ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 46 ELEMEN MESIN II PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARBARU 2014 ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 47 RODA GIGI (GEARS) Roda gigi adalah elemen mesin yang banyak digunakan dalam transmisi daya antar poros Jika dibandingkan dengan sistem transmisi rantai dan sabuk, penggunaan roda gigi lebih ringkas, putaran yang lebih tinggi dan lebih tepat, serta daya yang mampu ditrasmisikan lebih besar. Akan tetapi di sisi lain, terdapat kekurangannya, yaitu pembuatan, pemasangan, dan pemeliharaannya yang lebih rumit, dibandingkan dengan sabuk atau rantai. Ada berbagai macam roda gigi, yang dapat digolongkan pada berbagai dasar klasifikasi. Macam-macam roda gigi dapat dilihat pada gambar 5.1. Gambar 5.1. Macam-macam roda gigi ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 48 Klasifikasi roda gigi : 1. Klasifikasi roda gigi berdasarkan posisi poros a. poros sejajar (a, b, c, d, e) b. poros berpotongan (f, g, h) c. poros bersilangan (i, j, k ,l) 2. Berdasarkan tipe gigi a. roda gigi luar/eksternal (a, b, c, f, g, h, i, l) b. roda gigi dalam/internal (d) c. pinion dan batang gigi (e, j, k) 3. Berdasarkan kecepatan putaran a. rendah (< 3 m/det) b. menengah (3-15 m/det) c. tinggi (> 5 m/det) 4. Berdasarkan bentuk gigi pada permukaan a. lurus/spur gear (a, b, e, f, h) b. miring (h, c, g, i, l) Istilah-istilah dalam roda gigi (lihat gambar 5.2) : Gambar 5.2. Profil roda gigi 1. Lingkaran jarak bagi/pitch circle (dp) Adalah lingkaran khayal tempat dimana terjadi pertemuan antar gigi tanpa terjadi slip/pergeseran. 2. Jarak bagi lingkar (t) ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 49 Yaitu jarak sepanjang lingkaran jarak bagi antara profil dua gigi yang berdekatan. Atau dengan kata lain keliling lingkaran jarak bagi (dp) dibagi dengan jumlah gigi (z), maka dapat dituliskan suatu persamaan jarak bagi lingkar : zdt p 3. Modul (m) Modul digunakan untuk menyatakan ukuran suatu gigi. Yaitu pembagian antara diameter jarak bagi (dp) dengan jumlah gigi (z). zdm hubungan modul dengan jarak bagi lingkar : t m Nilai-nilai modul menurut standar JIS dapat dilihat pada tabel 5.1 berikut. Tabel 5.1. Harga modul standar JIS (satuan : mm) Dalam pemilihan modul dapat mengacu pada gambar 5.3, berdasarkan daya yang dihantarkan dan putaran poros penggerak. ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 50 Gambar 5.3. Diagram pemilihan nilai modul 4. Jarak bagi diametral (DP) Adalah cara lain menyatakan ukuran suatu gigi, dengan menggunakan satuan inci, dan banyak digunakan di Amerika dan Eropa. " dzDP atau DPm4 , 25 (satuan modul : mm) 5. Tinggi kepala (adendum) Nilainya biasanya sama dengan modul 6. Tinggi kaki (dedendum) 7. Sudut tekan ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 51 Yaitu sudut antara garis normal kurva profil pada titik jarak bagi, dengan garis singgung lingkaran jarak bagi pada titik yang sama. (nilainya biasanya 14,5 dan 20). Perbandingan putaran dan perbandingan roda gigi Jika kecepatan putaran roda gigi penggerak dinyatakan dengan n1, dan kecepatan roda gigi yang digerakkan adalah n2, dengan diameter lingkaran bagi dan jumlah gigi berturut-turut d1, d2, z1, dan z2, maka perbandingan putaran (u) adalah : i zzz m z mddnnu1221 12121 12zzi = perbandingan roda gigi Jarak sumbu poros (a) untuk poros dengan posisi sejajar : 22 /2 12 1 z z md d a Bahan roda gigi Roda gigi dapat dibuat dari bahan logam maupun non logam, tergantung dari kekuatan yang diperlukan, serta kondisi kerjanya. Besi cor (cast iron) banyak digunakan sebagai bahan roda gigi, karena sifatnya yang tahan aus dan proses pembuatannya mudah. Untuk kekuatan yang lebih tinggi dapat digunakan baja karbon atau baja paduan. Macam-macam contoh bahan roda gigi dan sifat mekanisnya dapat dilihat pada tabel 5.3. Hal-hal yang perlu diketahui dalam perencanaan roda gigi adalah : 1. daya yang dihantarkan 2. kecepatan roda gigi pemutar 3. kecepatan roda gigi yang diputar atau perbandingan putarannya 4. jarak antar sumbu poros Tabel 5.3 Bahan roda gigi ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 52 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perencanaan roda gigi : ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 53 a. setiap gigi harus mempunyai kekuatan yang cukup, sehingga tidak akan rusak karena beban statis ataupun beban dinamis b. setiap gigi harus mempunyai ketahanan terhadap keausan yang baik, sehingga umur pemakaian roda gigi dapat lebih lama c. material yang digunakan seekonomis mungkin d. dimensi yang seringkas mungkin e. defleksi poros karena beban diusahakan sekecil mungkin f. pelumasan yang baik Proporsi bagian-bagian roda gigi Untuk roda gigi dengan diameter < 200 mm, biasanya dibuat dengan ketebalan yang sama. Ukuran jarak antara lingkaran kaki dan puncak alur pasak dilambangkan dengan Sk, yang nilainya 2,2 x modul (untuk baja), dan 3 x modul (untuk besi cor). Untuk lebih jelasnya lihat gambar 5.4 di bawah ini. Gambar 5.4 Ukuran jarak lingkaran kaki dengan alur pasak untuk roda gigi < 200 mm Untuk roda gigi yang besar diameternya, roda gigi dibuat dari suatu roda, kemudian bagian luarnya diberi bingkai baja yang dilas, kemudian baja tersebut dipotong menjadi profil roda gigi. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 5.5 dan gambar 5.6. Profil (a) pada gambar 5.5 adalah untuk beban kecil, (b) dan (c) untuk beban menengah, dan (d) untuk beban berat. Ukurannya dinyatakan atas dasar modul, dan nilai h, dimana untuk beban kecil h = 6m, untuk beban sedang dan berat h = 8m. ELEMEN MESI N I I ( GEARS ) 54 Gambar 5.5 Penampang jari-jari roda gigi (diameter > 200mm) Gambar 5.6. Proporsi bagian roda gigi Untuk menentukan jumlah jari-jari roda maka dibuat pedoman sebagai berikut : - untuk diameter jarak bagi < 500mm : 4 5 - untuk diameter jarak bagi 500-1500mm : 6 - untuk diameter jarak bagi 1500-2400mm : 8 - untuk diameter jarak bagi > 2400mm : 10-12