BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Mata
kuliah elemen mesin merupakan salah satu mata kuliah dasar yang dipelajari
dalam Fakultas Teknik khususnya Teknik Indusri. Mata kuliah elemen mesin
merupakan mata kuliah yang membahas tentang bagian-bagian suatu konstruksi yang
mempunyai bentuk serta fungsi tersendiri, seperti baut-mur, pene, pasak, poros,
kopling, roda gigi dan sebagainya. Dari beberapa topik yang dibahas dalam
elemen mesin, paper kali ini hanya membahas tentang roda gigi.
Sebelum
roda gigi ditemukan, alat yang pertama kali ditemukan adalah roda gesek. Roda
gesek adalah alat yang tersusun dari dua buah roda yang berbentuk silinder atau
kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya. Jika salah satu diputar
maka yang lain akan ikut berputar juga. Roda ini cukup baik untuk meneruskan
daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Namun, di samping
kelebihannya roda gesek ini mempunyai kelemahan yaitu tidak mampu
mentransmisikan daya besar dan tidak dapat dilakukan dengan putaran yang tepat.
Oleh karena itu, kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada kelilingnya
sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi yang terdapat pada kedua roda
yang saling berkait. Roda gigi semacam ini, yang berbentuk silinder atau
kerucut disebut roda gigi. Roda gigi adalah salah satu jenis elemen transmisi
yang penting untuk suatu pemindahan gerak (terutama putaran), daya, atau tenaga
pada suatu sistem transmisi antara penggerak dengan yang digerakkan.
Di
luar cara transmisi di atas, ada pula cara lain untuk meneruskan daya, yaitu
dengan sabuk atau rangkai. Namun demikian, transmisi roda gigi mempunyai
keunggulan dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas, putaran
lebih tinggi dan tepat, dan daya yang dapat ditransmisikan lebih besar. Namun,
kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi di samping cara
yang lain. Hal ini dikarenakan roda gigi memerlukan ketelitian yang sangat
besar dalam pembuatan, pemasangan maupun pemeliharaannya. Pemakaian roda gigi
sebagai alat transmisi telah menduduki tempat terpenting di segala bidang
selama 200 tahun terakhir ini. Penggunaannya dimulai dari alat pengukur yang
kecil dan teliti seperti jam tangan, sampai roda gigi reduksi pada turbin besar
yang berdaya puluhan megawatt.
Secara
global materi tentang roda gigi yang akan dibahas kali ini, meliputi pengenalan
roda gigi secara umum, penggolongan roda gigi, peguraian nama setiap bagian
roda gigi, cara menyatakan ukuran pada roda gigi, istilah-istilah yang sering
ditemui pada roda gigi, rangkaian roda gigi dan perancangan roda gigi.
Suatu
konstruksi roda gigi digunakan pula untuk suatu sistem pengatur pada pemindah
putaran, atau untuk merubah gerak lurus menjadi gerak putar atau sebaliknya.
Oleh karena itu, penggunaan roda gigi sangat luas pada konstruksi mekanik yang
memerlukan gerak yang menkombinasikan beberapa komponen alat yang tergabung.
Pembuatan roda gigi cukup rumit dan kompleks karena pembuatan profil roda
giginya yanng khusus, dengan berbagai ukuran dan keakuratan tergantung dari
peran dari roda gigi itu sendiri pada suatu gabungan komponen mesin.
Ketelitian
yang sangat besar dalam pembuatan, pemasangan maupun pemeliharaan roda gigi
membuat mahasiswa menemukan banyak kewalahan dan kerancuan daam memahami materi
tentang roda gigi. Semantara penggunaan roda gigi yang sangat banyak dalam
kehidupan sehari-hari membuat mahasiswa teknik, khususnya mahasiswa teknik
industri harus selalu bertemu dan bekerja menggunakan alat ini. Kurannya
kemampuan mahsiswa untuk memahami tentang roda gigi lebih disebabkan kurangnya
referensi yang membahas tentang roda gigi secara mendalam sekali pun ada buku
tersebut merupakan buku terjemahan dari bahasa asing yang memilik tingkat
kesulitan bahasa yang sangat tinggi sehingga sulit untuk dipahami mahaiswa. Dikarenakan
alasan-alasan di atas, maka saya seorang mahasiswi teknik industri berpikiran
untuk membuat sebuah paper sederhana yang berisi penjelan rinci tentang roda
gigi dengan tingkat kesulitan bahasa yang sudah diturunkan sehingga mahasiswa
dapat dengan mudah memahami isi paper ini dan dapat mengerti materi tentang
roda gigi secara terperinci dan jelas.
