2.     Uraian Materi

Roda gigi kerucut disebut juga roda gigi konis, tirus atau roda gigi payung . Sepasang roda gigi kerucut terdiri atas roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakan , roda gigi penggerak atau roda gigi kecil mempunyai sudut dengan ketirusan <90 o , sedangkan untuk roda gigi besar mempunyai sudut ketirusan >90 o . 

Roda gigi kerucut dibuat dari bahan baja dengan proses pemesinan , yaitu proses pembubutan untuk mengerjakan bentuk dasar kemudian proses pengefraisan yaitu untuk membuat alur alur gigi sehingga didapat bentuk roda gigi kerucut . Bentuk dan bagian bagian utama dari roda gigi kerucut atau roda gigi payung dapat dijelaskan dengan gambar berikut : 

Untuk menentukan ukuran ukuran utama roga gigi tirus bergigi lurus harus dihitung berdasarkan : 

- Modul gigi 

- Angka transmisi 

- Sudut antara sumbu 

- Ukuran ukuran roda gigi

a.     Modul gigi 

Modul gigi untuk roda gigi kerucut atau roda gigi payung yaitu lingkaran jarak bagi paling besar dibagi dengan jumlah gigi atau dapat ditulis:

Keterangan : 

M = modul gigi ………. [mm] 

D1 = Diameter jarak bagi ….. [ mm]. 

Z1 = Jumlah gigi .

Index 1 untuk roda gigi kecil dan index 2 untuk roda gigi besar . 

b.    Angka transmisi 

Angka transmisi yaitu perbandingan antara putaran roda gigi penggerak dengan putaran roda gigi yang digerakan , jika roda gigi penggerak mempunyai putaran n1 putaran tiap menit dan roda gigi yang digerakkan mempunyai putaran n2 putaran permenit maka angka transmisinya adalah:

Keterangan : Lihat gambar halaman berikut:

c.     Sudut antara poros 

Sumbu antara poros roda gigi penggerak dengan sumbu roda gigi yang digerakkan saling berpotongan pada suatu titik dan mempunyai sudut tertentu yaitu sudut 90o , membentuk sudut tumpul ( > 90o ) dan membentuk sudut lancip (<90o ) . Besarnya sudut perpotongan antar kedua sumbu poros yang mempunyai sudut φ < 90o dan φ > 90o adalah :φ = φ1 + φ2

Lihat gambar berikut :

d.     Ukuran ukuran utama roda gigi kerucut 

Ukuran ukuran utama roda gigi kerucut antara lain terdiri atas : 

• Diameter jarak bagi 

• Diameter kepala gigi 

• Diameter kaki gigi 

• Tinggi kepala gigi 

• Tinggi kaki gigi 

• Tinggi gigi 

• Panjang kerucut gigi 

• Sudut kerucut kepala 

• Sudut kerucut kaki gigi 

• Tinggi kepala terpancung 

• Jarak antara lingkaran tusuk kepala dengan lingkaran luar 

1)     Diameter jarak bagi 

Diameter jarak bagi dihitung dengan persamaan : D1= z1.m 

2)      Diameter kepala gigi (Dk) 

Diameter kepala gigi (Dk)dihitung dengan persamaan : Dk1 = D1 + 2m.Cos φ1

3)    Diameter kaki gigi (Df) 

Diameter kaki gigi menurut standar NEN adalah : 

Df1 = D1 – 2,5 m Cos φ1 

Sedangkan menurut standar DIN Diameter kaki gigi adalah : 

Df1 = D1 – 2,333 m Cos φ1 

Keterangan 

D1 = Diameter jarak bagi roda gigi penggerak [ mm] 

z1 = Jumlah gigi pada roda gigi penggerak 

m = modul gigi 

Dk1 = Diameter kepala gigi roda gigi penggerak [mm] 

Df1 = Diameter kaki gigi roda gigi penggerak [mm] 

φ1 = sudut kerucut roda gigi penggerak ….. [ o ] 

Indeks 1 untuk roda gigi penggerak dan indeks 2 untuk roda gigi yang digerakkan .

