Penggerak Roda Gigi: Prinsip, Klasifikasi, dan Aplikasi Industri

1. Pendahuluan

2. Prinsip Operasional

Keuntungan Inti

• Rasio transmisi yang akurat dan stabil , hampir tanpa slip.

• Efisiensi mekanik yang tinggi , biasanya 95% –99,5%.

• Rentang daya dan kecepatan yang luas , dari miliwatt hingga megawatt.

• Struktur kompak cocok untuk ruang pemasangan terbatas.

• Masa pakai yang lama dan keandalan yang tinggi untuk pengoperasian yang berkelanjutan.

3. Klasifikasi Perlengkapan Umum

1. Roda Gigi Pacu

• Gigi sejajar dengan sumbu poros; mudah dibuat dan hemat biaya.

• Digunakan untuk penggerak poros paralel.

• Cocok untuk aplikasi kecepatan sedang-rendah dan beban ringan-sedang.

2. Roda Gigi Heliks

• Gigi dipotong pada sudut heliks, menghasilkan garis kontak yang lebih panjang dan rasio kontak yang lebih tinggi.

• Menampilkan pengoperasian yang lancar, kebisingan rendah, dan kapasitas beban tinggi.

• Banyak digunakan di gearbox, mobil, dan mesin presisi.

3. Roda Gigi Miring

• Dirancang untuk penggerak poros berpotongan , biasanya pada 90°.

• Roda gigi bevel lurus: struktur sederhana, aplikasi kecepatan rendah.

• Roda gigi bevel spiral dan hipoid: penggerak tugas berat dan mulus untuk gandar kendaraan dan mesin konstruksi.

4. Roda Gigi Cacing

• Digunakan untuk poros tegak lurus yang tidak berpotongan.

• Memberikan rasio reduksi yang tinggi dan pengoperasian yang senyap; beberapa mengunci sendiri.

• Diterapkan dalam elevator, kerekan, dan mekanisme pengindeksan.

5. Roda Gigi Planet

• Kompak, kepadatan torsi tinggi, dan keluaran koaksial.

• Banyak gigi berbagi beban, memungkinkan kinerja tugas berat.

• Digunakan dalam robotika, kendaraan energi baru, dan pengurang servo.

4. Parameter Desain Roda Gigi Utama

• Modul (m) – Indeks dasar ukuran gigi dan kapasitas beban.

• Jumlah Gigi (z) – Menentukan rasio transmisi:

  saya=z1z2

• Sudut Tekanan (α) – Nilai standar umumnya 20°.

• Helix Angle (β) – Mempengaruhi kelancaran dan pembebanan aksial.

• Rasio Transmisi (i) – Mendefinisikan konversi kecepatan dan torsi.

• Jarak Pusat (a) – Mempengaruhi perakitan dan kekuatan.

• Lebar Muka (b) – Secara langsung mempengaruhi kapasitas muatan.

5. Nilai Akurasi Gear

• 0–2 : Sangat presisi, untuk metrologi dan instrumen kelas atas.

• 3–5 : Mesin presisi berkecepatan tinggi.

• 6–8 : Gearbox industri umum, transmisi otomotif.

• 9–12 : Mesin pertanian dan pertambangan berkecepatan rendah, tugas berat.

• Kesalahan nada kumulatif

• Penyimpangan profil

• Penyimpangan timbal

• Kehabisan radial

6. Bahan dan Perlakuan Panas

Bahan Khas

• Baja karbon : baja 45# untuk roda gigi serba guna.

• Baja paduan : 40Cr, 42CrMo untuk beban sedang–berat.

• Baja pengerasan kotak : 20CrMnTi, 20CrMo untuk roda gigi berperforma tinggi.

• Besi cor : Besi abu-abu, besi ulet untuk aplikasi berkecepatan rendah dan berbiaya rendah.

• Plastik : Nilon, POM untuk perangkat dengan beban ringan dan kebisingan rendah.

Proses Perlakuan Panas

• Quenching dan tempering – Meningkatkan ketangguhan secara keseluruhan.

• Pengerasan permukaan – Permukaan keras, inti keras.

• Karburasi dan pendinginan – Kekerasan permukaan yang tinggi untuk beban berat.

• Nitridasi – Distorsi minimal, ketahanan aus ekstrem.

7. Proses Manufaktur

• Hobbing – Paling umum untuk roda gigi silinder.

• Pembentukan – Cocok untuk gigi internal dan multi-langkah.

• Mencukur – Proses penyelesaian akhir untuk meningkatkan akurasi.

• Penggilingan – Penyelesaian presisi tinggi untuk roda gigi yang diperkeras.

• Penempaan & ekstrusi – Produksi bervolume tinggi dan berkekuatan tinggi.

8. Mode Pelumasan dan Kegagalan

Kegagalan Umum

• Keausan abrasif – Disebabkan oleh pelumasan atau kontaminasi yang buruk.

• Pitting – Kegagalan kelelahan karena stres kontak siklik.

• Kerusakan gigi – Kelebihan beban, benturan, atau cacat material.

• Deformasi plastis – Dalam kondisi kecepatan rendah dan beban berat.

• Penilaian – Keausan perekat suhu tinggi pada penggerak berkecepatan tinggi.

Fungsi Pelumasan

• Mengurangi gesekan dan keausan

• Dinginkan dan hilangkan panas

• Melindungi dari korosi

• Mengurangi kebisingan dan memperpanjang umur

9. Aplikasi Industri

• Otomotif : Transmisi, diferensial, sistem pengaturan waktu.

• Mesin konstruksi : Ekskavator, crane, roller.

• Peralatan kelas atas : Peralatan mesin, roda gigi angin, robot.

• Mesin umum : Pereduksi, pompa, kipas, konveyor.

• Transportasi kereta api : Kereta api berkecepatan tinggi dan metro.

• Industri pertanian & ringan : Mesin pemanen, tekstil dan pengemasan.

• Dirgantara : Mesin pesawat dan transmisi helikopter.

10. Kesimpulan