Metrologi Roda Gigi

Oleh: Taufiq Rochim Daftar Isi 1 METROL OGI RODA GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 INVOLUT (Involute (Involute)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 DEF I NISI DA N NOTASI E LEMEN RODA GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 K UA LI TAS GE OME TRIK RODA GI GI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 .1 KUAL I TAS GEOMETRIK BA HAN RODA GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 .2 KU KUAL I TAS GE GEOMETRIK GI GI GI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 .2 . 1 Ke s a l a h a n Pi t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 .2 . 2 Ek se n t ri s i t a s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 .2 . 3 Ke s a l a h a n Pr o f i l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4 .2 .4 Ke Ke s a l a h an Te Te b al Gi Gi g i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4 .2 .5 Ke Ke s a l a h an Ga Ga b u n g a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 .2 . 7 Da f t a r Si mb o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5 TOLERA NSI RODA GI GI (SI STEM I SO).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .1 TOL ERANSI BAHAN RODA GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 2 TO L E R A N S I P I T S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 3 T O L E R A N S I E K S E N TR I S I T A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .4 TOL ERANSI PROF IL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .5 TOL ERANSI TE BA L GIGI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .6 TOL ERANSI KE KESA L AHAN GAB UNGAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .7 TOL ERANSI PASA NGAN RODA GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .8 CONTOH PENE NTUAN TOL ERANSI RODA GI GI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .9 INF ORMA SI PA DA GAMBA R TEKNI K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 15 16 19 19 19 20 21 22 22

6 PE PENGUKURAN GE GEOMETRIK RO RODA GI GI GI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 6 .1 PE PENGUK URAN VA VARI ASI PI PI TS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 .2 PENGUK URAN EKSE NTRI S ITAS GIGI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 .3 PE PENGUK URAN PR PROF IL GI GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 6 .4 PENGUK URAN TEBA L GIGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 .4 .1 Me Me t o da Mi Mi s t ar In In g s ut Ro Roda Gi Gi g i. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 .4 .2 Me t o da Ta l i B usu r Te ta p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 6 .4 .3 Me t o da Ja r ak Si n g g u ng Da sa r. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 .4 .4 Me Me t o da Du Dua Si Si l i n d e r/ Bo l a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 6 .5 PE PENGUK URAN KE KESA L AHAN GA GABUNGA N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 6 .5 .1 Ke s a l a h an Ga b u n g an Ra d i a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 6 .5 .2 Ke K e s a l a h an Ga Ga b u n g an Ta T a n g e n si a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 6 .6 PE PEME RIK SAAN RA RAKI TAN PA PA SANGAN RO RODA GI GI GI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3

INDUSTRIAL METROLOGY LABORATORY METAL INDUSTRIES DEVELOPMENT CENTER

M ETROLOGI ETROLOGI RODA-GIGI

1

1 METROLOGI RODA GIGI Metrologi roda gigi merupakan sa tu cabang metrologi yang yang termasuk sulit untuk dipahami maupun untuk dilaksanakan. Untuk melaksanakan pengukuran geometrik roda-gigi diperlukan penge tahuan dasar atas elemen roda gigi, sistem toleran si yang diberlakukan bagi elemen-elemen geometrik geometrik roda gigi, pemilihan metoda dan alat ukur, serta keterampilan dalam melaksanakan metrologi roda gigi. Hampir pada setiap mesin/peralatan terdapat pasangan roda gigi yang mempunyai fungsi sebagai penerus gerakan, gerakan , penerus daya, daya, ataupun sebagai pengubah momen. momen. Sesuai dengan bentuk maupun cara pemasangannya, roda gigi dapat diklasifikasikan sebagaimana yang ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1

Klasifikasi Roda Gigi. O r ie n ta s i po r o s

Permukaan referensi

1 Roda Gigi Lurus (Spur ( Spur Gears) Gears )

sejajar

s ilin de r

2 Roda Gigi Miring ( Helical Gears) Gears )

s ej a j a r

s ilin de r

3 Batang Gigi dan Roda Gigi ( Rack and Gear )

s ej a j a r

s ilin de r

4 Roda Gigi Kerucut ( Bevel Gears) Gears )

berpotongan tegaklurus/menyudut

konis

5 Roda Gigi Silang (Crossed ( Crossed Gears) Gears )

tak berpotongan, tak seja jar

silinder dan konis

Nam a

6 Roda Gigi Ulir/Cacing (Worm ( Worm and Worm Gears) Gears )

b e r s ila n ga n

s ilin de r

7 Roda Gigi Hipoid (Hypoid ( Hypoid Gears) Gears )

be r s i lan g an

hyperbola

Pengukuran kualitas geometrik roda gigi dapat dianggap sebagai pemeriksaan statik, statik, karena dilakukan pengukuran semua elemen elemen geometrik roda gigi dalam keadaan tidak digunakan. Kualitas geometrik tersebut mempengaruhi kualitas fungsional. Sewaktu dipakai roda gigi dapat memperlihatkan gejala-gejala yang tidak diinginkan seperti getaran, kebisingan, variasi putaran atau bahkan kerusakan fatal, apabila kualitas geometrik geometrik dan kualitas rakitan rakitan pasangan roda-gigi sebagaimana yang direncanakan (tercantum dalam spesifikasi geometrik, geometrik, dan spesifikasi rakitan) rakitan) tidak dipenuhi. Selain pemeriksaan statik, sering dilakukan pemerik saan dinamik dinamik,, di mana roda gigi lengkap dengan pasangannya serta seluruh komponen kotak roda gigi (gear ( gear box ) dijalankan dengan beban seperti yang direncanakan. Pemeriksaan dinamik meneliti berbagai gejala antara lain kebisingan, getaran dan variasi putaran, dengan menggunakan metoda riset dengan peralata n khusus. Karena bukan merupakan bidang bidang metrologi, pemerik saan dinamik tidak kita bicarakan. Pemeriksaan statik secara lengkap (meliputi seluruh elemen geometrik roda gigi) memerlukan waktu yang lama. Oleh sebab itu, dikembangkan suatu mesin pengukur otomatik yang merupakan jenis yang hanya sesuai bagi industri roda gigi. Mesin pengukur otomatik ini umumnya dilengkapi dilengkapi dengan komputer yang k husus direncanakan untuk pemeriksaan geometr ik roda gigi. Selain berfungsi sebagai penganalisis penganalisis hasil pengukuran, komp uter juga dapat mengontrol mengontrol jalannya jalannya sensor, yang berarti memp ersingkat waktu pemeriksaan. Meskipun demikian, interpretasi hasil pengukuran tetap bergantung kepada keahlian/kecakapan operator yang bersangkutan. Buku panduan ini dirancang seba gai acuan pemula untuk mempela jari jar i metro me trologi logi r oda gigi. g igi. Dengan Deng an m enguasai engu asai dasa d asar-d r-dasar asar yang diu las dalam d alam buku ini diharapkan seseorang dapat dengan lebih mudah memperluas pengetahuan mengenai roda-gigi dengan mempelajari berbagai buku referensi roda-gigi. Ulasan dalam buku ini dibuat mengikuti sistematika berikut, 1 Involute; pembahasan mengenai bentuk prof il gigi, 2 Notasi dan Definisi elemen roda gigi, 3 Kualitas geometrik roda Gigi; tinjauan dari beberapa aspek,

Metal Industries Development Center

2

M ETROLOGI ETROLOGI RODA-GIGI

4 Toleransi; sistem toleransi roda gigi menurut standar ISO, dan 5 Pengukuran geometrik roda gigi; tinjauan beberapa teknik pengukuran yang sesuai bagi masing-masing elemen geometrik. 2 INVOLUT (Involute (Involute)) Roda gigi merupakan komponen yang digunakan untuk m eneruskan atau menerima gerakan kepada/dari komponen bergigi lain dengan cara menempelkan pasangan gigi ke dua belah pihak secara berurutan. Supaya perpindahan gerakan ini berlangsung dengan halus tanpa gesekan yang merugikan, profil gigi dibuat berbentuk garis (k urva; tergantung pada sudut pandang, bisa terlihat sebagai garis lurus atau garis lengkung) yang disebut dengan involut ( involut (involute involute). ). Bayangkan seutas tali yang dililitkan pada silinder. Apabila silinder dipegang teguh dan lilitan tali dibuka, dengan tetap menjaga tegangan tali (sambil ditarik), mak a ujung tali akan bergerak bergerak menjauhi permukaan silinder mengik uti jejak yang berupa involut. Cara lain untuk menggambar kan involut adalah dengan menggulingkan batang lurus pada lingkaran dengan diameter tertentu (lingkaran (lingkaran dasar , base circle). circle ). Pada mulanya, satu ujung di sisi batang (garis lurus) menempel pada lingkaran dasar di titik P o, lihat gambar 1. Apabila batang tersebut digulingkan tanpa tergelincir, maka ujung yang semula berimpit akan bergerak menjauh menurut garis lengkung lengkung yang berupa involut. Sewaktu batang digulingkan, titik perpotongan antara garis lurus dengan lingkaran dasar akan pindah dari titik P o sampai ke titik A, dan bersamaan dengan itu ujung garis lurus yang semula berada di titik P o pindah ke titik P. Dua parameter penentu besar kurva involute adalah sudut í dan r (panjang garis OP). Ke dua parameter tersebut dapat ditentukan dari harga sudut tekan ( á) lihat gambar 1. Bentuk kurva involute dipengaruhi oleh lingkaran dasar . Semakin besar jari-jari lingkaran dasar r b, kurva involute semakin kurang melengkung dan akhirnya akan berupa garis lurus lurus jika r b mendekati tak terhingga. Gambar 1

Involut (involute (involute)) sebagai profil gigi suatu roda gigi. Karena garis berguling pada lingkaran dasar, panjang garis AP akan sama dengan panjang garis lengkung AP0.

Dua keuntungan pemilihan involute sebagai profil gigi adalah:

a Perbandingan kecepatan pasangan roda gigi (i=n 1/n 2 = z2/z1) tidak akan berubah meskipun ada sedikit perubahan pada jarak senter ke dua roda gigi. b Profil gigi involut bagi batang-gigi ( rack ) berupa garis lurus ( r b = ~ ). Dengan demikian, bentuk kurva involut yang sulit tersebut dapat dengan mudah dibentuk dengan memakai pahat dengan matapotong berprofil relatif sederhana (berprofil lurus pada proses pembuatan gear cutting generating method ). ). Profil gigi dibentuk oleh dua buah involut yang bertolak belakang sehingga arah putaran pasangan roda gigi dapat dibalik. Pada saat gigi m ulai bersinggungan, akan terjadi garis kontak sepanjang lebar gigi. Selama pasangan roda gigi berputar, pada penampangnya akan terlihat titik kontak yang bergerak mengikuti garis lurus. Garis tersebut dinamakan garis aksi ( line of action, action , lihat gambar 2), yang merupakan garis singgung dua lingkaran dasar. Melalui garis aksi inilah gaya gaya atau tek anan diteruskan oleh pasangan gigi untuk sepanjang jara sepanjang jarak k kontak konta k (length (length of contact ). ). Oleh sebab itu, sudut antara garis aksi dengan garis yang tegak lurus garis penghubung ke dua pusat roda gigi disebut dengan sudut tekan ( tekan ( pressur pre ssur e angle, angle , á). Umumnya roda gigi dibuat dengan sudut tekan tertentu, yaitu 14½ o atau 20 o (standar (standar o ISO, á = 20 ).

M ETROLOGI RODA-GIGI

Gambar 2

3

Garis Aksi, Jarak Kontak, dan Sudut Tekan yang terjadi bila dua roda gigi dengan modul yang sama berpasangan. Jarak ke dua senter roda gigi akan mempengaruhi harganya.

3 DEFINISI DAN NOTASI ELEMEN RODA GIGI Untuk memahami pemeriksaan kualitas geometrik roda gigi serta untuk menghindarkan salah pengertian, perlu dicermati definisi dan notasi

Gambar 3

Profil standar (ISO) untuk batang gigi A dan roda gigi B. Jenis profil A digunakan sebagai profil pisau pemotong pada proses pembuatan dengan metoda generasi.

beberapa elemen roda gigi. Menurut standar ISO (ISO 53; Cylindrical gears for general and heavy engineering Basic Rack & ISO R 1122; Glossary of gears geometrical definitions) bentuk standar profil gigi bagi batang gigi dan roda gigi lurus adalah seperti gambar 3. 1 Lingkaran Dasar (Base Circle) Lingkaran semu dengan diameter d b yang merupakan dasar dari pembentukan involute. 2 Lingkaran Referensi (Reference Circle) Lingkaran semu dengan diameter d, di mana kelilingnya merupakan hasil kali dari pits p dengan jumlah gigi z.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)


4


Catatan:

- Lingkaran referensi merupakan lingkaran semu dan mempunyai arti yang penting, karena menentukan harga parameter geometrik roda gigi. - Lingkaran referensi hanya berlaku bagi roda gigi yang be rsangkutan. Apabila dua roda gigi berpasangan, maka ada lingkaran semu lain yang disebut dengan lingkaran pits (Pitch Circle) untuk masing-masing roda gigi dan saling bersinggungan sehingga kecepatan tangensial ke dua roda gigi sama besar. Untuk setiap pasangan roda gigi, lingkaran pits ini dapat lebih besar, sama, atau lebih kecil da ri lingkaran referensi. - Hubungan antara lingkaran dasar dan lingkaran referensi adalah : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2) 3 Pits (Pitch, p) Pits adalah panjang busur pada lingkaran referensi di antara dua involute yang berurutan. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3) 4 Modul (Module, m) Modul merupakan parameter yang menentukan jumlah gigi bagi suatu lingkaran referensi yang tertentu. D ua buah lingkaran referensi dengan diameter yang sama dapat mempunyai jumlah gigi yang berlainan apabila harga m berbeda. Dua buah roda gigi hanya dapat berpasangan jika m sama. Roda gigi direncanakan untuk suatu harga m yang tertentu, yang dapat dipilih dari beberapa harga standar . Satuan modul adalah mm. 5 Sudut Tekan (Pressure Angle, á) Sudut tekan adalah sudut terkecil antara garis normal pada involut dengan garis singgung pada lingkaran refe rensi di titik potong antara involut dengan lingkaran referen si. Menurut standar ISO, sudut tekan berharga 20 o. 6 Lingkaran Puncak (Tip Circle) Lingkaran puncak adalah lingkaran dengan diameter d a, merupakan penampang silinder puncak yang dipotong oleh bidang tegak lurus sumbu roda gigi. 7 Lingkaran Kaki (Root Circle) Lingkaran kaki adalah lingkaran dengan diameter d f , merupakan penampang silinder kaki yang dipotong oleh bidang tegak lurus sumbu roda gigi. 8 Pits Dasar (Base Pitch, Pb) Pits dasar ada;ah panjang busur pada lingkaran dasar di antara dua involut yang berurutan. Apabila tidak ada kesalahan pada involut, panjang busur tersebut (

) sama dengan panjang garis singgung

lingkaran dasar antara dua involut yang berdekatan (

)

. . . . . . . . . . . . . . . . (4) 9 Tebal Gigi (Tooth Thickness, s) Tebal gigi adalah panjang busur pada lingkaran referensi di antara dua buah sisi (profil) pada satu gigi. 10 Jarak Gigi (Space Width,  ) Jarak gigi adalah panjang busur pada lingkaran referensi di antara dua sisi gigi yang berseberangan (antara dua gigi) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5) 11 Addendum (ha) Addendum adalah jarak radial anta ra lingk aran puncak deng an lingkaran referensi. 12 Dedendum (h f ) Dedendum adalah jarak radial antara lingkaran referensi dengan lingkaran kaki. 13 Tinggi Gigi (Tooth Depth, h z) Tinggi gigi adalah jarak radial antara lingkaran puncak dengan lingkaran kaki.



