PENGUKURAN RODA GIGI
Kita telah mengenal apa yang dinamakan roda gigi.pada sepeda,
kendaraan roda dua, mobil, kereta api, pesawat udara, kapal laut, dan
semua jenis mesin-mesin perkakas selalu dilengkapi dengan komponenkomponen roda gigi. Dengan adanya komponen-komponen roda gigi ini
maka sistem mekanisme mesin dan motor dapat bekerja sesuai dengan
fungsinya. Makin tinggi kualitas suatu produk yang memerlukan
perlengkapan roda gigi, maka makin tinggi dan makin presisi pula roda
gigi yang harus dibuat.
Untuk dapat membuat roda gigi dari kualitas rendah sampai pada
roda gigi yang berkualitas tinggi sudah tentu tidak bisa lepas dari salah
satu faktor dalam proses pembuatannya yaitu proses pengukuran. Dalam
kaitan ini akan disinggung alat ukur roda gigi, bagian-bagian roda gigi
yang perlu diukur dan bagaimana cara mengukurnya.
A. Jenis dan Fungsi Roda Gigi
Pada umumnya bentuk gigi roda gigi yang banyak diproduksi dapat
dibedakan menjadi dua macam, yaitu bentuk involute dan bentuk
cycloidal. Yang paling banyak diproduksi adalah bentuk involute karena
lebih cocok untuk keperluan produk-produk permesinan secara umum
yang memerlukan ketelitian-ketelitian tertentu. Sedangkan untuk
keperluan mesin-mesin dengan beban berat dan pekerjaan kasar
biasanya digunakan roda gigi dengan bentuk cycloidal.
Dalam bidang permesinan, jenis roda gigi adalah bermacammacam. Ada yang membedakan roda gigi dari bentuk giginya dan ada
pula yang membedakannya menurut posisi dari poros untuk masingmasing roda gigi pada suatu pasangan roda gigi. Akan tetapi, dari dua
cara membedakan itu pada dasarnya jenis roda gigi yang dibedakan
adalah sama.
1. Jenis Roda Gigi Menurut Bentuk Gigi
Berdasarkan dari bentuk giginya maka roda gigi dapat dibedakan :
1.1. Roda gigi lurus (spur gear)
Pada jenis roda gigi ini, pemotongan gigi-giginya adalah searah
dengan porosnya. Ada pula jenis gigi lurus lainnya tetapi badan gigi tidak
berbentuk lingkaran melainkan berbentuk batang segi empat panjang.
Pada permukaan memanjang inilah pemotongan gigi-giginya dilakukan
yang arahnya kadang-kadang tegak lurus dan kadang-kadang DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
180
membentuk sudut terhadap batang gigi (badan gigi). Bentuk gigi yang
demikian ini biasa disebut dengan Gigi Rack.
1.2. Roda gigi helix (helical gear)
Jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya tidak lurus tetapi sedikit
membentuk sudut di sepanjang badan gigi yang berbentuk silinder. Bila
dilihat arah alur giginya nampak bahwa alur tersebut membengkok.
1.3. Roda gigi payung (straight bevel gear)
Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya adalah pada
bagian yang konis. Pada permukaan yang konis ini gigi-gigi dibentuk
yang arahnya lurus dan searah dengan poros roda gigi.
1.4. Roda gigi spiral (spiral gear)
Gigi-gigi roda gigi spiral arahnya membentuk suatu kurve. Biasanya
pemotongan gigi-giginya juga pada permukaan yang konis.
1.5. Roda gigi cacing (worm gear)
Jenis roda gigi ini biasanya merupakan satu pasangan yang terdiri
dari batang berulir cacing dan roda gigi cacing. Pada batang ulir cacing
bentuk giginya seperti ulir. Dan pada roda gigi cacing bentuk giginya
hampir sama dengan roda gigi helix, akan tetapi permukaan giginya
membentuk lengkungan ke dalam.
1.6. Roda gigi dalam (internal gear)
Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya adalah pada
bagian dalam dari permukaan ring/lubang. Biasanya bentuk giginya
adalah lurus seperti roda gigi lurus (spur gear).
