Gear (roda gigi) adalah sejenis elemen mesin di mana gerigi dipotong di sekitar permukaan berbentuk silinder atau kerucut dengan jarak yang sama. Dengan menyatukan sepasang elemen ini, mereka digunakan untuk mentransmisikan rotasi dan gaya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan. Roda gigi dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuknya seperti roda gigi involute, cycloidal, dan trochoidal. Juga, mereka dapat diklasifikasikan berdasarkan posisi poros sebagai roda gigi poros paralel, roda gigi poros berpotongan, dan roda gigi poros non-paralel dan tidak berpotongan.

Jenis-jenis Gear Secara Umum

• Spur Gear: memiliki gigi sejajar dengan sumbu rotasi dan digunakan untuk mentransmisikan gerakan dari satu poros ke poros lainnya, paralel, poros. Dari semua jenis, spur gear adalah yang paling sederhana. Spur gear merupakan gear yang paling banyak digunakan yang dapat mencapai akurasi tinggi dengan proses produksi yang relatif mudah. Mereka memiliki karakteristik tidak memiliki beban dalam arah aksial (beban dorong). Bagian pasangan terhubung yang lebih besar disebut roda gigi / gear dan yang lebih kecil disebut pinion.
• Helical Gear: memiliki gigi miring pada sumbu rotasi. Helical gear dapat digunakan untuk aplikasi yang sama seperti spur gear dan, bila digunakan, tidak berisik, karena keterlibatan gigi yang lebih bertahap selama penyambungan. Gigi miring juga mengembangkan beban dorong dan beban bending pada sambungan, yang tidak ada pada spur gear. Kadang-kadang roda gigi heliks digunakan untuk mentransmisikan gerakan antara poros nonparalel.
• Bevel Gear: Roda gigi bevel memiliki tampilan berbentuk kerucut dan digunakan untuk meneruskan gaya antara dua poros yang berpotongan pada satu titik (poros berpotongan). Roda gigi bevel memiliki kerucut sebagai permukaan pitchnya dan giginya dipotong sepanjang kerucut. Jenis-jenis roda gigi bevel adalah roda gigi bevel lurus, roda gigi bevel heliks, roda gigi spiral bevel, roda gigi mitra, roda gigi sudut bevel, roda gigi mahkota, roda gigi bevel zerol dan roda gigi hypoid.
• Worm Gear: Potongan bentuk sekrup pada poros adalah cacing, pasangan roda gigi terdiri dari roda cacing, dan poros yang tidak berpotongan disebut roda gigi cacing. Cacing dan roda cacing tidak terbatas pada bentuk silinder. Ada jenis jam pasir yang dapat meningkatkan rasio kontak, tetapi produksi menjadi lebih sulit. Karena kontak geser permukaan roda gigi, perlu untuk mengurangi gesekan. Untuk alasan ini, umumnya bahan keras digunakan untuk cacing, dan bahan lunak digunakan untuk roda cacing. Meskipun efisiensinya rendah karena kontak geser, putarannya halus dan senyap.

Nomenklatur Gear

• Pitch circle adalah teori lingkaran di mana semua perhitungan biasanya didasarkan; diameternya adalah pitch diameter. Lingkaran pitch dari sepasang roda gigi bersinggungan satu sama lain. Sebuah pinion adalah bagian yang lebih kecil dari dua gigi berpasangan. Yang lebih besar sering disebut gear.
• Circular pitch P adalah jarak, diukur pada pitch circle, dari titik di satu gigi ke titik yang sesuai pada gigi yang berdekatan. Jadi circular pitch adalah sama dengan jumlah ketebalan gigi dan lebar ruang.
• Module m adalah rasio diameter pitch dengan jumlah gigi. Satuan panjang yang digunakan adalah milimeter. Modul adalah indeks ukuran gigi dalam SI.
• Diametral pitch P adalah rasio jumlah gigi pada roda gigi dengan pitch diameter. Jadi, ini adalah kebalikan dari modul. Karena pitch diameter hanya digunakan dengan unit U.S, unit ini dinyatakan sebagai gigi per inci.
• Addendum a adalah jarak radial antara top land dan pitch circle. Dedendum b adalah jarak radial dari dasar ke lingkaran pitch. Seluruh kedalaman h_t adalah jumlah dari addendum dan dedendum.
• Clearance circle adalah lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran tambahan dari persambungan gigi. Clearance c adalah jumlah yang melebihi dedendum pada roda gigi tertentu tambahan dari gigi pasangannya. Backlash adalah jumlah lebar a ruang gigi melebihi ketebalan gigi pengunci yang diukur pada pitch circle.

