Metrologi Roda Gigi

Oleh:

Taufiq RochimDaftar Isi1 METROLOGI RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 INVOLUT (Involute). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 DEFINISI DAN NOTASI ELEMEN RODA GIGI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 KUALITAS GEOMETRIK RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4.1 KUALITAS GEOMETRIK BAHAN RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2 KUALITAS GEOMETRIK GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.2.1 Kesalahan Pits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2.2 Eksentrisitas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.2.3 Kesalahan Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.2.4 Kesalahan Tebal Gigi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2.5 Kesalahan Gabungan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.2.7 Daftar Simbol.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5 TOLERANSI RODA GIGI (SISTEM ISO).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.1 TOLERANSI BAHAN RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.2 TOLERANSI PITS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.3 TOLERANSI EKSENTRISITAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.4 TOLERANSI PROFIL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.5 TOLERANSI TEBAL GIGI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.6 TOLERANSI KESALAHAN GABUNGAN.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.7 TOLERANSI PASANGAN RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215.8 CONTOH PENENTUAN TOLERANSI RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.9 INFORMASI PADA GAMBAR TEKNIK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

6 PENGUKURAN GEOMETRIK RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236.1 PENGUKURAN VARIASI PITS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.2 PENGUKURAN EKSENTRISITAS GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266.3 PENGUKURAN PROFIL GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296.4 PENGUKURAN TEBAL GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.4.1 Metoda Mistar Ingsut Roda Gigi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336.4.2 Metoda Tali Busur Tetap.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346.4.3 Metoda Jarak Singgung Dasar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356.4.4 Metoda Dua Silinder/Bola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.5 PENGUKURAN KESALAHAN GABUNGAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416.5.1 Kesalahan Gabungan Radial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416.5.2 Kesalahan Gabungan Tangensial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.6 PEMERIKSAAN RAKITAN PASANGAN RODA GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

INDUSTRIAL METROLOGY LABORATORYMETAL INDUSTRIES DEVELOPMENT CENTER

METROLOGI RODA-GIGI 1

1 METROLOGI RODA GIGI

Metrologi roda gigi merupakan satu cabang metrologi yang termasuksulit untuk dipahami maupun untuk dilaksanakan. Untuk melaksanakanpengukuran geometrik roda-gigi diperlukan pengetahuan dasar atas elemenroda gigi, sistem toleransi yang diberlakukan bagi elemen-elemen geometrikroda gigi, pemilihan metoda dan alat ukur, serta keterampilan dalammelaksanakan metrologi roda gigi.

Hampir pada setiap mesin/peralatan terdapat pasangan roda gigiyang mempunyai fungsi sebagai penerus gerakan, penerus daya, ataupunsebagai pengubah momen. Sesuai dengan bentuk maupun carapemasangannya, roda gigi dapat diklasifikasikan sebagaimana yangditunjukkan pada tabel 1.

Tabel 1 Klasifikasi Roda Gigi.

Nama Orientasi poros Permukaanreferensi1 Roda Gigi Lurus (Spur Gears) sejajar silinder2 Roda Gigi Miring (Helical Gears) sejajar silinder3 Batang Gigi dan Roda Gigi (Rack and Gear) sejajar silinder

4 Roda Gigi Kerucut (Bevel Gears) berpotongantegaklurus/menyudut konis

5 Roda Gigi Silang (Crossed Gears) tak berpotongan, tak seja-jarsilinder dan

konis6 Roda Gigi Ulir/Cacing (Worm and Worm Gears) bersilangan silinder7 Roda Gigi Hipoid (Hypoid Gears) bersilangan hyperbola

Pengukuran kualitas geometrik roda gigi dapat dianggap sebagaipemeriksaan statik, karena dilakukan pengukuran semua elemen geometrikroda gigi dalam keadaan tidak digunakan. Kualitas geometrik tersebutmempengaruhi kualitas fungsional. Sewaktu dipakai roda gigi dapatmemperlihatkan gejala-gejala yang tidak diinginkan seperti getaran,kebisingan, variasi putaran atau bahkan kerusakan fatal, apabila kualitasgeometrik dan kualitas rakitan pasangan roda-gigi sebagaimana yangdirencanakan (tercantum dalam spesifikasi geometrik, dan spesifikasirakitan) tidak dipenuhi.

Selain pemeriksaan statik, sering dilakukan pemeriksaan dinamik,di mana roda gigi lengkap dengan pasangannya serta seluruh komponenkotak roda gigi (gear box) dijalankan dengan beban seperti yang direncana-kan. Pemeriksaan dinamik meneliti berbagai gejala antara lain kebisingan,getaran dan variasi putaran, dengan menggunakan metoda riset denganperalatan khusus. Karena bukan merupakan bidang metrologi, pemeriksaandinamik tidak kita bicarakan.

Pemeriksaan statik secara lengkap (meliputi seluruh elemengeometrik roda gigi) memerlukan waktu yang lama. Oleh sebab itu,dikembangkan suatu mesin pengukur otomatik yang merupakan jenis yanghanya sesuai bagi industri roda gigi. Mesin pengukur otomatik ini umumnyadilengkapi dengan komputer yang khusus direncanakan untuk pemeriksaangeometrik roda gigi. Selain berfungsi sebagai penganalisis hasil pengukuran,komputer juga dapat mengontrol jalannya sensor, yang berarti mempersing-kat waktu pemeriksaan. Meskipun demikian, interpretasi hasil pengukurantetap bergantung kepada keahlian/kecakapan operator yang bersangkutan.

Buku panduan ini dirancang sebagai acuan pemula untuk mempela-jari metrologi roda gigi. Dengan menguasai dasar-dasar yang diulas dalambuku ini diharapkan seseorang dapat dengan lebih mudah memperluaspengetahuan mengenai roda-gigi dengan mempelajari berbagai bukureferensi roda-gigi. Ulasan dalam buku ini dibuat mengikuti sistematikaberikut,

1 Involute; pembahasan mengenai bentuk profil gigi,2 Notasi dan Definisi elemen roda gigi,3 Kualitas geometrik roda Gigi; tinjauan dari beberapa aspek,

Metal Industries Development Center

2 METROLOGI RODA-GIGI

Gambar 1 Involut (involute) sebagai profil gigi suatu roda gigi.Karena garis berguling pada lingkaran dasar, panjanggaris AP akan sama dengan panjang garis lengkungAP0.

4 Toleransi; sistem toleransi roda gigi menurut standar ISO, dan5 Pengukuran geometrik roda gigi; tinjauan beberapa teknik

pengukuran yang sesuai bagi masing-masing elemengeometrik.

2 INVOLUT (Involute)Roda gigi merupakan komponen yang digunakan untuk meneruskan

atau menerima gerakan kepada/dari komponen bergigi lain dengan caramenempelkan pasangan gigi ke dua belah pihak secara berurutan. Supayaperpindahan gerakan ini berlangsung dengan halus tanpa gesekan yangmerugikan, profil gigi dibuat berbentuk garis (kurva; tergantung pada sudutpandang, bisa terlihat sebagai garis lurus atau garis lengkung) yang disebutdengan involut (involute).

Bayangkan seutas tali yang dililitkan pada silinder. Apabila silinderdipegang teguh dan lilitan tali dibuka, dengan tetap menjaga tegangan tali(sambil ditarik), maka ujung tali akan bergerak menjauhi permukaan silindermengikuti jejak yang berupa involut. Cara lain untuk menggambarkan involutadalah dengan menggulingkan batang lurus pada lingkaran dengan diametertertentu (lingkaran dasar, base circle). Pada mulanya, satu ujung di sisibatang (garis lurus) menempel pada lingkaran dasar di titik Po, lihat gambar1. Apabila batang tersebut digulingkan tanpa tergelincir, maka ujung yangsemula berimpit akan bergerak menjauh menurut garis lengkung yangberupa involut.

Sewaktu batang digulingkan, titik perpotongan antara garis lurusdengan lingkaran dasar akan pindah dari titik Po sampai ke titik A, dan bersamaan dengan itu ujung garis lurus yang semula berada di titik Po pin-

dah ke titik P.

Dua pa r a m e t e rpenentu besar kurva invo-lute adalah sudut dan r(panjang garis OP). Ke duaparameter tersebut dapatditentukan dari harga suduttekan () lihat gambar 1.

Bentuk kurva invo-lu te d ipengaruh i o lehlingkaran dasar. Semakinbesar jari-jari lingkarandasar rb, kurva involutesemakin kurang meleng-kung dan akhirnya akanberupa garis lurus jika rbmendekati tak terhingga.

Dua keuntungan pemilihaninvolute sebagai profil gigiadalah:

a Perbandingan kecepatan pasangan roda gigi (i=n1/n2 = z2/z1) tidak akanberubah meskipun ada sedikit perubahan pada jarak senter ke duaroda gigi.

b Profil gigi involut bagi batang-gigi (rack) berupa garis lurus ( rb = ~ ).Dengan demikian, bentuk kurva involut yang sulit tersebut dapatdengan mudah dibentuk dengan memakai pahat dengan mata-potong berprofil relatif sederhana (berprofil lurus pada prosespembuatan gear cutting generating method).

Profil gigi dibentuk oleh dua buah involut yang bertolak belakangsehingga arah putaran pasangan roda gigi dapat dibalik. Pada saat gigi mulaibersinggungan, akan terjadi garis kontak sepanjang lebar gigi. Selamapasangan roda gigi berputar, pada penampangnya akan terlihat titik kontakyang bergerak mengikuti garis lurus. Garis tersebut dinamakan garis aksi(line of action, lihat gambar 2), yang merupakan garis singgung dua lingkarandasar. Melalui garis aksi inilah gaya atau tekanan diteruskan oleh pasangangigi untuk sepanjang jarak kontak (length of contact). Oleh sebab itu, sudutantara garis aksi dengan garis yang tegak lurus garis penghubung ke duapusat roda gigi disebut dengan sudut tekan (pressure angle, ). Umumnyaroda gigi dibuat dengan sudut tekan tertentu, yaitu 14o atau 20o (standarISO, = 20o).


Gambar 2 Garis Aksi, Jarak Kontak, dan Sudut Tekanyang terjadi bila dua roda gigi dengan modulyang sama berpasangan. Jarak ke dua senterroda gigi akan mempengaruhi harganya.

Gambar 3 Profil standar (ISO) untuk batang gigi A dan roda gigiB. Jenis profil A digunakan sebagai profil pisau pemo-tong pada proses pembuatan dengan metoda genera-si.

3 DEFINISI DAN NOTASI ELEMEN RODA GIGI

Untuk memahami pemeriksaan kualitas geometrik roda gigi sertauntuk menghindarkan salah pengertian, perlu dicermati definisi dan notasi

beberapa elemen roda gigi. Menurut standar ISO (ISO 53; Cylindrical gearsfor general and heavy engineering Basic Rack & ISO R 1122; Glossary ofgears geometrical definitions) bentuk standar profil gigi bagi batang gigi danroda gigi lurus adalah seperti gambar 3.

1 Lingkaran Dasar (Base Circle)Lingkaran semu dengan diameter db yang merupakan dasar daripembentukan involute.

2 Lingkaran Referensi (Reference Circle)Lingkaran semu dengan diameter d, di mana kelilingnya merupakanhasil kali dari pits p dengan jumlah gigi z.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)



Catatan: - Lingkaran referensi merupakan lingkaran semu dan mempunyai arti yangpenting, karena menentukan harga parameter geometrik roda gigi.

