Jenis roda gigi yang digunakan untuk memindahkan putaran antara dua poros yang saling menyiku adalah

Kita telah mengenal apa yang dinamakan roda gigi.pada sepeda, kendaraan roda dua, mobil, kereta api, pesawat udara, kapal laut, dan semua jenis mesin-mesin perkakas selalu dilengkapi dengan komponen-komponen roda gigi. Dengan adanya komponen-komponen roda gigi ini maka sistem mekanisme mesin dan motor dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Makin tinggi kualitas suatu produk yang memerlukan perlengkapan roda gigi, maka makin tinggi dan makin presisi pula roda gigi yang harus dibuat.

Untuk dapat membuat roda gigi dari kualitas rendah sampai pada roda gigi yang berkualitas tinggi sudah tentu tidak bisa lepas dari salah satu faktor dalam proses pembuatannya yaitu proses pengukuran. Dalam kaitan ini akan disinggung alat ukur roda gigi, bagian-bagian roda gigi yang perlu diukur dan bagaimana cara mengukurnya.

A. Jenis dan Fungsi Roda Gigi

Pada umumnya bentuk gigi roda gigi yang banyak diproduksi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu bentuk involute dan bentuk cycloidal. Yang paling banyak diproduksi adalah bentuk involute karena lebih cocok untuk keperluan produk-produk permesinan secara umum yang memerlukan ketelitian-ketelitian tertentu. Sedangkan untuk keperluan mesin-mesin dengan beban berat dan pekerjaan kasar biasanya digunakan roda gigi dengan bentuk cycloidal. Dalam bidang permesinan, jenis roda gigi adalah bermacam-macam. Ada yang membedakan roda gigi dari bentuk giginya dan ada pula yang membedakannya menurut posisi dari poros untuk masing-masing roda gigi pada suatu pasangan roda gigi. Akan tetapi, dari dua cara membedakan itu pada dasarnya jenis roda gigi yang dibedakan adalah sama.

1. Jenis Roda Gigi Menurut Bentuk Gigi

Berdasarkan dari bentuk giginya maka roda gigi dapat dibedakan :

1.1. Roda gigi lurus (spur gear)

Pada jenis roda gigi ini, pemotongan gigi-giginya adalah searah dengan porosnya. Ada pula jenis gigi lurus lainnya tetapi badan gigi tidak berbentuk lingkaran melainkan berbentuk batang segi empat panjang. Pada permukaan memanjang inilah pemotongan gigi-giginya dilakukan yang arahnya kadang-kadang tegak lurus dan kadang-kadang membentuk sudut terhadap batang gigi (badan gigi). Bentuk gigi yang demikian ini biasa disebut dengan Gigi Rack.

1.2. Roda gigi helix (helical gear)

Jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya tidak lurus tetapi sedikit membentuk sudut di sepanjang badan gigi yang berbentuk silinder. Bila dilihat arah alur giginya nampak bahwa alur tersebut membengkok.

1.3. Roda gigi payung (straight bevel gear)

Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya adalah pada bagian yang konis. Pada permukaan yang konis ini gigi-gigi dibentuk yang arahnya lurus dan searah dengan poros roda gigi.

1.4. Roda gigi spiral (spiral gear)

Gigi-gigi roda gigi spiral arahnya membentuk suatu kurve. Biasanya pemotongan gigi-giginya juga pada permukaan yang konis.

1.5. Roda gigi cacing (worm gear)

Jenis roda gigi ini biasanya merupakan satu pasangan yang terdiri dari batang berulir cacing dan roda gigi cacing. Pada batang ulir cacing bentuk giginya seperti ulir. Dan pada roda gigi cacing bentuk giginya hampir sama dengan roda gigi helix, akan tetapi permukaan giginya membentuk lengkungan ke dalam.

1.6. Roda gigi dalam (internal gear)

Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya adalah pada bagian dalam dari permukaan ring/lubang. Biasanya bentuk giginya adalah lurus seperti roda gigi lurus (spur gear).

