RODA GIGI

PENGUKURAN ELEMEN GEOMETRI  RODA GIGI

Definisi pengukuran menurut Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology–VIM 1993: 2.1 dalam Renanta Hayu (2007:2) adalah: “serangkaian operasi yang bertujuan untuk menetapkan nilai besaran ukur”.

Besaran ukur (measurand) adalah “besaran tertentu yang nilainya diukur” sedangkan hasil pengukuran ( result of measurement ) adalah “nilai yang diberikan pada besaran ukur, yang diperoleh melalui proses pengukuran “.

Dari kajian beberapa referensi dapat disarikan mengenai pengukuran adalah sebagai berikut:

v  Pengukuran merupakan bagian penting dalam perkembangan teknologi, sedangkan teknologi sendiri sudah menjadi demikian komlpeksnya, sehingga pengukuran menjadi lebih canggih.

v  Makin maju teknik pengukuran dari suatu negara menandakan semakin majunya negara tersebut dalam bidang ilmu pengetahuan.

v  Baik buruknya suatu mutu dari suatu produksi sangat tergantung pada baik buruknya pengukuran yang dihasilkan, karena salah satu alasan inilah maka pengukuran dilakukan di industri mulai dari bahan masuk ke dalam produksi sampai dengan pengukuran hasil produksi.

v  Di satu pihak pengukuran demikian pentingnya dilain pihak ada pengukuran yang bebas dari kesalahan, dimana dilakukuan pengukuran, maka disitulah terjadi kesalahan.

v  Dengan demikian sebelum pengukuran dilakukan, terlebih dahulu perlu diketahui keandalan dari alat ukur yang akan dipakai sampai seberapa jauh penyimpangan yang mungkin dihasilhan oleh alat ukur tersebut tidak boleh melebihi penyimpangan yang disyaratkan…

v  Pengukuran suatu kualitas pada hakekatnya merupakan kegiatan membandingkan antara kualitas tersebut dengan suatu standar yang telah diketahui karakteristiknya.

v  Alat ukur baru (belum pernah dipakai) keandalannya dapat dipertanggungjawabkan dengan catatan pemakaiannya sesuai dengan yang telah ditentukan oleh pabrik, akan tetapi alat ukur tersebut akan menurun keandalannya jika pemakaian yang sudah terlalu sering (lama). Dengan demikian alat ukur yang telah lama dipakai harus dikalibrasi ulang terhadap alat standar yang mempunyai ketelitian lebih tinggi.

Yang perlu diperhatikan dalam pengukuran adalah :

Ø  Standar yang dipakai harus mempunyai ketelititan yang sesuai dengan kebutuhan dan secara umum standar tersebut dapat diterima.

Ø  Tata cara pengukuran dan alat-alat yang digunakan harus memenuhui syarat.

Ø  Adapun penggunaan alat-alat ukur industri pada dasarnya adalah untuk mendapatkan mutu hasil produksi dan efisiensi produksi.

Mengetahui cara pengukuran elemen geometrik roda gigi

Roda Gigi

Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain, salah satu kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.

Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi roda gigi terhadap sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan lebih besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang terlibat di dalamnya.

Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.

Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari roda gigi yang mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin yang presisi seperti jam tangan mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya dan beban berdekatan, roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil. Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih mahal dan dibutuhkan pelumasan yang menjadikan biaya operasi lebih tinggi.

Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan dilakukan oleh gigi-gigi kedua saling berkait. Roda gigi sering digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang bervariasi dan lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu: Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.
Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana. Kemampuan menerima beban lebih tinggi. Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil. Kecepatan transmisi roda gigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar. Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros. Di samping itu terdapat pula roda gigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi. Ada pula roda gigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam teori, roda gigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu yang lama.

Fungsi roda gigi adalah:

• Memindahkan/meneruskan  daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan
• Merubah putaran poros penggerak ke poros yang digerakkan (dari putaran tinggi ke putaran rendah, mengubah arah putaran)
• Memindahkan zat cair dari satu tempat ke tempat lain.

