Gearbox - Aplikasi Roda Gigi

Gearbox adalah salah satu bentuk aplikasi dari roda gigi dimana roda gigi disusun menjadi beberapa stage/tingkat untuk menghasilkan output putaran atau daya yang diinginkan.

Fungsi Gearbox
❑ Merubah kecepatan
❑ Merubah besarnya Torsi

Buat yang ingin Handbook Teknik Mesin Disini

Kelebihan dari gearbox :
❑ Daya yang ditransmisikan dapat diatur dengan rasio/perbandingan
❑ Gerakan tidak mudah selip
❑ Dapat mentransmisikan daya dengan akurat
❑ Dapat beroperasi dengan kecepatan yang sangat tinggi
❑ Kokoh/kaku

Kekurangan gearbox
❑ Gearbox memerlukan perawatan berupa lubrikasi
❑ Gearbox memerlukan kelurusan yang teliti
❑ Gearbox dapat menimbulkan suara yang berisik

Tipe dan Aplikasi Gearbox
1. SPUR GEAR BOX

▷ Keistimewaan :
✓ Poros paralel
✓ Kecepatan dan beban tinggi
✓ Efisiensi tinggi (98%)
▷ Aplikasi :
 Cocok untuk semua tipe pengangkut dengan rasio kecepatan yang besar

2. HELICAL GEAR BOX

▷ Keistimewaan :
✓ Poros paralel
✓ Kecepatan dan beban sangat tinggi
✓ Efisiensi sedikit dibawah spur gearbox (96 – 98%)
▷ Aplikasi :
✓ Cocok untuk kecepatan dan beban tinggi

3. CROSSED HELICAL GEAR BOX

▷ Keistimewaan :
✓ Poros miring
✓ Kecepatan tinggi
✓ Beban tinggi
▷ Aplikasi :
✓ Untuk daya luncur rendah
✓ Beban tekanan tinggi
✓ Digunakan pada roda gigi planetary untuk menghasilkan rasio reduksi besar
✓ Tidak cocok untuk hubungan yang presisi karena keterbatasan desain

4. BEVEL GEAR BOX

Keistimewaan :
Poros tegak lurus
Kecepatan tinggi
Beban tinggi
    Aplikasi :
Cocok untuk rasio 1:1
  Untuk rasio kecepatan tinggi
  Cocok untuk sudut siku-siku, khusus rasio rendah
  Tidak untuk presisi tinggi karena bentuk roda gigi yang rumit

5. WORM GEAR BOX

▷   Keistimewaan :
✓ Poros miring siku-siku
✓ Rasio kecepatan tinggi
✓ Kecepatan dan Beban tinggi
✓ Efisiensi rendah
▷ Aplikasi :
✓ Cocok untuk rasio kecepatan tinggi dengan sudut tertentu
✓ Cocok untuk presisi tinggi tetapi terbatas
✓ Cocok untuk kepresisian umum
✓ Sangat tepat untuk kombinasi rasio kecepatan tinggi dan penggerak sudut siku

6. PLANETARY GEAR BOX

Planetary gear merupakan system gear yang terdiri dari gear output dan planet gear.  Planetary gear set memberikan efek peningkatan kecepatan, pengurangan kecepatan, perubahan arah, netral, dan penggerak langsung. Planetary gear set juga dapat memberikan variasi kecepatan pada tiap tingkatan operasi, dengan pengecualian netral dan penggerak langsung. 

Secara umum planetary gear set digunakan pada transmission di mobil atau alat berat, selain itu pada penggerak akhir tepatnya axle assembly di roda pun terdapat planetary gear set walaupun tidak bisa diatur variasi speed dan direction (tetap).

Selain itu mesin cuci pun ada yang sudah menggunakan planetary gear set.

7. CYCLO GEARBOX

Cyclo gearbox adalah salah satu bentuk variasi dari planetary gear, dimana  gearbox ini bekerja berdasarkan prinsip cyclodial untuk mencapai rasio reduksi yang tinggi tanpa mengorbankan efisensi dan kekompakannya (kepraktisannya). Efisiensi yang  tinggi ini diperoleh dengan meminimalkan gesekan antara roller shaft dan disknya dan selain itu juga dapat menahan beban kejut hingga 500% dari nilai torsinya.