Sudut t ekan yang dimaksud adalah sudut t ekan sew aktu roda gigi dibuat dengan lingkaran referensi bersinggungan dengan lingkaran/garis referensi pahat . Apabila mereka tidak bersinggungan, karena diinginkan adanya perubahan addendum atau perubahan jarak sent er pasangan roda gigi, akan diperol eh sudut tekan kerja e yang harganya berbeda dengan sudut tekan  (sudut t ekan t erbuat; sew aktu roda gigi diperiksa, terpisah dari pasangannya).



5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (6) 14 Lebar Gigi (Face Width, b) Lebar gigi adalah jarak antara ke dua tepi roda gigi yang diukur pada permukaan referensi. 15 Tepi Serong (Barrelled Profile, lihat gambar 4a) Tepi serong adalah penyimpangan yang disengaja pada sisi gigi di ke dua tepi roda gigi terhadap garis teoretik yang sejajar sumbu roda gigi. C b adalah penyimpangan m aksimu m pada ke dua tepi roda gigi. 16 Profil Serong (Crowning , lihat gambar 4b) Profil serong adalah penyimpangan yang disengaja bagi kurva involut di dekat lingkaran puncak, atau di dekat lingkaran kaki. C a adalah penyimpangan maksimum pada puncak gigi dan C f adalah penyimpangan maksimum pada lingkaran kaki. 17 Perubahan Addendum ( Adde ndum Modification, mx) Perubahan addendum adalah jarak radial antara silinder referensi roda gigi dengan bidang referensi batang gigi yang merupakan pisa u pemotong sewaktu roda gigi dibuat dengan metoda generasi (generating method ), lihat gambar 4c. Pergeseran tersebut disengaja dengan alasan untuk memperkuat kaki gigi. K alau tidak dige ser maka roda gigi dengan jumlah gigi yang kecil ( z<17 ) akan terpotong lebih dalam pada kakinya (undercut ), guna menghindari interferensi dengan profil gigi dari roda gigi pasangannya. Harga koefisien perubahan addendum x ditentukan dalam perencanaa n, tergantung antar a lain pada ketebalan gigi atau rasio kontak yang diinginkan. Gambar 4 Modifikasi Profil Gigi, demi untuk menghindari pengecilan kaki gigi (undercut ), mengubah rasio kontak, ataupun memperbaiki sifat dinamik pasangan roda gigi.

4 KUALITAS GEOMETRIK RODA GIGI Dua cara pembuatan roda gigi adalah: 1 Metoda Reproduksi; di mana setiap profil gigi dibentuk pada bahan roda gigi satu persatu dengan menggunakan pisau pemotong yang mempunyai bentuk profil involut. 2 Metoda Generasi; di mana beberapa profil gigi akan t erbentuk pada bahan roda gigi secara berurutan akibat adanya gerak potong dan gerak makan yang berupa putaran bahan roda gigi relatif terhadap pisau pemotong dengan posisi tertentu (ditetapkan). Profil pisau pemotong berupa involut garis lurus. Sesuai dengan jenis mesin perkakas yang digunakan untuk membuat roda gigi dengan metoda generasi, dikenal tiga jenis pisau pemotong yaitu batang gigi, pinion, dan hobber. Kesalahan dalam proses pembuatan akan mempengaruhi kualitas geometrik roda gigi. Sumber kesalahan tersebut antara lain adalah: - kesalahan dimensi dan kesalahan bentuk bahan roda gigi, - kesalahan bentuk profil pisau pemotong, - kesalahan posisi penempatan pisau pemotong relatif terhadap bahan roda gigi, - kesalahan gerak relatif antara pisau pemotong dengan bahan roda gigi selama proses pembuatan berlangsung. Kualitas geometrik roda gigi dapat diketahui dengan melakukan tiga jenis pemeriksaan, yaitu : 1 Pemeriksaan bahan roda gigi (sebelum gigi dibuat), 2 Pemeriksaan gigi, dan 3 Pemeriksaan pasangan roda gigi.


6


4.1 KUALITAS GEOMETRIK BAHAN RODA GIGI Kualitas geometrik bahan roda gigi dapat mempengaruhi kualitas geometrik roda gigi yang dibuat darinya. Pengaruhnya secara langsung adalah kesalahan diameter luar, karena diameter tersebut akan m erupakan diameter puncak roda gigi. Selain itu, kesamaan sumbu (konsentrisitas) antara diameter luar dengan diameter lubang atau poros yang akan merupakan dudukan roda gigi merupakan hal yang tak boleh diabaikan. Untuk mempermudah proses pembuatan maupun proses pengukuran, biasanya pada bahan roda gigi telah dipersiapkan satu atau dua buah permukaan referensi, yaitu permukaan referensi aksial dan radial. Dengan demikian kualitas bahan roda gigi dapat diperiksa dengan mengukur k esalahan putar (run out) pada ke tiga tempat seperti yang ditunjukkan gambar 5.

Gambar 5

Pemeriksaan Kesalahan Putar (Run Out ) bahan roda gigi.

4.2 KUALITAS GEOMETRIK GIGI Kualitas geometrik gigi suatu roda gigi dapat diklasifikasikan sbb., 1 Kesalahan pits 4 Kesalahan Tebal Gigi, dan 2 Eksentrisitas 5 Kesalahan Gabungan 3 Kesalahan Profil

Gambar 6

Identifikasi Gigi.

Untuk membedakan suatu gigi dengan gigi lainnya, setiap gigi diberi nomor urut 1, 2, ...,z, searah jarum jam apabila roda gigi dipandang pada bidang referensi aksial. Ke dua sisi gigi disebut sebagai sisi kiri (left flank ) dan sisi kanan (right flank ) sesuai dengan orientasinya, jika gigi kita pandang dengan puncak gigi (diameter puncak) terletak di sebelah atas, lihat gambar 6. Dengan cara demikian dapat dikatakan bahwa pits k adalah pits di antara sisi gigi (k-1) dengan sisi gigi k, dan pits kanan (kiri) adalah pit s di antara dua sisi kanan (kiri).

4.2.1 Kesalahan Pits Definisi Pits adalah panjang busur lingkaran referensi di antara dua sisi gigi (kir i/kanan) yang berurutan. Dalam prakteknya pengukuran pits tidak kita laksanakan sebagaimana definisi teoretik, k arena dua alasan yaitu: 1 Lingkaran Referensi merupakan lingkaran semu, jadi tidak dapat ditentukan lokasinya pada roda gigi dengan pasti. 2 Panjang busur tak dapat diukur dengan mudah. Karena kesulitan tersebut, sebagai gantinya dilakukan pengukuran panjang tali busur pada suatu lingkaran tertentu (lingkaran periksa, checking circle) yang dipilih sedekat mungkin dengan lingkaran referensi. Selain itu, bukan harga pits sebenarnya yang harus diketahui melainkan



7

variasi harga pits (untuk seluruh gigi) yang perlu mendapat perhatian. Cara lain untuk mengetahui variasi pits adalah dengan mengukur panjang pits dasar (base pitch), lihat gambar 7.

Setelah pengukuran pits dilakukan untuk seluruh gigi (tali busur pada lingkaran periksa ataupun panjang pits dasar), hasilnya diplot pada kertas grafik seperti gambar 8. Sumbu tegak di sebelah kiri merupakan harga yang dibaca pada alat ukur (kelebihan ter hadap harga nol atau harga panjang referensi s ewaktu sensor alat ukur diatur kedudukannya). Sumbu tegak di sebelah kanan, merupakan harga kesalahan pits individu (individual pitch error , f p), yaitu perbedaan antara pits sebenarnya dengan pits “teoretik” yang merupakan harga rata-rata pits untuk k eseluruhan gigi. Gambar 7

Pengukuran Pits, pada lingkaran periksa atau lingkaran dasar.

Gambar 8

Grafik hasil pengukuran pits: Kesalahan Pits Individu.

Berdasarkan grafik k esalahan pits individu dapat ditentukan: 1 Kesalahan pits individu maksimum (maximum individual pitch error , f p max). Merupakan harga yang harus diperhatikan bagi roda gigi yang berfungsi sebagai penerus daya ( powe r gear s). 2 Perbedaan pits antara dua gigi berurutan ( pitch difference between consecutive teeth, r p); contoh perbedaan pits antara gigi 9 dan 8 adalah . 3 Perbedaan pits antara dua gigi sembarang ( pitch difference between any teeth, R p); contoh : perbedaan pits antara gigi 9 dan 3 adalah . Jika kesalahan pits individu dijumlahkan mulai dari pits pertama sampai dengan pits yang dimaksud, maka diperoleh harga kesalahan pits kumulatif (cumulative pitch error or displacement , D). Kesalahan pits


8


kumulatif dapat dihitung untuk gigi pertama sampai dengan gigi terakhir, sehingga diperoleh grafik seperti gambar 9. Berdasarkan grafik kesalahan pits kumulatif dapat ditentukan beberapa harga yang penting, yaitu : 1 Kesalahan kumulatif sepanjang sektor k pits (cumulative error over a sector of k pitches, F pk); merupakan kesalahan pits kumulatif untuk sejumlah k pits yang dapat ditentuk an di mana saja di sekeliling ro da gigi. 2 Kesalahan pits kumulatif total (total cumulative pitch error , Fp); merupakan penyimpangan terbesar pada kurva kesalahan pits kumulatif, biasanya sama dengan harga F pk terbesar untuk k = z/2 (setengah lingkaran).

Gambar 9

Grafik Kesalahan Pits Kumulatif (Kurva Pergeseran/ Displacement Curve).

Kurva kesalahan pits kumulatif (kurva pergeseran; displacement curve) biasanya berbentuk sinusoidal, dengan demikian kesalahan pits kumulatif total akan terjadi pada sektor setengah lingkaran. Bentuk kurva yang lain mungk in pula terja di dan har ga kesalahan pits kumulatif yang besar untuk sektor yang lebih kecil harus lebih diperhatikan daripada kesalahan pits kumulatif total (dalam hal ini F pk menjadi faktor yang menentukan kualitas geometrik roda gigi, bukannya F p). Kesalahan pits kumulatif merupakan hal yang harus diperhatikan bagi roda gigi yang berfungsi sebagai pengubah putaran (ketelitian gerakan kinematik). Karena kemungkinan adanya kesalahan pengukuran pada setiap pemeriksaan pits, penentuan kesalahan pits kumulatif berdasarkan kesalah an pits individu seb agaimana yang diterangkan di atas kurang sesuai apabila diterapkan pada pemeriksaan roda gigi dengan jumlah gigi yang banyak. Dalam hal ini perlu ditentukan kesa lahan pits kumulatif berdasarkan kesalahan panjang sektor yang meliputi sejumlah gigi (k buah gigi, dan diusahakan z/k berharga bulat). 4.2.2 Eksentrisitas Eksentrisitas adalah penyimpangan antara sumbu geomet rik roda gigi dengan sumbu referensi (sumbu lubang atau poros sebagai dudukan roda gigi). Pemeriksaan eksentrisitas sebagaimana definisi tersebut tidak mungkin untuk dilaksanakan secara langsung, kare na sumbu geom etrik roda gigi sulit untuk ditentukan lokasinya. Efek eksentrisitas akan terlihat apabila roda gigi diputar pa da sumbu r eferensi dan sementara itu suatu jam ukur peka dengan posisi tetap yang mempunyai sensor bola (diameternya dipilih sehingga menyinggung sisi gigi sedekat mungkin dengan lingkaran referensi) akan menunjukkan variasi harga seluruh peng ukuran pad a selang antara dua gigi. Cara pengukuran ini disebut dengan pengukuran penyimpangan putar radial dan dari hasil pengukuran dapat dibuat grafik seperti gambar 10.



Gambar 10

9

Grafik Penyimpangan Putar Radial.

Seperti halnya kurva displacement , kurva penyimpangan putar radial berbentuk sinusoidal. Perbedaan antara harga tertinggi dengan harga terendah disebut dengan Kesalahan Putar Radial (Radial Run-Out, F r ). Seandainya tidak ada ke salahan profil gigi, kesalahan putar radial akan sama dengan dua kali harga eksentrisitas. Dalam kenyataannya kesalahan putar radial dipengaruhi oleh kesalahan profil ke dua sisi gigi dan mungkin juga dipengaruhi oleh cara pembuatan roda gigi. Pemeriksaan penyimpangan putar radial merupakan cara yang umum digunakan untuk mem eriksa kualitas geometrik roda gigi, karena alat ukur yang digunakan relatif sederhana dan pengukuran mudah dilaksanakan. Selain itu, informasi yang diperoleh amat bermanfaat, k arena eksentrisitas merupakan salah satu sumber getaran (frekuensi getaran akan sama dengan frekuensi putaran roda gigi). Apab ila dua roda gigi yang berpasangan direncanakan mempunyai celah yang sempit antara suatu gigi dengan gigi pasangannya (backlash sekecil mung kin) , seme ntar a salah satu atau dua roda gigi tersebut mempunyai eksentrisitas yang cukup besar, kemungkin an besar akan terjadi kemacetan yang dapat menyebabkan kerusakan fatal. 4.2.3 Kesalahan Profil Karena ketidaksempurnaan proses pembuatan, profil gigi dapat menyimpang dari bentuk yang dikehendaki. Kesalahan profil total (total prof ile erro r , f f ) adalah j arak norm al antara dua profil referensi yang menutupi profil sesungguhnya, lihat gambar 11.