Klasifikasi

Nama	Orientasi poros	Permukaan referensi
1.      Roda gigi lurus (Spur Gears) 2.      Roda gigi miring (Helical gears) 3.      Batang gigi dan roda gigi (Rack and gears) 4.      Roda gigi kerucut (Bevel gears) 5.      Roda gigi silang (Crossed gears) 6.      Roda gigi/ulir cacing (Worm and worm Gears) 7.      Roda gigi Hipoid (Hypoid Gears)	Sejajar Sejajar Sejajar Berpotongan tegak lurus Tak berpotongan tak sejajar Bersilangan Bersilangan	Silinder Silinder Silinder Konis Silinder dan KOnis Silinder Hyperbol

Pengukuran:

Ø  Kualitas Geometris (Statis): Pengukuran semua elemen geometris dalam keadan tidak digunakan

Ø  Kualitas Fungsional (Dinamis): Roda gigi Lengkap dengan pasangannya dalam gear box dijalankan dan dibebani dengan beban tertentu. Yang diukur: kebisingan, getaran, variasi putaran

Kualitas Geometris Roda Gigi

Kualitas digunakan untuk menilai atau menentukan tingkat kesesuaian suatu hal terhadap persyaratan atau spesifikasinya. Suatu hal dikatakan memiliki kualitas yang baik jika persyaratan atau spesifikasi yang ditentukan baginya dapat dipenuhi. Jika persyaratan atau spesifikasi yang ditentukan baginya tidak dipenuhi maka dikatakan bahwa kualitasnya jelek. Jadi acuan untuk menentukan kualitas adalah spesifikasi.

Kualitas bukan merupakan suatu besaran yang dapat diukur. Agar kualitas dapat diukur maka perlu dibuat suatu acuan yang dapat diukur. Acuan bagi komponen mesin/peralatan dapat merupakan salah satu atau gabungan dari berbagai karakter berikut, yaitu karakter fisik (kekuatan, kekerasan), karakter bahan/metalurgi dan karakter geometrik.

Karakter geometrik dari suatu komponen mesin/peralatan mempunyai peran yang penting, karena menentukan kualitas suaian (fits). Kualitas suaian yang baik akan menjamin kemudahan dan keberhasilan proses perakitan komponen sehingga mesin/peralatan yang tersusun dari komponen-komponen tersebut dapat berfungsi dengan baik.

Tiga hal berikut perlu dipahami untuk menentukan kualitas dari roda gigi, yaitu :

• Toleransi Geometrik. Merupakan acuan dalam menentukan kualitas geometrik. Jenis dan harga toleransi mempengaruhi kualitas rakitan dan hal ini perlu dirancang dengan baik dengan memperhatikan metoda pembuatan komponen, pengukuran dan pengontrolan selama proses pembuatan berlangsung.

• Pengukuran Geometrik (Metrologi Geometrik). Metoda dan peralatan yang digunakan dalam pengukuran karakter geometrik perlu dirancang dan dilaksanakan dengan baik dengan memperhatikan sumber penyimpangan yang mungkin terjadi dalam proses pengukuran.

• Pengontrolan Kualitas Geometrik. Suatu proses pembuatan yang menghasilkan produk sesuai dengan spesifikasinya memiliki karakteristik proses tertentu. Karakteristik proses ini perlu dipelajari sehingga penyimpangan yang timbul selama proses pembuatan dapat dikoreksi yang berarti kualitas produk dapat dijaga atau dikontrol.

Roda Gigi dibuat dengan:

o   Metode Reproduksi: Profil Roda gigi dibentuk satu persatu dengan pisau pemotong yang mempunyai profil involut

o   Metode Generasi: Beberapa profil gigi terbentuk secara berurutan akibat gerak potong dan gerak makan berupa putaran bahan gigi relatif terhadap pisau pemotong. Alat: Batang gigi, pinion dan hobber

Kesalahan / penyimpangan roda gigi

Suatu komponen mesin mempunyai karakteristik geometrik yang ideal jika mempunyai ukuran (dimensi) yang teliti, bentuk yang sempurna dan permukaan yang halus sekali. Namun hal ini tidak pernah didapatkan karena timbulnya penyimpangan-penyimpangan selama proses pembuatannya. 

Sumber penyimpangan ini merupakan salah satu atau gabungan dari faktor-faktor berikut :

• Penyetelan mesin perkakas.

Keterbatasan kecermatan gerakan komponen mesin perkakas yang kritis.

• Pengukuran geometrik produk.