• P = N/d
• m = d/N
• P = πd/N = πm
• _pP = π
• dimana:
  • P = diametral pitch
  • N = Jumlah gigi
  • d = pitch diameter
  • m = module
  • p = circular pitch

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://khkgears.net/new/gear_knowledge/introduction_to_gears/types_of_gears.html (diakses pada tanggal 13 Mei 2022)

Bantalan dibuat untuk menerima beban radial murni, beban dorong murni, atau kombinasi dari dua jenis beban. Nomenklatur bantalan bola diilustrasikan pada Gambar 1 yang juga menunjukkan empat bagian penting dari bantalan. Bantalan terdiri dari cincin luar, cincin bagian dalam, bola atau elemen bergulir, dan pemisah. Pada bantalan harga rendah, pemisah terkadang dihilangkan, tetapi memiliki fungsi penting untuk memisahkan elemen sehingga kontak gesekan tidak akan terjadi.

Beberapa dari berbagai jenis bantalan standar yang diproduksi ditunjukkan pada Gambar 2. Bantalan alur dalam satu baris akan menerima beban radial sebanyak beberapa beban dorong. Bola dimasukkan ke dalam alur dengan menggerakkan cincin bagian dalam ke posisi eksentrik. Bola dipisahkan setelah pembebanan, dan pemisah kemudian dimasukkan. Penggunaan takik pengisi (filling notch) pada gambar 2b di cincin bagian dalam dan luar memungkinkan lebih banyak bola yang akan dimasukkan, sehingga meningkatkan kapasitas beban. Kapasitas gaya dorong berkurang, karena benturan bola ke tepi takik ketika ada beban dorong. Bantalan kontak sudut pada gambar 2c memberikan daya dorong yang lebih besar.

Semua bantalan ini dapat diperoleh dengan pelindung di satu atau kedua sisi. Perisai bukan penutupan lengkap tetapi menawarkan ukuran perlindungan terhadap kotoran. Varietas bantalan diproduksi dengan segel di satu atau kedua sisi. Saat segel terletak pada kedua sisi, bantalan dilumasi di pabrik. Meskipun bantalan yang disegel diperkirakan untuk dilumasi seumur hidup, terkadang disediakan metode pelumasan ulang.

Bantalan baris tunggal akan menahan sejumlah kecil defleksi poros yang tidak sejajar, tetapi ketika keadaan lebih parah, bantalan penyelarasan sendiri dapat digunakan. Bantalan baris ganda dibuat dalam berbagai jenis dan ukuran untuk membawa beban radial lebih berat dan gaya dorong. Kadang-kadang dua bantalan baris tunggal digunakan bersama untuk alasan yang sama, meskipun bantalan baris ganda umumnya akan membutuhkan lebih sedikit bagian dan menempati lebih sedikit ruang. Bantalan dorong bola satu jalur (gambar 2i) dibuat dalam berbagai jenis dan ukuran.

Beberapa dari berbagai macam bantalan rol standar yang tersedia diilustrasikan dalam gambar 3. Bantalan rol lurus (gambar 3a) akan membawa beban radial yang lebih besar daripada bantalan bola dengan ukuran yang sama karena area kontak yang lebih besar. Namun, mereka memiliki kerugian yaitu membutuhkan geometri raceways dan roller yang hampir sempurna. Sebuah sedikit ketidaksejajaran akan menyebabkan rol miring dan keluar jalur. Untuk alasan ini, penahannya harus berat. Bantalan rol lurus tentu saja tidak akan mengambil beban dorong.

Rol heliks dibuat dengan melilitkan bahan persegi panjang menjadi rol, setelah itu mereka mengeras dan digiling. Karena eksibilitas yang melekat, mereka akan memunculkan banyak ketidaksejajaran. Jika perlu, poros dan housing dapat digunakan pengganti race. Ini sangat penting jika ruang radial terbatas.

Bantalan dorong rol bulat (Gambar 3b) berguna pada beban berat dan terjadi misalignment. Elemen bola memiliki keuntungan meningkatkan bidang kontak saat beban dinaikkan.

Bantalan jarum (Gambar 3d) sangat berguna di mana ruang radial terbatas. Mereka memiliki kapasitas beban yang tinggi ketika separator digunakan, tetapi dapat diperoleh tanpa separator. Mereka dilengkapi dengan dan tanpa race.

