Roda gigi cacing/worm gear adalah roda gigi berbentuk silinder dengan satu atau lebih ulir dan menyerupai ulir sekrup. Roda cacing atau roda gigi cacing adalah roda gigi berbentuk silinder dengan sisi-sisi yang dipotong sedemikian rupa untuk memastikan kontak dengan sisi-sisi roda gigi cacing. Roda cacing analog dengan mur yang pas pada ulir ulir cacing. Jika worm tertahan secara aksial di dalam housing-nya, maka jika worm diputar, worm gear juga akan berputar.

Satu set worm dan wheel gear

Worm gear biasanya hanya memiliki satu gigi dan oleh karena itu dapat menghasilkan rasio roda gigi sebesar jumlah gigi pada roda gigi. Di sinilah letak manfaat utama set worm dan wheel gear. Dibandingkan dengan set roda gigi lain yang biasanya terbatas pada roda gigi rasio hingga 10:1, set worm dan wheel gear dapat mencapai rasio roda gigi hingga 360:1, meskipun sebagian besar kutipan produsen berkisar antara 3:1 dan 100:1. Rasio di atas 30:1 umumnya memiliki satu ulir pada cacing, sedangkan rasio di bawah 30: 1 cenderung memiliki cacing dengan banyak ulir.

Nomenklatur worm gear

Rasio roda gigi untuk worm gear dan wheel gear dapat dirumuskan menjadi: mG = NG/NW ; NG = Jumlah gerigi worm gear , NW = Jumlah ulir worm gear

Sudut heliks pada worm biasanya tinggi dan sudut pada wheel rendah. Perhitungan dasar set worm gear adalah menentukan sudut lead, λ pada worm dan sudut heliks, ψG, pada worm gear. Untuk konfigurasi 90 derajat, λ = ψG. Jarak suatu titik pada sambungan set worm gear bergerak secara aksial dalam satu putaran worm disebut lead, L. Hubungan berikut berlaku untuk lead, L dan sudut lead λ.

Dimensi set worm gear

L = lpitchNw = πdGNW / NG ; tan λ = L/πdW

    • L = lead (mm);
    • lpitch = worm axial pitch (mm);
    • dG = pitch diameter of the worm gear (mm);
    • λ = lead angle (degree);
    • dW = pitch diameter of the worm (mm).

ANALISIS GAYA

Ilustrasi gaya pada worm gear

Gaya resultan W memiliki tiga komponen yang terbagi pada setiap sumbu:

    • Wx = W cosϕn sinλ
    • Wy = W sinϕn
    • Wz = W cosϕn cosλ

ϕn = sudut tekanan normal dari ulir worm gear pada diameter rata-rata ; Sudut tekanan standar untuk worm dan wheel gear-set adalah 14.5, 17.5, 20, 22.5, 25, 27,5 dan 30 derajat. Semakin tinggi tekanan, semakin tinggi kekuatan gigi, meskipun pada gesekan yang lebih tinggi, beban bantalan dan tegangan lentur pada worm gear.

Jika gaya resultan W tidak mengabaikan koefisien gesek f:

    • Wx = W (cosϕn sinλ + f cosλ)
    • Wy = W sinϕn
    • Wz = W (cosϕncosλ – f sinλ)

karena gaya pada wheel dan worm gear adalah sama dan berlawanan, gaya tangensial, gaya radial dan aksial dirumuskan menjadi:

    • WWt = – WGa = Wx
    • WWr = – WGr = Wy
    • WWa = – WGt = Wz
    • WWt = komponen gaya tangensial yang bekerja melawan cacing (N);
    • WWr = komponen gaya radial yang bekerja melawan cacing (N);
    • WWa = komponen gaya aksial yang bekerja melawan cacing (N);
    • WGt = komponen gaya tangensial yang bekerja melawan roda gigi (N);
    • WGr = komponen gaya radial yang bekerja melawan roda gigi (N);
    • WGa = komponen gaya aksial yang bekerja melawan roda gigi (N).

Mendesain struktur seperti pada worm gear perlu metode analisis yang mutakhir dan tepat sasaran. Salah satu cara yang paling umum dan mudah digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin resultan gaya adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain roda gigi/gear. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran. Adapun untuk mendesain dinamika dari konektivitas sistem, digunakan software multibody dynamics seperti MSC Adams.

<iframe width=”560″ height=”315″ src=”https://www.youtube.com/embed/yQ3vANm4OwM?si=M-QxlD_da27BAHVT” title=”YouTube video player” frameborder=”0″ allow=”accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share” allowfullscreen></iframe>

Kontributor : Daris Arsyada

Sumber:

Childs, Peter R. N. (2019). Mechanical Design Engineering Handbook: Second Edition. Oxford: Butterworth-Heinemann.