Gambar 11

Kesalahan Profil Total, F f .

Pemeriksaan profil gigi dilakukan dengan menggunakan mesin pengukur profil, di mana gerakan sensor dapat diatur mengikuti bentuk involute yang dikehendaki. Sementara itu, alat pencatat akan m enunjukkan penyimpangan terhadap prof il teoretik. Daera h pemeriks aan z dibatasi, yaitu


10


mulai dari lingkaran kaki kerja sampai dengan permulaan pemenggalan di dekat puncak gigi (m eliputi seluruh panjang kontak dengan gigi pasangannya). Apabila informasi mengenai roda gigi pasangannya tak diketahui, daerah pemeriksaan dibatasi dengan mengumpamakan batang gigi dasar (basic rack) sebagai pasangannya. Perlu dicatat, bahwa bentuk profil referensi yang digunakan untuk menentukan harga f f (sewaktu menganalisis grafik hasil pengukuran) tidak harus sama dengan involute. Sebab, mungkin ada penyimpangan yang direncanakan seperti profil lengkung ( crowning ) atau pemenggalan puncak, lihat gambar 11. Semua penyimpangan tersebut direncanakan guna menjamin fungsional roda gigi. Pemeriksaan profil gigi sebagaimana yang diterangkan di atas dilakukan dengan memandang gigi pada penampang melintang (dipotong oleh bidang tegak lurus sumbu roda gigi). Pemeriksaan gigi dapat pula dilakukan sepanjang lebar giginya. Pada roda gigi lurus ( spur gear ), setiap gigi harus sejajar dengan sumbu roda gigi. Sementara itu, pada roda gigi m iring (helical gear ) permukaan gigi akan membuat sudut tertentu terhadap sumbu roda gigi. Pemeriksaan dilakukan dengan menggerakkan sensor alat ukur sepanjang lebar gigi dan kesalahan pada arah normal ditunjukkan seperti contoh hasil pengukuran pada gambar 12.

Gambar 12

Kesalahan Orientasi Total (Distorsi; Distortion), Fâ.

Kesalahan orientasi total (total alignment error , Distortion, Fß) adalah jarak antara dua garis teoretik yang melingkupi garis potong permukaan gigi sesungguhnya. Jarak tersebut diukur pada arah tegak lurus sumbu referensi (sumbu roda gigi). Garis potong permukaan teoretik dapat berupa garis lurus yang sejajar sumbu roda gigi, membuat sudut atau melengkung sesuai dengan perencanaan roda gigi. Harga kesalahan orientasi total F ß tidak boleh melebihi harga tertentu supaya tekanan bidang akibat gaya yang meneka n gigi dapat terdistr ibusi dengan mer ata sepanjang lebar gigi (konsentrasi tegangan dihindari). Untuk pasangan roda gigi dengan backlash yang cukup kecil, distorsi yang terlalu besar dapat meny ebabkan ke dua sisi gigi (sisi kiri dan sisi kanan) bersinggungan d engan sisi pasangannya sehingga menimbulkan tambahan gaya dan tegangan dalam arah radial . 4.2.4 Kesalahan Tebal Gigi Pemeriksaan tebal gigi selalu dilakukan terutama saat roda gigi dibuat (supaya operator mesin dapat melakukan penyetelan variabel proses). Apabila ketebalan seluruh gigi hampir sama, dan pemakaian roda gigi tersebut tidak begitu kritis, cukup dilakukan pengukuran tebal salah satu giginya. Untuk roda gigi k onstruksi umum, biasanya dilakukan pengukuran pada empat buah gigi yang terpisah lokasinya kurang lebih 90 o dan kemudian dihitung harga rata-ratanya. Bagi ro da gigi den gan kualitas tinggi pengukuran tebal gigi biasanya dilakukan bagi seluruh giginya. Untuk membatasi kesalahan tebal gigi, ditentukan toleransi tebal gigi. Suatu roda gigi yang teliti mungkin dirancang untuk beroperasi dengan backlash yang cukup besar, sehingga penyimpangan tebal gigi (terhadap tebal nominal) yang diperbole hkan relatif besar. Karena yang berperan adalah



11

kesalahan pits kumulatif (baik pits kiri maupun pits kanan), maka cukup dilakukan pengukuran tebal satu atau empat gigi apabila kesalahan pits kumulatif juga diperiksa. Toleransi tebal gigi ditentukan berdasarkan penyimpangan atas (upper deviation, Ess) dan penyimpangan bawah (lower deviation, Esi) terhadap profil teoretik pada lingkaran referensi, lihat gambar 13a. Sebagai ganti pengukuran tebal gigi secara langsung, sering dilakukan pengukuran jarak singg ung dasar (base tangent distance, W), yaitu jarak antara sisi kiri dan sisi kanan dari dua gigi yang terpisah sejauh k buah gigi. Jumlah gigi tersebut (k) dipilih sedemikian rupa sehingga garis yang dimak sud menyinggung lingkaran dasar. Apabila W m erupakan jarak teoretik, maka toleransi dinyatakan terha dap penyimpangannya, yaitu penyimpangan atas (E Ws ) dan penyimpangan bawah (E Wi ), lihat gambar 13b.

Gambar 13

Toleransi tebal gigi; dapat dinyatakan untuk satu gigi atau sejumlah gigi yang memiliki jarak tertentu (jarak singgung dasar; base tangent length).

4.2.5 Kesalahan Gabungan Seperti halnya dengan poros atau lubang yang dapat diperiksa dengan memakai kaliber, pemeriksaan kualitas geometrik roda gigi yang diproduksi massal dapat dilakukan dengan memakai roda gigi master (master gear , yang dibuat dengan ketelitian tinggi sehingga kesalahan geometriknya apabila dibandingkan dengan roda gigi yang diperiksa dapat diabaikan). Roda gigi master dipasangkan pada roda gigi yang hendak diperiksa pada mesin pengukur. Salah satu porosnya dapat bergerak radial relatif terhadap poros yang diam, lihat gambar 14. Suatu pegas akan menjaga supaya ke dua roda gigi yang berpasangan tersebut bersinggungan  dengan tekanan tetap dan tertentu. Karena adanya kesalahan profil, pits, distorsi maupun eksentrisitas, selama pasangan roda gigi tersebut diputar, salah satu roda gigi akan bergoyang dalam arah radial (oleh sebab itu kesalahan ini disebut sebagai kesalahan gabungan, composite error ). Goyangan tersebut ditunjukkan pada jam ukur atau direkam oleh alat pencatat pada koordinat kartesian atau pada koordinat polar. Dari grafik hasil pengukuran dapat ditentukan dua jenis kesalahan radial, yaitu: 1 Kesalahan gabungan antar gigi radial (radial tooth-to-tooth composite error , f i"), merupakan harga simpangan terbesar dari seluruh simpangan yang direkam untuk satu kali putaran roda gigi yang



Ke dua sisi gigi (kiri & kanan) bersinggungan dengan sisi ke dua gigi pasangannya sehingga tidak ada celah.


12


diperiksa. Simpangan tersebut diakibatkan oleh adanya kesalahan lokal untuk setiap gigi, seperti kesalahan pits, profil dan distorsi. 2 Kesalahan gabungan radial (radial composite error, double flank composite error , F i"), adalah jarak antara titik maksimum dan titik minimum dari grafik pengukuran goyangan radial. Sebagaimana yang terlihat, selain simpangan lokal grafik tersebut secara k eseluruhan menunjukkan bentuk sinusoidal yang disebabkan oleh kesalahan konsentrisitas atau ketidaksamaan sumbu roda gigi dengan sumbu poros/lubang dudukan roda gigi.

Gambar 14

Pemeriksaa n kesalahan gabu ngan dengan memakai roda gigi master yang dipasang pada mesin pengukur goyangan dalam arah radial. Grafik yang dihasilkan dapat berupa grafik dengan koordinat kartesian atau koordinat polar. Pengukur an kesalahan ga bungan dengan memakai roda gigi master seperti ini dapat dilakukan dengan cepat, sehingga ongkos pem eriksaan roda gigi yang dibuat secara massal dapat diturunkan. Apabila terjadi keraguan dalam penentuan kualitas suatu roda gigi karena variasi simpangan yang cukup besar, maka bagi roda gigi yang bersangkutan dapat diperiksa kesalah an pits maupun kesalahan profilnya. Roda gigi dengan kualitas tin ggi tak mungkin diperiksa secara ini karena roda gigi masternya terlalu sulit untuk dibuat. Suatu cara lain untuk memeriksa kesalahan gabungan adalah dengan menetapkan jarak senter antara roda gigi master dan roda gigi yang diperiksa. Ketika roda gigi master diputar dengan kecepatan konstan, roda gigi yang diperiksa akan terputar dengan putaran yang tak konstan akibat adanya kesalahan lokal pada setiap gigi pada roda gigi yang diperiksa . Suatu jenis sensor putaran mam pu merasakan variasi posis i satu sisi gigi di sekitar lingkaran referensi dan rekaman hasil pengukuran akan serupa dengan grafik kesalahan gabungan radial, lihat gambar 14. Dari rekaman hasil pengukuran dapat ditentukan dua jenis kesalahan tangensial, yakni : 1 Kesalahan gabungan antar gigi tangensial (tangential tooth-to-tooth composite error , f i'). 2 Kesalahan gabungan tangensial (tangential composite error, single flank composite error , F i').

Catatan:

Suatu roda gig i hanya mempu nyai satu harga kesalahan gabungan radial F i", karena sisi gigi kiri & k anan bersinggungan dengan sisi dua gigi



13

pasangannya. Sebaliknya kesalahan gabungan tangensial F i' dapat mempunyai dua harga yang berbeda sesuai dengan dua arah putaran roda gigi, yaitu sewaktu sisi kiri yang bersinggungan atau sisi kanan yang bersinggungan (ingat akan adanya celah penyebab backlash). 4.2.6 Kualitas Geometrik Pasangan Roda Gigi Pemeriksaan geometrik dapat langsung diterapkan bagi pasangan roda gigi yang akan dirakit. Dalam hal ini dapat dipisahkan menjadi empat jenis pem erik saan , yaitu : 1 Pemeriksaan jarak senter, 2 Pemeriksaan kesejajaran ke dua senter roda gigi, 3 Pemeriksaan backlash, dan 4 Pemeriksaan kesalahan gabungan. Kesalahan jarak senter (center distance error , f a) dapat diukur pada bidang tengah yang tegak lurus ke dua senter roda gigi. Daerah toleransi bagi kesalahan jarak senter biasanya terletak simetrik terhadap garis nol (sesuai dengan jarak teoretik). Untuk beberapa kondisi pemakaian tertentu, daerah toleransi tersebut direncanakan tidak simetrik ( unilateral tolerance). Kesalahan kesejajaran senter ke dua roda gigi dapat dinyatakan dalam dua bentuk yaitu: Kesalahan inklinasi (inclination error , f x), yaitu penyimpangan pada bidang yang melalui ke dua sumbu roda gig i yang seharus nya sejajar. Harga f x tersebut harus ditentukan sebesar mungkin, berarti pemeriksaan kesejajaran dilakukan untuk seluruh lebar gigi b, lihat gambar 15a. Kesalahan deviasi (deviation error , f y) adalah penyimpangan pada arah normal terhadap bidang yang melalui ke dua sumbu roda gigi yang seharusnya sejajar. Seperti halnya kesalahan inklinasi, besarnya kesalahan deviasi harus ditentukan pada seluruh lebar gigi b, lihat gambar 15b. Kesalahan gabungan; pada umumnya pasangan roda gigi mempunyai ke dua jenis kesalahan tersebut ( gambar 15c). Meskipun demikian, pengaruh kesalahan deviasi terhadap fungsi roda gigi akan lebih terasa.

Gambar 15

Kesalahan kesejajaran ke dua senter roda gigi; kesalahan inklinasi, f x dan kesalahan deviasi, f y.

Untuk menjamin kualitas fungsional, pasangan roda gigi dibuat mempunyai backlash yang tertentu. Pengukuran besarnya backlash dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: 1 Pengukuran backlash sirkuler (circular backlash, j r ) Apabila salah satu roda gigi dice kam , roda gigi pasangannya masih dapat digoyangkan ke k iri dan ke kanan. Suatu jam ukur dengan bantuan lengan, di mana sensornya diatur sehingga menempel tegak lurus pada sa tu sisi gigi di sekitar lingkaran referensi, dapat digunakan untuk menentukan besarnya simpangan maksimum, lihat gambar 16.

Gambar 16

Pengukuran besarnya backlash.