- Lingkaran referensi hanya berlaku bagi roda gigi yang bersangkutan. Apabi-la dua roda gigi berpasangan, maka ada lingkaran semu lain yangdisebut dengan lingkaran pits (Pitch Circle) untuk masing-masingroda gigi dan saling bersinggungan sehingga kecepatan tangensialke dua roda gigi sama besar. Untuk setiap pasangan roda gigi,lingkaran pits ini dapat lebih besar, sama, atau lebih kecil dari lingkar-an referensi.

- Hubungan antara lingkaran dasar dan lingkaran referensi adalah :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2)

3 Pits (Pitch, p)Pits adalah panjang busur pada lingkaran referensi di antara duainvolute yang berurutan.

.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)

4 Modul (Module, m)Modul merupakan parameter yang menentukan jumlah gigi bagisuatu lingkaran referensi yang tertentu. Dua buah lingkaran referensidengan diameter yang sama dapat mempunyai jumlah gigi yangberlainan apabila harga m berbeda. Dua buah rodagigi hanya dapat berpasangan jika m sama. Roda gigi direncanakanuntuk suatu harga m yang tertentu, yang dapat dipilih dari beberapaharga standar. Satuan modul adalah mm.

5 Sudut Tekan (Pressure Angle, )Sudut tekan adalah sudut terkecil antara garis normal pada involutdengan garis singgung pada lingkaran referensi di titik potong antarainvolut dengan lingkaran referensi. Menurut standar ISO, sudut tekanberharga 20o.!

6 Lingkaran Puncak (Tip Circle)Lingkaran puncak adalah lingkaran dengan diameter da, merupakanpenampang silinder puncak yang dipotong oleh bidang tegak lurussumbu roda gigi.

7 Lingkaran Kaki (Root Circle)Lingkaran kaki adalah lingkaran dengan diameter df, merupakanpenampang silinder kaki yang dipotong oleh bidang tegak lurussumbu roda gigi.

8 Pits Dasar (Base Pitch, Pb)Pits dasar ada;ah panjang busur pada lingkaran dasar di antara duainvolut yang berurutan. Apabila tidak ada kesalahan pada involut,

panjang busur tersebut ( ) sama dengan panjang garis singgung

lingkaran dasar antara dua involut yang berdekatan ( )

. . . . . . . . . . . . . . . . (4)

9 Tebal Gigi (Tooth Thickness, s)Tebal gigi adalah panjang busur pada lingkaran referensi di antaradua buah sisi (profil) pada satu gigi.

10 Jarak Gigi (Space Width, R)Jarak gigi adalah panjang busur pada lingkaran referensi di antaradua sisi gigi yang berseberangan (antara dua gigi)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5)

11 Addendum (ha)Addendum adalah jarak radial antara lingkaran puncak denganlingkaran referensi.

12 Dedendum (hf)Dedendum adalah jarak radial antara lingkaran referensi denganlingkaran kaki.

13 Tinggi Gigi (Tooth Depth, hz)Tinggi gigi adalah jarak radial antara lingkaran puncak denganlingkaran kaki.

! Sudut tekan yang dimaksud adalah sudut tekan sew aktu roda gigi dibuat denganlingkaran referensi bersinggungan dengan lingkaran/garis referensi pahat . Apabila merekat idak bersinggungan, karena diinginkan adanya perubahan addendum atau perubahanjarak senter pasangan roda gigi, akan diperoleh sudut tekan kerja "e yang harganyaberbeda dengan sudut tekan " (sudut tekan terbuat; sew aktu roda gigi diperiksa,terpisah dari pasangannya).



. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (6)

14 Lebar Gigi (Face Width, b)Lebar gigi adalah jarak antara ke dua tepi roda gigi yang diukur padapermukaan referensi.

15 Tepi Serong (Barrelled Profile, lihat gambar 4a)Tepi serong adalah penyimpangan yang disengaja pada sisi gigi di kedua tepi roda gigi terhadap garis teoretik yang sejajar sumbu rodagigi. Cb adalah penyimpangan maksimum pada ke dua tepi roda gigi.

16 Profil Serong (Crowning, lihat gambar 4b)Profil serong adalah penyimpangan yang disengaja bagi kurva involutdi dekat lingkaran puncak, atau di dekat lingkaran kaki. Ca adalahpenyimpangan maksimum pada puncak gigi dan Cf adalahpenyimpangan maksimum pada lingkaran kaki.

17 Perubahan Addendum (Addendum Modification, mx)Perubahan addendum adalah jarak radial antara silinder referensiroda gigi dengan bidang referensi batang gigi yang merupakan pisaupemotong sewaktu roda gigi dibuat dengan metoda generasi(generating method), lihat gambar 4c.Pergeseran tersebut disengaja dengan alasan untuk memperkuatkaki gigi. Kalau tidak digeser maka roda gigi dengan jumlah gigi yangkecil ( z


Gambar 5 Pemeriksaan Kesalahan Putar (Run Out) bahan roda gigi.

Gambar 6 Identifikasi Gigi.

4.1 KUALITAS GEOMETRIK BAHAN RODA GIGI

Kualitas geometrik bahan roda gigi dapat mempengaruhi kualitasgeometrik roda gigi yang dibuat darinya. Pengaruhnya secara langsungadalah kesalahan diameter luar, karena diameter tersebut akan merupakandiameter puncak roda gigi. Selain itu, kesamaan sumbu (konsentrisitas)antara diameter luar dengan diameter lubang atau poros yang akanmerupakan dudukan roda gigi merupakan hal yang tak boleh diabaikan. Untukmempermudah proses pembuatan maupun proses pengukuran, biasanyapada bahan roda gigi telah dipersiapkan satu atau dua buah permukaanreferensi, yaitu permukaan referensi aksial dan radial. Dengan demikiankualitas bahan roda gigi dapat diperiksa dengan mengukur kesalahan putar(run out) pada ke tiga tempat seperti yang ditunjukkan gambar 5.

4.2 KUALITAS GEOMETRIK GIGI

Kualitas geometrik gigi suatu roda gigi dapat diklasifikasikan sbb., 1 Kesalahan pits 4 Kesalahan Tebal Gigi, dan2 Eksentrisitas 5 Kesalahan Gabungan3 Kesalahan Profil

Untuk membedakan suatu gigidengan gigi lainnya, setiap gigi diberinomor urut 1, 2, ...,z, searah jarum jamapabila roda gigi dipandang pada bidangreferensi aksial. Ke dua sisi gigi disebutsebagai sisi kiri (left flank) dan sisikanan (right flank) sesuai denganorientasinya, jika gigi kita pandang de-ngan puncak gigi (diameter puncak)terletak di sebelah atas, lihat gambar 6.Dengan cara demikian dapat dikatakanbahwa pits k adalah pits di antara sisi gigi(k-1) dengan sisi gigi k, dan pits kanan(kiri) adalah pits di antara dua sisi kanan(kiri).

4.2.1 Kesalahan Pits

Definisi Pits adalah panjang busur lingkaran referensi di antara duasisi gigi (kiri/kanan) yang berurutan. Dalam prakteknya pengukuran pits tidakkita laksanakan sebagaimana definisi teoretik, karena dua alasan yaitu:1 Lingkaran Referensi merupakan lingkaran semu, jadi tidak dapat ditentukan

lokasinya pada roda gigi dengan pasti.2 Panjang busur tak dapat diukur dengan mudah.

Karena kesulitan tersebut, sebagai gantinya dilakukan pengukuranpanjang tali busur pada suatu lingkaran tertentu (lingkaran periksa,checking circle) yang dipilih sedekat mungkin dengan lingkaran referensi.Selain itu, bukan harga pits sebenarnya yang harus diketahui melainkan



Gambar 7 Pengukuran Pits, pada lingkaranperiksa atau lingkaran dasar.

Gambar 8 Grafik hasil pengukuran pits: Kesalahan Pits Individu.

variasi harga pits (untuk seluruh gigi) yang perlu mendapat perhatian. Caralain untuk mengetahui variasi pits adalah dengan mengukur panjang pitsdasar (base pitch), lihat gambar 7.

Setelah pengukuran pits dilakukanuntuk seluruh gigi (tali busur pada lingkaranperiksa ataupun panjang pits dasar), hasilnyadiplot pada kertas grafik seperti gambar 8.Sumbu tegak di sebelah kiri merupakan hargayang dibaca pada alat ukur (kelebihan terhadapharga nol atau harga panjang referensi sewaktusensor alat ukur diatur kedudukannya). Sumbutegak di sebelah kanan, merupakan hargakesalahan pits individu (individual pitch error,fp), yaitu perbedaan antara pits sebenarnyadengan pits teoretik yang merupakan hargarata-rata pits untuk keseluruhan gigi.

Berdasarkan grafik kesalahan pits individu dapat ditentukan:

1 Kesalahan pits individu maksimum (maximum individual pitch error, fpmax). Merupakan harga yang harus diperhatikan bagi roda gigi yangberfungsi sebagai penerus daya (power gears).

2 Perbedaan pits antara dua gigi berurutan (pitch difference betweenconsecutive teeth, rp); contoh perbedaan pits antara gigi 9 dan 8adalah .

3 Perbedaan pits antara dua gigi sembarang (pitch differencebetween any teeth, Rp); contoh : perbedaan pits antara gigi 9 dan 3adalah .

Jika kesalahan pits individu dijumlahkan mulai dari pits pertamasampai dengan pits yang dimaksud, maka diperoleh harga kesalahan pitskumulatif (cumulative pitch error or displacement, D). Kesalahan pits



Gambar 9 Grafik Kesalahan Pits Kumulatif (Kurva Pergeseran/Displace-ment Curve).

kumulatif dapat dihitung untuk gigi pertama sampai dengan gigi terakhir,sehingga diperoleh grafik seperti gambar 9.

Berdasarkan grafik kesalahan pits kumulatif dapat ditentukan beberapa hargayang penting, yaitu :

1 Kesalahan kumulatif sepanjang sektor k pits (cumulative error over asector of k pitches, Fpk); merupakan kesalahan pits kumulatif untuksejumlah k pits yang dapat ditentukan di mana saja di sekeliling rodagigi.

2 Kesalahan pits kumulatif total (total cumulative pitch error, Fp); merupa-kan penyimpangan terbesar pada kurva kesalahan pits kumulatif,biasanya sama dengan harga Fpk terbesar untuk k = z/2 (setengahlingkaran).

Kurva kesalahan pits kumulatif (kurva pergeseran; displacementcurve) biasanya berbentuk sinusoidal, dengan demikian kesalahan pitskumulatif total akan terjadi pada sektor setengah lingkaran. Bentuk kurvayang lain mungkin pula terjadi dan harga kesalahan pits kumulatif yang besaruntuk sektor yang lebih kecil harus lebih diperhatikan daripada kesalahan pitskumulatif total (dalam hal ini Fpk menjadi faktor yang menentukan kualitasgeometrik roda gigi, bukannya Fp). Kesalahan pits kumulatif merupakan halyang harus diperhatikan bagi roda gigi yang berfungsi sebagai pengubahputaran (ketelitian gerakan kinematik).

Karena kemungkinan adanya kesalahan pengukuran pada setiappemeriksaan pits, penentuan kesalahan pits kumulatif berdasarkankesalahan pits individu sebagaimana yang diterangkan di atas kurang sesuaiapabila diterapkan pada pemeriksaan roda gigi dengan jumlah gigi yangbanyak. Dalam hal ini perlu ditentukan kesalahan pits kumulatif berdasarkankesalahan panjang sektor yang meliputi sejumlah gigi (k buah gigi, dandiusahakan z/k berharga bulat).