Keterbatasan kecermatan skala ukuran alat ukur, cara pengukuran, tekanan pada waktu pengukuran, cara pembacaan dan temperatur saat pengukuran.

• Gerakan mesin perkakas.

Misalnya kelurusan gerakan, kesejajaran dan ketegaklurusan gerakan komponen mesin perkakas.

• Keausan pahat (perkakas potong).

Akibat keausan pahat akan terjadi penyimpangan geometrik (misalnya : poros menjadi tirus).

• Perubahan temperatur.

Panas yang timbul akibat proses pemotongan benda kerja dan akibat gesekan antar komponen yang bergerak relatif menyebabkan pemuaian benda kerja dan komponen mesin perkakas (terjadi deformasi).

• Besarnya gaya pemotongan.

Akibat gaya pemotongan yang besar maka akan terjadi deformasi, lenturan, dan sebagainya.

Karena komponen dengan geometrik yang ideal tidak mungkin diproduksi, sedangkan pada sisi lain kualitas fungsional mesin sangat dipengaruhi oleh kualitas geometrik, maka mau tidak mau harus ditolerir adanya suatu penyimpangan geometrik selama kualitas funsional mesin yang bersangkutan tetap terjaga. Jadi, masalahnya bergeser menjadi penentuan seberapa jauh penyimpangan ini diperbolehkan.

Kesalahan

o   Kesalahan dimensi dan bentuk

o   Kesalahan bentuk profil pisau potong

o   Kesalahan posisi penempatan pisau potong relatif terhadap bahan gigi

o   Kesalahan gerak relatuif pisau potong dengan bahan Roda gigi.

Pemeriksaan Kualitas Geometris

1.      Pemeriksaan Bahan Roda gigi

2.      Pemeriksaan Gigi

3.      Pemeriksaan Pasangan Roda gigi

Kualitas Geometris Bahan Gigi

o   Kesalahan diameter luar

o   Kesamaan sumbu/konsentrisitas

Kualitas Geometris Gigi

1.      Kesalahan Pits

2.      Eksentrisitas

3.      Kesalahan Profil

4.      Kesalahan Tebal gigi

5.      Kesalahan Gabungan

Kesalahan Pits

Pits: Panjang busur lingkaran referensi diantara dua sisi gigi (kiri/kanan) yang berurutan

Tidak bisa diukur menurut definisi teoritis. Cara mengukur dengan pengukuran panjang tali busur dan dituang ke grafik

1.      Kesalahan pits individual maksimal: untuk Roda gigi penerus daya. Jika dijumlahkan menjadi Kesalahan pitc kumulatif.

2.      Perbedaan pitc anatar dua gigi berurutan

3.      Perbedaan pitc antara dua gigi  sembarangan

Eksentrisitas

o   Penyimpangan antara sumbu geometris roda gigi dengan sumbu referensi.

o   Pemeriksaan secara teoritis tak mungkin dilakukan.

o   Kesalahan putar radial

Kesalahan Profil

o Akibat ketidaksempurnaan proses

o Kesalahan profil total: jarak normal antara dua profil referensi yang menutupi profil sesungguhnya.

o Pengukuran dengan mesin pengukur profil, dengan sensor digerakkan sepanjang involut.

Kesalahan Tebal gigi

o   Pengukuran pada empat gigi yang berjauhan (90 derajat) dan dihitung rata-ratanya.

o   Untuk kualitas tinggi pengukuran pada semua gigi.

Kesalahan Gabungan

o   Pengukuran dengan membandingkan dengan roda gigi master.

o   Timbul kesalahan gabungan antar gigi radial dan kesalahan gabungan radial.

Pemeriksaan Geometris Pasangan Roda Gigi

§  Pemeriksaan jarak senter

§  Pemeriksaan kesejajaran kedua senter Roda gigi

§  Pemeriksaan Backlash

§  Pemeriksaan kesalahan gabungan

Kesalahan jarak senter: Diukur pada bidang tengan yang tegak lurus kedua senter roda gigi.

Pengukuran Backlash:

• Bila satu Roda gigi dimatikan sehingga tak bisa bergerak maka roda gigi pasangannya masih bisa digoyangkan ke kanan ke kiri.
• Pengukuran dengan jam ukur dengan bantuan lengan. Sensor diatur sehingga menempel tegaklurus pada satu sisi gigi di sekitar lingkaran referensi.