2 Pengukuran backlash normal (normal backlash, j n). Roda gigi ditekankan pada roda gigi yang dicekam, dan besarnya celah di ant ara dua sisi gigi di daerah sekitar garis kontak diukur dengan memakai kaliber sisipan (feeler gauge). Untuk roda gigi lurus ( spur gear ), berlaku hubungan berikut : . . . . . . . . . . . (7)

14


Pemeriksaan kesalahan gabungan dapat dilakukan sebagaimana yang telah diulas pada sub bab 4.2.5. Dalam h al ini tidak digunakan roda gigi master, melainkan m erupakan pasangan roda gigi sesungguhnya. Kesalahan gabungan radial/tangensial yang diukur merupakan jumlah kesalahan gabungan dari masing-masing roda gigi. Apabila salah satu roda gigi mempunyai jumlah gigi yang jauh lebih banyak dari roda gigi pasangannya, maka dapat dicari posisi pemasangan (letak relatif) sedemikian rupa sehingga menghasilkan kesalahan gabungan radial/tangensial sekecil mungkin. 4.2.7 Daftar Simbol Beberapa jen is kesalahan geom etrik beserta simbolnya seperti yang telah diterangkan dirangkum pada tabel 2. Tabel 2

Daftar simbol kesalahan geometrik roda gigi Kesalahan

Simbol

Kesalahan Pits Individu Kesalahan Kumulatif Sepanjang Sektor k Pits Kesalahan Pits Kumulatif Total

f p(±) Fpk Fp

Kesalahan Putar Radial

F r

Kesalahan Profil Total Kesalahan Orientasi Total (Distorsi)

f f Eß

Toleransi Tebal Gigi - Penyimpangan Atas - Penyimpangan Bawah Toleransi Jarak Singgung Dasar - Penyimpangan Atas - Penyimpangan Bawah

EWs EWi

Kesalahan Gabungan Antar Gigi Radial Kesalahan Gabungan Radial Kesalahan Gabungan Antar Gigi T angensial Kesalahan Gabungan Tangensial

f f " Fi" f i' Fi '

Kesalahan Jarak Senter Kesalahan Inklinasi Kesalahan Deviasi

Ess Esi

f a(±) f x f y

5 TOLERANSI RODA GIGI (SISTEM ISO) Standar ISO 1328 ( parallel involute gea rs, IS O system of accuracy ) merupakan sistem toleransi bagi roda gigi lurus dari berbagai kualitas. ISO menggunakan tanda pengenal kualitas berupa angka, m ulai dari 1 sampai dengan 12. Umumnya orang mengatakan angka kualitas 1 sebagai kualitas tinggi (“teliti”) sementara angka 12 sebagai kualitas rendah (“tidak teliti”). Karena hal ini muncul istilah roda gigi kualitas tinggi (“halus ” atau “teliti”) dan roda gigi kualitas rendah (“kasar” atau “tidak teliti”). Pemakaian istilah kualitas teliti dan tidak teliti sebaiknya dihindarkan, karena bisa menimbulkan kerancuan. Sebaiknya sebut saja dengan nomor kualitas ISO (1 s.d.12) atau gunakan istilah cermat dan kurang cermat ( roda gigi berkualitas cermat dan roda gigi berkualitas kurang cermat).



dapat dinyatakan dalam arah normal, transversal, atau pada lingkaran dasar (f pn, f pt , f pb ).



Teliti berkonotasi benar (betul). Bila sesuai dengan acuan, dapat dikatakan teliti. Toleransi merupakan besarnya simpangan yang diperbolehkan. Toleransi dipakai sebagai acuan pembuatan suatu komponen mesin. Komponen mesin yang karakteristiknya sesuai dengan acuan dapat dikatakan sebagai komponen yang teliti. Mungkinkah dikatakan suatu toleransi yang teliti sementara toleransi tidak bisa diperbandingkan dengan acuan (acuan y ang mengacu?)?.



15

Pemilihan kualitas roda gigi ditentukan oleh fungsi, kondisi kerja atau beban yang akan dialami oleh roda gigi. Selain itu, jenis proses pembuatannya pun harus dipilih sesuai dengan kualitas yang diinginkan. Sebagai gambaran umum dapat ditunjukkan hubungan antara kualitas roda gigi dengan fungsi maupun jenis proses pembuatan, sebagaimana tabel 3. Tabel 3

Pemilihan kualitas roda gigi ditinjau dari fungsi & proses pembuatan.

Kualitas yang diinginkan

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Kecepatan putar, m/menit 1-3 3-6 6 - 20 20 ke atas Penggunaan : - mesin umum - kendaraan bermotor - alat ukur - roda gigi master Proses pembuatan : Form Milling Shaping/hobbing Shaving Grinding Angk a kualitas menentukan besar kecilnya daer ah tolerans i bagi setiap elemen geometrik roda gigi dengan profil dasar menurut standar ISO 53 (cylindrical gears for general a nd heavy engineering, Basic Rack ), lihat gambar 2, dan modul yang dianjurkan adalah sesuai dengan ISO R 54 (modul and diametral pitches of cylindrical gears for general engineering and heavy engineering ), lihat tabel 4. Biasanya semua elemen geometrik pasangan roda gigi dipilih dengan suatu angka kualitas yang sama. Dalam hal tertentu, sesuai dengan persetujuan antara si pemakai dan si pembuat, satu atau beberapa elemen geometrik dapat direncanakan mempunyai kualitas yang lebih cerma t ataupun kurang cermat . Akan tetapi, beberapa jenis kesala han yang berasal dari grup yang sama harus mempunyai angka kualitas yang sama. Grup tersebut adalah : Grup I : F pk, F p, F r , F i", F i' Grup II : f pt', f pn , f pb, f f , f i", f i' Grup III : F ß, f x, f y.

5.1 TOLERANSI BAHAN RODA GIGI Toleransi lubang atau poros roda gigi beserta diameter puncak ditentukan oleh harga toleransi standar (IT) untuk masing-masing angka kualitas sebagaimana yang ditunjukkan pada tabel 5. Sementara itu, harga IT sesuai dengan diameter yang diberi toleransi diperlihatkan pada tabel 6. Tabel 7 merupakan harga penyimpangan putar bagi bidang referensi (radial atau aksial).



berdasarkan pertimbangan atas kesalahan yang mungkin terjadi akibat dipilihnya satu jenis proses pembuatan m aupun atas segi pent ing tidaknya unt uk membat asi suat u jenis kesalahan ditinjau dari fungsi roda gigi.


16


Tabel 4

Modul yang dianjurkan ISO (m; satuan dalam mm).

pilihan ke:

pilihan ke:

1

1

2

0,05

pilihan ke:

2

1

0,5 0,055

3 0,55

0,06

3,5

0,6 0,07

0,09

0,11

6

0,9 0,14

0,18

16

75

20 22

2,5 0,45

70

(15)

2,25

0,4

65

18

2 0,35

60

(13)

1,75

0,3

55

14

1,5 0,28

50

(9,5)

12 1,375

0,25

(42)

11

1,25 0,22

45

10 1,125

0,20

(39)

(8,5) 9

1

(33)

(7,5)

8 0,95

0,16

40

(5,75)

7

3 (30)

36

(6,25)6,5(6,75)

0,85

0,12

32

(5,25) 5,5

0,8

3,25

2

(4,75)

5 0,75

0,1

1

(4,25) 4,5

0,7

3

3,75

4 0,65

0,08

Tabel 5

2

pilihan ke:

(24)

25

(27)

2,75

28

Toleransi bahan roda gigi.

Angka Kualitas

1

2

3

4

5

6

7 8 9

10

11 12

Lubang

-dimensi -kesalahan bentuk

IT4 IT4 IT4 IT4 IT5 IT6 IT1 IT2 IT3

IT7

IT8

IT8

Poros

-dimensi -kesalahan bentuk

IT4 IT4 IT4 IT4 IT1 IT2 IT3

IT5

IT7

IT8

IT9

IT11

Diameter puncak

IT6

Kesalahan putar

0,1a

IT5

IT7 0,25a

IT8 0,4a

0,63a

5.2 TOLERANSI PITS Besarnya kesalahan kumulatif sepanjang k pits (F pk) dibatasi sesuai dengan angka kualitas yang dipilih. Harga k ditentukan berdasarkan grafik kesalahan pits kumulatif sesuai dengan panjang sektor di mana kesalahan pits kumulatif adalah yang terbesar. Biasanya kesalahan maksimum terjadi pada panjang sektor setengah lingkaran (k = z/2). Tabel 8 m enunjukkan harga F pk yang diizinkan bagi setiap angka kualitas sesuai dengan panjang busur; L = k. ð. m (mm). Kesalahan pits individu pada penampang melintang (f pt) ditentukan berdasarkan angka kualitas, modul dan diameter pits, sebagaimana yang ditunjukkan pada tabel 9. Dari tabel 8 dapat pula dicari kesalahan pits individu yaitu harga F pk untuk k = 1 (L = ð.m). Dengan demikian, harga batas kesalahan pits individu yang diizinkan harus dipilih dari dua harga yang didapat dari tabel 8 atau 9 di m ana diambil harga yang terkecil. Kesalahan



17

Harga toleransi standar (IT = ìm).

Tabel 6 d (mm) di atas

IT1

IT2

IT3

1.5 2 2.5 2.5 3 4 5 7 8 9 10

2.5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15

IT4

IT5

IT6

IT7

IT8

IT9

IT10

IT11

s.d

6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150

10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000

1 1.2 1.5 1.5 2 2.5 3.5 4.5 6 7 8

Tabel 7

4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 33 39 46 55 68 82

6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 32 36 40 47 55 65 78 96 115

9 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40 44 50 56 66 78 92 110 135 165

15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 70 80 90 105 125 150 175 210 260

22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 110 125 140 165 195 230 280 330 410

36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 175 200 230 260 310 370 440 540 660

58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 280 320 360 420 500 600 700 860 1050

90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 440 500 560 660 780 920 1100 1350 1650

Penyimpangan putar bidang referensi (radial/aksial).

Diameter pits d (mm) di atas

Kualitas (harga dalam ìm)

s.d.

125 400 800 1600 2500

1&2

125 400 800 1600 2500 4000

3&4

2.8 3.6 5.0 7.0 10.0 16.0

5&6

7 9 12 18 25 40

7&8

11 14 20 28 40 63

18 22 32 45 63 100

9&12 28 36 50 71 100 160

pits individu pada arah normal (untuk roda gigi miring dengan sudut heliks sebesar ß) dan kesalahan pits individu pada lingkaran dasar dapat dicari dengan memakai rumus: ; â = sudut heliks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . (8) ; á = sudut tekan (20 o).. . . . . . . . . . . . . . (9)

Toleransi kesalahan pits kumulatif (F pk atau Fp, ìm).

Tabel 8 L (mm) di atas 11.2 20 32 50 80 16 0 31 5 63 0 1000 1600 2500 3150 4000 5000

Kualit as

s.d.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

11.2 20 32 50 80 16 0 31 5 63 0 1000 1600 2500 3150 4000 5000 7200

1. 1 1. 6 2. 0 2. 2 2. 5 3. 2 4. 5 6. 0 8. 0 10 11 14 16 18 20

1. 8 2. 5 3. 2 3. 6 4. 0 5. 0 7. 0 10 12 16 18 22 25 28 32

2. 8 4. 0 5. 0 5. 5 6. 0 8. 0 11 16 20 25 28 36 40 45 50

4. 5 6 8 9 10 12 18 25 32 40 45 56 63 71 80

7 10 12 14 16 20 28 40 50 63 71 90 10 0 11 2 12 5

11 16 20 22 25 32 45 63 80 10 0 11 2 14 0 16 0 18 0 20 0

16 22 28 32 36 45 63 90 11 2 14 0 16 0 20 0 22 4 25 0 28 0

22 32 40 45 50 63 90 12 5 16 0 20 0 22 4 28 0 31 5 35 5 40 0

32 45 56 63 71 90 12 5 18 0 22 4 28 0 31 5 40 0 45 0 50 0 56 0

45 63 80 90 10 0 12 5 18 0 25 0 31 5 40 0 45 0 56 0 63 0 71 0 80 0

83 10 0 11 2 12 5 14 0 18 0 25 0 35 5 45 0 56 0 63 0 80 0 90 0 1000 1120

90 12 5 16 0 18 0 20 0 25 0 35 5 50 0 63 0 80 0 90 0 1120 1250 1400 1600

18


Toleransi kesalahan pits individu (f pt, ìm).

Tabel 9

Diameter Pits d (mm) di atas

Modul m

Kualitas

s.d

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

6 8 9

10 13 14

14 18 20

20 25 28

26 35 40

40 50 56

11

12

-

125

1 - 3.5 1. 0 1. 6 2. 5 4 > 3 .5 - 6 . 3 1. 2 2. 0 3. 2 5 > 6 .3 - 1 0 1. 4 2. 2 3. 6 5. 5

56 80 71 10 0 80 11 2

125

400

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25

1. 1 1. 4 1. 6 1. 8 2. 2

1. 8 2. 2 2. 5 2. 8 3. 6

2. 8 3. 6 4. 0 4. 5 5. 5

4. 5 5. 5 6 7 9

7 9 10 11 14

11 14 16 18 22

16 20 22 25 32

22 28 32 36 45

32 40 45 50 63

45 56 63 71 90

63 80 90 10 0 12 5

90 11 2 12 5 14 0 18 0

400

800

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

1. 2 1. 4 1. 8 2. 0 2. 5 3. 2

2. 0 2. 2 2. 8 3. 2 4. 0 5. 0

3. 2 3. 6 4. 5 5. 0 6. 0 8. 0

5 5. 5 7 8 10 13

8 9 11 13 16 20

13 14 18 20 25 32

18 20 25 28 36 45

25 28 36 40 50 63

36 40 50 56 71 90

50 56 71 80 10 0 12 5

71 80 10 0 11 2 14 0 18 0

10 0 11 2 14 0 16 0 20 0 25 0

800 1600

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

1. 2 1. 6 1. 8 2. 0 2. 5 3. 2

2. 0 2. 5 2. 8 3. 2 4. 0 5. 0

3. 6 4. 0 4. 5 5. 0 6. 0 8. 0

5. 5 6 7 8 10 13

9 10 11 13 16 20

14 16 18 20 25 32

20 22 25 28 36 40

28 32 36 40 50 63

40 45 50 56 71 90

56 63 71 80 10 0 12 5

80 90 10 0 11 2 14 0 18 0

11 2 12 5 14 0 16 0 20 0 25 0

1600 2500

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

1. 6 1. 8 2. 0 2. 2 2. 8 3. 6

2. 5 2. 8 3. 2 3. 6 4. 5 5. 5

4. 0 4. 5 5. 0 5. 5 7. 0 9. 0

6 7 8 9 11 14

10 11 13 14 18 22

16 18 20 22 28 36

22 25 28 32 40 50

32 36 40 45 56 71

46 50 56 63 80 10 0

63 71 80 90 11 2 14 0

90 10 0 11 2 12 5 16 0 20 0

12 5 14 0 16 0 18 0 22 4 28 0

2500 4000

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

1. 8 2. 0 2. 2 2. 5 2. 8 3. 6

2. 8 3. 2 3. 6 4. 0 4. 5 5. 5

4. 5 5. 0 5. 5 6. 0 7. 0 9. 0

7 8 9 10 11 14

11 13 14 16 18 22

18 20 22 25 28 36

25 28 32 36 40 50

36 40 45 50 56 71

50 56 63 71 80 10 0

71 80 90 10 0 11 2 14 0

10 0 11 2 12 5 14 0 16 0 20 0

14 0 16 0 18 0 20 0 22 4 28 0

Toleransi kesalahan putar radial dari gigi (F r , ìm).

