golongan roda gig dengan poros bersilang, terdapat roda gigi
miring silang (i), rodas gigi cacing ( j dan k ), roda gigi hipoid (i),dll.
Roda gig macam (j) mempunya cacing berbentuk silinder dan lebih umum
dipakai. Tetapi untuk beban besar, cacing globoid atau cacing selubung
ganda (k) dengan perandingan kontak yang lebih besar dapat dipergunakan.
Roda gigi hipoid adalah seperti yang dipakai pada roda gigi diferensial
otomobil. Roda gigi ini mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada bidang
kerucut yang sumbunya bersilang, dan pemindahan gaya pada permukaan gigi
berlangsung secara meluncur dan menggelinding.
II. Nama-nama Bagian Roda Gigi dan Ukurannya
ukuran gigi dinyatakan dengan "jarak bagi lingkar", yaitu jarak
sepanjang lingkaran jarak bagi antar profil dua gigi yang berdekatan. Jik
diameter lingkaran jarak bagi dinyatakan dengan d (mm), dan jumlah gigi
dengan z, maka jarak bagi lingkaran t (mm) dapat di tulis sebagai :
t =
jadi, jarak bai lingkar adalah keliling lingkarann dibagi dengan jumlah
gigi. Dengan demikian ukuran gigi dapat ditentukan dari besarnya jarak bagi
lingkar tersebut. Namun, karena jaralk bagi lingkar selalu mengandung
factor , pemakaiannya sebagai ukuran gigi dirasakan kurang praktis.
Untuk mengantasi hal ini, diambil suatu ukuran yang disebut "modul" dengan
lambang m, dimana :
m =
dengan cara ini, m dapat ditentukan sebagai bilangna bulat atau bilangan
pecahan 0,5 dan 0,25 yan lebih praktis. Juga karena :
x m = t
Maka modul dapat menjadi ukuran gigi.
Cara lain untuk menyatakan ukuran gigi ialah dengan 'jarak bagi
diametral ". Dalam hal ini diameter lingkaran jarak bagi di ukur inch; maka
jarak bagi diametral DP adalah jumlah gigi per inch diameter tersebut. Jika
diameter jarak bagi dinyatakan d' (in), maka :
DP =
Dengan persamaan ini dapat dilihat bahwa jika DP kecil, berarti giginya
besar. Sebagian besar gigi dari Amerika atau Eropa dinyatakan dengan harga
DP tersebut. Adapun hubungan antara DP dan m adalah sebagai berikut :
m =
dengan menggunakan harga-harga dan hubungan-hubungan diatas, persamaan
roda gigi dapat ditulis secara lebih sederhana, demikian pula untuk merubah
rumus dalam inch menjadi satuan modul, tidak akan di jumpai kesulitan.
III. Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi
Jika putaran roda gigi yang berpasangan dinyatakan dengan n1 (rpm)
pada proros penggerak dan n2 (rpm) pada poros yang di gerakkan, diameter
lingkaran jarak bagi d1 dan d2 (mm), dan jumlah gigi z1 dan z2, maka
perbandingan putaran u adalah :
Harga I, yaitu perbandingan antara junlah gigi pada roda gigi dan pada
pinyon, disebut perbandingan roda gigi atau perbandingan transmisi.
Perbandingan ini dapat sebesar 4 sampai 5 dalam hal roda gigi lurus
standar, dan dapat diperbesar sampai 7 dengan perubahan kepala. Pada roda
gigi miring dan miring ganda, perbandingan tersebut dapat sampai 10.
Roda gigi biasanya dipakai untuk reduksi (u < 1 atau > 1); tetapi
kadang-kadang juga dipakai untuk menaikkan putaran (u > 1 atau i < 1).