2. Jenis Roda Gigi Menurut Posisi Poros Pasangan Roda Gigi
Cara membedakan roda gigi yang kedua ini adalah dengan melihat
posisi dari masing-masing roda gigi untuk pasangan roda gigi. Jenis roda
gigi tersebut antara lain adalah :
2.1. Roda gigi yang masing-masing porosnya satu sama lain posisinya
sejajar sewaktu roda-roda gigi tersebut dipasangkan. Contohnya adalah
roda gigi lurus (spur gear) dan roda gigi helix (helical gear).
2.2. Roda gigi yang masing-masing porosnya mempunyai posisi saling
menyiku satu sama lain. Contoh nya adalah roda gigi payung dan roda
gigi spiral. Menyiku di sini artinya poros roda gigi yang satu posisinya
tegak lurus terhadap poros roda gigi yang lain.
2.3. Ada pula pasangan roda gigi yang poros-porosnya satu sama lain
posisi tegak lurus, akan tetapi poros yang satu berada di atas poros yang DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
181
lian dengan posisi menyilang. Roda gigi yang termasuk dalam jenis ini
adalah roda gigi cacing, juga roda gigi helix.
3. Fungsi Roda Gigi
Secara umum fungsi dari roda gigi adalah untuk :
a. Meneruskan daya dari poros penggerak ke poros yang
digerakkan.
b. Mengubah putaran dari poros penggerak ke poros yang
digerakkan, yaitu dari putaran tinggi ke putaran rendah atau dari
putaran rendah ke putaran tinggi. Bisa juga mengubah putaran di
sini berarti membuat arah putaran poros yang digerakkan
berlawanan dengan arah putaran poros penggerak.
c. Memindahkan zat cair dari satu tempat ke tempat lain, misalnya
oli, minyak tanah, dan sebagainya. Jadi, fungsi roda gigi di sini
adalah sebagai pompa zat cair. Dalam otomotof dikenal adanya
sistem pelumas dengan roda gigi.
B. Beberapa istilah penting dalam Roda Gigi
Untuk mengetahui elemen-elemen yang penting dalam roda gigi
dapat dilihat Gambar 5.1 di bawah ini.
Gambar 5.1. Elemen-elemen roda gigi lurus (spur gear).
1. Diametral pitch (P) adalah banyaknya gigi untuk tiap satu inchi dari
diameter lingkaran pitch. Diametral pitch ini hanya merupakan harga
secara hipotesis saja yang harganya tidak bisa diukur. Akan tetapi
pengertiannya sangat penting untuk mempertimbangkan proporsi
jumlah gigi.
D
N
P N = jumlah gigi
D = diameter lingkaran pitch
2. Modul (m) adalah panjang dari diameter lingkaran pitch untuk tiap
gigi. Satuan untuk modul adalah milimeter. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
182
P
1
N
D
m
3. Circular Pitch (CP) adalah jarak arc yang diukur pada lingkaran pitch
dari salah satu sisi sebuah gigi ke sisi yang sama dari gigi yang
berikutnya.
PN
D
CP Modul (m)
4. Addendum (Add) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada
ujung puncak dari gigi.
Addendum =
P
1
= Modul
5. Kelonggaran (Clearance) adalah jarak radial dari ujung puncak
sebuah gigi roda gigi yang satu ke bagian dasar dari gigi roda gigi
yang lain untuk suatu pasangan roda gigi. Harga-harga standar dari
clearance ini adalah :
m400.0
P
400.0
atau,m250.0
P
250.0
atau,m157.0
P
157.0
6. Deddendum (Dedd) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai
pada dasar dari gigi.
Deddendum = Addendum + Clearance
atau,m157.1
P
157.0
P
1
atau,m250.1
P
250.0
P
1
m400.1
P
400.0
P
1
7. Diameter blank (blank diameter) adalah jarak yang panjangnya sama
dengan diameter lingkaran pitch ditambar dengan dua addendum.