Tabel 10

Diameter Pits d (mm) di at as

Modul m

s.d

Kualitas 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-

125

1 - 3.5 3. 6 5. 5 > 3 .5 - 6 .3 4. 5 7. 0 > 6 .3 - 1 0 5. 0 8. 0

9 11 13

14 18 20

22 28 32

36 63 71

50 63 71

63 80 90

80 10 0 11 2

10 0 12 5 14 0

12 5 16 0 16 0 20 0 18 0 22 4

125

400

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25

4. 0 5. 0 5. 5 6. 0 8. 0

6. 0 8. 0 9. 0 10 13

10 13 14 16 20

16 20 22 25 32

25 32 36 40 50

40 50 56 63 80

56 71 80 90 11 2

71 90 10 0 11 2 14 0

90 11 2 12 5 14 0 18 0

11 2 14 0 16 0 18 0 22 4

14 18 0 20 0 22 4 28 0

18 0 22 4 25 0 28 0 35 5

400

800

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

4. 5 5. 0 5. 5 7. 0 9. 0 11

7. 0 8. 0 9. 0 11 14 18

11 13 14 18 22 28

18 20 22 28 36 45

28 32 36 45 56 71

45 50 56 71 90 11 2

63 71 80 10 0 12 5 16 0

80 90 10 0 12 5 16 0 20 0

10 0 11 2 12 5 16 0 20 0 25 0

12 5 14 0 16 0 20 0 25 0 31 5

16 0 18 0 20 0 25 0 31 5 40 0

20 0 22 4 25 0 31 5 40 0 50 0

800 1600

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

5. 0 5. 5 6. 0 7. 0 9. 0 11

8. 0 9. 0 10 11 14 18

13 14 16 18 22 28

20 22 25 28 36 45

32 36 40 45 56 71

50 56 63 71 90 11 2

71 80 90 10 0 12 5 16 0

90 10 0 11 2 12 5 16 0 20 0

11 2 12 5 14 0 16 0 20 0 25 0

14 0 16 0 18 0 20 0 25 0 31 5

18 0 20 0 22 4 25 0 31 5 40 0

22 4 25 0 28 0 31 5 40 0 50 0

1600 2500

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

5. 5 6. 0 7. 0 8. 0 10 13

9. 0 10 11 13 16 20

14 16 18 20 25 32

22 25 28 32 40 50

36 40 45 50 63 80

56 63 71 80 10 0 12 5

80 90 10 0 11 2 14 0 18 0

10 0 11 2 12 5 14 0 18 0 22 4

12 5 14 0 16 0 18 0 22 4 28 0

16 0 18 0 20 0 22 4 28 0 35 5

20 0 22 4 25 0 26 0 35 5 45 0

25 0 28 0 31 5 35 5 45 0 56 0

2500 4000

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

6. 0 7. 0 8. 0 9. 0 10 11

10 11 13 14 16 20

16 18 20 22 25 32

25 28 32 36 40 50

40 45 50 56 63 80

63 71 80 90 10 0 12 5

90 10 0 11 2 12 5 14 0 18 0

11 2 12 5 14 0 16 0 18 0 22 4

14 0 16 0 18 0 20 0 22 4 28 0

18 0 20 0 22 4 25 0 28 0 35 5

22 4 25 0 28 0 31 5 35 5 45 0

28 0 31 5 35 5 40 0 45 0 56 0


19

5.3 TOLERANSI EKSENTRISITAS Seperti halnya toleransi kesalahan pits individu, toleransi k esalahan putar radial (F r ) ditentukan berdasarkan angka kualitas, modul dan diameter pits, lihat tabel 10. 5.4 TOLERANSI PROFIL Dengan mengetahui angka kualitas, modul dan diameter pits, harga kesalahan profil total (f f ) yang diizinkan dapat dicari dari tabel 11. Untuk lebar gigi yang tertentu, harga kesalahan distorsi (F ß) adalah seperti yang diperlihatkan tabel 12. 5.5 TOLERANSI TEBAL GIGI Toleransi tebal gigi (s) atau jarak singgung dasar (W) ditentukan berdasarkan harga penyimpangan atas dan penyimpangan bawah relatif terhadap garis nol (yang merupakan tebal gigi nominal atau jarak singgung dasar nomin al), lihat gambar 13. Dalam sistem ISO, penyimpangan atas dan penyimpangan bawah tersebut ditandai dengan simbol huruf . Toleransi kesalahan profil total (f f , ìm).

Tabel 11 Diameter Pits d (mm) di atas

Modul m

Kualitas

s.d

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-

125

1 - 3.5 2. 1 2. 6 > 3 .5 - 6 . 3 2. 4 3. 0 > 6 . 3 - 1 0 2. 5 3. 4

3. 6 4. 0 4. 5

4. 8 5. 3 6. 0

6 7 8

8 10 12

11 14 17

14 20 22

22 32 36

36 50 56

56 90 80 12 5 90 140

125

400

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6.3 - 10 > 10 - 16 > 16 - 25

2. 4 2. 5 2. 6 3. 0 3. 4

3. 0 3. 2 3. 6 4. 0 4. 8

4. 0 4. 5 5. 0 5. 5 6. 5

5. 3 6. 0 6. 5 7. 5 9. 5

7 8 9 11 14

9 11 13 16 20

13 16 19 22 30

18 22 28 32 45

28 36 45 50 71

45 56 71 80 11 2

71 90 11 2 12 5 18 0

11 2 14 0 18 0 20 0 28 0

400

800

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6.3 - 10 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

2. 6 2. 8 3. 0 3. 2 3. 8 4. 5

3. 4 3. 8 4. 0 4. 5 5. 3 6. 5

4. 5 5. 0 5. 5 6. 0 7. 5 9. 5

6. 5 7. 0 7. 5 9. 0 10.5 14

9 10 11 13 16 21

12 14 16 18 24 30

17 20 24 26 36 48

25 28 36 40 56 71

40 45 56 63 90 11 2

63 71 90 10 0 14 0 18 0

10 0 11 2 14 0 16 0 22 4 28 0

16 0 18 0 22 4 25 0 35 5 45 0

800

1600

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6.3 - 10 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

3. 0 3. 2 3. 4 3. 6 4. 2 5. 0

4. 2 4. 5 4. 8 5. 0 6. 0 7. 0

5. 5 6. 0 6. 5 7. 5 8. 5 10.5

8. 0 9. 0 9. 5 10.5 12 15

11 13 14 15 19 28

17 18 20 22 28 36

24 28 30 34 42 53

36 40 45 50 63 80

56 63 71 80 10 0 12 5

90 10 0 11 2 12 5 16 0 20 0

14 0 16 0 18 0 20 0 25 0 31 5

22 4 25 0 28 0 31 5 40 0 50 0

1600

2500

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6.3 - 10 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

3. 8 4. 0 4. 0 4. 2 4. 8 5. 5

5. 3 5. 5 6. 0 6. 5 7. 0 8. 0

7. 5 8. 0 8. 5 9. 0 10.5 12

11 11.5 12 13 15 18

16 17 18 20 22 28

24 25 28 30 36 42

36 38 40 45 53 63

50 56 63 71 80 10 0

80 80 10 0 11 2 12 5 16 0

12 5 14 0 16 0 18 0 20 0 25 0

20 0 22 4 25 0 28 0 31 5 40 0

31 5 35 5 40 0 45 0 50 0 63 0

2500

4000

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 . 3 > 6.3 - 10 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

4. 5 4. 8 5. 0 5. 3 5. 5 6. 5

6. 5 7. 0 7. 5 7. 5 8. 5 9. 5

10 10 10.5 11 13 15

14 15 16 17 19 22

21 22 24 25 28 34

32 34 36 38 45 50

50 53 56 60 67 80

71 80 90 90 10 0 12 5

11 2 12 5 14 0 14 0 16 0 20 0

18 0 20 0 22 4 22 4 25 0 31 5

28 0 31 5 35 5 35 5 40 0 50 0

45 0 50 0 56 0 56 0 63 0 80 0

Toleransi kesalahan total (distorsi) ( öâ, ìm).

Tabel 12 Lebar gigi b (mm)

Kualitas

di atas

s.d

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

40 100

40 100 160

2.8 4.0 5.0

3.6 6.0 6.0

4.5 6.0 8.0

5.5 8.0 10

7 10 12

9 12 16

11 16 20

18 25 32

28 40 50

45 63 80

71 100 125

112 160 200

20


Untuk suatu simbol huruf tertentu, harga penyimpangan atas/bawah merupakan harga toleransi kesalahan pits individu (f pt, lihat tabel 9) dikalikan dengan suatu faktor sebagaimana yang diperlihatkan pada tabel 13. Dengan demikian, besarnya daerah toleransi dapat dicari dari selisih antara penyimpangan atas dan penyimpangan bawah sebagai contoh berikut: F, Penyimpangan atas E ss = -4 f pt L, Penyimpangan bawah E si = -16 f pt T, Toleransi (FL) = E ss - Esi = 12 f pt Tabel 13

Simbol kesalahan huruf bagi penyimpangan atas/bawah.

C = + f pt D=0 E = - 2 f pt F = - 4 f pt G = - 6 f pt

N = - 25 f pt P = - 32 f pt R = - 40 f pt S = - 50 f pt

Kesalahan gabungan antar gigi radial (f f ", ìm).

Tabel 14 Diamet er Pits d (mm) di atas

H = - 8 f pt J = - 10 f pt K = - 12 f pt L = - 16 f pt M = - 20 f pt

Modul m

s.d.

Kualitas 4

5

6

7

8

9

10

11

12

-

125

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0

7 9 10

10 13 14

14 18 20

20 25 28

28 36 40

36 45 50

45 56 63

56 71 80

71 90 10 0

125

400

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25

8 10 11 13 16

11 14 16 18 22

16 20 22 25 32

22 28 32 36 45

32 40 45 50 63

40 50 56 63 80

50 63 71 80 10 0

63 80 90 10 0 12 5

80 10 0 11 2 12 5 160

400

800

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

9 10 11 14 18 22

13 14 16 20 25 32

18 20 22 28 36 45

25 28 32 40 50 63

36 40 45 56 71 90

45 50 56 71 90 11 2

56 63 71 90 11 2 14 0

71 80 90 11 2 14 0 18 0

90 10 0 11 2 14 0 18 0 22 4

800

1600

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

10 11 13 14 18 25

14 16 18 20 25 36

20 22 25 28 36 50

28 32 36 40 50 71

40 45 50 56 71 10 0

50 56 63 71 90 12 5

63 71 80 90 11 2 16 0

80 90 10 0 11 2 14 0 20 0

10 0 11 2 12 5 14 0 18 0 25 0

1600

2500

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

11 13 14 16 20 25

16 18 20 22 28 36

22 25 28 32 40 50

32 36 40 45 56 71

45 50 56 63 80 10 0

56 63 71 80 10 0 12 5

71 80 90 10 0 12 5 16 0

90 10 0 11 2 12 5 16 0 20 0

11 2 12 5 14 0 16 0 20 0 25 0

2500

4000

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

13 14 16 18 20 25

18 20 22 25 28 36

25 28 32 36 40 50

36 40 45 50 56 71

50 56 63 71 80 10 0

63 71 80 90 10 0 12 5

80 90 10 0 11 2 12 5 16 0

10 0 11 2 12 5 14 0 16 0 20 0

12 5 14 0 16 0 18 0 20 0 25 0

5.6 TOLERANSI KESALAHAN GABUNGAN Toleransi kesalahan gabungan antar gigi radial (f i") dan toleransi kesalahan gabungan radial (F i") dapat ditentukan dengan memak ai tabel 14. dan 15. Sementara menunggu hasil-hasil penelitian, standar ISO merekomendasikan harga kesalahan gabungan tangensial diturunkan dari toleransi kesalahan pits dan kesalahan profil total sesuai dengan rumus berikut: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (10)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (11)



Kesalahan gabungan radial (F i", ìm).

Tabel 15 Diameter Pits d (mm) di at as

21

Modul m

s.d.

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-

125

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0

20 25 28

32 40 45

50 63 71

71 90 10 0

90 11 2 12 5

11 2 14 0 16 0

14 0 18 0 20 0

18 0 22 4 25 0

22 4 28 0 31 5

125

400

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25

22 28 32 36 45

36 45 50 56 71

56 71 80 90 11 2

80 10 0 11 2 12 5 16 0

10 0 12 5 14 0 16 0 20 0

12 5 16 0 18 0 20 0 25 0

16 0 20 0 22 4 25 0 31 5

20 0 25 0 28 0 31 5 40 0

25 0 31 5 35 5 40 0 50 0

400

800

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

25 28 32 40 50 63

40 45 50 63 80 10 0

63 71 80 10 0 12 5 16 0

90 10 0 11 2 14 0 18 0 22 4

11 2 12 5 14 0 18 0 22 4 28 0

14 0 16 0 18 0 22 4 28 0 35 5

18 0 20 0 22 4 28 0 35 5 45 0

22 4 25 0 28 0 35 5 45 0 56 0

28 0 31 5 35 5 45 0 56 0 71 0

800

1600

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

28 32 36 40 50 53

45 50 56 63 80 10 0

71 80 90 10 0 12 5 16 0

10 0 11 2 12 5 14 0 18 0 22 4

12 5 14 0 16 0 18 0 22 4 28 0

16 0 18 0 20 0 22 4 28 0 35 5

20 0 22 4 25 0 28 0 35 5 45 0

25 0 28 0 31 5 35 5 45 0 56 0

31 5 35 5 40 0 45 0 56 0 71 0

1600

2500

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

32 36 40 45 56 71

50 56 63 71 90 11 2

80 90 10 0 11 2 14 0 18 0

11 2 12 5 ]140 16 0 20 0 25 0

14 0 16 0 18 0 20 0 25 0 31 5

18 0 20 0 22 4 25 0 31 5 40 0

22 4 25 0 28 0 31 5 40 0 50 0

28 0 31 5 35 5 40 0 50 0 63 0

35 5 40 0 45 0 50 0 63 0 80 0

2500

4000

1 - 3.5 > 3 .5 - 6 .3 > 6 .3 - 1 0 > 10 - 16 > 16 - 25 > 25 - 40

36 40 45 50 56 71

56 63 71 80 90 11 2

90 10 0 11 2 12 5 14 0 18 0

12 5 14 0 16 0 18 0 20 0 25 0

16 0 18 0 20 0 22 4 25 0 31 5

20 0 22 4 25 0 28 0 31 5 40 0

25 0 28 0 31 5 35 5 40 0 50 0

31 5 35 5 40 0 45 0 50 0 63 0

40 0 45 0 50 0 56 0 63 0 80 0

5.7 TOLERANSI PASANGAN RODA GIGI Tolera nsi kesalahan jarak senter (f a) ditentukan sesuai dengan tabel 16, di mana harga toleransi standar IT dicari dari tabel 6 untuk a sama dengan d. Harga toleransi tersebut simetrik terhadap jarak nominal. Apabila dikehendaki, toleransi unilateral (contoh, +2 f a) sesuai dengan kelonggaran yang perlu diberikan untuk mendapatkan harga backlash tertentu, harus dinyatakan secara jelas pada gambar teknik. Tabel 16

Toleransi kesalahan jarak senter (f a, ìm).