4)    Tinggi kepala gigi (hk1) 

Tinggi gigi yang diukur tegak lurus gigi yaitu 

(hk1) hk1 = 1. m 

Tinggi gigi yang diukur tegak lurus sumbu poros adalah 

(Hk1) Hk1 = m. Cosφ1 

Tinggi kaki gigi menurut standar NEN 

hf1= 1,25 m 

Hf1= 1,25 m.Cosφ1 

Tinggi gigi menurut standar DIN 

hf1= 1,166m 

Hf1= 1,166m.Cosφ1 

5)     Panjang Kerucut Gigi (L) 

Panjang kerucut gigi yaitu panjang yang diukur dari perpotongan sumbu poros sampai dengan ujung lingkaran tusuk bagian luar, lihat gambar berikut

6)      Sudut kerucut kepala (φk ), 

Sudut kerucut kepala perlu diketahui yaitu untuk keperluan pembuatan bahan dasar roda gigi kerucut yang dikerjakan pada mesin bubut yaitu pekerjaan membubut konis. 

Sudut kerucut kepala ditentukan dengan cara dihitung terlebih dahulu . lihat gambar di atas 

Besarnya sudut kepala φk yaitu :

 φk1 = φ1 γkl 

Sudut kerucut kaki : 

φf 1 = φ1 - γf1  

7)     Sudut kaki gigi 

Sudut kaki gigi diperlukan yaitu untuk penyetelan sudut putar pada kepala pembagi , yaitu untuk keperluan pengefraisan . Untuk menentukan ukuran sudut kaki gigi dapat dihitung dengan persamaan berikut:

8)    Tinggi kepala terpancung 

Tinggi kepala terpancung yaitu ukuran horizontal yang dibatasi dari ujung kepala gigi bagian luar dan bagian dalam , panjang c pada gambar berikut adalah tinggi kepala terpancung . 

Untuk menentukan ukuran tinggi kepala terpancung dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan persamaan berikut : Lihat gambar di atas

9)     Tinggi kerucut kepala : 

Tinggi kerucut kepala adalah ukuran horizontal dari perpotongan sumbu sampai dengan ujung kepala gigi bagian luar . Untuk menentukan ukuran kerucut kepala dapat ditentukan dengan persamaan persamaan berikut :

Keterangan : 

Dk1 = Diameter jarak bagi roda gigi penggerak … [mm] 

φk1 = Sudut kerucut kepala ………….. [o] 

γk1 = Sudut kepala gigi ………….…… [ ] 

b = Lebar gigi ………………. [mm] 

10)  Jarak antara lingkaran tusuk dengan lingkaran kepala luar 

Jarak antara lingkaran tusuk dengan lingkaran kepala bagian luar sama dengan tinggi kepala gigi yang diukur secara horizontal , pada gambar adalah panjang e . Lihar gambar berikut :

e.    Ukuran lebar gigi dan jumlah gigi minimum 

Sebagai syarat untuk membuat roda gigi kerucut pada mesin frais universal adalah 

- Jumlah gigi pada roda giginya minimum 25 gigi 

- Lebar gigi b < 1/3.L , dengan L = panjang kerucut gigi. 

 Lihat gambar berikut

3. Tugas

K. roda Gigi Cacing

1. Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengasosiasi dan mengkomunikasikan, Mahasiswa dapat:

a. Menjelaskan fungsi roda gigi cacing

b. Menjelaskan keuntungan dan kerugian roda gigi cacing

c. Menjelaskan ukuran standar roda gigi cacing

d. Menjelaskan macam-macamroda gigi cacing

e. Menghitung kekuatan roda gigi cacing

2.     Uraian Materi

Sepasang roda gigi cacing terdiri atas ulir cacing dan roda gigi cacing dengan poros yang saling bersilangan , bentuk dari roda gigi cacing dapat dilihat pada gambar berikut : 