Blank diameter = D + 2 Addendum
D = Nm
Add = m
Blank diameter = Nm + 2m = (N + 2) m =
P
2N
8. Ketebalan gigi adalah jarak tebal gigi yang diukur pada lingkaran pitch
dari satu sisi ke sisi yang lain pada gigi yang sama. Pengukuran tebal
gigi ini bermacam-macam caranya yang akan dibicarakan tersendiri DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
183
pada pengukuran tebal dalam Bab V ini juga. Secara nominal dapat
ditentukan tebal gigi sebagai berikut :
Tebal gigi nominal = ½ Circular Pitch (CP)
=
2
m
x
DP2
9. Back Lash. Menurut arti katanya kira-kira gerak terlambat. Untuk
istilah back lash pada roda gigi pengertiannya adalah jarak dari sisi
ujung gigi yang satu sampai pada sisi kerja (working flank) dari gigi
yang lain pada satu pasangan roda gigi.
Untuk sudut tekan (pressure angle) biasanya dibuat sama dengan
20° dan 14½°. Sedangkan tinggi gigi atau kedalaman gigi (teeth depth)
umumnya dibuat 2.25 kali modul untuk roda gigi dengan sudut tekan 20°.
Sedangkan untuk roda gigi dengan sudut tekan 14½° kedalaman giginya
dibuat sama dengan 2.157 modul (m).
Untuk jarak antara pusat kedua roda gigi dari pasangan roda gigi
dapat dihitung bila jumlah gigi dari kedua roda gigi dan diametral pitchnya
sudah diketahui. Dengan demikian perhitungan jarak antara pusat roda
gigi dapat ditentukan dengan :
xP2
NN 21
Dimana: N1 = jumlah gigi roda gigi penggerak
N2 = jumlah roda gigi yang digerakkan
P = diametral pitch =
D
N
D = diameter lingkaran pitch
Dari gambar 5.1 juga bisa dijelaskan tentang hubungan antara
diameter lingkaran dasar dengan diameter lingkaran pitch dan sudut
tekan roda gigi.
Segitiga ABC,
p
b
R
R
AC
AB
cos
Rb = Rp cos
Db = D cos
Dimana:
Db = diameter lingkaran dasar
D = diameter lingkaran pitch
= sudut tekan, (20
0
atau 14½
0
)
C. Bagian-bagian Penting Roda Gigi Yang Perlu Diukur
Bagian-bagian dari roda gigi yang perlu diukur antara lain adalah : DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
184
1. Ukuran dasar roda gigi yang menyangkut diameter mayor (luar),
diameter lubang, ketidaksepusatan diameter luar terhadap lubang,
lebar gigi (face width) dan goyangan aksial dari masing-masing
muka gigi.
2. Posisi gigi yang menyangkut: jarak puncak ke puncak dari gigi
(pitch), jarak celah, tebal gigi, eksentrisitas masing-masing gigi
terhadap sumbu putarnya.
3. Bentuk gigi yang menyangkut pemeriksaan kebenaran bentuk
gigi, kesimetrisan antara dua muka gigi dan ketinggian atau
kedalaman gigi (teeth depth).
4. Pasangan roda gigi yang menyangkut: jarak pusat dari roda gigi
yang satu ke pusat roda gigi yang lain, back lash dan
pemeriksaan roda gigi dengan memutarnya pada waktu
dipasangkan dengan roda gigi standar.
Sebetulnya, untuk pengukuran roda gigi tidak semua yang
disebutkan di atas harus diukur semuanya, kecuali untuk keperluan
pemakaian roda gigi dengan ketelitian tertentu sesuai dengan tujuan
yang dikehendaki.
Secara umum, pemeriksaan roda gigi dapat dikelompokkan menjadi
dua yaitu pemeriksaan secara analisis dan pemeriksaan menurut
fungsinya. Pemeriksaan secara analisis (analitical inspection) maksudnya
adalah memeriksa semua elemen-elemen penting dari roda gigi,
misalnya bentuk gigi, jarak puncak antar gigi (pitch), jarak celah
(clearance), eksentrisitas, tebal gigi, lead dan back lash. Sedangkan
pemeriksaan menurut fungsinya (functional inspection) adalah
pemeriksaan roda gigi yang dibandingkan dengan roda gigi standar
(master gear) yang caranya adalah memasang roda gigi yang akan
diperiksa pada roda gigi standar dan kemudian memutar pasangan roda
gigi tersebut. Dengan beberapa peralatan maka dapat dilihat/diperiksa
tingkat kebisingan suara yang timbul akibat gesekan antar roda gigi,
getaran dan variasi gerakan dari putaran roda gigi.