Jarak sumbu poros a (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d1 dan d2
(mm) dapat dinyatakan sebagai berikut :
a = (d1 + d2)/2 = m(z1 dan z2) /2
d1 = 2a / (1 + i)
d2 = 2a/ (1 + i)
IV. Tabel Klasifikasi Roda Gigi
"Letak Poros "Roda Gigi "Keterangan "
" " " "
" "Roda gigi lurus, (a) "(klasifikasi atas "
" "Roda gigi miring,(b) "dasar bentuk alur "
" "Roda gigi miring "gigi) "
"Roda gigi dengan "ganda,(c) " "
"poros sejajar " " "
" " " "
" "Roda gigi luar "Arah "
" "Roda gigi dalam dan "putaran-berlawanan "
" "pinyon,(d) "Arah putaran sama "
" "Batang gigi dan "Gerakan lurus dan "
" "pinyon,(e) "berputar "
" " " "
" "Roda gigi kerucut " "
" "lurus,(f) " "
" "Roda gigi kerucut "Klasifikasi atas "
" "spiral,(g) "dasar bentuk jalur "
"Roda gigi dengan "Roda gigi kerucut "gigi "
"poros berpotong "Zerol " "
" "Roda gigi kerucut " "
" "miring " "
" "Roda gigi kerucut " "
" "miring ganda. " "
" " " "
" "Roda gigi permukaan "(Roda gigi dengan "
" "dengan poros "poros berpotongan "
" "berpotongan (h) "berbentuk istimewa) "
" " " "
" "Roda gigi mirirng "Kontak titik "
" "silang, (i) "Gerakan lurus dan "
" "Batang roda gigi "berputar "
" "miring silang " "
" " " "
" " " "
"Roda gigi dengan " " "
"poros silang " " "
" " " "
" "Roda gigi cacing " "
" "silindris " "
" "Roda gigi cacing " "
" "selubung ganda " "
" "(globoid),(k) " "
" "Roda gigi cacing " "
" "samping " "
" " " "
" "Roda gigi hiperloid " "
" "Roda gigi hiperloid, " "
" "(I) " "
" "Roda gigi permukaan " "
" "silang " "
V. Tabel harga modul standar (JIS B 1701 – 1973)
"Seri ke "Seri "Seri " "Seri ke-1 "Seri ke- 2 "Seri "
"-1 "ke-2 "ke-3 " " " "ke-3 "
" " " " " " " "
"0,1 " " " "4 "3,5 " "
" "0,15 " " " " "3,75 "
"0,2 " " " "5 "4,5 " "
" "0,25 " " " " " "
"0,3 " " " "6 "5,5 " "
" "0,35 " " " " "6,5 "
"0,4 " " " "8 "7 " "
" "0,45 " " " " " "
"0,5 " " " "10 "9 " "
" "0,55 " " " " " "
"0,6 " " " "12 "11 " "
" "0,7 "0,65 " " " " "
" "0,75 " " "16 "14 " "
"0,8 " " " " " " "
" "0,9 " " "20 "18 " "
"1 " " " " " " "
"1,25 " " " "25 "22 " "
"1,5 " " " " " " "
" "1,75 " " "32 "28 " "
"2 " " " " " " "
" "2,25 " " "40 "36 " "
"2,5 " " " " " " "
" "2,75 " " "50 "45 " "
"3 " "3,25 " " " " "
VI. Tabel Faktor Untuk Bentuk Gigi
"Jumlah gigi "Y " "Jumlah gigi "Y "
"z " " "z " "
"10 "0,201 " "25 "0,339 "
"11 "0,226 " "27 "0,349 "
"12 "0,245 " "30 "0,358 "
"13 "0,261 " "34 "0,371 "
"14 "0,276 " "38 "0,383 "
"15 "0,289 " "43 "0,396 "
"16 "0,295 " "50 "0,408 "
"17 "0,302 " "60 "0,421 "
"18 "0,308 " "75 "0,434 "
"19 "0,314 " "100 "0,446 "
"20 "0,320 " "150 "0,459 "
"21 "0,327 " "100 "0,471 "
"23 "0,333 " "Batang gigi "0,484 "
VII. Tabel Faktor Dinamis (Fc)
" " " "
"Kecepatan " " "
"rendah "v = 0,5-10 m/s " "
" " " "
"Kecepatan " " "
"sedang "v = 5-20 m/s " "
" " " "
"Kecepatan " " "
" "v = 20-50 m/s " "
Ft =
Tegangan lentur yang diijinkan a (kg/mm2), yang besarnya
tergantung pada macam bahan dan perlakukan panas, dapat diperoleh dari
Tabel 6.7. besarnya beban lentur yang diizinkan per satuan lebar sisi F'b
(kg/mm) dapat dihitung dari besarnya modul m, jumlah gigi z, factor bentuk
gigi Y dari roda gigi standar dengan sudut tekanan 200, dan factor dinamis
fv sebagai berikut :
F'b =
Maka lebar sisi b dapat diperoleh dari :
b = Ft /F't
Pada umumnya harga b ditetapkan antara (6-10) m (mm), dan untuk daya besar
antara (10-16)m (mm). Roda gigi dengan sisi yang sangat lebar cenderung
mengalami deformasi, khususnya. Jka bekerja sebagai pinyon, terutam jika
ketelitiannya rerndaha dan memepunyai kesalahan dalm pemasanagan, sehingga
distribusi tekananya padas sisi gigi tidak merata. Jika dari suatu
perhitungan kekuatan ternyata diperlukan lebar sisi yangbesarnya di luar
daerah tersebut diatas, maka perlu dilakukanperhitungan.