Kualitas

1&2

3&4

5&6

7&8

9&10

11&12

Harga f a (±)

½IT4

½IT6

½IT7

½IT8

½IT9

½IT11

Toleransi kesalahan inklinasi dan deviasi diturunkan dari harga toleransi kesalahan distorsi (F ß, lihat tabel 12) dengan memakai rumus berikut : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (12)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (13)

Harga toleransi kesalahan gabungan bagi pasangan roda gigi merupakan jumlah harga toleransi kesalahan gabungan bagi masing-masing roda gigi (dicari dari tabel 14 dan 15 atau rum us 10 dan 11).


22


5.8 CONTOH PENENTUAN TOLERANSI RODA GIGI Suatu pasangan roda gigi lurus (spur gear) dengan profil involute dengan data sebagai berikut : m = 5 mm, z1 = 20 buah; diameter lubang = 25 mm b = 50 mm, z 2 = 100 buah; diameter lubang = 80 m m Kualitas yang direncanakan = 6 FL Beberapa harga yang diperlukan untuk menghitung toleransi : Roda gigi 1 Roda gigi 2 - diameter pits, d p = m.z - jarak senter, a = (d p1 + dp2 )/2 = 300 mm - diameter puncak; d a = dp + 2 m - panjang busur untuk k = z/2; L = k. ð.m

100 110 110 157

mm mm mm mm

500 mm 110 mm 785 mm

Berdasarkan data ini dapat dihitung beberapa harga penyimpangan atau toleransi yang diperbolehkan sebagai berikut : Kesalahan -

Diameter lubang ; IT 6 (t abel 5) Diameter puncak ; IT 8 (t abel 5) Penyimpangan putar (bidang referensi) Kesalahan pit s kumulat if t otal ; Fp Kesalahan pits individu; ± f pt Penyimpangan putar radial; Fr Kesalahan profil t otal, f f Distorsi, F Toleransi tebal gigi (6 FL) - penyimpangan atas, Ess = - 4 f pt - penyimpangan baw ah, Esi = - 1 6 f pt Kesalahan gabungan antar gigi radial, f i " Kesalahan gabungan radial, Fi " Kesalahan gabungan antar gigi tangensial, f i ' Kesalahan gabungan tangensial, Fi '

tabel/rumus yang diperlukan tabel tabel tabel tabel tabel t abel t abel t abel

6 6 7 8 9 10 11 12

Toleransi Roda Roda gigi 1 gigi 2 13 19 54 11 0 11 20 32 80 ± 13 ± 14 45 50 10 14 12 12

tabel 13 dan 9 - 5 2 - 56 t abel 14 - 208 - 224 t abel 15 18 20 rumus 10 63 71 rumus 11 23 28 42 94

- Kesalahan jarak senter; ± f a - Kesalahan inklinasi; f x - Kesalahan deviasi; f y

tabel 16/6 rumus 12 rumus 13

± 26 12 6

-

jumlah bagi roda gigi 1 & 2

38 1 34 51 1 36

Kesalahan gabungan antar gigi radial Kesalahan g abungan radial Kesalahan gabungan antar gigi tangensial Kesalahan gabungan t angensial

5. 9 INFORMASI PADA GAM BAR TEKNIK Menurut standar ISO 1340 ( cylindrical gears, information t o be given t o t he manufacturer by t he purchaser in order to obt ain the gear required ) gambar teknik roda gigi harus memperlihat kan harga: -

Diameter puncak dengan t oleransinya, Lebar gigi, Diameter lubang atau poros dudukan roda gigi beserta t oleransinya, Letak sisi penempatan (locating face), Kehalusan permukaan sisi gigi, bila perlu kehalusan kaki gigi.

Selain itu, pada gambar teknik harus dicantumkan tabel yang berisi keterangan lain yang diperlukan untuk proses pembuatan maupun pengukuran. Isi t abel tersebut secara berurutan dari atas ke baw ah adalah: - Modul (modul normal untuk roda gigi miring), - Jumlah gigi (untuk roda gigi sektor, jumlah gigi dari roda gigi di mana sektor tersebut direncanakan), - Pisau pemot ong (bat ang gigi, basic rack ) , standar ISO 53, sudut t ekan 20 o. Apabila tidak sesuai dengan standar harus dinyatakan dengan jelas, b ila perlu disertai gambar, - Harga sudut heliks (untuk roda gigi miring), - Arah sudut heliks; unt uk roda gigi double helix arahnya harus dinyatakan dengan simbol sesuai dengan standar ISO 220 3, - Diameter ref erensi,



23

- Koefisien perubahan addendum (dalam % modul), - Tebal gigi; harga nominal beserta penyimpangan atas & baw ah, Harga nominal tersebut dapat dipilih d ari salah satu harga berikut : - jarak singgung dasar melalui sejumlah k buah gig i, - panjang tali busur (constant chord length), - diameter/jarak antara dua pen/bola yang diletakkan di antara gigi pada sisi yang berseberangan (± 18 0 o), beserta diameter pen/bola yang digunakan. - Info rmasi yang penting mengenai t oleransi roda gigi (angka kualitas), - Jarak sent er pasangan roda gigi beserta t oleransinya, - Roda gigi pasangannya; jumlah gigi d an nomor gambarnya, - Informasi lain yang mungkin diperlukan dalam proses pembuatan/ pengukuran; sebagai contoh: - Permukaan penahan/pemegang dengan harga penyimpangan putar yang diizinkan, - Penyimpangan put ar radial maksimum dari bidang ref erensi guna mempermudah pelaksanaan pemot ongan giginya, - dan info rmasi lainnya. Contoh gambar teknik bagi roda gigi miring adalah seperti gambar 17 . Karakteristik gigi

Gambar 17

Modul

5

jumlah gigi

48

Basic Rack

ISO 53 - 20

Sudut heliks

23.55 65 atau 2333'23,4"1

Arah sudut heliks

kanan

Diameter referensi

240 mm

Koefisien perubahan Addendum

0

Tebal gigi : jarak singgung dasar melalui k buah gigi (k=6)

-0.04 -0.06 mm 85.13

Kelas kualitas

6

Jarak senter

240 ± 0.02 mm

Roda gigi pasangan

z=8 No. Gambar 4167020

Contoh gambar teknik roda gigi beserta tabel keterangannya.

6 PENGUKURAN GEOMETRIK RODA GIGI Setelah memahami makna involut, elemen geometrik roda gigi, ragam kesalahan yang mungkin terjadi pada elemen geometrik, serta toleransi roda gigi, barulah seseorang dapat melakukan pengukuran geometrik roda gigi dengan baik dan benar. Mengukur memang perlu dilatih, demikian pula halnya dalam pengukuran geometrik roda gigi, terutama dalam mencermati berbagai sumber kesalahan dalam proses pengukuran guna mencegah timbulnya kesalahan. Ragam peralatan yang dilibatkan serupa dengan jenis peralatan yang umum seperti jangkasorong (vernier caliper ) , mikrometer, jam ukur (dial indicator ), dan alat ukur standar serta alat ukur bantu. Dalam hal-hal tertentu memang


24


diperlukan jenis alat atau mesin ukur yang khusus dibuat untuk melakukan pengukuran roda gigi. Manfaat pengukuran memang lebih menonjol jika selain memahami teknologi mengukur, operator juga paham akan proses pembuatan roda gigi. Dengan demikian, informasi yang diperoleh dari pengukuran dapat digunakan sebagai masukan untuk memperbaiki dan/atau meningkatkan kualitas produksi roda gigi. Alat dan cara penguku ran geo met rik roda gigi yang akan diulas pada beberapa sub bab berikut memang dibatasi hanya unt uk jenis roda gigi lurus (spur gear ) . Teknik pengukuran untuk jenis roda gigi lain bisa dipelajari lew at buku ref erensi metrologi roda gigi dengan lebih mudah asalkan dasar pengukuran roda gigi lurus in i t elah dipahami. Sist ematika pembahasan dasar pengukuran roda gigi adalah sbb. 1 2 3 4 5

Pengukuran variasi pit s, Pengukuran eksent risitas gigi, Pengukuran profil gigi, Pengukuran tebal gigi, dan Pengukuran kesalahan gabungan.

6.1 PENGUKURAN VARIASI PITS Variasi pits dapat diukur dengan memakai alat ukur dengan elemen pemeriksa seperti gambar 18 . Roda gigi dipasang pada senter, sementara itu posisi penahan (stopper ) dengan elemen pemeriksa diatur sehingga ujung lengan tetap dan lengan gerak menyentuh sisi gigi (sisi kiri/k anan) pada lingkaran periksa (yang dipilih sedekat mungk in dengan lingkaran referensi). Pegas penekan berfungsi untuk menjaga supaya sisi gigi tetap menekan pada lengan tetap. Setelah harga pada indikator dicatat (A 1 ) maka elemen pemeriksa diangkat dan roda gigi diputar ke posisi pits berikutnya. Selanjutnya elemen pemeriksa diturunkan lagi sampai ke bat as penahan (stopper ) dan harga pada indikat or dicatat (A 2 ). Prosedur di atas diulang sampai seluruh pits diperiksa. Kesalahan pits individu (f pi ) merupakan selisih antara harga pada indikator (A i) dengan harga rata-rata

, yait u : . . . . . . . . . . . . . . . . . (14)

di mana

Gambar 18

Alat Ukur Variasi Pits (pada lingkaran referensi).



25

Dengan mengetahui harga kesalahan pits individu, dapat dibuat kurva kesalahan pits kumulatif (kurva displacement) sebagaimana yang telah diterangkan pada sub bab 4. 2. 1.; gambar 8 & 9. Pengukuran variasi pit s sepert i di at as dilakukan pada lingkaran referensi yang memerlukan alat uku r yang relatif besar dengan peralat an senter besert a elemen pemeriksa. Suat u jenis alat ukur variasi pits y ang lain adalah alat ukur variasi pits dasar (base pitch tester ) dengan bentuk yang relatif kecil dan mudah dibaw a ( port abl e). Sew aktu dipakai alat ini diletakkan di atas roda gigi yang diperiksa (lihat gambar 19a) yang dit umpu oleh satu silinder at au dua bola (kemiringan bisa diatur sesuai

Gambar 19

Alat ukur variasi pits pada lingkaran dasar.

dengan sudut heliks bagi roda gigi miring). Diameter silinder atau bola t ersebut harus dipilih sesuai dengan modul ro da gigi supaya jarak antara sensor (A) dengan sisi luar silinder/bola (B) sama dengan jarak pits dasar nominal (p b = p c os ). Sebagai ganti dari silinder/bola dapat digunakan dua lengan datar (C & D lihat gambar 19b) yang dapat diatur jaraknya supaya dapat menumpu alat ukur di atas roda gigi dan bersamaan itu jarak antara sensor A dengan lengan dat ar D diat ur sesuai dengan panjang pit s dasar nominal. Sew akt u digunakan, alat ukur ini digoyangkan sedemikian rupa sehingga sensor bergeser ke atas & k e baw ah pada sisi gigi dan sement ara itu harga minimum yang dit unjukkan pada indikator dicat at. Kecermat an pengukuran yang t inggi hanya bisa dicapai oleh seorang operator yang terlatih, karena kesalahan yang cukup besar dapat terjadi apabila pengukuran dilakukan dengan t idak saksama. Alat ukur pit s pad a lin gk aran dasar lebih p rakt is bil a dibandi ngk an dengan alat ukur pits pada lingkaran referensi (karena bentuknya kecil dan dapat digunakan juga untuk memeriksa roda gigi yang besar). Akan tetapi, pengukuran variasi pits dasar hanya sesuai bagi roda gigi yang mempunyai kesalahan profil yang relatif kecil. Kesalahan pits indiv idu (pada lingk aran dasar) dapat pu la diketahui dengan mengukur jarak singgung dasar (base tangent length) yang melalui k buah gigi (k dipilih sehingga z/k bilangan bulat). . . . . . . . . . . . . . . . (15)

Dari hasil pengukuran kesalahan gabungan (akan dibahas pada sub bab 6.5), dapat pula dianalisis kesalahan pits individu, dengan mengabaikan kesalahan pits individu pada roda gigi master, sehingga diperoleh:


26


. . . . . . . . . . . . . . . . (16) di mana f i" adalah kesalahan gabungan ant ar gigi radial, lihat gambar 14 . Pada dasarnya pengukuran variasi pits dimaksudkan untuk membuat grafik kesalahan pits kumulatif sehingga dapat ditentukan harga kesalahan kumulat if sepanjang sekt or k pit s (Fpk) maupun harga kesalahan kumulatif tot al (Fp). Akibat adanya kesalahan pada pengukuran variasi pit s maupun kesalahan pembulatan sew akt u menentuk an kesalahan pits individu, pada akhirnya penentuan kesalahan pits kumulatif dapat mempunyai k esalahan yang cukup besar. Oleh sebab itu, bagi roda gigi master ataupun roda gigi dengan kualit as cermat dip erlukan pengukuran kesalahan posisi sudut bagi set iap gigi relatif terhadap posisi teoretiknya dengan metoda pengukuran secara langsung. Karena penggunaannya yang khusus cara pengukuran kesalahan posisi sudut ini tidak dibahas. Sebagai informasi, beberapa cara pengukuran kesalahan posisi sudut adalah: 1 2 3 4

Metoda autokolimator dengan poligon optik (gambar 20a). Metoda kepala pembagi dengan indikator (gambar 20b). Metoda pelat indeks dengan indikator (gambar 20c). Metoda pengukuran dinamik (pemisah fasa) (gambar 20d).