4.2.2 Eksentrisitas

Eksentrisitas adalah penyimpangan antara sumbu geometrik roda gigidengan sumbu referensi (sumbu lubang atau poros sebagai dudukan rodagigi). Pemeriksaan eksentrisitas sebagaimana definisi tersebut tidak mungkinuntuk dilaksanakan secara langsung, karena sumbu geometrik roda gigi sulituntuk ditentukan lokasinya. Efek eksentrisitas akan terlihat apabila roda gigidiputar pada sumbu referensi dan sementara itu suatu jam ukur peka denganposisi tetap yang mempunyai sensor bola (diameternya dipilih sehinggamenyinggung sisi gigi sedekat mungkin dengan lingkaran referensi) akanmenunjukkan variasi harga seluruh pengukuran pada selang antara dua gigi.Cara pengukuran ini disebut dengan pengukuran penyimpangan putarradial dan dari hasil pengukuran dapat dibuat grafik seperti gambar 10.



Gambar 10 Grafik Penyimpangan Putar Radial.

Gambar 11 Kesalahan Profil Total, Ff.

Seperti halnya kurva displacement, kurva penyimpangan putar radialberbentuk sinusoidal. Perbedaan antara harga tertinggi dengan hargaterendah disebut dengan Kesalahan Putar Radial (Radial Run-Out, Fr).Seandainya tidak ada kesalahan profil gigi, kesalahan putar radial akan samadengan dua kali harga eksentrisitas. Dalam kenyataannya kesalahan putarradial dipengaruhi oleh kesalahan profil ke dua sisi gigi dan mungkin jugadipengaruhi oleh cara pembuatan roda gigi.

Pemeriksaan penyimpangan putar radial merupakan cara yang umumdigunakan untuk memeriksa kualitas geometrik roda gigi, karena alat ukuryang digunakan relatif sederhana dan pengukuran mudah dilaksanakan.Selain itu, informasi yang diperoleh amat bermanfaat, karena eksentrisitasmerupakan salah satu sumber getaran (frekuensi getaran akan sama denganfrekuensi putaran roda gigi). Apabila dua roda gigi yang berpasangandirencanakan mempunyai celah yang sempit antara suatu gigi dengan gigipasangannya (backlash sekecil mungkin), sementara salah satu atau duaroda gigi tersebut mempunyai eksentrisitas yang cukup besar, kemungkinanbesar akan terjadi kemacetan yang dapat menyebabkan kerusakan fatal.

4.2.3 Kesalahan Profil

Karena ketidaksempurnaan proses pembuatan, profil gigi dapatmenyimpang dari bentuk yang dikehendaki. Kesalahan profil total (totalprofile error, ff) adalah jarak normal antara dua profil referensi yang menutupiprofil sesungguhnya, lihat gambar 11.

Pemeriksaan profil gigi dilakukan dengan menggunakan mesinpengukur profil, di mana gerakan sensor dapat diatur mengikuti bentukinvolute yang dikehendaki. Sementara itu, alat pencatat akan menunjukkanpenyimpangan terhadap profil teoretik. Daerah pemeriksaan z dibatasi, yaitu



Gambar 12 Kesalahan Orientasi Total (Distorsi; Distortion), F.

mulai dari lingkaran kaki kerja sampai dengan permulaan pemenggalan didekat puncak gigi (meliputi seluruh panjang kontak dengan gigi pasangan-nya). Apabila informasi mengenai roda gigi pasangannya tak diketahui,daerah pemeriksaan dibatasi dengan mengumpamakan batang gigi dasar(basic rack) sebagai pasangannya.

Perlu dicatat, bahwa bentuk profil referensi yang digunakan untukmenentukan harga ff (sewaktu menganalisis grafik hasil pengukuran) tidakharus sama dengan involute. Sebab, mungkin ada penyimpangan yangdirencanakan seperti profil lengkung (crowning) atau pemenggalan puncak,lihat gambar 11. Semua penyimpangan tersebut direncanakan gunamenjamin fungsional roda gigi.

Pemeriksaan profil gigi sebagaimana yang diterangkan di atasdilakukan dengan memandang gigi pada penampang melintang (dipotongoleh bidang tegak lurus sumbu roda gigi). Pemeriksaan gigi dapat pula dilaku-kan sepanjang lebar giginya. Pada roda gigi lurus (spur gear), setiap gigiharus sejajar dengan sumbu roda gigi. Sementara itu, pada roda gigi miring(helical gear) permukaan gigi akan membuat sudut tertentu terhadap sumburoda gigi. Pemeriksaan dilakukan dengan menggerakkan sensor alat ukursepanjang lebar gigi dan kesalahan pada arah normal ditunjukkan seperticontoh hasil pengukuran pada gambar 12.

Kesalahan orientasi total (total alignment error, Distortion, F)adalah jarak antara dua garis teoretik yang melingkupi garis potongpermukaan gigi sesungguhnya. Jarak tersebut diukur pada arah tegak lurussumbu referensi (sumbu roda gigi). Garis potong permukaan teoretik dapatberupa garis lurus yang sejajar sumbu roda gigi, membuat sudut ataumelengkung sesuai dengan perencanaan roda gigi. Harga kesalahanorientasi total F tidak boleh melebihi harga tertentu supaya tekanan bidangakibat gaya yang menekan gigi dapat terdistribusi dengan merata sepanjanglebar gigi (konsentrasi tegangan dihindari). Untuk pasangan roda gigi denganbacklash yang cukup kecil, distorsi yang terlalu besar dapat menyebabkan kedua sisi gigi (sisi kiri dan sisi kanan) bersinggungan dengan sisi pasangannyasehingga menimbulkan tambahan gaya dan tegangan dalam arah radial.

4.2.4 Kesalahan Tebal Gigi

Pemeriksaan tebal gigi selalu dilakukan terutama saat roda gigi dibuat(supaya operator mesin dapat melakukan penyetelan variabel proses).Apabila ketebalan seluruh gigi hampir sama, dan pemakaian roda gigitersebut tidak begitu kritis, cukup dilakukan pengukuran tebal salah satugiginya. Untuk roda gigi konstruksi umum, biasanya dilakukan pengukuranpada empat buah gigi yang terpisah lokasinya kurang lebih 90o dan kemudiandihitung harga rata-ratanya. Bagi roda gigi dengan kualitas tinggi pengukurantebal gigi biasanya dilakukan bagi seluruh giginya.

Untuk membatasi kesalahan tebal gigi, ditentukan toleransi tebal gigi.Suatu roda gigi yang teliti mungkin dirancang untuk beroperasi denganbacklash yang cukup besar, sehingga penyimpangan tebal gigi (terhadaptebal nominal) yang diperbolehkan relatif besar. Karena yang berperan adalah



Gambar 13 Toleransi tebal gigi; dapat dinyatakan untuk satu gigi atausejumlah gigi yang memiliki jarak tertentu (jarak singgungdasar; base tangent length).

kesalahan pits kumulatif (baik pits kiri maupun pits kanan), maka cukupdilakukan pengukuran tebal satu atau empat gigi apabila kesalahan pitskumulatif juga diperiksa.

Toleransi tebal gigi ditentukan berdasarkan penyimpangan atas(upper deviation, Ess) dan penyimpangan bawah (lower deviation, Esi)terhadap profil teoretik pada lingkaran referensi, lihat gambar 13a. Sebagaiganti pengukuran tebal gigi secara langsung, sering dilakukan pengukuranjarak singgung dasar (base tangent distance, W), yaitu jarak antara sisi kiridan sisi kanan dari dua gigi yang terpisah sejauh k buah gigi. Jumlah gigitersebut (k) dipilih sedemikian rupa sehingga garis yang dimaksud menying-gung lingkaran dasar. Apabila W merupakan jarak teoretik, maka toleransidinyatakan terhadap penyimpangannya, yaitu penyimpangan atas (EWs) danpenyimpangan bawah (EWi), lihat gambar 13b.

4.2.5 Kesalahan Gabungan

Seperti halnya dengan poros atau lubang yang dapat diperiksadengan memakai kaliber, pemeriksaan kualitas geometrik roda gigi yangdiproduksi massal dapat dilakukan dengan memakai roda gigi master(master gear, yang dibuat dengan ketelitian tinggi sehingga kesalahangeometriknya apabila dibandingkan dengan roda gigi yang diperiksa dapatdiabaikan). Roda gigi master dipasangkan pada roda gigi yang hendakdiperiksa pada mesin pengukur. Salah satu porosnya dapat bergerak radialrelatif terhadap poros yang diam, lihat gambar 14. Suatu pegas akanmenjaga supaya ke dua roda gigi yang berpasangan tersebut bersinggungan!dengan tekanan tetap dan tertentu. Karena adanya kesalahan profil, pits,distorsi maupun eksentrisitas, selama pasangan roda gigi tersebut diputar,salah satu roda gigi akan bergoyang dalam arah radial (oleh sebab itukesalahan ini disebut sebagai kesalahan gabungan, composite error).Goyangan tersebut ditunjukkan pada jam ukur atau direkam oleh alatpencatat pada koordinat kartesian atau pada koordinat polar.Dari grafik hasil pengukuran dapat ditentukan dua jenis kesalahan radial,yaitu:

1 Kesalahan gabungan antar gigi radial (radial tooth-to-tooth compositeerror, fi"), merupakan harga simpangan terbesar dari seluruhsimpangan yang direkam untuk satu kali putaran roda gigi yang

! Ke dua sisi gigi (kiri & kanan) bersinggungan dengan sisi ke dua gigi pasangannyasehingga t idak ada celah.



diperiksa. Simpangan tersebut diakibatkan oleh adanya kesalahanlokal untuk setiap gigi, seperti kesalahan pits, profil dan distorsi.

2 Kesalahan gabungan radial (radial composite error, double flank compos-ite error, Fi"), adalah jarak antara titik maksimum dan titik minimumdari grafik pengukuran goyangan radial. Sebagaimana yang terlihat,selain simpangan lokal grafik tersebut secara keseluruhan menunjuk-kan bentuk sinusoidal yang disebabkan oleh kesalahan konsentrisitasatau ketidaksamaan sumbu roda gigi dengan sumbu poros/lubangdudukan roda gigi.

Gambar 14 Pemeriksaan kesalahan gabungan dengan memakai roda gigi master yang dipasangpada mesin pengukur goyangan dalam arah radial. Grafik yang dihasilkan dapatberupa grafik dengan koordinat kartesian atau koordinat polar.

Pengukuran kesalahan gabungan dengan memakai roda gigi masterseperti ini dapat dilakukan dengan cepat, sehingga ongkos pemeriksaan rodagigi yang dibuat secara massal dapat diturunkan. Apabila terjadi keraguandalam penentuan kualitas suatu roda gigi karena variasi simpangan yangcukup besar, maka bagi roda gigi yang bersangkutan dapat diperiksakesalahan pits maupun kesalahan profilnya. Roda gigi dengan kualitas tinggitak mungkin diperiksa secara ini karena roda gigi masternya terlalu sulit untukdibuat.