D. Beberapa Cara Pengukuran Roda Gigi
Seperti halnya pada pemeriksaan ulir, maka pada pemeriksaan
roda gigi pun diperlukan perhitungan-perhitungan tertentu terutama
perhitungan dengan trigonometri. Yang telah disinggung di muka
sebagian besar mengenai roda gigi lurus (spur gear). Sedangkan untuk
perhitungan-perhitungan roda gigi helix dan roda gigi payung dapat dilihat
pada lampiran 8. Pada dasarnya pemeriksaan untuk semua jenis roda
gigi adalah sama yaitu lebih menitik beratkan pada pemeriksaan bentuk
fisik dari roda gigi dan bentuk dari giginya, baru kemudian
dijabarkan/dikembangkan pada pemeriksaan elemen-elemen yang lain. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
185
Sebagaimana telah dikemukakan di muka bahwa pemeriksaan roda
gigi dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu pemeriksaan roda gigi
secara keseluruhan dalam arti membandingkannya dengan roda gigi
standar dan pemeriksaan elemen-elemen roda gigi secara sendiri-sendiri.
Pemeriksaan roda gigi dengan membandingkannya terhadap roda gigi
standar disebut juga dengan istilah pemeriksaan secara keseluruhan
(general test). Sedangkan pemeriksaan elemen-elemen dari roda gigi
disebut juga dengan istilah pemeriksaan individual (individual test).
1. Membandingkan Roda Gigi dengan Roda Gigi Standar (General
Test)
Salah satu alat yang biasa digunakan untuk memeriksa roda gigi
secara keseluruhan ini (membandingkannya dengan roda gigi standar)
adalah Parkson Gear Tester. Bagan sederhana dari konstruksi alat
pemeriksa roda gigi ini dapat dilihat pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2. Membandingkan roda gigi dengan roda gigi standar
(gear master)
Alat tersebut terdiri dari meja, pemegang tetap roda gigi standar,
pemegang roda gigi yang bisa diatur posisinya, roda gigi standar, jam
ukur dan pengaturnya, kunci penyetel posisi roda gigi dan skala vernier
pengatur jarak pusat roda gigi. Bila sebuah roda gigi yang akan diperiksa
sudah dipasangkan dengan posisi yang tepat terhadap roda gigi standar
maka setiap penyimpangan roda gigi akan terlihat pada waktu
pemasangan roda gigi tersebut diputar. Penyimpangan ini bisa dilihat
pada jam ukur dimana setiap perubahan jarak dari posisi roda gigi yang
diperiksa akan ditunjukkan oleh jarum penunjuk jam ukur. Perubahan ini
timbul akibat adanya penyimpangan-penyimpangan pada roda gigi yang
diperiksa, antara lain misalnya kesalahan bentuk gigi, kesalahan jarak
puncak gigi (pitch), konsentrisitas pitch dan sebagainya. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
186
Secara ringkas, prosedur pemeriksaannya dapat dilakukan sebagai
berikut: Gunakan blok ukur di antara masing-masing spindel untuk
menyetel posisi nol jam ukur pada jarak pusat yang tepat antara pusat
roda gigi standar dan roda gigi yang diperiksa. Panjang blok ukur adalah
jarak pusat (L) dikurang setengah dari jumlah diameter masing-masing
spindel (d1 dan d2), jadi ukuran blok ukur
2
dd
L
21
. Setelah itu
menyetel harga-harga batas pada jam ukur. Pasangan roda gigi
kemudian diputar dan catatlah semua perubahan yang ditunjukkan oleh
jarum penunjuk jam ukur. Bila jarum penunjuk menunjukkan harga di luar
harga-harga batas yang sudah ditentukan maka kesimpulannya adalah
roda gigi tidak bisa dipakai. Dengan menggunakan alat pengukur
kekasaran permukaan maka setiap penyimpangan yang terjadi bisa
direkam yang dengan perbesaran tertentu penyimpangan tersebut
tergambar pada kertas skala dari alat pengukur yang digunakan.