1.2.
Tujuan
Adapun
tujuan dari pembuatan paper ini selain memenuhi tugas mata kuliah adalah
sebagai berikut:
1.
Mahasiswa mampu memahami tentang roda
gigi secara umum.
2.
Mahasiswa mengetahui
peggolongan-penggolongan roda gigi
3.
Mahasiswa mampu meguraikan nama setiap
bagian roda gigi
4.
Mahasiswa mampu menyatakan ukuran pada
roda gigi.
5.
Mahasiswa mampu mengetahui
istilah-istilah yang sering ditemui pada roda gigi.
6.
Mahasiswa mampu memahami cara perancangan
roda gigi.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1.
Roda
Gigi
Roda
gigi adalah bagian dari mesin yang berguna untuk mentransmisikan daya. Roda
gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan dengan gigi dari roda gigi
yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan bekerja bersama-sama
disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis
melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan
arah daya terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda
gigi yang lain, salah satu kasusnya adlah pasangan roda gigi dan pinion yang
bersumber dari tau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.
Gambar 2.1. Roda Gigi
Roda
gigi adalah salah satu komponen kendaraan bermotor yang membutuhkan permukaan
keras namun dengan bagian tengah yang tetap ulet (bahan yang tidak mudah patah,
mempunyai tegangan tarik yang tinggi). Roda gigi sering digunakan karena dapat
meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak daripada
menggunakan alat transmisi yang lainnya. Selain itu, roda gigi juga memiliki
kelebihan-kelebihan dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu:
1.
Sistem transmisinya lebih ringkas,
putaran lebih tinggi dan daya yang besar.
2.
Sistem yang kompak sehingga transmisinya
lebih sederhana.
3.
Kemampuan menerima beban lebih tinggi.
4.
Efisiensi pemindahan dayanya tinggi
karena faktor terjadinya slip sangat kecil.
5.
Kecepatan transmisi roda gigi dapat
ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang
besar.
Ketika
dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan
mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa
dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi yang dengan roda gigi yang
lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.
Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan
dari roda gigi yang mengalahkan mekanisme transmisi yang lain. Konstruksi roda
gigi mempunyai prinsip kerja berdasarkan pasangan gerak. Bentuk gigi dibuat
untuk menghilangkan keadaan slip, putar dan daya dapat berlangsung dengan baik.
Selain itu, dapat dicapai kecepatan keliling (vc) yang sama pada
lingkaran singgung sepasang roda gigi. Lingkran singgung ini disebut lingkaran pitch atau lingkaran tusuk yang
merupakan lingkaran khayal pada pasangan roda gigi. Pada sepasang roda gigi
maka perlu diperhatikan, bahwa jarak lengkung antara dua gigi yang
berdekatan (Pitch) pada kedua roda gigi harus sama, sehingga kaitan antara gigi
dapat berlangsung dengan baik. Bentuk lengkung pada suatu profil gigi, tidak
dapat dibuat semaunya, melainkan mengikuti kurva-kurva tertentu yang dapat
menjamin terjadinya kontak gigi dengan baik.
2.1.1.
Fungsi
Roda Gigi
Secara umum fungsi dari
roda gigi adalah:
a. Meneruskan
daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan.
b. Mengubah
putaran dari poros yang digerakkan, yaitu dari putaran tinggi ke putaran rendah
atau dari putaran rendah ke putaran tinggi. Bisa juga mengubah putaran di sini
berarti membuat arah putaran poros penggerak.
c. Memindahkan
zat cair dari satu tempat ke tempat lain, misalnya oli, minyak tanah, dan
sebagainya. Jadi, fungsi roda gigi di sini adalah sebagai pompa zat cair. Dalam
otomotif dikenal adanya sistem pelumas dengan roda gigi.
2.2.
Klasifikasi
Roda Gigi
Roda
gigi diklasifikasikan menjadi 3 pokok penting, yaitu menurut letak poros, arah
putaran, dan bentuk jalur gigi.
2.2.1.
Menurut
Letak Poros
2.2.1.1.
Roda
Gigi Dengan Poros Sejajar
Roda
gigi dengan poros sejajar adalah roda gigi dimana giginya berjajar pada dua
bidang silinder (disebut “bidang jarak bagi”). Kedua bidang silinder tersebut
bersinggungan dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu tetap
sejajar.
a.
Roda
Gigi Lurus (Spur Gear)
Gambar
2.2. Roda Gigi Lurus (Spur Gear)
Roda
gigi lurus merupakan roda gigi Yng Pling sederhana dengan jalur gigi sejajar.
Roda gigi kerucut lurus adalah roda gigi yang paling sering digunakan.