VIII. Tabel tegangan lentur yang diizinkan a pada bahan roda gigi.
"Kelompok bahan "Lambang "Kekuatan "Kekerasan "Tegangan "
" "bahan "tarik "(Brinell) "lentur yang "
" " "B "H B "diizinkan "
" " "(kg/mm2) " "a "
" " " " "(kg/mm2) "
" " " " " "
" "FC 15 "15 "140-160 "7 "
"Besi cor "FC 20 "20 "160-180 "9 "
" "FC 25 "25 "180-240 "11 "
" "FC 30 "30 "190-240 "13 "
"Baja cor "SC 42 "42 "140 "12 "
" "SC 46 "46 "160 "19 "
" "SC 49 "49 "190 "20 "
" " " " " "
"Baja karbon untuk"S 25 C "45 "123-183 "21 "
"konstruksi mesin "S 35 C "52 "149-207 "26 "
" "S 45 C "58 "167-229 "30 "
" "S 15 CK " " " "
" " "50 "400 "30 "
"Baja paduan " " "(dicelup " "
"dengan pengerasan" " "dingin " "
"kulit " " "dalam " "
" " " "minyak) " "
" " " " " "
" "SNC 21 "80 "600 "35-40 "
" "SNC 22 "100 "(dicelup "40-55 "
" " " "dingin " "
" " " "dalam air) " "
" " " " " "
" "SNC 1 "75 "212-255 "35-40 "
"Baja khrom nikel"SNC 2 "85 "248-302 "40-60 "
" "SNC 3 "95 "269-321 "40-60 "
" " " " " "
"Perunggu " "18 "85 "5 "
"Logam delta " "35-60 "- "10-20 "
"Perunggu fosfor " "19-30 "80-100 "5-7 "
"(coran) " "64-90 " " "
"Perunggu nikel " " "180-260 "20-30 "
"( coran) " " " " "
" " " " " "
"Dammar phenol, " " " "3-5 "
"dll. " " " " "
IX. Tabel baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja yang difinis
dingin untuk poros.
"Standar dan "Lambang "Perlakuan "Kekuatan "Keterangan "
"macam " "panas "tarik " "
" " " "(kg/mm2) " "
" " " " " "
" "S30C "Penormalan "48 " "
" "S35C "" "52 " "
"Baja karbon "S40C "" "55 " "
"kontruksi "S45C "" "58 " "
"mesin "S50C "" "62 " "
"(JIS G 4102)"S55C "" "66 " "
" " " " " "
"Batang baja "S35C-D "- "53 "Ditarik "
"yang difinis"S45C-D "- "60 "dingin, "
"dingin "S55C-D "- "72 "digerinda, "
" " " " "di bubut, "
" " " " "atau "
" " " " "gabungan "
" " " " "antara "
" " " " "hal-hal "
" " " " "tersebut "
X. Tabel baja paduan untuk poros
" " " " "
"Standard dan "Lambang "Perlakuan panas"Kekuatan tarik "
"macam " " "(kg/mm2) "
" "SNC 2 "- "85 "
"Baja khrom "SNC 3 "- "95 "
"nikel "SNC21 "Pengerasan "80 "
"( JIS G 4102) "SNC22 "kulit "100 "
" " "" " "
" " " " "
" "SNCM 1 "- "85 "
" "SNCM 2 "- "95 "
"Baja khrom "SNCM 7 "- "100 "
"nikel molibden "SNCM 8 "- "105 "
"( JIS G 4103) "SNCM22 "Pengerasan "90 "
" "SNCM23 "kulit "100 "
" "SNCM25 "" "120 "
" " "" " "
" " " " "
" "SCr 3 "- "90 "
" "SCr 4 "- "95 "
"Baja khrom "SCr 5 "- "100 "
"( JIS G 4104) "SCr21 "Pengerasan "80 "
" "SCr22 "kulit "85 "
" " "" " "
" " " " "
" "SCM 2 "- "85 "
" "SCM 3 "- "95 "
" "SCM 4 "- "100 "
"Baja khrom "SCM 5 "" "105 "
"moilibden "SCM21 "Pengerasan "85 "
"(JIS G 4105) "SCM22 "kulit "95 "
" "SCM23 "" "100 "
" " "" " "
XI. Tabel ukuran pasak dan alur pasar
Ukuran nominal pasak
b x h Ukuran standar b,b1, dan b2 Ukuran standar h C r Ukuran standar