Suatu cara lain untuk memeriksa kesalahan gabungan adalah denganmenetapkan jarak senter antara roda gigi master dan roda gigi yangdiperiksa. Ketika roda gigi master diputar dengan kecepatan konstan, rodagigi yang diperiksa akan terputar dengan putaran yang tak konstan akibatadanya kesalahan lokal pada setiap gigi pada roda gigi yang diperiksa. Suatujenis sensor putaran mampu merasakan variasi posisi satu sisi gigi di sekitarlingkaran referensi dan rekaman hasil pengukuran akan serupa dengan grafikkesalahan gabungan radial, lihat gambar 14.

Dari rekaman hasil pengukuran dapat ditentukan dua jenis kesalahantangensial, yakni :

1 Kesalahan gabungan antar gigi tangensial (tangential tooth-to-toothcomposite error, fi').

2 Kesalahan gabungan tangensial (tangential composite error, single flankcomposite error, Fi').

Catatan: Suatu roda gigi hanya mempunyai satu harga kesalahan gabungan radial Fi",karena sisi gigi kiri & kanan bersinggungan dengan sisi dua gigi



Gambar 15 Kesalahan kesejajaran ke dua senter roda gigi; kesalahaninklinasi, fx dan kesalahan deviasi, fy.

Gambar 16 Pengukuran besarnyabacklash.

pasangannya. Sebaliknya kesalahan gabungan tangensial Fi' dapatmempunyai dua harga yang berbeda sesuai dengan dua arah putaran rodagigi, yaitu sewaktu sisi kiri yang bersinggungan atau sisi kanan yangbersinggungan (ingat akan adanya celah penyebab backlash).

4.2.6 Kualitas Geometrik Pasangan Roda Gigi

Pemeriksaan geometrik dapat langsung diterapkan bagi pasanganroda gigi yang akan dirakit. Dalam hal ini dapat dipisahkan menjadi empatjenis pemeriksaan, yaitu :1 Pemeriksaan jarak senter,2 Pemeriksaan kesejajaran ke dua senter roda gigi,3 Pemeriksaan backlash, dan4 Pemeriksaan kesalahan gabungan.

Kesalahan jarak senter (center distance error, fa) dapat diukur padabidang tengah yang tegak lurus ke dua senter roda gigi. Daerah toleransi bagikesalahan jarak senter biasanya terletak simetrik terhadap garis nol (sesuaidengan jarak teoretik). Untuk beberapa kondisi pemakaian tertentu, daerahtoleransi tersebut direncanakan tidak simetrik (unilateral tolerance).

Kesalahan kesejajaran senter ke dua roda gigi dapat dinyatakandalam dua bentuk yaitu:

Kesalahan inklinasi (inclination error, fx), yaitu penyimpangan pada bidangyang melalui ke dua sumbu roda gigi yang seharusnya sejajar. Hargafx tersebut harus ditentukan sebesar mungkin, berarti pemeriksaankesejajaran dilakukan untuk seluruh lebar gigi b, lihat gambar 15a.

Kesalahan deviasi (deviation error, fy) adalah penyimpangan pada arahnormal terhadap bidang yang melalui ke dua sumbu roda gigi yangseharusnya sejajar. Seperti halnya kesalahan inklinasi, besarnyakesalahan deviasi harus ditentukan pada seluruh lebar gigi b, lihatgambar 15b.

Kesalahan gabungan; pada umumnya pasangan roda gigi mempunyai kedua jenis kesalahan tersebut (gambar 15c). Meskipun demikian,pengaruh kesalahan deviasi terhadap fungsi roda gigi akan lebihterasa.

Untuk menjamin kualitas fungsional, pasangan roda gigi dibuatmempunyai backlash yang tertentu. Pengukuran besarnya backlash dapatdilakukan dengan dua cara, yaitu:

1 Pengukuran backlash sirkuler (circular back-lash, jr)

Apabila salah satu roda gigi dicekam, roda gigipasangannya masih dapat digoyangkan ke kiri danke kanan. Suatu jam ukur dengan bantuan lengan,di mana sensornya diatur sehingga menempeltegak lurus pada satu sisi gigi di sekitar lingkaranreferensi, dapat digunakan untuk menentukanbesarnya simpangan maksimum, lihat gambar 16.2 Pengukuran backlash normal (normal backlash,

jn).Roda gigi ditekankan pada roda gigi yang dicekam,dan besarnya celah di antara dua sisi gigi di daerahsekitar garis kontak diukur dengan memakai kalibersisipan (feeler gauge). Untuk roda gigi lurus (spurgear), berlaku hubungan berikut :

. . . . . . . . . . . (7)


Pemeriksaan kesalahan gabungan dapat dilakukan sebagaimanayang telah diulas pada sub bab 4.2.5. Dalam hal ini tidak digunakan roda gigimaster, melainkan merupakan pasangan roda gigi sesungguhnya.

Kesalahan gabungan radial/tangensial yang diukur merupakan jumlahkesalahan gabungan dari masing-masing roda gigi. Apabila salah satu rodagigi mempunyai jumlah gigi yang jauh lebih banyak dari roda gigi pasangan-nya, maka dapat dicari posisi pemasangan (letak relatif) sedemikian rupasehingga menghasilkan kesalahan gabungan radial/tangensial sekecilmungkin.

4.2.7 Daftar Simbol

Beberapa jenis kesalahan geometrik beserta simbolnya seperti yangtelah diterangkan dirangkum pada tabel 2.

Tabel 2 Daftar simbol kesalahan geometrik roda gigi

Kesalahan Simbol

Kesalahan Pits IndividuKesalahan Kumulatif Sepanjang Sektor k PitsKesalahan Pits Kumulatif Total

fp!()FpkFp

Kesalahan Putar Radial FrKesalahan Profil TotalKesalahan Orientasi Total (Distorsi)

ffE

Toleransi Tebal Gigi- Penyimpangan Atas- Penyimpangan Bawah

Toleransi Jarak Singgung Dasar- Penyimpangan Atas- Penyimpangan Bawah

EssEsi

EWsEWi

Kesalahan Gabungan Antar Gigi RadialKesalahan Gabungan RadialKesalahan Gabungan Antar Gigi TangensialKesalahan Gabungan Tangensial

ff"Fi"fi'Fi'

Kesalahan Jarak SenterKesalahan InklinasiKesalahan Deviasi

fa()fxfy

5 TOLERANSI RODA GIGI (SISTEM ISO)

Standar ISO 1328 (parallel involute gears, ISO system of accuracy)merupakan sistem toleransi bagi roda gigi lurus dari berbagai kualitas. ISOmenggunakan tanda pengenal kualitas berupa angka, mulai dari 1 sampaidengan 12. Umumnya orang mengatakan angka kualitas 1 sebagai kualitastinggi (teliti) sementara angka 12 sebagai kualitas rendah (tidak teliti).Karena hal ini muncul istilah roda gigi kualitas tinggi (halus atau teliti) danroda gigi kualitas rendah (kasar atau tidak teliti). Pemakaian istilahkualitas teliti dan tidak teliti sebaiknya dihindarkan, karena bisamenimbulkan kerancuan". Sebaiknya sebut saja dengan nomor kualitas ISO(1 s.d.12) atau gunakan istilah cermat dan kurang cermat (roda gigiberkualitas cermat dan roda gigi berkualitas kurang cermat).

!dapat dinyatakan dalam arah normal, t ransversal, atau pada lingkaran dasar (fpn, fpt, fpb).

" Telit i berkonotasi benar (betul). Bila sesuai dengan acuan, dapat dikatakan telit i.Toleransi merupakan besarnya simpangan yang diperbolehkan. Toleransi dipakai sebagaiacuan pembuatan suatu komponen mesin. Komponen mesin yang karakterist iknya sesuaidengan acuan dapat dikatakan sebagai komponen yang telit i. Mungkinkah dikatakansuatu toleransi yang telit i sementara toleransi t idak bisa diperbandingkan dengan acuan(acuan yang mengacu?)?.



Kualitas yang diinginkan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Kecepatan putar, m/menit 1 - 3 3 - 6 6 - 20 20 ke atasPenggunaan : - mesin umum - kendaraan bermotor - alat ukur - roda gigi masterProses pembuatan : Form Milling Shaping/hobbing Shaving Grinding

Tabel 3 Pemilihan kualitas roda gigi ditinjau dari fungsi & prosespembuatan.

Pemilihan kualitas roda gigi ditentukan oleh fungsi, kondisi kerja ataubeban yang akan dialami oleh roda gigi. Selain itu, jenis proses pembuatan-nya pun harus dipilih sesuai dengan kualitas yang diinginkan. Sebagaigambaran umum dapat ditunjukkan hubungan antara kualitas roda gigidengan fungsi maupun jenis proses pembuatan, sebagaimana tabel 3.

Angka kualitas menentukan besar kecilnya daerah toleransi bagisetiap elemen geometrik roda gigi dengan profil dasar menurut standar ISO53 (cylindrical gears for general and heavy engineering, Basic Rack), lihatgambar 2, dan modul yang dianjurkan adalah sesuai dengan ISO R 54 (moduland diametral pitches of cylindrical gears for general engineering and heavyengineering), lihat tabel 4. Biasanya semua elemen geometrik pasangan rodagigi dipilih dengan suatu angka kualitas yang sama. Dalam hal tertentu,sesuai dengan persetujuan antara si pemakai dan si pembuat, satu ataubeberapa elemen geometrik dapat direncanakan mempunyai kualitas yanglebih cermat ataupun kurang cermat!. Akan tetapi, beberapa jenis kesalahanyang berasal dari grup yang sama harus mempunyai angka kualitas yangsama. Grup tersebut adalah :

Grup I : Fpk, Fp, Fr, Fi", Fi'Grup II : fpt', fpn, fpb, ff, fi", fi'Grup III : F, fx, fy.

5.1 TOLERANSI BAHAN RODA GIGI

Toleransi lubang atau poros roda gigi beserta diameter puncakditentukan oleh harga toleransi standar (IT) untuk masing-masing angkakualitas sebagaimana yang ditunjukkan pada tabel 5. Sementara itu, hargaIT sesuai dengan diameter yang diberi toleransi diperlihatkan pada tabel 6.Tabel 7 merupakan harga penyimpangan putar bagi bidang referensi (radialatau aksial).

! berdasarkan pert imbangan atas kesalahan yang mungkin terjadi akibat dipilihnya satujenis proses pembuatan maupun atas segi pent ing t idaknya untuk membatasi suatu jeniskesalahan dit injau dari fungsi roda gigi.



pilihan ke: pilihan ke: pilihan ke: pilihan ke:1 2 1 2 1 2 3 1 2 3

0,05 0,5 3 3,25 32 (30)

0,055 0,55 3,5 3,75 36 (33)

0,06 0,6 4 (4,25) 40 (39)

0,07 0,65 4,5 (4,75) 45 (42)

0,08 0,7 5 (5,25) 50

0,09 0,75 5,5 (5,75) 55

0,1 0,8 6 (6,25)6,5(6,75) 60 65

0,11 0,85 7 (7,5)

0,12 0,9 8 (8,5) 70 75

0,14 0,95 9 (9,5)

0,16 1 10

0,18 1,125 11

0,20 1,25 12 (13)

0,22 1,375 14

0,25 1,5 16 (15)

0,28 1,75 18

0,3 2 20

0,35 2,25 22 (24)

0,4 2,5 25 (27)0,45 2,75 28

Tabel 4 Modul yang dianjurkan ISO (m; satuan dalam mm).