2. Jenis Roda Gigi Menurut Posisi Poros Pasangan Roda Gigi

Cara membedakan roda gigi yang kedua ini adalah dengan melihat posisi dari masing-masing roda gigi untuk pasangan roda gigi. Jenis roda gigi tersebut antara lain adalah :

2.1. Roda gigi yang masing-masing porosnya satu sama lain posisinya sejajar sewaktu roda-roda gigi tersebut dipasangkan. Contohnya adalah roda gigi lurus (spur gear) dan roda gigi helix (helical gear).

2.2. Roda gigi yang masing-masing porosnya mempunyai posisi saling menyiku satu sama lain. Contoh nya adalah roda gigi payung dan roda gigi spiral. Menyiku di sini artinya poros roda gigi yang satu posisinya tegak lurus terhadap poros roda gigi yang lain.

2.3. Ada pula pasangan roda gigi yang poros-porosnya satu sama lain posisi tegak lurus, akan tetapi poros yang satu berada di atas poros yang lain dengan posisi menyilang. Roda gigi yang termasuk dalam jenis ini adalah roda gigi cacing, juga roda gigi helix.

3. Fungsi Roda Gigi

Secara umum fungsi dari roda gigi adalah untuk :

a. Meneruskan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan.

b. Mengubah putaran dari poros penggerak ke 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 yang digerakkan berlawanan dengan 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 otomotof dikenal adanya sistem pelumas dengan roda gigi.

B. Beberapa istilah penting dalam Roda Gigi

Untuk mengetahui elemen-elemen yang penting dalam roda gigi dapat dilihat Gambar 5.1 di bawah ini.

Gambar 5.1. Elemen-elemen roda gigi lurus (spur gear).

1. Diametral pitch (P) adalah banyaknya gigi untuk tiap satu inchi dari diameter lingkaran pitch. Diametral pitch ini hanya merupakan harga secara hipotesis saja yang harganya tidak bisa diukur. Akan tetapi pengertiannya sangat penting untuk mempertimbangkan proporsi jumlah gigi.

2. Modul (m) adalah panjang dari diameter lingkaran pitch untuk tiap gigi. Satuan untuk modul adalah milimeter.

3. Circular Pitch (CP) adalah jarak arc yang diukur pada lingkaran pitch dari salah satu sisi sebuah gigi ke sisi yang sama dari gigi yang berikutnya.

4. Addendum (Add) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada ujung puncak dari gigi.

5. Kelonggaran (Clearance) adalah jarak radial dari ujung puncak sebuah gigi roda gigi yang satu ke bagian dasar dari gigi roda gigi yang lain untuk suatu pasangan roda gigi.

6. Deddendum (Dedd) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada dasar dari gigi.

                        Deddendum = Addendum + Clearance 

7. Diameter blank (blank diameter) adalah jarak yang panjangnya sama dengan diameter lingkaran pitch ditambar dengan dua addendum.

8. Ketebalan gigi adalah jarak tebal gigi yang diukur pada lingkaran pitch dari satu sisi ke sisi yang lain pada gigi yang sama. Pengukuran tebalgigi ini bermacam-macam caranya yang akan dibicarakan tersendiri.

9. Back Lash. Menurut arti katanya kira-kira gerak terlambat. Untuk istilah back lash pada roda gigi pengertiannya adalah jarak dari sisi ujung gigi yang satu sampai pada sisi kerja (working flank) dari gigi yang lain pada satu pasangan roda gigi.

Untuk sudut tekan (pressure angle) biasanya dibuat sama dengan 20° dan 14½°. Sedangkan tinggi gigi atau kedalaman gigi (teeth depth) umumnya dibuat 2.25 kali modul untuk roda gigi dengan sudut tekan 20°. Sedangkan untuk roda gigi dengan sudut tekan 14½° kedalaman giginya dibuat sama dengan 2.157 modul (m). Untuk jarak antara pusat kedua roda gigi dari pasangan roda gigi dapat dihitung bila jumlah gigi dari kedua roda gigi dan diametral pitchnya sudah diketahui.