Perbandingan kontaknya kecil dan kerjanya sangat berisik. Konstruksinya tidak
memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung poros-porosnya.
b.
Roda
Gigi Miring (Helical Gear)
Gambar
2.3. Roda Gigi Miring (Helical Gear)
Bentuk
dasar geometrisnya hampir sama dengan roda gigi lurus, tetapi arah alur profil
giginya mempunyai kemiringan terhadap sumbu putar. Selain untuk posisi sumbu
yang sejajar, roda gigi miring dapat digunakan pula untuk pemasangan sumbu
bersilangan. Dengan adanya kemiringan alur gigi, maka perbandingan kontak yang
terjadi jauh lebih besar dibanding roda gigi lurus yang seukuran, sehingga
pemindahan putaran maupun beban pada gigi-giginya berlangsung lebih halus.
Sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada putaran tinggi dan beban besar
tetapi membutuhkan bantalan aksial untuk mengurangi gaya aksial yang timbul.
c.
Roda
Gigi Miring Ganda
Gambar
2.4. Roda Gigi Miring Ganda
Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai
alur berbentuk V tersebut, akan saling meniadakan. Contoh penggunaannya yaitu
pada roda gigi reduksi turbin pada kapal dan generator, roda gigi penggerak rol
pada steel mills.
d.
Roda
Gigi Dalam
Gambar
2.5. Roda Gigi Dalam
Roda gigi yang jika
diingini alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi besar,
karena pinyon terletak di dalam roda gigi.
e.
Roda
Gigi Rack dan Pinion
Gambar
2.6. Roda Gigi Rack dan Pinion
Roda
gigi rack dan pinion berupa pasangan
antara batang gigi dan pinion roda gigijenis ini digunakan untuk merubah
gerakan putar menjadi lurus atau sebaliknya.
f.
Batang
Gigi dan Pinyon
Gambar
2.7. Batang Gigi dan Pinyon
Merupakan dasar
profil pahat pembuat gigi. Contoh pemakaian gigi reck terdapat pada mesin bor
tegak, mesin bubut, dan lain-lain.
2.2.1.2.
Roda
Gigi Dengan Poros Berpotongan (Intersection).
a.
Roda
Gigi Kerucut Lurus
Gambar
2.8. Roda Gigi Kerucut Lurus
Roda gigi kerucut lurus merupakan roda gigi yang paling
mudah dibuat dan paling sering dipakai. Contoh penggunaany pada grab wich, hnd wich, kerekan.
b.
Roda
Gigi Kerucut Spiral
Gambar
2.9. Roda Gigi Kerucut Spiral
2.2.1.3.
Roda
Gigi Dengan Poros Silang
a.
Roda
Gigi Miring Silang
Gambar
2.10. Roda Gigi Miring Silang
Roda
gigi miring silang adalah roda gigi yang menggunakan kontek titik yang
didasarkan pada letak poros, arah putaran, dan bentuk jalur gigi.
b.
Roda
Gigi Cacing
Gambar
2.11. Roda Gigi Cacing
Roda
gigi cacing menyerupai screw berbentuk
batang yang dipasangkan dengan roda gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing
merupakan salah satu cara termudah untuk mendapatkan rasio torsi yang tinggi
dan kecepatan putar yang rendah.
c.
Roda
Gigi Cacing Selubung Ganda
Gambar
2.12. Roda Gigi Cacing Silindris
d.
Roda
Gigi Globoid
Gambar
2.13. Roda Gigi Globoid
Roda
gigi globoid adalah roda gigi yang mempunyai perbandingan kontak yang lebih
besar, dipakai untuk beban yang lebih besar.
e.
Roda
Gigi Hipoid
Gambar
2.14. Roda Gigi Hipoid
Roda
gigi hipoid adalah roda gigi yang mempunyai gigi berbentuk spiral pada bidang
kerucut yang sumbunya bersilang. Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi
berlangsung secara meluncur dan menggelinding.
f.
Roda
Gigi Permukaan
Gambar
2.15. Roda Gigi Permukaan
Roda gigi luruss permukaan memiliki dua sumbu saling
berpotongan dengan sudut sebesar 900.
2.2.2.
Menurut
Arah Putaran
a.
Roda
Gigi Luar è arah putarannya
berlawanan.
b.
Roda
gigi dalam dan pinionè arah putarannya sama.
2.3.
Penguraian
Nama Setiap Bagian Roda Gigi
Berikut
beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang
perlu diketahui, antara lain:
2.3.1.
Lingkaran
Pitch
Lingkaran khayal yang menggelinding
tanpa terjadiny slip. Lingakaran ini merpakan dasar untuk memberikan
ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain.