Angka Kualitas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Lubang -dimensi-kesalahan bentukIT4IT1

IT4IT2

IT4IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT8

Poros -dimensi-kesalahan bentukIT4IT1

IT4IT2

IT4IT3 IT4 IT5 IT5 IT7 IT8

Diameter puncak IT6 IT7 IT8 IT9 IT11Kesalahan putar 0,1a 0,25a 0,4a 0,63a

Tabel 5 Toleransi bahan roda gigi.

5.2 TOLERANSI PITS

Besarnya kesalahan kumulatif sepanjang k pits (Fpk) dibatasi sesuaidengan angka kualitas yang dipilih. Harga k ditentukan berdasarkan grafikkesalahan pits kumulatif sesuai dengan panjang sektor di mana kesalahanpits kumulatif adalah yang terbesar. Biasanya kesalahan maksimum terjadipada panjang sektor setengah lingkaran (k = z/2). Tabel 8 menunjukkanharga Fpk yang diizinkan bagi setiap angka kualitas sesuai dengan panjangbusur;

L = k. . m (mm).Kesalahan pits individu pada penampang melintang (fpt) ditentukan

berdasarkan angka kualitas, modul dan diameter pits, sebagaimana yangditunjukkan pada tabel 9. Dari tabel 8 dapat pula dicari kesalahan pits individuyaitu harga Fpk untuk k = 1 (L = .m). Dengan demikian, harga bataskesalahan pits individu yang diizinkan harus dipilih dari dua harga yangdidapat dari tabel 8 atau 9 di mana diambil harga yang terkecil. Kesalahan



d (mm) IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11di atas s.d

61018305080

120180250315400500630800

100012501600200025003150

1018305080

120180250315400500630800

1000125016002000250031504000

11.21.51.522.53.54.5678

1.52

2.5 2.5

34578910

2.534456810121315

45678

101214161820222528333946556882

689

11131518202325273236404755657896

115

911131619222529323640445056667892

110135165

1518212530354046525763708090

105125150175210260

2227333946546372818997

110125140165195230280330410

364352627487

100115130140155175200230260310370440540660

587084

100120140160185210230250280320360420500600700860

1050

90110130160190220250290320360400440500560660780920

110013501650

Tabel 6 Harga toleransi standar (IT = m).

Diameter pits d(mm)

Kualitas(harga dalam m)

di atas s.d. 1&2 3&4 5&6 7&8 9&12

125400800

16002500

125400800

160025004000

2.83.65.07.0

10.016.0

79

12182540

111420284063

1822324563

100

28365071

100160

Tabel 7 Penyimpangan putar bidang referensi (radial/aksial).

L (mm) Kualitasdi atas s.d. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

-11.2

20325080

160315630

100016002500315040005000

11.220325080

160315630

1000160025003150400050007200

1.11.62.02.22.53.24.56.08.0101114161820

1.82.53.23.64.05.07.01012161822252832

2.84.05.05.56.08.0111620252836404550

4.5689

1012182532404556637180

71012141620284050637190

100112125

111620222532456380

100112140160180200

1622283236456390

112140160200224250280

22324045506390

125160200224280315355400

324556637190

125180224280315400450500560

45638090

100125180250315400450560630710800

83100112125140180250355450560630800900

10001120

90125160180200250355500630800900

1120125014001600

Tabel 8 Toleransi kesalahan pits kumulatif (Fpk atau Fp, m).

pits individu pada arah normal (untuk roda gigi miring dengan sudut helikssebesar ) dan kesalahan pits individu pada lingkaran dasar dapat dicaridengan memakai rumus:

; = sudut heliks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . (8)

; = sudut tekan (20o).. . . . . . . . . . . . . . (9)


Diameter Pitsd (mm)

Modulm

Kualitas

di atas s.d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12- 125 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10

1.01.21.4

1.62.02.2

2.53.23.6

455.5

689

101314

141820

202528

263540

405056

567180

80100112

125 400 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25

1.11.41.61.82.2

1.82.22.52.83.6

2.83.64.04.55.5

4.55.5679

79

101114

1114161822

1620222532

2228323645

3240455063

4556637190

638090

100125

90112125140180

400 800 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

1.21.41.82.02.53.2

2.02.22.83.24.05.0

3.23.64.55.06.08.0

55.5781013

89

11131620

131418202532

182025283645

252836405063

364050567190

50567180

100125

7180

100112140180

100112140160200250

800 1600 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

1.21.61.82.02.53.2

2.02.52.83.24.05.0

3.64.04.55.06.08.0

5.56781013

91011131620

141618202532

202225283640

283236405063

404550567190

56637180

100125

8090

100112140180

112125140160200250

1600 2500 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

1.61.82.02.22.83.6

2.52.83.23.64.55.5

4.04.55.05.57.09.0

67891114

101113141822

161820222836

222528324050

323640455671

4650566380

100

63718090

112140

90100112125160200

125140160180224280

2500 4000 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

1.82.02.22.52.83.6

2.83.23.64.04.55.5

4.55.05.56.07.09.0

789101114

111314161822

182022252836

252832364050

364045505671

5056637180

100

718090

100112140

100112125140160200

140160180200224280

Tabel 9 Toleransi kesalahan pits individu (fpt, m).

Diameter Pitsd (mm)

Modulm

Kualitas

di atas s.d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12- 125 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10

3.64.55.0

5.57.08.0

91113

141820

222832

366371

506371

638090

80100112

100125140

125160180

160200224

125 400 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25

4.05.05.56.08.0

6.08.09.01013

1013141620

1620222532

2532364050

4050566380

56718090

112

7190

100112140

90112125140180

112140160180224

14180200224280

180224250280355

400 800 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

4.55.05.57.09.011

7.08.09.0111418

111314182228

182022283645

283236455671

4550567190

112

637180

100125160

8090

100125160200

100112125160200250

125140160200250315

160180200250315400

200224250315400500

800 1600 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

5.05.56.07.09.011

8.09.010111418

131416182228

202225283645

323640455671

5056637190

112

718090

100125160

90100112125160200

112125140160200250

140160180200250315

180200224250315400

224250280315400500

1600 2500 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

5.56.07.08.01013

9.01011131620

141618202532

222528324050

364045506380

56637180

100125

8090

100112140180

100112125140180224

125140160180224280

160180200224280355

200224250260355450

250280315355450560

2500 4000 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

6.07.08.09.01011

101113141620

161820222532

252832364050

404550566380

63718090

100125

90100112125140180

112125140160180224

140160180200224280

180200224250280355

224250280315355450

280315355400450560

Tabel 10 Toleransi kesalahan putar radial dari gigi (Fr, m).


Diameter Pitsd (mm)

Modulm

Kualitas

di atas s.d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12- 125 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10

2.12.42.5

2.63.03.4

3.64.04.5

4.85.36.0

678

81012

111417

142022

223236

365056

568090

90125

140 125 400 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25

2.42.52.63.03.4

3.03.23.64.04.8

4.04.55.05.56.5

5.36.06.57.59.5

789

1114

911131620

1316192230

1822283245

2836455071

45567180

112

7190

112125180

112140180200280

400 800 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

2.62.83.03.23.84.5

3.43.84.04.55.36.5

4.55.05.56.07.59.5

6.57.07.59.0

10.514

91011131621

121416182430

172024263648

252836405671

4045566390

112

637190

100140180

100112140160224280

160180224250355450

800 1600 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

3.03.23.43.64.25.0

4.24.54.85.06.07.0

5.56.06.57.58.5

10.5

8.09.09.5

10.51215

111314151928

171820222836

242830344253

364045506380

56637180

100125

90100112125160200

140160180200250315

224250280315400500

1600 2500 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

3.84.04.04.24.85.5

5.35.56.06.57.08.0

7.58.08.59.0

10.512

1111.5

12131518

161718202228

242528303642

363840455363

5056637180

100

8080

100112125160

125140160180200250

200224250280315400

315355400450500630

2500 4000 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

4.54.85.05.35.56.5

6.57.07.57.58.59.5

1010

10.5111315

141516171922

212224252834

323436384550

505356606780

71809090

100125

112125140140160200

180200224224250315

280315355355400500

450500560560630800

Tabel 11 Toleransi kesalahan profil total (ff, m).

Lebar gigib (mm)

Kualitas

di atas s.d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

40100

40100160

2.84.05.0

3.66.06.0

4.56.08.0

5.58.010

71012

91216

111620

182532

284050

456380

71100125

112160200

Tabel 12 Toleransi kesalahan total (distorsi) (, m).

5.3 TOLERANSI EKSENTRISITAS

Seperti halnya toleransi kesalahan pits individu, toleransi kesalahanputar radial (Fr) ditentukan berdasarkan angka kualitas, modul dan diameterpits, lihat tabel 10.

5.4 TOLERANSI PROFIL

Dengan mengetahui angka kualitas, modul dan diameter pits, hargakesalahan profil total (ff) yang diizinkan dapat dicari dari tabel 11. Untuk lebargigi yang tertentu, harga kesalahan distorsi (F) adalah seperti yangdiperlihatkan tabel 12.

5.5 TOLERANSI TEBAL GIGI

Toleransi tebal gigi (s) atau jarak singgung dasar (W) ditentukanberdasarkan harga penyimpangan atas dan penyimpangan bawah relatif terhadap garis nol (yang merupakan tebal gigi nominal atau jarak singgungdasar nominal), lihat gambar 13. Dalam sistem ISO, penyimpangan atas danpenyimpangan bawah tersebut ditandai dengan simbol huruf.


C = + fptD = 0E = - 2 fptF = - 4 fptG = - 6 fpt

H = - 8 fptJ = - 10 fptK = - 12 fptL = - 16 fptM = - 20 fpt

N = - 25 fptP = - 32 fptR = - 40 fptS = - 50 fpt

Tabel 13 Simbol kesalahan huruf bagi penyimpangan atas/bawah.

Diameter Pitsd (mm)

Modulm

Kualitas

di atas s.d. 4 5 6 7 8 9 10 11 12- 125 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10

79

10

101314

141820

202528

283640

364550

455663

567180

7190

100125 400 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25

810111316

1114161822

1620222532

2228323645

3240455063

4050566380

50637180

100

638090

100125

80100112125

160 400 800 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

91011141822

131416202532

182022283645

252832405063

364045567190

4550567190

112

56637190

112140

718090

112140180

90100112140180224

800 1600 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

101113141825

141618202536

202225283650

283236405071

4045505671

100

5056637190

125

63718090

112160

8090

100112140200

100112125140180250

1600 2500 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

111314162025

161820222836

222528324050

323640455671

4550566380

100

56637180

100125

718090

100125160

90100112125160200

112125140160200250

2500 4000 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

131416182025

182022252836

252832364050

364045505671

5056637180

100

63718090

100125

8090

100112125160

100112125140160200

125140160180200250

Tabel 14 Kesalahan gabungan antar gigi radial (ff", m).