C. Bagian-bagian Penting Roda Gigi Yang Perlu Diukur

Bagian-bagian dari roda gigi yang perlu diukur antara lain adalah :

1. Ukuran dasar roda gigi yang menyangkut diameter mayor (luar), diameter lubang, ketidaksepusatan diameter luar terhadap lubang, lebar gigi (face width) dan goyangan aksial dari masing-masing muka gigi.

2. Posisi gigi yang menyangkut: jarak puncak ke puncak dari gigi (pitch), jarak celah, tebal gigi, eksentrisitas masing-masing gigi terhadap sumbu putarnya.

3. Bentuk gigi yang menyangkut pemeriksaan kebenaran bentuk gigi, kesimetrisan antara dua muka gigi dan ketinggian atau kedalaman gigi (teeth depth).

4. Pasangan roda gigi yang menyangkut: jarak pusat dari roda gigi yang satu ke pusat roda gigi yang lain, back lash dan pemeriksaan roda gigi dengan memutarnya pada waktu dipasangkan dengan roda gigi standar.

Sebetulnya, untuk pengukuran roda gigi tidak semua yang disebutkan di atas harus diukur semuanya, kecuali untuk keperluan pemakaian roda gigi dengan ketelitian tertentu sesuai dengan tujuan yang dikehendaki.

Secara umum, pemeriksaan roda gigi dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu pemeriksaan secara analisis dan pemeriksaan menurut fungsinya. Pemeriksaan secara analisis (analitical inspection) maksudnya adalah memeriksa semua elemen-elemen penting dari roda gigi, misalnya bentuk gigi, jarak puncak antar gigi (pitch), jarak celah (clearance), eksentrisitas, tebal gigi, lead dan back lash. Sedangkan pemeriksaan menurut fungsinya (functional inspection) adalah pemeriksaan roda gigi yang dibandingkan dengan roda gigi standar (master gear) yang caranya adalah memasang roda gigi yang akan diperiksa pada roda gigi standar dan kemudian memutar pasangan roda gigi tersebut. Dengan beberapa peralatan maka dapat dilihat/diperiksa tingkat kebisingan suara yang timbul akibat gesekan antar roda gigi, getaran dan variasi gerakan dari putaran roda gigi.

D. Beberapa Cara Pengukuran Roda Gigi

Seperti halnya 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 elemen-elemen roda gigi secara sendiri-sendiri.

Pemeriksaan roda gigi dengan membandingkannya terhadap roda gigi standar disebut juga dengan istilah pemeriksaan secara keseluruhan (general test). Sedangkan pemeriksaan elemen-elemen dari roda gigi disebut juga dengan istilah pemeriksaan individual (individual test).

1. Membandingkan Roda Gigi dengan Roda Gigi Standar (General Test)

Salah satu alat yang biasa digunakan untuk memeriksa roda gigi secara keseluruhan ini (membandingkannya dengan roda gigi standar) adalah Parkson Gear Tester. Bagan sederhana dari konstruksi alat pemeriksa roda gigi ini dapat dilihat pada Gambar 5.2.

Gambar 5.2. Membandingkan roda gigi dengan roda gigi standar (gear master)

Alat tersebut 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 pengatur jarak pusat roda gigi. Bila sebuah roda gigi 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. Penyimpangan 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.

2. Pengukuran Elemen Roda Gigi Secara Individual (Individual Test)

Dalam pemeriksaan elemen-elemen roda gigi secara individual ini, titik berat pemeriksaan biasanya terletak pada pemeriksaan diameter pitchnya. Dengan pemeriksaan diameter pitch ini secara tidak langsung juga akan memeriksa diameter luar, diameter dasar, jarak puncak antar gigi, tebal gigi, eksentrisitas dan tinggi gigi.