6.2 PENGUKURAN EKSENTRISITAS GIGI Pengukuran eksentrisitas gigi dilaksanakan dengan mengukur penyimpangan putar radial bagi roda gigi yang diletakkan di antara senter atau poros pemegang. Suatu jam ukur dengan sensor yang berupa bola dengan diameter tertentu dipilih sehingga menyinggung dua sisi gigi yang berseberangan di sekitar ling karan referensi, lihat gambar 21. Dapat pula dipakai sensor yang berupa batang V dengan sudut pembukaan sebesar  (2 0 ). Untuk setiap selang antara dua gigi, harga yang ditunjukkan pada jam ukur dicatat sehingga dapat dibuat grafik kesalahan put ar radial gigi (lihat gambar 10). Dengan menarik garis yang kurang lebih berbentuk sinusoidal yang terletak di antara t itik-t itik pengamatan, dapat dit entukan kesalahan putar radial Fr , yaitu jarak antara titik tertinggi dengan titik t erendah bagi grafik sinusoidal. Eksentrisit as akan sama dengan set engah jarak F r jikalau variasi jarak gigi ( ) tidak begit u besar. Oleh sebab itu un t uk memastikan hal ini, dilakukan pemeriksaan kesalahan putar sekali lagi dengan memilih diameter bola sedikit lebih kecil (menyinggung sisi gigi di dekat ling karan kaki) atau lebih besar (menyinggung sisi gigi di dekat lingkaran puncak), dan grafik yang diperoleh harus mempunyai harga Fr yang sama. Cara lain unt uk m engukur eksentrisit as gigi adalah dengan menganalisis grafik kesalahan gabungan (lihat gambar 14 ). A pabila eksentrisit as roda gigi master diabaikan, maka : (rat a-rat a). . . . . . . . . . . . (17 )

di mana : f i" (rata-rata) =



Pembuatan kurva sinusoidal ini agak sulit. Lebih mudah bila digunakan grafik koordinat polar, sehingga dapat dicari lingkaran sempurna yang terletak di sekitar titik pengamatan dengan memakai mistar lingkaran yang transparan. Eksentrisitas merupakan jarak antara titik pusat grafik koordinat polar dengan titik pusat lingkaran yang dibuat.



Gambar 20

Pengukuran kesalahan Posisi Sudut.

A Metoda autokolimator dengan poligon optik. B Meto da kepala pembagi dengan indikator.


27

28


Gambar 20 (lanjutan) Pengukuran kesalahan posisi. C Metoda pelat indeks dengan indikator. D Met oda pengukuran dinamik, dengan pemisah fasa (variasi posisi sudut ).



Gambar 21

29

Pengukuran Eksentrisitas Gigi.

6.3 PENGUKURAN PROFIL GIGI Roda gigi lurus/miring mempunyai profil involute pada bidang t angensial yait u bidang yang t egak lurus sumbu ref erensi roda gigi. Oleh karena itu, pemeriksaan profil involute harus dilaksanakan pada bidang tersebut. Cara pemeriksaan yang paling sederhana adalah dengan memakai kaliber profil , yaitu pelat yang dipotong sehingga mempunyai bentuk profil involute negatif dari satu gigi. Dengan memasangkan kaliber prof il t ersebut pada salah satu gigi, dapat diket ahui apakah ada celah di antara sisi gigi dengan sisi kaliber. Cara pemeriksaan ini t idak memberikan gambaran yang jelas sampai seberapa jauh penyimpangan profil gigi terhadap prof il nominal k aliber. Selain itu, untuk roda gigi yang lain (yang berbeda m, , z) diperlukan kaliber dengan ukuran lain. Profile projector dapat digunakan untuk memeriksa profil gigi. Masalah akan munc ul dalam penent uan besar penyimpangan yang terjadi akibat kesulitan dalam penyesuaian letak lingk aran dasar roda gigi d engan lingkaran dasar prof il acuan (sew aktu p erbandingan bayangan roda gigi dengan acuan dilakukan). Penentu an harga kesalahan prof il to t al (f f ) hanya dapat dilaksanakan bila alat ukur yang digunakan mampu “ menunjukkan/memunculkan” profil involut nominal dan sekaligus mencatat penyimpangan profil involute roda gigi yang diperiksa terhadap profil involute nominal (teoretik) tersebut. Prinsip kerja dari alat ukur pemeriksa profil involut digambarkan sepert i gambar 22 a. Suatu batang lurus ditekankan pada piringan dengan diameter sesuai dengan diameter dasar roda gigi yang diperiksa (d b ). Roda gigi tersebut di-satu-sumbu-kan dengan piringan sehingga apabila diputar mereka mempunyai kecepatan sudut yang sama. Pengukuran dimulai dengan terlebih dahulu mengatur sensor alat ukur sehingga menempel pada salah sat u sisi gigi di dekat kaki gigi dan bersamaan dengan it u pena pencatat yang digerakkan secara mekanis ataupun elektrik dan akan mencatat perubahan posisi sensor (setelah diperbesar) dalam arah mendatar relatif t erhadap posisi semula.


30


Gambar 22

Prinsip kerja alat ukur profil involut dan contoh grafik yang dihasilkan.

Apabi la rod a gigi dip ut ar seb esar , piringan akan menggeserkan batang lurus bersama-sama sensor dalam arah mendatar t anpa tergelincir (karena adanya gesekan) sejauh r b  dan bersamaan dengan it u sensor menggeser pada sisi gigi mulai dari kaki sampai ke puncak g igi. Karena titik kontak sensor dengan sisi gigi di atur menempel pada bidang singgung antara batang lurus dengan piringan, sensor akan tetap diam selama pengukuran berlangsung seandainya sisi gigi mempunyai profil involut yang benar, dan grafik yang terjadi akan berupa garis lurus. Grafik yang dihasilkan biasanya akan berbentuk seperti gambar 22 b, di mana pembesaran dalam arah normal akan mampu menunjukk an penyimpangan lokal terhadap profil involut nominal (teoretik). Harga kesalahan profil total (f f ) adalah jarak ant ara t it ik t ertinggi dan t erendah. A pabila g raf ik yang dihasi lkan cen derung miring ke at as mu lai dari kak i ke puncak seperti gambar 22 c, berarti diamet er piringan (diameter dasar teoretik, d b teoretik) lebih kecil dibandingkan dengan diameter dasar roda gigi (d b). Gambar 22d menunjukkan suatu keadaan di mana d b teoretik lebih besar daripada d b roda gigi. Kesalahan diameter dasar dapat diketahui dari grafik hasil pengukuran, lihat gambar 23 . Pertama-tama dibuat garis lurus (BB) yang kurang lebih t erletak di t engah-tengah grafik (pada daerah pemeriksaan) sehingga memenuhi dua kriteria yaitu :



Gambar 23

31

Analisis grafik Kesalahan Profil.

1 jumlah luas di atas garis tengah sampai ke grafik pengukuran kurang lebih sama dengan jumlah luas di baw ah garis tengah sampai ke grafik pengukuran. 2 jumlah luas tersebut kurang lebih yang paling kecil. Kemiringan garis tengah BB adalah sama dengan : ; b dipilih sehingga berharga bulat dan sederhana. Kesalahan diameter dasar, dalam hal ini adalah : . . . . . . . . . . . . (18) di mana : f db = kesalahan diameter dasar, d b teoretik = diameter piringan, Vb = pembesaran dalam arah “ horisontal” (sepanjang sisi gigi) = pembesaran dalam arah “ vertikal” (tegak lurus sisi gigi) Va Kesalahan diameter dasar t ersebut m engakibatkan kesalahan sudut tekan sebesar :

karena

, maka . . . . . . . . . . . (19)

Eksentrisit as ant ara sumbu roda gigi d engan sumbu piringan akan mempengaruhi kemiringan grafik (harga a/b). Untuk menghilangkan pengaruh kemungkinan adanya eksentrisit as, maka dilakukan pengukuran pada empat sisi gigi yang lokasinya kurang lebih pada seperempat lingkaran, kemudian dicari harga rata-ratanya. Alat ukur prof il inv olut sepert i yan g t elah dibahas di at as memer lukan piringan dengan diameter sesuai dengan diameter dasar roda gigi yang diperiksa. Hal ini t idak praktis apabila ragam roda gigi yang diperiksa t erdiri atas berbagai diameter dasar. Oleh sebab itu, dib uat alat uk ur prof il yang lebih fleksibel pemakaiannya. Prinsip kerjanya sama, yaitu menggunakan piringan dengan diameter t ertent u yang tak diubah (tetap) beserta batang lurus yang menyinggungnya. Apabila piringan beserta


32


roda gigi diputar sebesar , diperlukan mekanisme pembantu yang mampu menggerakkan pemegang sensor sejauh r b , di mana r b adalah jar i-j ari lingkar an dasar r oda gigi yang mungkin ber beda-beda. Dua contoh alat ukur profil dengan piringan tetap adalah seperti gambar 24. Untuk jari-jari piringan (tidak merupakan lingkaran penuh) sebesar R, pengubahan lintasan pemegang sensor menjadi sebesar r b  dilaksanakan dengan batang miring (gambar 24a) atau dengan batang engkol (gambar 24b). Kesalahan orientasi total atau distorsi (F ß) bagi roda gigi lurus dapat diperiksa dengan menggunakan jam ukur tes ( pupit as, dial t est indicator ) . Roda gigi dijepit di antara dua senter sehingga tak bergerak dan sensor pupit as diatur sehingga menempel pada sisi gigi dan digerakkan dalam arah sejajar dengan sumbu roda gigi, lihat g ambar 25 . Untuk sepanjang lebar gigi, pada setiap kedudukan tertentu harga yang ditunjukkan pada pupitas dicatat sehingga dapat dibuat grafik serupa dengan gambar 12. Bagi roda gigi miring diperlukan alat ukur khusus yang mampu menggeserkan sensor sepanjang lebar gigi yang mempunyai sudut miring sebesar ß.

Gambar 24



Dua jenis kesalahan alat ukur profil involute dengan piringan tetap. 

Merupakan contoh alat ukur profil jenis lama. Jenis baru memanfaatkan komputer (NC, Numerical Control ) untuk menggerakkan komponennya dengan sistem servo sehingga sensor mampu mengikuti bentuk berbagai jenis ukuran involute.



Gambar 25

33

Pemeriksaan distorsi pada roda gigi lurus.

6.4 PENGUKURAN TEBAL GIGI Bagi pasangan roda gigi dengan jarak sent er yang diperbolehkan untuk sedikit diubah maka variasi ketebalan gigi harus berada dalam batas-batas toleransi yang diizinkan. Bagi pasangan roda gigi dengan jar ak sent er yang t et ap, t ebal ef ekt if per gigi harus di beri t oleran si. Karena alasan praktis, tebal efektif biasanya dibuat lebih kecil daripada tebal nominal (lihat toleransi tebal gigi, gambar 13). Tebal efektif ini sangat dipengaruhi oleh kesalahan geometrik elemen roda gig i, t erutama yang disebabkan oleh eksentrisitas. Oleh karena itu, tebal gigi mungkin akan bervariasi di sekeliling lingkaran pemeriksaan. Dalam proses pembuatan, p engukuran tebal gigi ini amat penting k arena hasil pengukuran tebal gigi dapat digunakan untuk menyetel mesin perkakas sehingga dihasilkan roda gigi dengan tebal gigi seperti y ang dikehendaki. Tebal gigi dapat diukur dengan beberapa cara, yait u : 1 2 3 4

M etoda mistar ingsut roda gigi (gear tooth vernier caliper method ). M etoda tali busur tet ap (constant chord method ). Metoda jarak singgung dasar (base tangent distance method ). Metoda dua bola/silinder ( measurement over tw o rollers/balls).

6. 4. 1 Met oda Mistar Ingsut Roda Gigi Pengukuran tebal gigi dilakukan dengan memakai mistar ingsut roda gigi seperti gambar 26 . Setelah pembatas pada arah radial diatur kedalamannya sedikit lebih tinggi dari addendum, maka tebal gigi pada lingkaran referensi diukur dengan memakai rahang ukur t angensial. Dalam hal ini yang diukur adalah tali busurnya. Tinggi (q) dan tebal gigi ( ) tersebut dihitung dengan memakai rumus berikut : ..... (1 9) di mana : d a = diameter puncak (mm) m = modul (mm) z = jumlah gigi


. (20)

x = koefisien perubahan addendum  = sudut t ekan (20 )

34


Gambar 26

Pengukuran tebal gigi pada lingkaran referensi.

Kesalahan t ebal gigi merupakan perbedaan antara harga

yang

diukur dengan harga yang dihit ung menurut rumus 20 . Eksentrisit as diameter puncak mempengaruhi hasil pengukuran. Oleh sebab itu, sebaiknya dilakuk an 4 k ali pengukuran pada seperempat lingkaran roda gigi. 6.4.2 Metoda Tali Busur Tetap Penguku ran t ebal gigi (t ali busur) pada lingkaran referensi dengan mistar ingsut roda gigi dianggap kurang praktis apabila harus dilakukan pada beberapa roda gigi dengan jumlah gigi yang berbeda-beda. M eskipun harga modulny a sama, setiap kali harus dihit ung harga q dan apabila jum lah gigi nya berlainan . Pengukuran t ebal gigi dengan m et oda t ali bu surtetap akan menghilangkan kesulitan tersebut, karena jarak yang harus diukur selalu tet ap meskipun jumlah gigi berlainan. Pandanglah suat u batang gigi, dengan profil dasar yang mempunyai harga m dan  yang tertentu, yang bersinggungan secara simetrik dengan ke dua sisi gigi di titik A dan F, lihat gambar 27. Jarak AF t ersebut selalu t etap (disebut sebagai t ali busur tet ap) meskipun jumlah gigi b erbeda. Dari gambar 27 tersebut terlihat bahw a : . . . . . . . . . . . . . . . (21)

. . . . . . . . . . . (22)

Unt uk roda gigi dengan perubahan addendum, m aka digunakan rumus : . . . . . . . . (23 )

. . (24)



Gambar 27

35

Pengukuran tebal gigi pada tali busur tetap, dengan memakai komparator gigi. Alat ukur y ang digunakan dalam met oda ini adalah sep ert i gambar 27. Alat tersebut lebih sesuai bila disebut sebagai komparator karena digunakan bersama-sama dengan kaliber konis (2 buah) unt uk mengat ur dua pembatas pada jam ukur yang digerakkan oleh sensor radialnya. Rahang ukur mempunyai sudut yang dapat dipilih sesuai dengan sudut t ekan roda gigi dan jaraknya dapat diat ur sesuai dengan modul roda gigi. 6. 4. 3 Met oda Jarak Singgung Dasar Metoda mistar ingsut roda gigi maupun metoda tali busur tetap harus dilakukan dengan saksama karena rahang ukur yang tipis dapat menimbulkan kesalahan posisi pengukuran. Selain itu, kecermatan pembacaan hanya sampai 0.05 mm sesuai dengan kecermatan noniusnya. Supaya alat ukur dengan kecermatan yang tinggi dapat digunakan maka dilakukan pengukuran jarak antara dua sisi gigi terluar dari sederetan k buah gigi seperti yang ditunjukkan gambar 28. Jarak W k tersebut diukur dengan memakai mikrometer dengan sensor yang berbent uk piringan sehingga mempunyai garis kontak y ang lebar. Dari gambar 28 dapat diket ahui bahw a : . . . . . . . . . . . . . (25) di mana, Pb sb