Untuk suatu simbol huruf tertentu, harga penyimpangan atas/bawahmerupakan harga toleransi kesalahan pits individu (fpt, lihat tabel 9) dikalikandengan suatu faktor sebagaimana yang diperlihatkan pada tabel 13. Dengandemikian, besarnya daerah toleransi dapat dicari dari selisih antara penyim-pangan atas dan penyimpangan bawah sebagai contoh berikut:

F, Penyimpangan atas Ess = -4 fptL, Penyimpangan bawah Esi = -16 fptT, Toleransi (FL) = Ess - Esi = 12 fpt

5.6 TOLERANSI KESALAHAN GABUNGAN

Toleransi kesalahan gabungan antar gigi radial (fi") dan toleransikesalahan gabungan radial (Fi") dapat ditentukan dengan memakai tabel 14.dan 15. Sementara menunggu hasil-hasil penelitian, standar ISOmerekomendasikan harga kesalahan gabungan tangensial diturunkan daritoleransi kesalahan pits dan kesalahan profil total sesuai dengan rumusberikut:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (10)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (11)



Diameter Pitsd (mm)

Modulm

di atas s.d. 4 5 6 7 8 9 10 11 12- 125 1 - 3.5

> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10

202528

324045

506371

7190

100

90112125

112140160

140180200

180224250

224280315

125 400 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25

2228323645

3645505671

56718090

112

80100112125160

100125140160200

125160180200250

160200224250315

200250280315400

250315355400500

400 800 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

252832405063

4045506380

100

637180

100125160

90100112140180224

112125140180224280

140160180224280355

180200224280355450

224250280355450560

280315355450560710

800 1600 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

283236405053

4550566380

100

718090

100125160

100112125140180224

125140160180224280

160180200224280355

200224250280355450

250280315355450560

315355400450560710

1600 2500 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

323640455671

5056637190

112

8090

100112140180

112125

]140160200250

140160180200250315

180200224250315400

224250280315400500

280315355400500630

355400450500630800

2500 4000 1 - 3.5> 3.5 - 6.3> 6.3 - 10> 10 - 16> 16 - 25> 25 - 40

364045505671

5663718090

112

90100112125140180

125140160180200250

160180200224250315

200224250280315400

250280315355400500

315355400450500630

400450500560630800

Tabel 15 Kesalahan gabungan radial (Fi", m).

Kualitas 1&2 3&4 5&6 7&8 9&10 11&12

Harga fa () IT4 IT6 IT7 IT8 IT9 IT11

Tabel 16 Toleransi kesalahan jarak senter (fa, m).

5.7 TOLERANSI PASANGAN RODA GIGI

Toleransi kesalahan jarak senter (fa) ditentukan sesuai dengan tabel16, di mana harga toleransi standar IT dicari dari tabel 6 untuk a sama dengand. Harga toleransi tersebut simetrik terhadap jarak nominal. Apabila dikehen-daki, toleransi unilateral (contoh, +2 fa) sesuai dengan kelonggaran yang perludiberikan untuk mendapatkan harga backlash tertentu, harus dinyatakansecara jelas pada gambar teknik.

Toleransi kesalahan inklinasi dan deviasi diturunkan dari hargatoleransi kesalahan distorsi (F, lihat tabel 12) dengan memakai rumusberikut :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (12)

.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (13)

Harga toleransi kesalahan gabungan bagi pasangan roda gigimerupakan jumlah harga toleransi kesalahan gabungan bagi masing-masingroda gigi (dicari dari tabel 14 dan 15 atau rumus 10 dan 11).



5.8 CONTOH PENENTUAN TOLERANSI RODA GIGI

Suatu pasangan roda gigi lurus (spur gear) dengan profil involutedengan data sebagai berikut :

m = 5 mm, z1 = 20 buah; diameter lubang = 25 mmb = 50 mm, z2 = 100 buah; diameter lubang = 80 mm

Kualitas yang direncanakan = 6 FL

Beberapa harga yang diperlukan untuk menghitung toleransi :Roda gigi 1 Roda gigi 2

- diameter pits, dp = m.z- jarak senter, a = (dp1 + dp2)/2 = 300 mm- diameter puncak; da = dp + 2 m- panjang busur untuk k = z/2; L = k..m

100 mm110 mm110 mm157 mm

500 mm

110 mm785 mm

Berdasarkan data ini dapat dihitung beberapa harga penyimpangan atautoleransi yang diperbolehkan sebagai berikut :

Kesalahantabel/rumus

yang diperlu-kan

ToleransiRodagigi 1

Rodagigi 2

- Diameter lubang ; IT 6 (tabel 5)- Diameter puncak ; IT 8 (tabel 5)- Penyimpangan putar (bidang referensi)- Kesalahan pits kumulat if total ; Fp- Kesalahan pits individu; f pt- Penyimpangan putar radial; Fr- Kesalahan prof il total, f f- Distorsi, F$- Toleransi tebal gigi (6 FL)

- penyimpangan atas, Ess = - 4 f pt- penyimpangan baw ah, Esi = - 16 f pt- Kesalahan gabungan antar gigi radial, f i"- Kesalahan gabungan radial, Fi"- Kesalahan gabungan antar gigi tangensial, f i'- Kesalahan gabungan tangensial, Fi'

t abel 6 tabel 6 tabel 7 tabel 8 tabel 9 tabel 10 tabel 11 tabel 12tabel 13 dan 9 tabel 14 tabel 15 rumus 10 rumus 11

13541132

13451012

- 52- 208

18632342

191102080

14501412

- 56- 224

20712894

- Kesalahan jarak senter; f a- Kesalahan inklinasi; f x- Kesalahan deviasi; f y

tabel 16/6 rumus 12 rumus 13

26126

- Kesalahan gabungan antar gigi radial- Kesalahan gabungan radial- Kesalahan gabungan antar gigi tangensial- Kesalahan gabungan tangensial

jumlah bagi roda gigi 1 & 2

3813451

136

5.9 INFORMASI PADA GAMBAR TEKNIK

Menurut standar ISO 1340 (cylindrical gears, informat ion to begiven to t he manufacturer by the purchaser in order to obtain the gearrequired) gambar teknik roda gigi harus memperlihatkan harga:

- Diameter puncak dengan toleransinya,- Lebar gigi,- Diameter lubang atau poros dudukan roda gigi beserta toleransinya,- Letak sisi penempatan (locat ing face),- Kehalusan permukaan sisi gigi, bila perlu kehalusan kaki gigi.

Selain itu, pada gambar teknik harus dicantumkan tabel yang berisiketerangan lain yang diperlukan untuk proses pembuatan maupunpengukuran. Isi t abel tersebut secara berurutan dari atas ke baw ahadalah:

- Modul (modul normal untuk roda gigi miring),- Jumlah gigi (untuk roda gigi sektor, jumlah gigi dari roda gigi di mana

sektor tersebut direncanakan),- Pisau pemotong (batang gigi, basic rack), standar ISO 53, sudut tekan

20o. Apabila t idak sesuai dengan standar harus dinyatakandengan jelas, bila perlu disertai gambar,

- Harga sudut heliks (untuk roda gigi miring),- Arah sudut heliks; untuk roda gigi double helix arahnya harus dinyata-

kan dengan simbol sesuai dengan standar ISO 2203,- Diameter referensi,



Gambar 17 Contoh gambar teknik roda gigibeserta tabel keterangannya.

Karakteristik gigi

Modul 5

jumlah gigi 48

Basic Rack ISO 53 - 20E

Sudut heliks 23.55 65E atau23E33'23,4"1

Arah sudut heliks kanan

Diameter referensi 240 mm

Koefisien perubahan Ad-dendum

0

Tebal gigi :jarak singgung dasarmelalui k buah gigi (k=6)

-0.04-0.06 mm

85.13

Kelas kualitas 6

Jarak senter 240 0.02 mm

Roda gigi pasangan z = 8No. Gambar 4167020

- Koef isien perubahan addendum (dalam % modul),

- Tebal gigi; harga nominal beserta penyimpangan atas & baw ah,Harga nominal tersebut dapat dipilih dari salah satu harga berikut :- jarak singgung dasar melalui sejumlah k buah gigi,- panjang tali busur (constant chord length),- diameter/jarak antara dua pen/bola yang diletakkan di antara

gigi pada sisi yang berseberangan ( 180o), besertadiameter pen/bola yang digunakan.

- Informasi yang pent ing mengenai toleransi roda gigi (angka kualitas),- Jarak senter pasangan roda gigi beserta toleransinya,- Roda gigi pasangannya; jumlah gigi dan nomor gambarnya,

- Informasi lain yang mungkin diperlukan dalam proses pembuatan/pengukuran; sebagai contoh: - Permukaan penahan/pemegang dengan harga penyimpangan

putar yang diizinkan,- Penyimpangan putar radial maksimum dari bidang referensi guna

mempermudah pelaksanaan pemotongan giginya,- dan informasi lainnya.

Contoh gambar teknik bagi roda gigi miring adalah sepert i gambar 17 .

6 PENGUKURAN GEOMETRIK RODA GIGI

Setelah memahami makna involut , elemen geomet rik roda gigi,ragam kesalahan yang mungkin terjadi pada elemen geometrik, sertatoleransi roda gigi, barulah seseorang dapat melakukan pengukurangeomet rik roda gigi dengan baik dan benar. Mengukur memang perludilat ih, demikian pula halnya dalam pengukuran geomet rik roda gigi,terutama dalam mencermat i berbagai sumber kesalahan dalam prosespengukuran guna mencegah t imbulnya kesalahan. Ragam peralatan yangdilibatkan serupa dengan jenis peralatan yang umum sepert i jangka-sorong (vernier caliper), mikrometer, jam ukur (dial indicator), dan alatukur standar serta alat ukur bantu. Dalam hal-hal tertentu memang



Gambar 18 Alat Ukur Variasi Pits (pada lingkaran referensi).

diperlukan jenis alat atau mesin ukur yang khusus dibuat untuk melaku-kan pengukuran roda gigi.

Manfaat pengukuran memang lebih menonjol jika selain memaha-mi teknologi mengukur, operator juga paham akan proses pembuatanroda gigi. Dengan demikian, informasi yang diperoleh dari pengukurandapat digunakan sebagai masukan untuk memperbaiki dan/ataumeningkatkan kualitas produksi roda gigi.

Alat dan cara pengukuran geomet rik roda gigi yang akan diulaspada beberapa sub bab berikut memang dibatasi hanya untuk jenis rodagigi lurus (spur gear). Teknik pengukuran untuk jenis roda gigi lain bisadipelajari lew at buku referensi met rologi roda gigi dengan lebih mudahasalkan dasar pengukuran roda gigi lurus ini telah dipahami. Sistemat ikapembahasan dasar pengukuran roda gigi adalah sbb.

1 Pengukuran variasi pits,2 Pengukuran eksent risitas gigi,3 Pengukuran prof il gigi,4 Pengukuran tebal gigi, dan5 Pengukuran kesalahan gabungan.

6.1 PENGUKURAN VARIASI PITS

Variasi pits dapat diukur dengan memakai alat ukur denganelemen pemeriksa sepert i gambar 18 . Roda gigi dipasang pada senter,sementara itu posisi penahan (stopper) dengan elemen pemeriksa diatursehingga ujung lengan tetap dan lengan gerak menyentuh sisi gigi (sisikiri/kanan) pada lingkaran periksa (yang dipilih sedekat mungkin denganlingkaran referensi). Pegas penekan berfungsi untuk menjaga supaya sisigigi tetap menekan pada lengan tetap. Setelah harga pada indikatordicatat (A1) maka elemen pemeriksa diangkat dan roda gigi diputar keposisi pits berikutnya. Selanjutnya elemen pemeriksa diturunkan lagisampai ke batas penahan (stopper) dan harga pada indikator dicatat (A2).Prosedur di atas diulang sampai seluruh pits diperiksa. Kesalahan pit sindividu (f pi) merupakan selisih antara harga pada indikator (A i) denganharga rata-rata , yaitu :

. . . . . . . . . . . . . . . . . (14)

di mana



Gambar 19 Alat ukur variasi pits pada lingkaran dasar.

