Jenis-jenis Roda Gigi Miring (bevel)
Artikel ini memberikan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan berikut, antara lain:
- Bagaimana bevel gears dibangun?
- Apa kelebihan bevel gears dibandingkan dengan gir silinder?
- Apa itu pinion dan ring gear?
- Apa kelebihan garis gigi spiral dibandingkan dengan tootong lurus?
- Apa itu gigi hypoid?
- Apa kelebihan roda gigi hypoid dibandingkan dengan roda gigi bevel “normal” dan di mana mereka digunakan?
- Mengapa gigi hipoid memerlukan pelumasan khusus?
Dalam gearbox bevel atau miring, sumbu gigi miring biasanya tegak lurus satu sama lain!
Pinion dan gear dari gearbox miring
Gambar di bawah ini menunjukkan contoh bor tangan. Sementara tahap roda gigi pertama adalah roda gigi, tahap roda gigi kedua adalah roda gigi bevel yang juga berfungsi untuk memutar sumbu rotasi sebesar 90°. Kecepatan poros engkol ditingkatkan dengan tahap roda gigi untuk mendapatkan kecepatan rotasi tinggi mata bor.
Karena penampilannya yang berbentuk cincin, gigi bevel yang lebih besar juga disebut sebagai ring gear . Ring gear itu sendiri digerakkan oleh gear bevel yang lebih kecil, yang kemudian juga disebut pinion .
Kerucut Tepotong
Dengan roda gigi bevel, bentuk roda gigi membentuk kerucut terpotong (disebut pitch cone ), di mana gigi disusun pada permukaan lateral. Kerucut pitch imajiner dua roda gigi bevel berpasangan saling menggulung tanpa meluncur. Kecepatan periferal pada masing-masing titik kontak permukaan perkawinan dari dua kerucut pitch dengan demikian identik.
Sumbu pada gigi bevel berpotongan pada satu titik, di mana sudut berpotongan biasanya 90 °. Persimpangan ini sesuai dengan titik di mana ujung kerucut imajiner berpotongan ketika mereka tidak lagi dianggap sebagai kerucut terpotong tetapi sebagai kerucut runcing.
Jenis-jenis Gigi
Seperti halnya gigi silinder, gigi bevel juga dapat memiliki garis gigi yang berbeda. Gigi yang paling penting dijelaskan secara lebih rinci di bagian berikut.
Gigi Garis lurus
Jika gigi berjalan dalam garis lurus, yaitu dalam arah radial ke sumbu rotasi gearwheel, ini disebut sebagai gigi bevel cut lurus .
Penarikan potongan lurus seperti itu memiliki kekurangan yang sudah dijelaskan dalam artikel silinder gigi bahwa timbulnya tiba-tiba dari lebar wajah lengkap menyebabkan tingkat kebisingan yang tinggi. Namun, ini dapat diatasi dengan garis gigi spiral yang dijelaskan lebih detail di bawah.
Gigi garis spiral
Jika garis sisi gigi tidak lagi berjalan secara radial ke luar tetapi dengan putaran tertentu (mirip dengan helical toothing pada gigi silinder), maka diperoleh garis gigi spiral (gigi spiral bevel). Bentuk spiral juga bisa berbentuk involusi, sikloidal atau melingkar.
Dibandingkan dengan roda gigi bevel berpotongan lurus, roda gigi spiral bevel menawarkan kondisi sambungan yang lebih baik, torsi yang dapat ditransmisikan lebih tinggi dan tingkat kebisingan yang lebih rendah serta toleransi instalasi yang lebih tinggi. Untuk alasan ini, roda gigi spiral lebih disukai digunakan dalam teknik mesin.
Roda planar (mahkota)
Kasus khusus dari bevel gear terjadi ketika sudut pitch (sudut kerucut) dari ring gear dipilih menjadi lebih besar dan lebih besar dan dalam kasus yang ekstrem adalah 90°. "Tinggi" kerucut pitch menjadi lebih kecil dan lebih kecil dan, dalam kasus ekstrim 90°, telah menjadi bidang datar. Roda gigi bevel seperti ini disebut gigi planar (mahkota) . Gigi kawin dengan gigi planar adalah gigi bevel konvensional, yang tanpanya proses penggulungan murni pada bidang pitch dari gigi planar tidak akan mungkin dilakukan, karena kecepatan melingkar pada bidang pitch yang berputar menurun ke dalam.