2.3.2.
Pinion
Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu
pasangan roda gigi.
2.3.3.
Diameter
Lingkaran Pitch
Merupakan diameter dari lingkaran pitch.
2.3.4.
Diametral Pitch
Jumlah gigi per satuan pitch. P
Dimana : N
= Jumlah Gigi
D
= Diameter Lingakaran Pitch
2.3.5.
Jarak
Bagi Lingkaran
Jarak
sepanjang lingkaran pitch antara
profil dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumah gigi, secara formulas dapat ditulis:
t
2.3.6.
Modul
Perbandingan antara
diameter lingkaran pitch dengan
jumlah gigi.
m
2.3.7.
Adendum
Jarak
antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch
diukur dalam arah radial.
2.3.8.
Dedendum
Jarak
antara lingkaran pitch dengan
lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.
2.3.9.
Working Depth
Jumlah
jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak dikurangi
dengan jarak poros.
2.3.10.
Clearance Circle
Lingkaran
yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang berpasangan.
2.3.11.
Pitch Point
Titik
singgun dari lingkaran pitch dari
sepasang roda gigi yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis
kerja dengan garis pusat.
2.3.12.
Operating Pitch Circle
Lingkaran-lingkaran
singgun dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak porosnya menyimpang
dari jarak poros yang secara teoritis benar.
2.3.13.
Dedendum Circle
Lingkaran kaki gigi
yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.
2.3.14.
Width of Space
Tebal ruang antara roda gigi diukur
sepanjang lingkaran pitch.
2.3.15.
Sudut
Tekan
Sudut
yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.
2.3.16.
Kedalaman
Total
Jumlah dari addendum dan dedendum.
2.3.17.
Tebal
Gigi
Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
2.3.18.
Lebar
Ruang
Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang
lingkaran pitch.
2.3.19.
Backlash
Selisih antara tebal gigi dengan lebar
ruang.
2.3.20.
Sisi
Kepala
Permukaan gigi di atas lingkaran pitch.
2.3.21.
Sisi
Kaki
Permukaan gigi di bawah
lingkaran pitch.
2.3.22.
Puncak
Kepala
Permukaan di puncak gigi.
2.3.23.
Lebar
Gigi
Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.
2.4.
Cara
Menyatakan Ukuran Roda Gigi
Sepeti
hal nya pada pemeriksaan ulir, maka pada pemeriksaan roda gigi pun diperlukan
perhitungan-perhitungan tertentu terutama perhitungan dengan trigonometri. Yang
telah disinggung di muka sebagian besar mengenai roda gigi lurus (spur gear). Pada dasarnya pemeriksaan
untuk semua jenis roda gigi adalah sama yaitu lebih menitik beratkan pada
pemeriksaan bentuk fisik dari roda gigi dan bentuk dari giginya, baru kemudian
dijabarkan/dikembangkan pada pemeriksaan elemen-elemen yang lain.
Sebagaimana
telah dikemukakan di muka bahwa pemeriksaan roda gigi dapat dikelompokkan
menjadi dua yaitu pemeriksaan roda gigi secara keseluruhan dalam arti
membandingkannya dengan roda gigi standar dan pemeriksaan roda gigi standar dan
pemeriksaan elemen-elemen roda gigi secara sendiri-sendiri. Pemeriksaan roda
gigi dengan membandingkannya terhadap roda gigi standar disebut juga dengan
istilah pemeraksaan secara keseluruhan (general
test). Sedangkan pemeriksaan elemen-elemen dari roda gigi disebut juga dengan
istilah pemeriksaaan individual (individual
test).
2.4.1.
Membandingkan
Roda igi dengan Roda Gigi Standar (General
test)
Salah
satu alat yng biasa digunakan untuk memeriksa roda gigi secara keseluruhan
adalah Parkson Gear Tester.
Gambar
2.16. Membandingkan Roda Gigi dengan Roda Gigi Standar (Gear master)
Alat ini terdiri dari meja, pemegang tetap roda gigi
standar, pemegang roda gigi yang bisa diatur posisinya, roda gigi standar, jam
ukur dan pengaturnya, kunci penyetel posisi roda gigi dan skala vernier pengtur jarak pusat roda gigi.
Bila sebuah roda yang akan diperiksa sudah dipasangkan dengan posisi yang tepat
terhadap roda gigi standar maka setiap penyimpangan roda gigi akan terlihat
pada waktu pemasangan roda gigi tersebut diputar. Pengyimpangan ini bisa
dilihat pada jam ukur dimana setiap perubahan jarak dari posisi roda gigi yang
diperiksa akan ditunjukkan oleh jarum penunjuk jam ukur. Perubahan ini timbul
akibat adanya penyimpangan-penyimpangan pada roda gigi yang diperiksa, antara
lain misalnya kesalahan bentuk gigi, kesalahan jarak puncak gigi (pitch), konsentrisitas pitch dan sebagainya.