Problem and Cause in Gearbox
Kegagalan dalam gearbox dapat dibagi menjadi 2 bagian :

1. Temperatur Tinggi
Possible cause
Beban gearbox berlebih :
❑ Beban melebihi kapasitas dari gearbox
Saran : Cek nilai kapasitas dari gearbox, ganti dengan gearbox yang mencukupi nilainya
Lubrikasi yang kurang tepat :
❑ Lubrikasi tidak mencukupi
Saran : Cek level pelumas dan atur penambahannya sesuai dengan level yang direkomendasikan
❑ Lubrikasi berlebih
Saran : Cek level pelumas dan atur pengurangannya sesuai dengan level yang direkomendasikan
❑ Lubrikasi yang salah
Saran : flushing pelumas yang ada dan ganti dengan pelumas yang benar dan telah direkomendasikan

2. GEARBOX BERSUARA BERISIK
Possible Causes :
Baut pondasi kendor
❑ Struktur pemasangan lemah
Saran :
Periksa (inspeksi) pondasi pemasangan gearbox, kencangkan baut yang kendor dan atau perkuat struktur dan pemasangannya
❑ Baut penekan lepas/kendor
Saran :
mengencangkan baut

Kegagalan bearing
❑ Dapat berkaitan dengan kurangnya lubrikasi
Saran :
Ganti bearing, bersihkan dan flushing gearbox dan isi dengan pelumas yang telah direkomendasikan
❑ Beban berlebihan
Saran :
Cek nilai kapasitas dari gearbox, ganti dengan gearbox yang mencukupi nilainya
Pelumas tidak mencukupi
❑ Level pelumas di dalam gearbox tidak dimaintain dengan baik
Saran :
Cek level pelumas dan atur sesuai dengan level rekomendasi pabrikan
Gear rusak
❑ Beban berlebih pada gearbox
Saran :
Bongkar dan cek kondisi gear, ganti bila rusak,  cek beban yang diizinkan pada gearbox

3. KEBOCORAN OLI
Possible Causes :
Seal aus:
❑ Disebabkan oleh kotoran atau kerikil halus yang memasuki seal
Saran :
Ganti seal, kemungkinan filter breather tersumbat, ganti atau bersihkan filter
❑  Pengisian terlalu penuh pada gearbox
Saran :
Cek level pelumas dan atur sesuai level yang direkomendasikan
❑ Lubang angin tersumbat
Saran :
Bersihkan atau ganti elemen. Pastikan untuk mencegah kotoran agar tidak masuk ke dalam gearbox

Terjadinya kegagalan  pada oli dapat disebabkan karena penanganan dan maintenance/perawatan oli yang salah

Penanganan oli yang buruk seperti di atas akan menyebabkan terjadinya :

Pembentukan busa pada oli (Foaming)

1. Pembentukan busa pada oli (Foaming)
Efeknya adalah :
✓ Level oli sukar untuk dikontrol
✓ Oli dapat tumpah karena bak penampung overflow
✓ Meningkatkan konsumsi oli
✓ Meningkatkan level kebisingan gearbox
✓ Pelumasan gearbox yang buruk
✓ Resiko tinggi untuk bearing/ kerusakan pada gigi roda
✓ Oksidasi
 
2.  Oli terkontaminasi air (Water Contamination)
3.  Oksidasi oli (Oil Oxidation)

Lihat Roda Gigi dan Transmisi Daya Disini
Lihat Contoh Soal Roda Gigi Disini

Buat yang ingin Handbook Teknik Mesin Disini

Jika bermanfaat tinggalkan komentar gan..

Read More

Roda Gigi - Transmisi Daya (Power Transmission)

Transmisi Daya (Power Transmission) adalah upaya untuk menyalurkan/memindahkan daya dari sumber daya (motor diesel,bensin,turbin gas, motor listrik dll) ke mesin yang membutuhkan daya (mesin bubut, pompa, kompresor, mesin produksi dll).

Roda gigi adalah salah satu bentuk sistem transmisi yang mempunyai fungsi mentransmisikan gaya, membalikkan putaran, mereduksi atau menaikkan putaran/kecepatan.

Kelebihan Roda Gigi

▷ Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi         dan daya yang besar.

▷ Sistem yang kompak (praktis) sehingga konstruksinya           sederhana.

▷ Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

▷    Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor               terjadinya slip sangat kecil.

▷   Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan                    sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil    dan daya yang besar.

Buat yang ingin Handbook Teknik Mesin Disini

Secara umum Roda gigi diklasifikasikan menjadi tiga berdasarkan :

❑ Letak porosnya 

❑ Menurut arah putarannya 

❑ Menurut bentuk giginya 

Berdasarkan letak porosnya : 

❑ Poros saling sejajar satu sama lain

❑ Poros saling memotong 

❑ Poros saling menyilang 

Berdasarkan arah putarannya : 

❑ Roda Gigi Luar (External Gearing) Arah putarannya berlawanan 

❑ Roda Gigi Dalam (Internal Gearing) Arah Putarannya searah/sama 

Berdasarkan bentuk giginya :

❑ Roda Gigi Lurus ( Spur Gear)

❑ Roda Gigi Miring ( Helix Gear)

❑ Roda Gigi Kerucut dan Bersudut (Miter gear and  Bevel Gear )

❑ Roda Gigi Cacing ( Worm Gear)

RODA GIGI LURUS (SPUR GEAR) adalah roda gigi yang memiliki  bentuk konstruksi  yang  sederhana  seperti silindris, dengan gigi sekelilingnya, bentuknya lurus dan sejajar dengan poros sumbunya (lubang). Pada umumnya roda gigi ini digunakan untuk mentransmisikan  daya atau putaran antara dua poros yang posisinya sejajar atau paralel.