t1 Ukuran standar t2 r1 dan r2 Referensi Pasak prismatis
Pasak luncur Pasak tirus Pasak prismatis Pasak luncur Pasak tirus Diameter poros yang dapat dipakai d**
2x2
3x3
4x4
5x5
6x6
2
3
4
5
6
2
3
4
5
6
0,16-0,25
6-20
6-36
8-45
10-56
14-70
1,2
1,8
2,5
3,0
3,5
1,0
1,4
1,8
2,3
2,8
0,5
0,9
1,2
1,7
2,2
0,08-0,16
Lebih dari 6-8
" 8-10
" 10-12
" 12-17
" 17-22
0,25-0,40
0,16-0,25 (7 x 7)
8 x 7
10 x 8
12 x 8
14 x 8 7
8
10
12
14 7 7,2 16-80
18-90
22-110
28-140
36-160 4,0
4,0
5,0
5,0
5,5 3,0 3,5 3,0
2,4
2,4
2,4
2,9 " 20-25
" 22-30
" 30-38
" 38-44
" 44-50
7
8
8
9
3,3
3,3
3,3
3,8 0,40-0,60
0,25-0,40 (15 x 10)
16 x 10
18 x 11
20 x 12
22 x 14 15
16
18
20
22 10 10,2 40-180
45-180
50-200
56-220
63-250 5,0
6,0
7,0
7,5
9,0 5,0 5,5 5,0
3,4
3,4
4,9
4,4 " 50-55
" 50-58
" 58-65
" 65-75
" 75-85
10
11
12
14
4,3
4,4
4,9
5,4
0,60-0,80
0,40-0,60 (24 x 16)
2 5 x 14
28 x 16
32 x 18 24
25
28
32 16 16,2 70-280
70-280
80-320
90-360 8,0
9,0
10,0
11,0 8,0 8,1 8,0
4,4
5,4
6,4 " 80-90
" 85-95
" 95-110
" 110-130
14
16
18
5,4
6,4
7,4
/ harus dipilih dari angka-amgka berikut sesuai dengan daerah yang bersangkutan dalam tabel. 6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,160,180,200,220,250,280,320,3600,400.
Contoh gambar ukuran pasak dan alur pasak :
XII. Diagram aliran untuk merencanakan roda gigi lurus standar
-----------------------
7. Daimeter lingkaran jarak bagi (roda gigi standar) d01,d02 (mm)
Jarak sumbu poros a0 (mm)
3. Daya rencana Pd (kW)
6. Jumlah gigi z1,z2 perbandingan gigi
START
1. Daya yang akan ditransmisikan P (kW)
Putaran poros n1 (rpm)
Perbandingan reduksi i
Jarak sumbu poros a (mm)
2. Faktor Koreksi fc
5. Modul pahat m
Sudut tekanan pahat 0 (0)
8. Kelonggaran sisi C0 (mm)
Kelonggaran puncak Ct (mm)
9. Diameter kepala dk 1, dk 1 (mm)
Diameter kaki df 1, df 2 (mm)
Kedalam pemotonagan H (mm)
4. Diameter sementara lingkaran jarak bagi d'1,d'2 (mm)
10. Faktor bentuk gigi Y1, Y2
11. Kecepatan keliling v (m/s)
Gaya tangensial Ft (kg)
12. Faktor dinamis fv
a
a
a
Tegangan lentur yang diizinkan a 2 (kg/mm2)
factor tegangan kontak k H (kg/mm2)
15. Beban lentur yang diizinkan persatuan lebar F'b1, F'b2 (kg/mm2)
Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F'H (kg/mm)
Harga minimum
16. Lebar sisi, b(mm)
17. Bahan Poros
Bahan Pasak
18. Diameter poros, ds1, ds2 (mm)
Penentuan pasak dan alur pasak (mm)
Tebal alur pasak, Sk1, Sk2 (mm)
19. b/ m : (6 -10)
d / b : 1,5
Sk1 / m : 2,2
12. Faktor dinamis fv
13. bahan masing-masing, roda gigi perlakuan panas
Kekutan tarik B1, B2 (kg/mm2)
Kekerasan permukaan gigi HB1, HB2
b
20. Modul pahat,m
Sudut tekan pahat, o
Jumlah gigi, Z1, Z2
Jarak sumbu poros, dk1,dk2 (mm)
Lebar gigi,b (mm)
Bahan roda gigi, dan perlakuan panasnya
Bahan poros dan perlakuan panasnya
Diameter poros, ds1,ds2 (mm)
END
STOP
Y
T
b
b
a
c
c