Secara ringkas, prosedur pemeriksaannya dapat dilakukan
sebagai berikut: gunakan blok ukur di antara masing-masing spindel untuk
menyetel posisi nol jarum ukur pada jarak pusat yang tepat antara pusat roda
gigi standar dan roda gigi yang diperiksa. Panjang blok ukur adalah jarak pusat
(L) dikurang setengah dari jumlah diameter masing-masing spindel (d1 dan
d2), jadi ukuran blok ukur
. Setelah itu menyetel harga-harga
batas pada jam ukur. Pasangan roda gigi kemudian diputar dan catatlah semua
perubahan yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk jam ukur. Bila jarum penunjuk
menunjukkan harga di luar harga batas yang sudah ditentukan maka kesimpulannya
adalah roda gigi tidak bisa dipakai. Dengan mengunakan alat pengukur kekasaran
permukaan maka setiap penyimpangan yang terjadi bisa direkam yang dengan
perbesaran tertentu penyimpangan tersebut tergambar pada kertas skala dari alat
pengukur yang digunakan.
2.4.2.
Pengukuran
Elemen Roda Gigi Secara Individual (Individual
test)
Dalam pemeriksaaan elemen-elemen roda gigi secara individual
ini, titik berat pemeriksaan biasanya terletak pada pemeriksaan diameter pitchnya. Dengan pemeriksaaan diameter pitch ini secara tidak langsung juga
akan memeriksa diameter luar, diameter dasar, jarak puncak antar gigi, tebal
gigi, eksentrisitas dan tinggi gigi.
a.
Pemeriksaan
Eksentrisitas Roda Gigi
Untuk pemeriksaan eksentrisitas ini, alat ukur sederhana
yang bisa digunakan antara lain adalah jam ukur, kawat dan blok V. Dengan alat
sederhana ini dapat diketahui ketidakseimbangan (eksentrisitas) dari roda gigi
yan penyimpangannya dapat diketahui dari jarum penunjuk jam ukur. Setiap kali
diputar dicatat penyimpangannya sampai semua daerah lingkaran pitch selesai diperiksa. Bila tujuan
pemeriksaan hanya ingin mengetahui apakah roda gigi seimbang atau tidak caranya
adalah cukup dengan memutarnya secara perlahan-lahan lalu dibiarkan berhenti
sendiri. Dalam keadaan akan berhenti sendiri dapat dilihat atau diamati bagian
mana dari roda gigi yang menyebabkan tidak seimbang.
Gambar
2.17. Pemeriksaan Eksentrisitas Roda Gigi
b.
Pemeriksaan
Roda Gigi dengan Rol Baja
Untuk pemeriksaan roda gigi dengan menggunakan rol baja maka
yang harus diperhatikan adalah pemilihan diameter dari rol baja. Hal ini
dimaksudkan agar agar posisi dari rol baja betul-betul tepat pada titik dari
lingkaran pitch roda gigi.
Gambar
2.18. Pengukuran Roda Gigi dengan Rol Baja
Jarak luar dari rol baja (M) = 2 x
Rg
Rumus
di atas berlaku untuk roda gigi dengan jumlah gigi genap. Sedangkan untuk roda
gigi ganjil rumusnya adalah :
Jarak
luar rol baja = 2 x AB + d (diameter rol)
Gambar 2.19. Pengukuran
Roda Gigi Dengan Jumlah Gigi Ganjil
Seandainya diameter lingkaran pitch nya cukup besar maka pemeriksaan roda gigi bisa dilakukan
pada sejumlah gigi bisa dilakukan pada sejumlah gigi saja.
Gambar 2.20. Pemeriksaan
Roda Gigi yang Besar
c.
Pemeriksaan
Jarak Gigi (Pitch)
Salah satu cara yang paling sederhana untuk memeriksa jarak
darri gigi ke gigi ini adalah dengan menggunakan dua buah jam ukur, seperti
tampak pada gambar
Gambar
2.21. Pemeriksaan Kesalahan Pitch Dari
Gigi ke Gigi
Jam ukur A digunakan untuk pembacaan tetap dari pitch roda gigi. Sedangkan jam ukur B
digunakan untuk mencatat setiap perubahan dari pitch gigi yang diperiksa. Kesalahan yang sesungguhnya dari tiap pitch tiap gigi dapat ditentukan dengan
jalan mengurangi setiap hasil pengukuran yang terbaca pada jam ukur B untuk
setiap gigi dengan harga rata-rata dari seluruh hasil pembacaan pada semua
gigi.
d.