Jadi sudut poros 90° tidak dapat dicapai dengan gigi planar, karena pinion kemudian harus menjadi roda taji silinder. Namun, silinder pitch dari gigi taji memiliki kecepatan keliling konstan dan karenanya tidak dapat beradaptasi dengan kecepatan keliling berbeda dari gigi planar! Ini akan membutuhkan penyesuaian profil gigi pada gigi cincin di arah radial - lihat bagian selanjutnya pada gigi mahkota .
Gigi planar mahkota untuk gigi bevel dapat dianggap dalam analogi rak untuk roda gigi silindris. Dalam kedua kasus, badan pitch yang awalnya "melengkung" telah menjadi bidang. Dengan cara yang sama seperti profil rak digunakan sebagai referensi untuk desain roda gigi silindris (lihat artikel tentang “Pemotongan gigi ”), roda gigi planar digunakan sebagai gigi referensi untuk roda gigi bevel.
Crown gear
Kasus khusus dari gigi sudut terjadi ketika gigi taji konvensional digunakan sebagai pinion, yang pada prinsipnya berguling pada rak yang ditekuk ke dalam cincin. Gigi yang tersusun dalam bidang menyerupai gigi mahkota dalam penampilannya. Inilah sebabnya mengapa orang berbicara tentang apa yang disebut gigi mahkota . Garis gigi gigi mahkota dapat berupa potongan lurus atau spiral.
Gambar di atas menunjukkan gir mahkota lurus yang digerakkan oleh taji konvensional. Berbeda dengan gigi bevel dengan bentuk kerucut, gigi mahkota memungkinkan perpindahan aksial dari gigi kawinnya! Selain itu, tidak ada gaya aksial yang terjadi seperti pada roda gigi kerucut kerucut.
Karena kecepatan keliling gigi tajuk meningkat ke arah luar, tetapi taji gigi memiliki kecepatan keliling yang konstan, profil gigi dari tajuk gigi harus disesuaikan dalam arah radial untuk proses pengguliran bebas geser dari badan pitch (tekanan besar sudut di luar dan sudut tekanan kecil di dalam).
Mahkota gigi bukan gigi bevel dalam arti sebenarnya, karena badan pitch bukan kerucut lagi! Berbeda dengan gigi mahkota planar , sudut poros 90 ° dapat dicapai dengan gigi mahkota biasa. Secara umum, sudut poros dapat berkisar antara 0 ° dan 180 °.
Roda gigi hypoid
Dengan gigi bevel dipertimbangkan sejauh ini, sumbu-sumbu dari ring gear dan pinion berpotongan pada titik tertentu. Dalam kasus ini, offset sumbu ( sumbu miring ) tidak dapat direalisasikan.
Namun, jika gerakan rotasi juga harus ditransmisikan antara sumbu yang tidak berpotongan, pinion dari unit roda gigi bevel khususnya harus dirancang secara berbeda ketika sumbu diimbangi. Secara khusus, seseorang tidak lagi mendapatkan gerakan memutar tetapi gerakan memutar. Pinion kemudian membentuk roda gigi kerucut , yang kemudian disebut roda gigi hypoid ( roda gigi hypoid ).
Dengan roda gigi hypoid, gerakan putar antara sumbu yang tidak berpotongan dapat diwujudkan!
Ketika offset aksial meningkat, garis gigi pinion harus memutar lebih kuat karena gigi lengkung dari ring gear kemudian cenderung lebih kuat terhadap sumbu pinion.
Karena bentuk spiral gigi yang lebih kuat dalam hal offset positif, juga dicapai bahwa beberapa gigi secara bersamaan terlibat dalam meshing ( rasio tumpang tindih yang lebih tinggi ). Ini tidak hanya memungkinkan torsi yang lebih tinggi untuk ditransmisikan daripada dengan roda gigi bevel normal, tetapi juga secara signifikan mengurangi emisi kebisingan.
Roda gigi hypoid memiliki kapasitas beban yang lebih tinggi dan emisi kebisingan yang lebih rendah daripada roda gigi bevel konvensional!
Oleh karena itu, roda gigi hypoid digunakan, misalnya, dalam perbedaan dalam industri otomotif. Gambar di bawah ini menunjukkan satu dari total dua gigi diferensial truk untuk penggerak roda belakang. Pinion mengemudi yang kosong dan gear ring yang digerakkan dengan spiral toothing dapat dilihat. Gearbox yang ditampilkan memiliki massa sekitar 150 kg.
Roda gigi hypoid harus dilumasi khusus karena transmisi daya sekrup!