= pits dasar = p cos  = m cos  = tebal gigi pada lingkaran dasar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (26)


36


Gambar 28

Pengukuran tebal gigi dengan mengukur jarak k buah gigi. Gabungkan rumus (26) dan (25), diperoleh :

Tebal gigi dengan modif ikasi addendum adalah :

Dengan demikian, jarak W k bagi roda gigi dengan modul m, sudut tekan , jumlah gigi z dan koef isien perubahan addendum x, adalah : (27).

di mana : inv  = t an  -  (radian) Apab ila roda gigi diren can akan mem puny ai kel onggaran unt uk backlash dalam arah normal sebesar j n , maka harga tersebut dapat dikurangkan langsung dalam rumus 27 sew aktu menghit ung W k . Jumlah gigi k dipilih sedemikian rupa sehingga sensor alat ukur menyinggung sisi gigi sedekat mungk in dengan lingkaran referensi. Dari gambar 28 k arena t itik B pada lingkaran referensi maka :

Harga t ersebut dapat digu nakan untuk menggant ikan W k pada rumus 27 sehingga diperoleh (apabila x = 0) :



37

. (28)

Jarak singgung dasar W k tersebut diukur tanpa memperhatikan diameter ref erensi, sehingga eksentrisitas gigi t ak mempengaruhi harga yang diperoleh. Dengan demikian, dalam pemeriksaan kualitas geometrik roda gigi, selain pengukuran W k maka pengukuran eksentrisit as gigi harus pula dilakukan. Kesalahan pits dasar (variasi harga p b) dapat mempengaruhi harga W k . Oleh sebab it u, sebaiknya dilakukan paling sedikit empat kali pengukuran di sekeliling roda gigi, kemudian harga rata-ratanya dihitung. Dalam proses pembuatan, apabila W k yang diukur ternyat a masih lebih besar dari harga W k nominal (dihitung menurut rumus 2 7 atau dari tabel yang ada) maka pisau pemotong (rack cutter ) harus lebih dimajukan sebesar: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (29)

di mana, W

Wi W

= W i - W (positif ) = jarak yang diukur = jarak nominal

Umumnya W i lebih kecil daripada W, sesuai dengan toleransinya, lihat pada sub bab 5.5. 6. 4. 4 Met oda Dua Silinder/Bola Biasanya met oda ini digunakan dalam pemeriksaan roda gigi y ang dibuat dalam jumlah yang banyak. Pengukuran dilakukan dengan memakai dua buah bola at au silinder dengan diameter y ang sama yang diletakkan pada celah di antara dua gigi pada lingkaran roda gigi yang berseberangan, lihat gambar 29. J arak ant ara dua sisi luar bola/silinder diukur dengan memakai alat ukur langsung atau komparator dengan kecermatan yang cukup tinggi. Berdasarkan perbedaan antara jarak L nominal (dihitung dengan rumus) dengan jarak L yang diukur, dapat diket ahui kesalahan tebal gigi. Rumus penentuan harga L dapat dit urunkan dengan memperhatikan gambar 29, sebagai berikut : . . . . . . . . . . . . . . . . (30) di mana, dB q


= diameter bola/silinder =

38


r b

=



= sudut tekan (20 )

Gambar 29

Pengukuran kesalahan tebal gigi dengan mengukur jarak antara dua bola/silinder.

Sudut  dapat dicari dengan rumus yang diturunkan sebagai berikut :

= ½ jarak gigi pada lingkaran dasar

maka : jad i : Tebal gigi pada lingkaran dasar adalah :

Tebal gigi tersebut dapat pula dihitung dari rumus (26) :

Dari dua persamaan s b tersebut di atas, maka :



39

di mana : s

= t ebal gigi pada lingkaran ref erensi

d dB db

= = = = = = =

m z 

diamet er ref erensi = m.z diameter bola/silinder diameter lingkaran dasar d c os  = m.z cos  modul jumlah gigi sudut tekan

Untuk menghindari kesalahan akibat adanya penyimpangan yang disengaja dari bentuk profil involut di dekat lingkaran puncak ataupun lingkaran kaki, diamet er bola (d B) sebaiknya dipilih sehingga menyingg ung sisi gigi sedekat mungkin dengan lingkaran referensi. Dari gambar 29, apabila tit ik zR t erletak pada lingkaran ref erensi, maka :

selanjutnya,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (31) di mana,

Diameter bola/silinder dipilih sama dengan atau mendekati d B yang dihitung menurut rumus 31. Beberapa catatan mengenai pengukuran kesalahan tebal gigi dengan metoda dan bola/silinder: 1 Tebal gigi diukur secara tak langsung sebagai harga rata-rata dari empat buah gigi. Kesalahan pada masing-masing gigi tak dapat diketahui dengan memakai metoda ini. Akan tetapi, pengukuran variasi pits dapat menunjukkan kesalahan pada masing-masing gigi (lihat p ada penentuan k esalahan pits individu), 2 Suatu kesalahan t ebal gigi yang relat if kecil akan diperbesar sehingga menimbulkan kesalahan pada harga L, yang dapat diketahui dengan mengukur jarak L t ersebut dengan alat ukur yang cermat. Hubungan antara kesalahan sistematik jarak L ( L) sebagai akibat dari kesalahan sist ematik t ebal gigi ( s), adalah sebagai berikut :

di mana,


40


maka,

3 Deng an cara yang sama seperti yang dit erangkan di muka, harg a L bagi roda gigi lurus luar dan dalam, serta roda gigi miring luar dan dalam dapat dicari dan rumus tersebut ditabelkan seperti tabel 17. 4 Pengukuran jarak L tak bisa dilakukan dengan mikrometer dengan sensor piringan karena bola (dengan diameter “ t erbaik” ) terlet ak di baw ah diamet er puncak. Oleh sebab itu harus digunakan mikrometer dengan sensor bola (yang dapat diganti) at au dengan komparator yang mempunyai sensor berbentuk bola di mana pengukuran yang lebih cermat dapat dilakukan dengan memakai blok ukur sebagai standar panjang (dipilih sesuai dengan panjang L nominal). Tabel 17

Beberapa rumus untuk menghit ung L sesuai dengan jenis roda gigi

Jenis roda gigi 1. Roda gigi lurus luar

Rumus ; z genap ; z ganjil

2. Roda gigi lurus dalam

; z genap ; z ganjil

3. Roda gigi miring luar



Jenis roda gigi

41

Rumus

4. Roda gigi miring dalam


6.5 PENGUKURAN KESALAHAN GABUNGAN 6.5.1 Kesalahan Gabungan Radial Prinsip pengukuran, alat ukur dan grafik yang dihasilkan pada pengukuran kesalahan gabungan radial telah dijelaskan pada sub bab 4.2.5, gambar 14. Beberapa hal yang perlu diketahui dari grafik yang dihasilkan adalah sebagai berikut : a Kesalahan ant ar gigi radial, f i" , disebabkan oleh kesalahan lokal pasangan roda gigi. Apabila profil gigi merupakan profil involut tanpa penyimpangan yang disengaja (crow ing), dapat dibuat dua kurva rata-rata yang memotong “ pertengahan” puncak-puncak dan lembah-lembah grafik di mana jarak antara dua kurva rata-rata tersebut menggambarkan kesalahan antar gigi radial rata-rata, . Harga

merupakan harga rata-rata kesalahan pit s dasar ke

dua roda gigi yang berpasangan. . . . . . . . . . . . . (32) Apab ila salah sat u ro da gigi pasang an roda gigi t erseb ut mer upakan roda gigi master dengan kesalahan/variasi pits dasar yang relatif kecil, dapat dik etahui harga rata-rata kesalahan pits dasar bagi roda gigi yang diperiksa, yaitu: . . . . . . . . . . . . . . . (33) b

Harga

rata-rata

t ersebut

dapat

pula

dianggap

sebagai

kesalahan/variasi harga sudut t ekan 1 dan 2 ke dua roda gigi, sehingga , radian . . . . . . . . . (34 ) Apab ila salah sat u roda gigi ber upa roda gigi mast er, kesalahan sudut t ekan rata-rata roda gigi yang diperiksa adalah: ; radian . . . . . . . . . . . . . (34)

c Kesalahan putar gigi f r bagi roda gigi yang diperiksa relatif terhadap roda gigi m aster adalah: . . . . . . . . . . . . . . . . (35) Kesalahan putar tersebut tidak sama dengan kesalahan putar yang diperoleh dengan pengukuran pada bidang yang t egak lurus sumbu roda gigi sepert i yang d ibahas pada sub bab 4.2 .2 , karena kont ak t erjadi bagi pasangan roda gigi sepanjang lebar gigi b.


42


d Apabila ke dua roda gigi y ang berpasangan tidak diberi koreksi perubahan addendum, jarak nominal antara ke dua sumbu roda gigi adalah: . . . . . . . . . . . . . . . (36) Karena tebal gigi biasanya dibuat lebih kecil daripada tebal gigi nominal (ingat toleransi tebal gigi !), dan roda gigi saling kontak pada ke dua sisi giginy a sew akt u penguku ran kesalahan gabungan radial dilakukan, maka jarak ke du a senter selalu lebih kecil dari harga nominal. Selisih antara jarak sent er nominal dengan jarak senter sesungguhnya (diukur dengan meny isipkan susunan blok ukur di ant ara dua poros roda gigi) dapat d igambarkan pada grafik sebagai garis lurus a o, lihat gambar 14. Penyimpangan tebal gigi terhadap harga nominal ke dua roda gigi menyebabkan grafik pada set iap saat mempunyai jarak U i relatif terhadap garis a o , di mana: . . . . . . . . . . . . . . . (37) Apab ila peny impangan t ebal gigi roda g igi m ast er d iket ahui (f s2 ), penyimpangan t ebal gigi ke i roda gigi y ang diperiksa adalah: . . . . . . . . . . . . . (38) Oleh sebab itu, berdasarkan grafik tersebut dapat diketahui penyimpangan maksimum dan minimum t ebal gigi roda gigi yang diperiksa, yaitu: . . . . . . . . . . (39a)

. . . . . . . . . . . (39b) Apab ila bagi t ebal gigi t elah dit ent uk an bat as baw ah (f s max ) dan batas atas (f s min) relat if t erhadap garis nol (tebal nominal) sesuai dengan toleransinya, dengan menggunakan rumus 39. dapat diketahui U max dan Umin . Selanjutnya, posisi dua garis lurus U max dan U min dibuat pada kertas grafik relatif terhadap garis lurus a o, dan grafik hasil pengukuran kesalahan gabungan radial harus t erletak di dalam daerah di ant ara dua garis tersebut. 6.5 .2 Kesalahan Gabungan Tangensial Metoda pengukuran kesalahan gabungan tangensial lebih mendekati kondisi kerja bagi pasangan roda gigi, karena posisi ke dua senter roda gigi adalah t etap. Roda gigi yang direncanakan bagi keperluan alat ukur atau alat kontrol (servo), posisi sudut  atau panjang busur r  selama perputaran berlangsung amatlah pent ing. Sementara itu, bagi roda gigi yang dirancang unt uk alat transmisi, maka kecepatan at au percepat an sudut m emegang peranan penting. Unt uk pasangan roda gigi ideal, perbandingan transmisinya adalah: ; konst an. . . . . . . . (40 )

di mana,   z

= = = =

sudut posisi kecepatan sudut percepatan sudut jumlah gigi

Karena adanya kesalahan geometrik gigi, dan kesalahan perakitan pasangan roda gigi, akan timbul kesalahan, yaitu:



43

dan

Alat uk ur kesalah an gabungan t angensial biasanya men guku r secara langsung posisi sudut pada set iap saat  (t). Dengan menggunakan rangkaian elektronik khusus, data {informasi) yang berasal dari posisi sudut tersebut dapat diketahui kecepatan maupun percepatan sudut sebagai f ungsi w aktu  (t) dan  (t). Dua jenis alat ukur kesalahan gabungan t angensial adalah seperti gambar 30 . Grafik hasil pengukuran mempunyai bentuk seperti grafik kesalahan gabungan radial. Beberapa hal y ang perlu diket ahui dari graf ik tersebut adalah:

Gambar 30

Dua jenis alat ukur kesalahan gabungan tangensial. 1 Kesalahan kumulatif sepanjang sektor k pits, F pk dapat diketahui dari grafik tersebut, karena : . . . . . . . . . . . . (41) di mana : Fi' E(e)

= k esalahan gab ung an t angen sial, j arak ant ara puncak dan lembah. = pen garuh ek sent risit as. = harga rata-rata kesalahan gabungan t angensial antar gigi (jarak antara puncak dan lembah pada satu gigi).

2 Kesalahan gabungan tangensial antar gigi, f i' diakibatk an oleh kesalahan lokal pits, f p, dan kesalahan lokal sudut tekan, f  . . . . . . . . . . . . . (42)


44


6.6 PEMERIKSAAN RAKITAN PASANGAN RODA GIGI Meskipun roda gigi telah diperiksa elemen geometriknya secara lengkap, kualitas fungsionalnya baru terjamin apabila tidak terjadi kesalahan dalam perakitan. Cara yang paling sederhana unt uk menent ukan kualitas perakitan adalah dengan menggunakan tinta minyak. Tinta tersebut dioleskan pada salah satu atau beberapa gigi milik salah satu roda gigi dengan merata dan tidak terlalu tebal. Apab ila pasangan roda gigi t ersebu t diput ar, t int a akan m enempel pada sisi gigi roda gigi pasangannya. Berdasarkan bentuk penyebaran tinta, dapat diketahui kualitas rakitan. Gambar 31 merupakan contoh penyebaran tint a pada roda gigi lurus disertai keterangan atas kemungkin an penyebabnya.



Gambar 31

Bentuk penyebaran tinta yang menggambarkan kualitas rakitan roda gigi.

45

Metrologi Roda Gigi

Recommend Documents