Perhitungan
Untuk Roda Gigi Helix (Helical Gear)
Untuk analisis pengukuran roda gigi helix dengan beberapa perhitungan
maka pengukurannya dapat dilakukan berdasarkan tiga bisang, yaitu:
1. Bidang
normal terhadap sisi gigi yang ditunjukkan oleh tanda ‘n’ dalam perhitungannya.
2. Bidang
normal terhadap sumbu putar yang biasa disebut dengan bidang transversa
(menyilang) dan dibei simbol ‘t’.
3. Bidang
paralel dengan sumbu putar yang biasa disebut dengan bidang aksial dan diberi
tanda ‘a’.
Gambar 2.22. Beberapa
Istilah Untuk Pengkuran Roda Gigi Helix
2.5.
Istilah-istilah
Pada Roda Gigi
2.5.1.
Frekuensi
Putaran
Merupakan
ukuran seberapa banyak putaran terjadi dalam satu satuan waktu. Misalnya, RPM
adalah seberapa banyak putaran terjadi dalam satu menit.
2.5.2.
Jumlah
Gigi
Merupakan
jumlah gigi yang dimiliki oleh roda gigi. Dalam kasus roda gigi cacing, jumlah
gigi adalah nomor thread dari roda
gigi cacing.
2.5.3.
Aksis
Merupakan sumbu yang melalui pusat
perputaran oda gigi.
2.5.4.
Frekuensi
Angular
Diukur
dalam radian per detik, dimana 1 RP
rad/detik. Satu putaran bernilai 2 π rad.
2.5.5.
Pitch
Merupakan ruang di antara gigi.
2.5.6.
Sudut
Heliks
Merupakan
sudut antara tangen ke heliks dan aksis roda gigi. Sudut heliks roda gigi
cacing mendekati 900.
2.6.
Perancangan
Roda Gigi
2.6.1.
Tahap-tahap
Dalam Perancangan
Proses
perancangan dimulai dari penentuan kebutuhan, dan keputusan untuk berbuat sesuatu
akan hal tersebut. Melalui beberapa tahapan perancangan dan iterasi, proses
akan berakhir dengan penyajian hasil rancangan untuk memenuhi kebutuhan
tersebut. Secara ideal, metoda perancangan dalam bidang teknik termasuk
perancangan roda gigi.
Awal
dari proses perancangan adalah berupa pengenalan kebutuhan, dimana seorang
perancang harus bisa mendefenisikan kebutuhan tersebut. Roda gigi secara umum
dipakai untuk mentransmisikan daya dari mesin penggerak, sehingga secara umum
dalam perancangan roda gigi, defenisi adalah berupa keberadaan sistem transmisi
roda gigi yang dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan oleh perancang atau
pengguna. Untuk mendefenisikan kebutuhan tersebut, umumnya sudah ada data awal
yang berfungsi sebagai data masukan untuk proses perancangan. Data itu dapat
berupa besar daya yang ditransmisikn dari mesin penggerak ataupun dimensi
ruangan yang tersedia untuk penempatan transmisi tersebut.
Perumusan masalah harus mencakup seluruh
rincian spesifikasi tentang sesuatu yang akan direncanakan. Perincian tersebut
mencakup sejumlah data masukn dan keluaran dari proses perancangan dan semua
batasan-batasan atas besaran yang berkaitan dengan hal tersebut. Spesifikasi
dapat berupa jenis roda gigi, dimensi, taksiran umur, batasan temperatur
operasi, keandalah, kecepatan/putaran, kemampuan mentransmisikan daya, material
roda gigi, pelumas yang dipakai, dimensi
ruang dan lain-lain. Perancang harus dapat merumuskan dengan jelas spesifikasi
yang akan direncanakan.
Dalam
merumuskan spesifikasi yang direncanakan, seorang perancang harus memperhatikan
batasan-batasan atau kendala yang ada pada proses perancangan. Batasan pada
perancangan roda gigi dapat berupa dimensi ruang yang tersedia untuk penempatan
transmisi, material roda gigi yang tersedia, proses atau fasilitas manufaktur
roda gigi yang tersedia, standarisasi permesinan di pasaran maupun besar biaya
yang tersedia. Dengan adanya perumusan spesifikasi yang diinginkan dan
keberadaan batasan-batasan dalam proses perancangan, maka kemungkinan akan
menghasilkan beberapa solusi. Dalam perancangan roda gigi, solusi ini umumnya
berupa sistem transmisi roda gigi yang berisikan jenis roda gigi, dimensi roda
gigi, material roda gigi, data operasional, pelumas dan lain-lain.