Bentuk dan bagian bagian ulir cacing dapat dijelaskan dengan gambar berikut 

Untuk memnentukan ukuran ukuran utama ulir cacing antara lain : 

a.     Menghitung modul 

Modul pada ulir cacing yaitu perbandingan antara jarak gigi normal dengan koofisien  dan dihitung dengan persamaan 

Keterangan 

m = modul 

tn = Jarak gigi normal 

π= 3,14

b      Jarak gigi normal (tn) 

Dari persamaan (1) jarak gigi normal dapat dihitung dengan persamaan : 

tn = m.π

c.     Jarak gigi aksial ( ta) 

Jika ulir cacing mempunyai sudut ulir atau sudut kisar rata rata pada diameter lingkaran jarak adalah  m maka jarak bagi aksial ta adalah :

d.     Kisar ulir (Pw) 

Kisar ulir cacing yaitu jarak antara ulir cacing dan dihitung dengan persamaan :

Jumlah gigi dan kisar ulir dapat dilihat pada gambar berikut

e.     Jumlah gigi 

Jumlah gigi pada ulir cacing dapat ditentukan berdasarkan jenis ulirnya yaitu: tunggal , ganda atau triple dan dapat dihitung dengan persamaan :

f.     Diameter lingkaran jarak : 

Jika ulir cacing yang mempunyai diameter jarak bagi D1 , kisar ulirnya Pw , dan sudut rata rata ulir λm, kita bentangkan seperti terlihat pada gambar berikut maka besar sudut λ m dapat dihitung dengan persamaan berikut :

g.     Ukuran tinggi kepala gigi (hk) 

hk = 1.m 

h.     Diameter kepala gigi 

(Dk1) Dk1 = D1 + 2.hk 

Atau 

Dk1 = D1 + 2.m 

i     Tinggi kaki gigi ulir cacing (hf) 

Tinggi ulir cacing menurut standar NEN dan standar DIN adalah sebagai berikut: 

Menurut standar NEN 

hf = 1,25.m 

Menurut standar DIN 

hf = 1,166. m

j. Diameter kaki ulir cacing (Df) 

Diameter kaki ulir cacing menurut standar NEN dan DIN adalah sebagai berikut Menurut standar NEN 

Df1 = D1 – 2,5 .m 

Menurut standar DIN 

Df1 = D1 – 2,33.m 

k.     Ukuran profil ulir 

Ukuran profil ulir dapat dilihat pada gambar berikut:

Bentuk dan bagian bagian utama roda gigi cacing dapat dilihat pada gambar berikut.

l.      Menentukan jumlah gigi pada roda gigi cacing (z2) 

Jumlah gigi pada roda gigi cacing , dihitung berdasarkan angka transmisi atau putaran dari poros penggerak dan poros yang digerakkannya yaitu :

z2 adalah jumlah gigi pada roda gigi cacing , maka jumlah z2 dapat dihitung dengan persamaan : z2 = i . z1.

m.    Jarak antara gigi normal dan aksial 

( tn dan ta) Jarak antara gigi yang diukur secara normal yaitu tegak lurus terhadap gigi , dihitung dengan persamaan : tn = m. π

n.     Jarak antara gigi aksial 

Jarak antara gigi aksial yaitu jarak antara gigi yang diukur sejajar dengan sumbu poros . Jika roda gigi cacing atau ulir cacing mempunyai sudut gigi rata rata λm , maka jarak gigi aksialnya adalah :

o.     Ukuran diameter jarak bagi roda gigi cacing (D2)

p.    Ukuran gigi pada roda gigi cacing 

Tinggi kepala gigi 

hk = 1.m 

Tinggi kaki gigi 

Menurut standar NEN

hf = 1,25 .m 

Menurut standar DIN 

hf = 1,166 . m 

Tinggi gigi : 

Menurut standar NEN 

h = 2,25 . m 

Menurut standar DIN 

h = 2,166 .m

q.     Jari jari kepala roda gigi cacing (Rk) 