Bantalan rol tirus (Gambar. 3e, f ) menggabungkan keunggulan bola dan bantalan rol lurus, karena dapat menerima beban radial atau dorong atau kombinasi apa pun di antara dua, dan di samping itu, mereka memiliki daya dukung beban yang tinggi dari bantalan rol lurus. Bantalan rol tirus dirancang sedemikian rupa sehingga semua elemen di permukaan rol dan jalur race berpotongan pada titik yang sama pada sumbu bantalan.

Bantalan yang dijelaskan di sini hanya mewakili sebagian kecil dari banyak yang tersedia untuk pemilihan. Banyak bantalan tujuan khusus diproduksi, dan bantalan juga dibuat untuk kelas mesin tertentu. Kelas-kelas untuk tujuan khusus terdiri dari:

• Instrument bearing, yang presisi tinggi dan tersedia dalam stainless steel dan bahan suhu tinggi
• Nonprecision bearings, biasanya dibuat tanpa separator dan terkadang memiliki split atau race lembaran logam yang dicap
• Ball bushings, yang memungkinkan baik rotasi atau gerakan geser atau keduanya
• Bearing dengan roller fleksibel

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Pegas Belleville (juga dikenal sebagai pegas cakram belleville) ditemukan oleh Julien-Francoise Belleville, yang dianugerahi paten pada tahun 1861 untuk pegas yang dirancang seperti cincin berbentuk kerucut, yang mampu menyerap gaya aksial besar dengan laju pegas yang relatif kecil.

Paduan Pegas Belleville Secara Umum

• Copper Beryllium (CuBe)
• Cr-Ni-Mo Stainless Steel
• Nickel-Beryllium (NiBe)
• Inconel
• SAE Grade Steel
• Chromoly Steel

Kelebihan Pegas Belleville

• Tahan suhu tinggi & umur kelelahan tinggi
• Rakitan yang berbeda dapat dirancang untuk mencapai karakteristik beban yang diinginkan
• Bahan khusus dan berbagai pelapis permukaan tersedia
• Pemanfaatan ruang yang lebih baik jika dibandingkan dengan jenis pegas lainnya
• Kecenderungan creep rendah dengan dimensi yang tepat
• Kapasitas beban tinggi dengan defleksi pegas kecil

Pengaplikasian

Pegas Belleville sangat diperlukan dalam sejumlah aplikasi dan industri. Pegas cakram Belleville digunakan di mana-mana mulai dari otomotif, pemrosesan makanan, dan industri kimia dan ditemukan dalam aplikasi mulai dari boiler dan tungku industri hingga superkonduktor dan satelit. Pegas ini biasanya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan gaya pegas tinggi dan defleksi kecil. Pegas juga digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tingkat keamanan yang tinggi.

Toleransi Untuk Geometri Pegas, Beban & Kekerasan

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://mubea-discsprings.com/disc-springs/belleville-washers/ (diakses pada tanggal 7 Januari 2022)

Pegas ekstensi menyerap dan menyimpan energi serta menciptakan resistensi terhadap gaya tarik. Pegas ini biasanya terpasang di kedua ujungnya ke komponen lain dan ketika komponen ini bergerak terpisah, pegas mencoba menyatukannya kembali. Ini adalah tegangan awal yang menentukan seberapa erat pegas digulung. Tegangan awal ini dapat dimanipulasi untuk mencapai persyaratan beban aplikasi tertentu. Desain biasanya memiliki kait, mata, atau geometri antarmuka lainnya di ujungnya yang menempel pada komponen yang berlawanan. Pegas ini sering digunakan untuk memberikan gaya balik ke komponen yang memanjang dalam posisi yang digerakkan.

Tegangan di badan pegas ekstensi ditangani sama seperti kompresi mata air. Dalam merancang pegas dengan ujung kait, tekukan dan puntiran pada kait harus disertakan dalam analisis. Pada Gambar 2a dan 2b metode yang umum digunakan untuk merancang tampilan akhir. Tegangan tarik maksimum di A, karena torsi dan pembebanan aksial, dirumuskan menjadi

σ_A = F {(K)_A [(16D/πd³) + (4/πd²)]}

di mana (K)_A adalah faktor koreksi tegangan bending untuk kelengkungan, yang dirumuskan

(K)_A = [4C₁²-C₁-1] / [4C₁(C₁-1)] ; C₁ = 2r₁/d

Tegangan torsi maksimal pada titik B yaitu

τ_B = (K)_B (8FD/πd³)

di mana faktor koreksi tegangan untuk kelengkungan, (K)_B, adalah

(K)_B = [4C₂-1] / [4C₂-4)] ; C₂ = 2r₂/d

Gambar 2c dan 2d menunjukkan desain yang ditingkatkan karena diameter kumparan yang berkurang.