2.1. Pemeriksaan Eksentristas 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 yang penyimpangannya dapat diketahui dari jarum penunjuk jam ukur. Setiap kali diputar dicatat penyimpangannya sampai semua daerah lingkaran pitch selesai diperiksa. Secara sederhana gambarnya dapat dilihat Gambar 5.3. Bila tujuan pemeriksaan hanya ingin mengetahui apakah roda gigi seimbang (balance) 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 5.3. Pemeriksaan eksentrisitas roda gigi.

2.2. 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 posisi dari rol baja betul-betul tepat pada titik dari lingkaran pitch roda gigi.

Gambar 5.4. Pengukuran roda gigi dengan rol baja.

2.3. Pemeriksaan Tebal Gigi

Untuk pengukuran tebal gigi, juga tinggi gigi, alat ukur yang digunakan adalah mistar ingsut roda gigi (gear tooth vervier). Ada beberapa cara yang bisa dilakukan untuk memeriksa tebal gigi, antara lain yaitu: pengukuran tebal gigi pada garis pitch, pengukuran tebal gigi pada Constant Chord (sudut tekan) dan pengukuran tebal gigi dengan Metode Base Tangent (Base Tangent Method).

2.4. Pemeriksaan Jarak Gigi (Pitch)

Salah satu cara yang paling sederhana untuk memeriksa jarak dari gigi ke gigi ini adalah dengan menggunakan dua buah jam ukur (dial gauge) seperti tampak pada gambar 5.5. berikut ini:

Gambar 5.5 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 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.

2.5. Pemeriksaan Bentuk Involute Gigi

Dengan menggunakan jam ukur (dial indicator gauge) kita dapat dengan mudah mengetahui apakah bentuk suatu permukaan benda ukur itu rata, atau bergelombang, atau melengkung dan sebagainya. Demikian juga halnya dengan bentuk involute dari gigi. Kebenaran dari bentuk involute gigi ini bisa diketahui dengan menggunakan jam ukur yang sensornya kita jalankan pada sisi lengkung dari bentuk involute gigi tersebut. Dengan demikian setiap perubahan dari bentuk involute gigi dapat dibaca pada piringan skala jam ukur. Secara sederhana prinsip dari pemeriksaan bentuk involute gigi ini dapat dilihat pada gambar 5.6.

Gambar 5.6 Prinsip pemeriksaan bentuk involute.

2.6. Pemeriksaan Kelonggaran Back Lash

Untuk memeriksa besarnya kelonggaran dari back lash harus digunakan roda gigi standar sebagai masternya dan jam ukur sebagai alat ukur yang mencatat besarnya back lash. Secara sederhana cara pengukurannya dapat dilihat gambar 5.7. berikut ini.

Gambar 5.7. Pemeriksaan back lash.

Roda gigi standar (master gear) dikunci agar tidak berputar. Roda gigi yang akan diperiksa dipasangkan pada roda gigi standar tersebut. Ujung poros ukur dari jam ukur diletakkan pada salah satu sisi dari roda gigi yang diperiksa. Kemudian roda gigi yang diperiksa digerakkan dengan arah bolak-balik seperti yang ditunjukkan oleh tanda panah ‘ a ‘. Dengan gerakan ini maka jarum penunjuk jam ukur akan mencatat semua perubahan jarak yang dialami oleh poros ukurnya.

Gerakan bolak-balik di atas jaraknya adalah sepanjang kelonggaran dari back lash. Bentuk dari back lash digambarkan agak berlebihan (ekstrim) seperti yang ditunjukkan oleh ‘ b ‘. Untuk roda gigi yang presisi maka besarnya kelonggaran dari back lash tidak boleh lebih dari 0.02 sampai 0.03 milimeter. Untuk mengambil keputusan apakah besarnya back lash sudah melampaui batas harga maksimum dan minimumnya adalahdengan melihat posisi jarum penunjuk jam ukur. Apabila posisi jarumpenunjuk menunjukkan harga di luar harga-harga batas dari back lash maka dari sudut kelonggaran back lash berarti roda gigi tidak baik untukdigunakan.