Tahap
sintesa merupakan solusi optimum dari sistem transmisi yang berasal dari
solusi-solusi yang didapat dari tahap sebelumnya. Penilaian atau evaluasi atas
solusi ini dilakukan dengan proses analisis dan optimasi. Analisis dan optimasi
dilakukan untuk menguji solusi yang didapat dari proses sintesa apakah solusi
tersebut berdaya guna dengan baik sesuai spesifikasi yang direncanakan. Jika
solusi yang didapat sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan maka proses
selanjutnya adalah evaluasi hasil rancangan. Tetapi jika tidak sesuai dengan
harapan atau tidak sesuai spesifikasi yang direncanakan maka solusi ini gagal
dan harus kembali ke tahap perancangan sebelumnya.
Proses
kembali ke tahap sebelumnya dapat berupa tahap sintesa, yaitu mencoba dengan
solusi yang lain kemudian diuji dwngan proses analisis dan optimasi. Dapat juga
tahap sebelumnya adalah tahap perumusan masalah dengan cara merubah spesifikasi
yang diinginkan, sehingga akan mendapatkan solusi-solusi baru. Tetapi, jika
proses tersebut masih gagal maka kembali ke proses awal perancangan dengan
kemungkinan perlu mengubah defenisi kebutuhan.
Tahap
evaluasi dilakukan untuk solusi yang lolos dari proses iterasi. Jika tahap
sebelumnya proses perancangan lebih banyak dilakukan di atas kertas, tetapi
evaluasi biasanya dilakukan berupa proses pengujian hasil perancangan (kaji
eksperimental), sehingga umumnya diperlukan pembuatan suatu prototype. Jika dalam pengujian ternyata
gagal maka proses perancangan lebih banyak mengacu pada data-data hasil
pengujian yang sudah dilakukan oleh perancang-perancang sebelumnya. Keberadaan
data-data hasil pengujian yang cukup lengkap akan sangat membantu dalam usaha
memperkecil kegagalan dalam tahap evaluasi.
Tahap
penyajian merupakan tahap terakhir dari proses perancangan. Tahap penyajian
dapat berupa data lisan, data tertulis atau data grafis (gambar). Seorang
perancang yang baik akan dapat menyampaikan hasil rancangan yang komunikatif
sesuai dengan keperluan. Metode penyajian yang baik akan sangat membantu
perancang untuk menjelaskan dan meyakinkan pengguna hasil rancangan.
2.6.2.
Pertimbangan
yang Dipakai Dalam Perancangan
Biasanya
sejumlah faktor harus dipertimbangkan dalam situasi perancangan tertentu.
Kadangkala salah satu diantaranya menjadi kritis, dan bila hal ini dipenuhi,
maka faktor-faktor lain tak perlu dipertimbangkan lagi. Berikut daftar
faktor-faktor yang harus dipertimbangkan, yakni:
1. Kekuatan 12.
Kebisingan
2. Keandalan 13.
Corak bentuk
3. Pertimbangan
panas 14.
Bentuk
4. Korosi
15.
Ukuran
5. Keausan 16.
Kelendutan
6. Gesekan 17.
Pengaturan
7. Pembuatan
18.
Kekakuan
8. Kegunaan 19.
Pengerjaan akhir
9. Biaya 20.
Pelumasan
10. Keamanan 21.
Pemeliharaan
11. Berat
22.
Volume
Beberapa
di antara faktor tersebut, ada yang berkaitan langsung dengan ukuran, jenis
bahan, pengerjaan dan penggabungan elemen-elemen tersebut menjadi sebuah
sistem. Faktor lainnya, mempengaruhi susunan bentuk dari sistem secara
keseluruhan.
2.6.3.
Faktor
Keamanan
Istilah
faktor keamanan (factor of safety)
adalah faktor yang dipakai untuk mengevaluasi keamann dari suatu obyek. Secara
kuantitatif faktor keamanan adalah perbandingan harga parameter spesifikasi
obyek yang dirancang dibagi dengan parameter spesifikasi obyek pada kondisi
kritis, dimana parameter tersebut adalah merupakan besaran yang secara langsung
menyatakan tingkat keamanan obyek, sehingga dalam perancangan harga faktor
keamanan umumnya berharga lebih dari satu.
2.6.4.