Ciri-ciri roda gigi lurus :

❑ Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp

❑ Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm

❑ Kecepatan keliling < 200 m/s

❑ Rasio kecepatan yang digunakan

        - Untuk 1 tingkat ( i ) < 8

- Untuk 2 tingkat ( i ) < 45

- Untuk 3 tingkat ( i ) < 200

( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak                             dengan yang digerakkan 

❑ Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99% tergantung disain dan ukuran.

RODA GIGI MIRING (HELICAL GEAR) adalah Adalah roda gigi yang pada dasarnya sama dengan roda gigi lurus, perbedaannya terletak pada roda giginya yang miring membentuk sudut terhadap sumbu (lubang). 

 Umumnya gigi pada roda gigi miring ini terbagi menjadi 2, yaitu miring kiri dan miring kanan. 

Arah berlawanan dipakai untuk poros paralel, arah yang sama dipakai untuk poros tegak lurus. Suara lebih tenang dibanding roda gigi lurus, namun vibrasi aksialnya lebih tinggi. 

Jenis-jenis roda gigi miring :

❑ Roda gigi miring biasa (Helical Gear)

❑ Roda gigi miring silang (Crossed-Helical Gear)

❑ Roda gigi miring berganda (Double Helical Gear)

❑ Roda gigi ganda bersambung (Herringbone Gear)

Ciri-ciri roda gigi miring :

❑ Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.

❑ Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak                          uniform.

❑ Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada roda           gigi lurus.

❑ Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan                         bantalan aksial dan rodagigi yang kokoh.

RODA GIGI KERUCUT (MITER GEAR) adalah roda gigi yang berbentuk seperti kerucut, dan identik dengan bevel, namun jumlah kedua gigi sama, sehingga rasionya selalu 1:1. Roda gigi ini tidak dipakai sebagai perubah kecepatan.

RODA GIGI BERSUDUT (BEVEL GEAR) adalah roda gigi yang yang berbentuk seperti kerucut dan digunakan untuk mentrasnmisikan daya antara dua poros yang saling berpotongan. 

Buat yang ingin Handbook Teknik Mesin Disini

Jenis –jenis roda gigi kerucut :

❑ Roda gigi kerucut lurus 

❑ Roda gigi kerucut miring

❑ Roda gigi kerucut spiral

❑ Roda gigi kerucut hypoid

RODA GIGI CACING (WORM GEAR) adalah Adalah roda gigi yang memiliki konstruksi yang hampir sama dengan spur gear (roda gigi lurus) dengan Perbedaan pada bagian lebar roda terdapat kelengkungan  (radius) yang besarnya sama dengan radius ulir cacing.

Jenis-jenis roda gigi cacing (Worm Gear):

❑ Roda gigi cacing silindris 

❑ Roda gigi cacing globoid

Ciri-ciri roda gigi cacing (worm gear)

❑ Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang dibentuk kedua sumbu sebesar 90°. 

❑ Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi. 

❑ Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari roda cacing ke cacing (mengunci sendiri). 

❑ Perbandingan reduksi bisa dibuat sampai 1 : 150.

❑ Rodagigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarnya kecil 

Kerjasama Roda Gigi

1. Sumbu rodagigi sejajar/paralel:

Dapat berupa kerjasama rodagigi lurus, miring atau spherical 

2. Sumbu rodagigi tegak lurus berpotongan :

Dapat berupa roda gigi trapesium/payung/ bevel dengan profil lurus (radial), miring (helical) atau melengkung (spherical) 

3. Sumbu rodagigi menyilang tegak lurus :

Dapat berupa rodagigi cacing(worm), globoida, hypoid, spiroid atau roda gigi miring atau melengkung. 

4. Sumbu rodagigi menyilang :

Dapat berupa rodagigi skrup(screw/helical) atau spherical. 

5. Sumbu roda gigi berpotongan tidak tegak lurus :

Dapat berupa roda gigi payung/trapesium atau helical dll. 