Dengan mengetahui harga kesalahan pits individu, dapat dibuatkurva kesalahan pits kumulat if (kurva displacement ) sebagaimana yangtelah diterangkan pada sub bab 4.2.1.; gambar 8 & 9.

Pengukuran variasi pits sepert i di atas dilakukan pada lingkaranreferensi yang memerlukan alat ukur yang relat if besar dengan peralatansenter beserta elemen pemeriksa. Suatu jenis alat ukur variasi pits yanglain adalah alat ukur variasi pits dasar (base pitch tester) dengan bentukyang relat if kecil dan mudah dibaw a (portable). Sew aktu dipakai alat inidiletakkan di atas roda gigi yang diperiksa (lihat gambar 19a) yangditumpu oleh satu silinder atau dua bola (kemiringan bisa diatur sesuai

dengan sudut heliks bagi roda gigi miring). Diameter silinder atau bolatersebut harus dipilih sesuai dengan modul roda gigi supaya jarak antarasensor (A) dengan sisi luar silinder/bola (B) sama dengan jarak pits dasarnominal (pb = p cos ").

Sebagai gant i dari silinder/bola dapat digunakan dua lengan datar(C & D lihat gambar 19b) yang dapat diatur jaraknya supaya dapatmenumpu alat ukur di atas roda gigi dan bersamaan itu jarak antarasensor A dengan lengan datar D diatur sesuai dengan panjang pits dasarnominal. Sew aktu digunakan, alat ukur ini digoyangkan sedemikian rupasehingga sensor bergeser ke atas & ke baw ah pada sisi gigi dan sementa-ra itu harga minimum yang ditunjukkan pada indikator dicatat . Kecermat -an pengukuran yang t inggi hanya bisa dicapai oleh seorang operator yangterlat ih, karena kesalahan yang cukup besar dapat terjadi apabilapengukuran dilakukan dengan t idak saksama.

Alat ukur pits pada lingkaran dasar lebih prakt is bila dibandingkandengan alat ukur pits pada lingkaran referensi (karena bentuknya kecildan dapat digunakan juga untuk memeriksa roda gigi yang besar). Akantetapi, pengukuran variasi pits dasar hanya sesuai bagi roda gigi yangmempunyai kesalahan prof il yang relat if kecil.

Kesalahan pits individu (pada lingkaran dasar) dapat pula diketahuidengan mengukur jarak singgung dasar (base tangent length) yangmelalui k buah gigi (k dipilih sehingga z/k bilangan bulat ).

. . . . . . . . . . . . . . . (15)

Dari hasil pengukuran kesalahan gabungan (akan dibahas padasub bab 6.5), dapat pula dianalisis kesalahan pits individu, denganmengabaikan kesalahan pits individu pada roda gigi master, sehinggadiperoleh:



. . . . . . . . . . . . . . . . (16)

di mana f i" adalah kesalahan gabungan antar gigi radial, lihat gambar 14.

Pada dasarnya pengukuran variasi pits dimaksudkan untukmembuat graf ik kesalahan pits kumulat if sehingga dapat ditentukan hargakesalahan kumulat if sepanjang sektor k pits (Fpk) maupun harga kesalahankumulat if total (Fp). Akibat adanya kesalahan pada pengukuran variasipits maupun kesalahan pembulatan sew aktu menentukan kesalahan pitsindividu, pada akhirnya penentuan kesalahan pits kumulat if dapatmempunyai kesalahan yang cukup besar.

Oleh sebab itu, bagi roda gigi master ataupun roda gigi dengankualitas cermat diperlukan pengukuran kesalahan posisi sudut bagi set iapgigi relat if terhadap posisi teoret iknya dengan metoda pengukuran secaralangsung. Karena penggunaannya yang khusus cara pengukuran kesalah-an posisi sudut ini t idak dibahas. Sebagai informasi, beberapa carapengukuran kesalahan posisi sudut adalah:

1 Metoda autokolimator dengan poligon opt ik (gambar 20a).2 Metoda kepala pembagi dengan indikator (gambar 20b).3 Metoda pelat indeks dengan indikator (gambar 20c).4 Metoda pengukuran dinamik (pemisah fasa) (gambar 20d).

6.2 PENGUKURAN EKSENTRISITAS GIGI

Pengukuran eksent risitas gigi dilaksanakan dengan mengukurpenyimpangan putar radial bagi roda gigi yang diletakkan di antara senteratau poros pemegang. Suatu jam ukur dengan sensor yang berupa boladengan diameter tertentu dipilih sehingga menyinggung dua sisi gigi yangberseberangan di sekitar lingkaran referensi, lihat gambar 21. Dapat puladipakai sensor yang berupa batang V dengan sudut pembukaan sebesar" (20E). Untuk set iap selang antara dua gigi, harga yang ditunjukkanpada jam ukur dicatat sehingga dapat dibuat graf ik kesalahan putar radialgigi (lihat gambar 10). Dengan menarik garis yang kurang lebih berbentuksinusoidal yang terletak di antara t it ik-t it ik pengamatan, dapat ditentukankesalahan putar radial Fr, yaitu jarak antara t it ik tert inggi dengan t it ikterendah bagi graf ik sinusoidal!.

Eksent risitas akan sama dengan setengah jarak Fr jikalau variasijarak gigi (R) t idak begitu besar. Oleh sebab itu untuk memast ikan hal ini,dilakukan pemeriksaan kesalahan putar sekali lagi dengan memilihdiameter bola sedikit lebih kecil (menyinggung sisi gigi di dekat lingkarankaki) atau lebih besar (menyinggung sisi gigi di dekat lingkaran puncak),dan graf ik yang diperoleh harus mempunyai harga Fr yang sama.

Cara lain untuk mengukur eksentrisitas gigi adalah dengan menga-nalisis graf ik kesalahan gabungan (lihat gambar 14). Apabila eksentrisitasroda gigi master diabaikan, maka :

(rata-rata). . . . . . . . . . . . (17)

di mana : f i" (rata-rata) =

! Pembuatan kurva sinusoidal ini agak sulit. Lebih mudah bila digunakan graf ik koordinatpolar, sehingga dapat dicari lingkaran sempurna yang terletak di sekitar t it ik pengamatandengan memakai mistar lingkaran yang transparan. Eksentrisitas merupakan jarak antarat it ik pusat graf ik koordinat polar dengan tit ik pusat lingkaran yang dibuat.



Gambar 20 Pengukuran kesalahan Posisi Sudut . A Metoda autokolimator dengan poligon opt ik. B Metoda kepala pembagi dengan indikator.



Gambar 20 (lanjutan) Pengukuran kesalahan posisi. C Metoda pelat indeks dengan indikator. D Metoda pengukuran dinamik, dengan pemisah fasa (variasi posisi sudut ).



Gambar 21 Pengukuran Eksentrisitas Gigi.

6.3 PENGUKURAN PROFIL GIGI

Roda gigi lurus/miring mempunyai prof il involute pada bidangtangensial yaitu bidang yang tegak lurus sumbu referensi roda gigi. Olehkarena itu, pemeriksaan prof il involute harus dilaksanakan pada bidangtersebut . Cara pemeriksaan yang paling sederhana adalah denganmemakai kaliber profil, yait u pelat yang dipotong sehingga mempunyaibentuk prof il involute negat if dari satu gigi. Dengan memasangkan kaliberprof il tersebut pada salah satu gigi, dapat diketahui apakah ada celah diantara sisi gigi dengan sisi kaliber. Cara pemeriksaan ini t idak memberikangambaran yang jelas sampai seberapa jauh penyimpangan prof il gigiterhadap prof il nominal kaliber. Selain itu, untuk roda gigi yang lain (yangberbeda m, ", z) diperlukan kaliber dengan ukuran lain.

Prof ile projector dapat digunakan untuk memeriksa prof il gigi.Masalah akan muncul dalam penentuan besar penyimpangan yang terjadiakibat kesulitan dalam penyesuaian letak lingkaran dasar roda gigi denganlingkaran dasar prof il acuan (sew aktu perbandingan bayangan roda gigidengan acuan dilakukan).

Penentuan harga kesalahan prof il total (f f) hanya dapat dilaksana-kan bila alat ukur yang digunakan mampu menunjukkan/memunculkanprof il involut nominal dan sekaligus mencatat penyimpangan prof ilinvolute roda gigi yang diperiksa terhadap prof il involute nominal(t eoret ik) tersebut . Prinsip kerja dari alat ukur pemeriksa prof il involutdigambarkan sepert i gambar 22a.

Suatu batang lurus ditekankan pada piringan dengan diametersesuai dengan diameter dasar roda gigi yang diperiksa (db). Roda gigitersebut di-satu-sumbu-kan dengan piringan sehingga apabila diputarmereka mempunyai kecepatan sudut yang sama. Pengukuran dimulaidengan terlebih dahulu mengatur sensor alat ukur sehingga menempelpada salah satu sisi gigi di dekat kaki gigi dan bersamaan dengan itu penapencatat yang digerakkan secara mekanis ataupun elekt rik dan akanmencatat perubahan posisi sensor (setelah diperbesar) dalam arahmendatar relat if terhadap posisi semula.



Gambar 22 Prinsip kerja alat ukur profil involut dan contoh grafik yang dihasilkan.

Apabila roda gigi diputar sebesar Q, piringan akan menggeserkanbatang lurus bersama-sama sensor dalam arah mendatar tanpa tergelincir(karena adanya gesekan) sejauh rb Q dan bersamaan dengan itu sensormenggeser pada sisi gigi mulai dari kaki sampai ke puncak gigi. Karenatitik kontak sensor dengan sisi gigi di atur menempel pada bidangsinggung antara batang lurus dengan piringan, sensor akan tetap diamselama pengukuran berlangsung seandainya sisi gigi mempunyai prof ilinvolut yang benar, dan graf ik yang terjadi akan berupa garis lurus.

Graf ik yang dihasilkan biasanya akan berbentuk sepert i gambar22b, di mana pembesaran dalam arah normal akan mampu menunjukkanpenyimpangan lokal terhadap prof il involut nominal (teoret ik). Hargakesalahan prof il total (f f) adalah jarak antara t it ik tert inggi dan terendah.Apabila graf ik yang dihasilkan cenderung miring ke atas mulai dari kakike puncak sepert i gambar 22c, berart i diameter piringan (diameter dasarteoret ik, db teoret ik) lebih kecil dibandingkan dengan diameter dasar rodagigi (db). Gambar 22d menunjukkan suatu keadaan di mana db teoret iklebih besar daripada db roda gigi.

Kesalahan diameter dasar dapat diketahui dari graf ik hasilpengukuran, lihat gambar 23. Pertama-tama dibuat garis lurus (BB) yangkurang lebih terletak di tengah-tengah graf ik (pada daerah pemeriksaan)sehingga memenuhi dua kriteria yaitu :



Gambar 23 Analisis grafik Kesalahan Profil.

1 jumlah luas di atas garis tengah sampai ke graf ik pengukuran kuranglebih sama dengan jumlah luas di baw ah garis tengah sampai kegraf ik pengukuran.

2 jumlah luas tersebut kurang lebih yang paling kecil.

Kemiringan garis tengah BB adalah sama dengan :

; b dipilih sehingga berharga bulat dan sederhana.