Kode
dan Standar
Standar
adalah beberapa spesifikasi dari bagian, material dan proses yang dimaksudkan
untuk mencapai keseragaman, efisiensi dan kualitas obyek. Hal ini diperlukan
agar tidak terjadi kerancuan dari pihak pengguna dan pembuat obyek tersebut.
Kode
adalah beberapa spesifikasi dari analisis, desain, pembuatan dan pembangunan
dari suatu obyek. Tujuan dibuatnya kode adalah untuk menyatakan tingkat
keamanan, efisiensi, performansi (unjuk kerja) dan kualitas. Ada beberapa
organisasi yang memberikan standar dan kode desain, antara lain:
1. American Gear Manufacturing
Association (AGMA)
2. American Society of Mechanical
Engineers (ASME)
3. American Society of Testing Method (ASTM)
4. British Standards Institution (BSI)
5. International Standards Organiztion
(ISO)
6. DIN
(dari Jerman) dan JIS (Jepang)
2.6.5.
Perancangan
Roda Gigi Metode Niemann
Metode untuk merancang dan mengevaluasi hasil rancangan
suatu roda gigi telah banyak dikembangkan dan telah dijadikan standar
perancangan. Hampir setiap negara industri memiliki standar perancangan untuk
roda gigi, namun di antara standar yang ada di dunia industri roda gigi ada dua
yang tekenal yaitu AGMA dan FZG. Standar AGMA dipakai di Amerika sedangkan FZG
dipakai di Republik Federasi Jerman.
Akhir-akhir ini dengan semaraknya Sistem Standar
Internasional (ISO), roda gigi pun ikut ikut distandarkan. Standar yang ada
saat ini tentunya melalui tahapan rentang waktu yang cukup lama.
Standar-standar tersebut sebagian besar diadopsi dari pakar dan praktisi yang
bergelut di bidangnya masing-masing. Standar perhitungan roda gigi berdasarkan
ISO sebagian besar diadopsi dari FZG. Sedangkan standar perhitungan roda gigi
menurut FZG sebagian besar dikembangkan oleh seorang pakar roda gigi yang
bernama Gustav Nieman. Sehingga berdasar dari uraian tersebut maka dalam
tulisan ini dipilihlah perancangan roda gigi dengan metoda Niemann.
Metode perancangan roda gigi dengan metode Niemann sebagian
besar terdiri dari hasil-hasil penelitian yang dijadikan suatu bentuk empiris.
Inti dari metode perhitungan yang dipakai selalu melibatkan tabel dan grafik
serta formulasi empiris.
BAB III
PEMBAHASAN SOAL
1.
Pada tikungan tajam, seorang sopir memutar roda
kemudinya 4 putaran dalam waktu 4 detik. Sistem kemudinya mempergunakan roda
gigi kemudi cacaing dan rol, jumlah gigi cacing 5 dan gigi rol 20. Berapa
putaran rol dalam waktu 2 detik, kola sopir memutar roda kemudi dengan
kecepatan putar tersebut di atas ?
2. Pada
mobil sedan corolla, angka perbandingan roda gigi kemudinya = 20
Jika
roda kemudi diputar 3 kali putaran, berapa besar sudut putar lengan pitman?
3.
Momen putar sopir pada roda kemudi
seperti gambar, perbandingan roda gigi kemudi 16. Berapa besar momen putar
lengan pitman ?
4.
Pada sistem kemudi
dengan roda gigi kemudi cacing dan rol, i totalnya 20.Jika rod kemudi diputar 5
putaran dalam waktu 5 detik, lengan pitman bergerak 1000. Berapa sudut belok
roda, jika lengan pitman bergerak 200 ?
5. Diketahui : Roda gigi cacing dan rol
Z1
= 3
Z2
= 66
n1
= 5 putaran
Dicari
: n2 dan i
Jawab :
6. Diketahui : Roda gigi kemudi rol dan cacing
Roda kemudi diputar
1 kali
Lengan pitman bergerak 200
Ditanya
: i
Jawab
:
7. Diketahui : Sistem kemudi dengan roda gigi kemudi
seperti tersebut di atas ®
n2 = 90 Nm
Ditanya : M1
Jawab :
8.
9. Roda gigi heliks dengan z = 40 harus menggunakan kepala
pembagi universal denga
lingkaran plat pembagi 12 lubang. Putaran engkol plat pembagi adalah ...
Jawab:
z = 40
i = 30:1
Plat pembagi yang dipakai 12 lubang
p = Banyak putaran
p = 40/z =40/40 = 1 putaran
10. Pada pembuatan roda gigi heliks , diketahui mn = 2 , B= 100 ,
jumlah gigi z = 30 , dan hf = 1,25 ma.
Diameter kakinya adalah sebesar ...