Pada roda gigi cacing , giginya berbentuk busur ke dalam atau cekung, dengan jari jari lingkaran kepalanya Rk , yang dihitung dengan persamaan :

Rk=0,5(D1-2.m) 

Keterangan : 

Rk = Jari jari kepala roda gigi cacing [mm] 

D1 = Diameter jarak bagi ulir cacing [mm] 

m = modul gigi [mm] 

r.     Jari jari kaki gigi (Rf) 

Jari jari kaki gigi (Rf) menurut standar NEN

Rf = 0,5(D1-2,5.m) 

Menurut standar DIN 

Rf = 0,5(D1- 2,33.m) 

s.     Diameter kepala orda gigi cacing (Dk) 

Diameter kepala pada roda gigi cacing terdiri atas dua bagian yaitu 

• Diameter kepala gigi yang diukur dari keliling sebelah dalam (Dk2)

• Diameter kepala gigi yang diukur dari keliling sebelah luar (DkL) 

Ukuran diameter kepala tersebut dihitung dengan persamaan : 

Dk2 = D2 + 2.m 

DkL = Dk2 + 2.Rk(1-cos δ ) 

δ yaitu sudut setengah dari kemiringan gigi , dan dihitung dengan

t.     Diameter kaki gigi roda gigi cacing (Df) 

Ukuran diameter roda gigi cacing adalah sebagai berikut :

Menurut standar NEN

Df2 = D2 – 2,5 .m

Menurut standar DIN

Df2 = D2 – 2,33 .m 

u.    Ukuran lebar gigi roda gigi cacing (b) 

Ukuran lebar gigi roda gigi cacing dapat ditentukan dengan persamaan berilkut: 

b =2 (D1+m)

Sedangan ukuran lebar gigi seluruhnya (B) adalah : B = b+0,25 ta

Contoh soal

Sepasang roda gigi akan dibuat degan modul m = 4 mm , dengan lebar giginya b= 10 mm , angka transmisinya i = 3,6 . Tentukan ukuran ukuran utama kedua roda gigi tersebut ! , jika jumlah gigi pada roda gigi kecil = 25 gigi. 

Lihat gambar berikut :

Penyelesaian : 

Diketahui :

• Modul m = 4 mm 

• Lebar gigi b= 10.m 

• Angka transmisi i = 3,6 

• Jumlah gigi z1 = 25 gigi 

Ditanyakan : Ukuran ukuran utama roda gigi 

Jawaban : 

Ukuran ukuran roda gigi kecil 

1)     Diameter jarak bagi Dt1 

Dt1 = z1.m 

Dt1 = 25 X 4 

= 100 mm

2)    Diameter kepala (Dk1) 

Dk1= D1 + 2.m 

Dk1 = 100 + 2 X 4 = 108 mm 

3)    Diameter kaki gigi 

Dv1 = Dt – 2,5.m 

Dv1 = 100 – 2,5 X 4 = 90 mm 

4)    Tinggi gigi menurut NEN 

H = 2,25 .m 

atau 

H= 2,25 X 4 = 9 mm 

5)    Lebar gigi b 

b = 10.m = 10 X 4 = 40 mm 

Ukuran ukuran roda gigi besar 

1)     Jumlah gigi Z2 

Z2 = i.z1 = 3,6 X 25 = 90 ggi 

2)    Diameter lingkaran jarak bagi (D2) 

D2= z2.m = 90 X4 = 360 mm 

3)    Diameter kepala 

Dk = D2+2.m = 360 + 2X4 = 368 mm 

4)    Diameter kaki gigi (Dv2) 

Dv2=D2-2,5m = 360 – 2,5X4 = 350 mm 

5)    Jarak antara sumbu (T) 

6)    Tebal pelek (k) 

k= 1,5.m = 1,5X 4 = 6 mm. 

Dari perhitungan di atas , data ukurannya kita masukan pada tabel roda gigi lurus berikut

3. Tugas