Kesalahan diameter dasar, dalam hal ini adalah :

. . . . . . . . . . . . (18)

di mana :f db = kesalahan diameter dasar,db teoret ik = diameter piringan,Vb = pembesaran dalam arah horisontal (sepanjang sisi gigi)Va = pembesaran dalam arah vert ikal (tegak lurus sisi gigi)

Kesalahan diameter dasar tersebut mengakibatkan kesalahan sudut tekansebesar :

karena , maka

. . . . . . . . . . . (19)

Eksentrisitas antara sumbu roda gigi dengan sumbu piringan akanmempengaruhi kemiringan graf ik (harga a/b). Untuk menghilangkanpengaruh kemungkinan adanya eksentrisitas, maka dilakukan pengukuranpada empat sisi gigi yang lokasinya kurang lebih pada seperempatlingkaran, kemudian dicari harga rata-ratanya.

Alat ukur prof il involut sepert i yang telah dibahas di atas memerlu-kan piringan dengan diameter sesuai dengan diameter dasar roda gigiyang diperiksa. Hal ini t idak prakt is apabila ragam roda gigi yang diperiksaterdiri atas berbagai diameter dasar. Oleh sebab itu, dibuat alat ukur prof ilyang lebih f leksibel pemakaiannya. Prinsip kerjanya sama, yaitumenggunakan piringan dengan diameter tertentu yang tak diubah (tetap)beserta batang lurus yang menyinggungnya. Apabila piringan beserta



roda gigi diputar sebesar Q, diperlukan mekanisme pembantu yangmampu menggerakkan pemegang sensor sejauh rb R, di mana rb adalahjari-jari lingkaran dasar roda gigi yang mungkin berbeda-beda.

Dua contoh alat ukur prof il dengan piringan tetap adalah sepert igambar 24. Untuk jari-jari piringan (t idak merupakan lingkaran penuh)sebesar R, pengubahan lintasan pemegang sensor menjadi sebesar rb Rdilaksanakan dengan batang miring (gambar 24a) atau dengan batangengkol (gambar 24b).

Kesalahan orientasi total atau distorsi (F) bagi roda gigi lurusdapat diperiksa dengan menggunakan jam ukur t es (pupitas, dial testindicator). Roda gigi dijepit di antara dua senter sehingga tak bergerakdan sensor pupitas diatur sehingga menempel pada sisi gigi dan digerak-kan dalam arah sejajar dengan sumbu roda gigi, lihat gambar 25.

Untuk sepanjang lebar gigi, pada set iap kedudukan tertentu hargayang ditunjukkan pada pupitas dicatat sehingga dapat dibuat graf ikserupa dengan gambar 12. Bagi roda gigi miring diperlukan alat ukurkhusus yang mampu menggeserkan sensor sepanjang lebar gigi yangmempunyai sudut miring sebesar .

Gambar 24 Dua jenis kesalahan alat ukur prof il involute dengan piringan tetap.!

! Merupakan contoh alat ukur prof il jenis lama. Jenis baru memanfaatkan komputer (NC,Numerical Control) untuk menggerakkan komponennya dengan sistem servo sehinggasensor mampu mengikut i bentuk berbagai jenis ukuran involute.



Gambar 25 Pemeriksaan distorsi pada roda gigi lurus.

6.4 PENGUKURAN TEBAL GIGI

Bagi pasangan roda gigi dengan jarak senter yang diperbolehkanuntuk sedikit diubah maka variasi ketebalan gigi harus berada dalambatas-batas toleransi yang diizinkan. Bagi pasangan roda gigi denganjarak senter yang tetap, tebal efekt if per gigi harus diberi toleransi.Karena alasan prakt is, tebal efekt if biasanya dibuat lebih kecil daripadatebal nominal (lihat toleransi tebal gigi, gambar 13). Tebal efekt if inisangat dipengaruhi oleh kesalahan geomet rik elemen roda gigi, terutamayang disebabkan oleh eksent risitas. Oleh karena itu, tebal gigi mungkinakan bervariasi di sekeliling lingkaran pemeriksaan. Dalam prosespembuatan, pengukuran tebal gigi ini amat pent ing karena hasil pengukur-an tebal gigi dapat digunakan untuk menyetel mesin perkakas sehinggadihasilkan roda gigi dengan tebal gigi sepert i yang dikehendaki.

Tebal gigi dapat diukur dengan beberapa cara, yaitu :

1 Metoda mistar ingsut roda gigi (gear tooth vernier caliper method).2 Metoda tali busur tetap (constant chord method).3 Metoda jarak singgung dasar (base tangent distance method).4 Metoda dua bola/silinder (measurement over tw o rollers/balls).

6.4.1 Metoda Mistar Ingsut Roda Gigi

Pengukuran tebal gigi dilakukan dengan memakai mistar ingsutroda gigi sepert i gambar 26 . Setelah pembatas pada arah radial diaturkedalamannya sedikit lebih t inggi dari addendum, maka tebal gigi padalingkaran referensi diukur dengan memakai rahang ukur tangensial. Dalamhal ini yang diukur adalah tali busurnya. Tinggi (q) dan tebal gigi ( )tersebut dihitung dengan memakai rumus berikut :

..... (19) . (20)

di mana :da = diameter puncak (mm) x = koef isien perubahan addendumm = modul (mm) " = sudut tekan (20E)z = jumlah gigi



Gambar 26 Pengukuran tebal gigi pada lingkaran referensi.

Kesalahan tebal gigi merupakan perbedaan antara harga yangdiukur dengan harga yang dihitung menurut rumus 20. Eksent risitasdiameter puncak mempengaruhi hasil pengukuran. Oleh sebab itu,sebaiknya dilakukan 4 kali pengukuran pada seperempat lingkaran rodagigi.

6.4.2 Metoda Tali Busur Tetap

Pengukuran tebal gigi (tali busur) pada lingkaran referensi denganmistar ingsut roda gigi dianggap kurang prakt is apabila harus dilakukanpada beberapa roda gigi dengan jumlah gigi yang berbeda-beda. Meskipunharga modulnya sama, set iap kali harus dihitung harga q dan apabilajumlah giginya berlainan. Pengukuran tebal gigi dengan metoda tali busur-tetap akan menghilangkan kesulitan tersebut , karena jarak yang harusdiukur selalu tetap meskipun jumlah gigi berlainan.

Pandanglah suatu batang gigi, dengan prof il dasar yang mempu-nyai harga m dan " yang tertentu, yang bersinggungan secara simet rikdengan ke dua sisi gigi di t it ik A dan F, lihat gambar 27. Jarak AFtersebut selalu tetap (disebut sebagai tali busur tetap) meskipun jumlahgigi berbeda.

Dari gambar 27 tersebut terlihat bahw a :

. . . . . . . . . . . . . . . (21)

. . . . . . . . . . . (22)

Untuk roda gigi dengan perubahan addendum, maka digunakan rumus :

. . . . . . . . (23)

. . (24)



Gambar 27 Pengukuran tebal gigi pada tali busur tetap, dengan memakai komparator gigi.

Alat ukur yang digunakan dalam metoda ini adalah sepert i gambar27. Alat tersebut lebih sesuai bila disebut sebagai komparator karenadigunakan bersama-sama dengan kaliber konis (2 buah) untuk mengaturdua pembatas pada jam ukur yang digerakkan oleh sensor radialnya.Rahang ukur mempunyai sudut yang dapat dipilih sesuai dengan suduttekan roda gigi dan jaraknya dapat diatur sesuai dengan modul roda gigi.

6.4.3 Metoda Jarak Singgung Dasar

Metoda mistar ingsut roda gigi maupun metoda tali busur tetapharus dilakukan dengan saksama karena rahang ukur yang t ipis dapatmenimbulkan kesalahan posisi pengukuran. Selain itu, kecermatanpembacaan hanya sampai 0.05 mm sesuai dengan kecermatan nonius-nya. Supaya alat ukur dengan kecermatan yang t inggi dapat digunakanmaka dilakukan pengukuran jarak antara dua sisi gigi terluar dari sederet -an k buah gigi sepert i yang ditunjukkan gambar 28.

Jarak Wk tersebut diukur dengan memakai mikrometer dengansensor yang berbentuk piringan sehingga mempunyai garis kontak yanglebar. Dari gambar 28 dapat diketahui bahw a :

. . . . . . . . . . . . . (25)

di mana,Pb = pits dasar = p cos " = Bm cos "sb = tebal gigi pada lingkaran dasar

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (26)



Gambar 28 Pengukuran tebal gigi dengan mengukur jarak k buah gigi.

Gabungkan rumus (26) dan (25), diperoleh :

Tebal gigi dengan modif ikasi addendum adalah :

Dengan demikian, jarak Wk bagi roda gigi dengan modul m, sudut tekan", jumlah gigi z dan koef isien perubahan addendum x, adalah :

(27) .

di mana : inv " = tan " - " (radian)

Apabila roda gigi direncanakan mempunyai kelonggaran untukbacklash dalam arah normal sebesar jn, maka harga tersebut dapatdikurangkan langsung dalam rumus 27 sew aktu menghitung Wk.

Jumlah gigi k dipilih sedemikian rupa sehingga sensor alat ukurmenyinggung sisi gigi sedekat mungkin dengan lingkaran referensi.Dari gambar 28 karena t it ik B pada lingkaran referensi maka :

Harga tersebut dapat digunakan untuk menggant ikan Wk pada rumus 27sehingga diperoleh (apabila x = 0) :



. (28)

Jarak singgung dasar Wk tersebut diukur tanpa memperhat ikandiameter referensi, sehingga eksent risitas gigi tak mempengaruhi hargayang diperoleh. Dengan demikian, dalam pemeriksaan kualitas geometrikroda gigi, selain pengukuran Wk maka pengukuran eksentrisitas gigi haruspula dilakukan. Kesalahan pits dasar (variasi harga pb) dapat mempenga-ruhi harga Wk. Oleh sebab itu, sebaiknya dilakukan paling sedikit empatkali pengukuran di sekeliling roda gigi, kemudian harga rata-ratanyadihitung.

Dalam proses pembuatan, apabila Wk yang diukur ternyata masihlebih besar dari harga Wk nominal (dihitung menurut rumus 27 atau daritabel yang ada) maka pisau pemotong (rack cut ter) harus lebih dimajukansebesar:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (29)

di mana,W = W i - W (posit if )W i = jarak yang diukurW = jarak nominal

Umumnya W i lebih kecil daripada W, sesuai dengan toleransinya, lihatpada sub bab 5.5.

6.4.4 Metoda Dua Silinder/Bola

Biasanya metoda ini digunakan dalam pemeriksaan roda gigi yangdibuat dalam jumlah yang banyak. Pengukuran dilakukan denganmemakai dua buah bola atau silinder dengan diameter yang sama yangdiletakkan pada celah di antara dua gigi pada lingkaran roda gigi yangberseberangan, lihat gambar 29 . Jarak antara dua sisi luar bola/silinderdiukur dengan memakai alat ukur langsung atau komparator dengankecermatan yang cukup t inggi. Berdasarkan perbedaan antara jarak Lnominal (dihitung dengan rumus) dengan jarak L yang diukur, dapatdiketahui kesalahan tebal gigi. Rumus penentuan harga L dapat diturun-kan dengan memperhat ikan gambar 29, sebagai berikut :

. . . . . . . . . . . . . . . . (30)

di mana,dB = diameter bola/silinder q =



Gambar 29 Pengukuran kesalahan tebal gigi dengan mengukur jarakantara dua bola/silinder.

rb =

" = sudut tekan (20E)

Sudut 1 dapat dicari dengan rumus yang dituru

Metrologi Roda Gigi

Documents

Transcript of Metrologi Roda Gigi