Syarat dua roda gigi bekerja-sama:

Beberapa hal yang cukup penting pada kerjasama roda gigi, apabila dua roda gigi atau lebih bekerja sama maka :

1.  Profil gigi   harus sama ( spur atau helical dll)

2. Modul gigi harus sama  ( modul gigi adalah salah satu dimensi khusus roda gigi)

3. Sudut tekanan harus sama ( sudut perpindahan daya antar gigi) 

• Modul gigi adalah besaran/dimensi roda gigi, yang dapat menyatakan besar dan kecilnya gigi .Bilangan modul biasanya bilangan utuh, kecuali untuk gigi yang kecil. (Bilangan yang ditulis tak berdimensi, walaupun dalam arti yang sesungguhnya dalam satuan mm ) 

• Sudut tekanan adalah sudut yang dibentuk antara garis singgung dua roda gigi dan garis  perpindahan gaya  antar dua gigi yang bekerja sama. 

Sudut  tekanan (a ) sudut yang dibentuk dari garis horisontal dengan garis normal dipersinggungan antar gigi. Sudut tekanan sudah di standarkan yaitu :  a   = 20 0 .

Akibat adanya sudut tekanan ini, maka gaya yang dipindahkan dari roda gigi penggerak (pinion) ke roda gigi yang digerakkan (wheel), akan diuraikan menjadi dua gaya yang saling tegak lurus (vektor gaya), gaya yang sejajar dengan garis singgung disebut : gaya tangensial, sedang gaya yang tegak lurus garis singgung ( menuju titik pusat roda gigi) disebut gaya radial. 

• Gaya tangensial: merupakan gaya yang dipindahkan dari roda gigi satu ke roda gigi yang lain. 

• Gaya radial: merupakan gaya yang menyebabkan kedua roda gigi saling mendorong ( dapat merugikan).

Modul & Pressure Angle 

Istilah-Istilah Dalam Roda Gigi

1.  Jumlah gigi (Z) ; 

►Banyaknya gigi di sekeliling silinder gigi.

2.   Modul (M); 

► Besaran yang menentukan bentuk dan ukuran roda gigi 

M =  t /  (pi) 

T = jarak bagi gigi (pitch)

M = ditulis tanpa satuan ( diartikan dalam: mm) 

3.   Tinggi gigi (H)

         ha = tinggi kepala gigi (ha = M)

         hd = Tinggi kaki gigi  (hd = 1,1 s/d 1,3 M)

  H = ha + hd 

4.    Diameter lingkaran singgung (Diameter Pitch cyrcle =Dp)

        ►Diameter lingkaran gigi yang selalu bersinggungan dengan diameter lingkaran gigi pasangannya 

Dp = M . Z

5.   Garis tengah lingkaran luar/kepala (Diameter Adendum cyrcle=Da)

       ► Garis tengah lingkaran gigi bagian luar 

Da = Dp + 2 Ha

6     Garis tengah lingkaran dalam (Diameter Dedendum cyrcle=Dd)

       ►  Garis tengah lingkaran gigi bagian dalam 

Dd = Dp – 2hd

7. Garis singgung persekutuan dalam 

       ► Garis yang melalui titik singgung kedua lingkaran singgung roda gigi berpasangan.

8.   Sudut tekan (ά)

► sudut yang terletak diantara garis singgung persekutuan dalam dengan garis tekan 

9. Garis tekan 

► garis yang melalui titik singgung pesekutuan dalam dan membuat sudut tertentu terhadap garis singgung persekutuan dalam 

10. Cyrcular pitch (Cp = t)

►panjang busur lingkaran jarak antara untuk profil gigi yang berdekatan dari sebuah roda gigi 

11. Clearence 

►kelonggaran gigi pada arah tinggi gigi 

12. Back lash

►kelonggaran gigi pada arah tebal gigi 

Perhitungan Dalam Roda Gigi

Dalam transmisi roda gigi kita mengenal adanya input (Masukan) dan output ( Keluaran), juga kita mengenal adanya Efisiensi gear.

Apabila putaran keluaran (output) lebih rendah dari masukan (input) maka transmisi disebut : reduksi (reduction gear), tetapi apabila keluaran lebih cepat dari pada masukan maka disebut : inkrisi ( increaser gear). 

Kerjasama lebih dari dua roda gigi disebut : transmisi kereta api (train gear). 

Perbadingan input dan output disebut : perbandingan putaran transmisi (speed ratio), dinyatakan dalam notasi : i 

Speed ratio :  i =  n1 / n2  = d2 / d1 = z2 / z1

Apabila: i  <  1     = transmisi roda gigi inkrisi

         i  >  1     = transmisi roda gigi reduksi 

n = Kecepatan (rpm)

d = Diameter  ( in) 

Z = Jumlah gigi

Perbandingan Gear ( Gear Ratio)

Variabel yang perlu diketahui 

z = Jumlah gigi 

d = Diameter

n = Kecepatan (speed)

    τ = Torsi

GR = gear Ratio

Lihat Contoh Soal Roda Gigi Disini
Buat yang ingin Handbook Teknik Mesin Disini

Jika bermanfaat isi komentar ya gan..

Terimakasih.

Read More