Ketika pegas ekstensi dibuat dengan kumparan yang bersentuhan satu sama lain, hal ini disebut sebagai close-wound. Pabrikan pegas lebih menyukai ketegangan awal dalam pegas close-wound untuk menahan panjang bebas lebih akurat. Defleksi beban yang sesuai kurva ditunjukkan pada gambar 3a, di mana y adalah perpanjangan di luar panjang bebas. L₀ dan F_i adalah tegangan awal pegas yang harus dilampaui sebelum pegas cacat. Hubungan beban-defleksi adalah

F =F_i + ky

dimana k adalah konstanta pegas. Panjang bebas L₀ pegas diukur di dalam ujungnya loop atau kait seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b dapat dinyatakan sebagai:

L₀ = 2(D-d) + (N_b+1)d = (2C-1+N_b)d

di mana D adalah diameter kumparan rata-rata, N_b adalah jumlah kumparan tubuh pegas, dan C adalah indeks pegas. Dengan loop ujung bengkok biasa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b, untuk memperhitungkan defleksi loop dalam menentukan laju pegas k, jumlah ekivalen dari heliks aktif adalah N_a yang dirumuskan menjadi

N_a = N_b + G/E

di mana G dan E adalah modulus elastisitas geser dan tarik.

Jumlah tegangan awal yang dapat dipakai oleh perancang pegas secara rutin adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3c. Rentang pilihan tersebut dapat dinyatakan dengan tegangan torsi tidak terkoreksi τ_i

τ_i = [33 500 /exp(0.105C)] ± 1000 [4-(c-3)/6.5] ; C adalah indeks pegas

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Jika gelombang dibuat oleh gangguan di salah satu ujung kolam renang, gelombang ini akan berjalan di sepanjang kolam, dipantulkan kembali di ujung terjauh, dan terus melakukan gerakan bolak-balik sampai akhirnya teredam. Efek yang sama terjadi pada pegas heliks, dan ini disebut gelombang pegas. Jika salah satu ujung pegas tekan ditahan terhadap permukaan datar dan ujung lainnya terganggu, gelombang tekan dibuat bergerak bolak-balik dari satu ujung ke ujung yang lain persis seperti gelombang kolam renang.

Produsen pegas telah membuat film gerak lambat lonjakan katup pegas otomotif. Gambar-gambar tersebut menunjukkan gelombang yang sangat keras, dengan pegas benar-benar melompat tidak bersentuhan dengan pelat ujung. Gambar di bawah adalah foto kegagalan yang disebabkan oleh gelombang seperti itu.

Ketika pegas heliks digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan gerak cepat bolak-balik, perancang harus yakin bahwa dimensi fisik pegas tidak sama dengan frekuensi getaran alami yang mendekati frekuensi gaya yang diterapkan. Jika tidak, resonansi dapat terjadi, mengakibatkan tegangan yang merusak, karena redaman internal bahan pegas cukup rendah.

Persamaan yang mengatur getaran translasi pegas yaitu

∂²u / ∂x² = (W/kgl²) (∂²u / ∂t²)

dimana

• k = Konstanta kekakuan pegas
• g = percepatan gravitasi
• l = panjang pegas
• W = berat pegas
• x = panjang pegas pada sumbu x
• u = perpindahan partikel pada sumbu x

Persamaan ini digunakan untuk gerakan harmonik dan tergantung pada sifat fisik yang diberikan serta kondisi akhir pegas. Gerakan harmonis pegas yang ditempatkan di antara dua pelat datar dan sejajar, dalam radian per sekon, adalah

ω = m π (kg/W)^1/2 ; m = 1, 2, 3, ……..

di mana frekuensi dasar ditentukan oleh m = 1, harmonik kedua untuk m = 2, dan seterusnya. Umumnya, frekuensi disajikan dalam siklus per detik; sejak = 2π f. Rumus frekuensi dasar dalam hertz adalah

f = 1/2 (kg/W)^1/2

Berat bagian aktif pegas heliks adalah

W = A L γ = (πd²/4) (πDN_a) (γ)

dimana γ adalah berat jenis pegas.

Frekuensi kritis fundamental harus lebih besar dari 15 sampai 20 kali frekuensi besarnya gaya atau gerak pegas untuk menghindari resonansi dengan harmonik. Jika frekuensi tidak cukup tinggi, pegas harus didesain ulang untuk meningkat k atau turunkan W.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/shm2.html (diakses pada tanggal 3 Januari 2022)