2. Pengukuran Elemen Roda Gigi Secara Individual (Individual
Test)
Dalam pemeriksaan elemen-elemen roda gigi secara individual ini,
titik berat pemeriksaan biasanya terletak pada pemeriksaan diameter
pitchnya. Dengan pemeriksaan diameter pitch ini secara tidak langsung
juga akan memeriksa diameter luar, diameter dasar, jarak puncak antar
gigi, tebal gigi, eksentrisitas dan tinggi gigi.
2.1. Pemeriksaan Eksentristas Roda Gigi
Untuk pemeriksaan eksentrisitas ini, alat ukur sederhana yang bisa
digunakan antara lain adalah jam ukur, kawat dan blok V. Dengan alat
sederhana ini dapat diketahui ketidakseimbangan (eksentrisitas) dari roda
gigi yang penyimpangannya dapat diketahui dari jarum penunjuk jam
ukur. Setiap kali diputar dicatat penyimpangannya sampai semua daerah
lingkaran pitch selesai diperiksa. Secara sederhana gambarnya dapat
dilihat Gambar 5.9. Bila tujuan pemeriksaan hanya ingin mengetahui
apakah roda gigi seimbang (balance) atau tidak caranya adalah cukup
dengan memutarnya secara perlahan-lahan lalu dibiarkan berhenti
sendiri. Dalam keadaan akan berhenti sendiri dapat dilihat atau diamati
bagian mana dari roda gigi yang menyebabkan tidak seimbang. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
187
Gambar 5.3. Pemeriksaan eksentrisitas roda gigi.
2.2. Pemeriksaan Roda Gigi dengan Rol Baja
Untuk pemeriksaan roda gigi dengan menggunakan rol baja maka
yang harus diperhatikan adalah pemilihan diameter dari rol baja. Hal ini
dimaksudkan agar posisi dari rol baja betul-betul tepat pada titik dari
lingkaran pitch roda gigi. Analisis selanjutnya dapat dilihat gambar 5.3.
Lihat segitiga ABC, adalah sudut tekan roda gigi.
AC
AB
Cos AB = AC cos
AB adalah sama dengan jari-jari dari rol baja (r).
Gambar 5.4. Pengukuran roda gigi dengan rol baja.
Jarak luar dari rol baja (M) = 2 x Rg
Rg = Rp + r Rp = jari-jari lingkaran pitch
Rp =
2
Nm
N = jumlah gigi
Jadi, M =
cosα
4
πm
2
Nm
2
M = m
cosα
2
π
N
Rumus di atas berlaku untuk roda gigi dengan jumlah gigi genap.
Sedangkan untuk roda gigi dengan jumlah gigi ganjil rumusnya adalah :
lihat gambar 5.5 berikut ini.
Jarak luar rol baja adalah 2 AB + d (diameter rol)
2AB = diameter lingkaran pitch (D pitch) kali
Diameter rol baja adalah 2 x AB
= 2 AC cos AC =
4
1
dari
circular pitch =
4
1
CP =
4
m
2AC cos =
2
m
cos . Jadi,
diameter rol baja adalah
2
m
cos . M = modul. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
188
N
90
cos
0
, karena AB = AC cos.
Gambar 5.5 Pengukuran roda gigi dengan jumlah gigi ganjil.
Seandainya diameter lingkaran pitchnya cukup besar maka
pemeriksaan roda gigi bisa dilakukan pada sejumlah gigi bisa dilakukan
pada sejumlah gigi saja. Perhatikan gambar 5.5 dibawah ini. Misalnya
diambil 15 gigi.
Gambar 5.6.Pemeriksaan roda gigi yang besar.
2.3. Pemeriksaan Tebal Gigi
Untuk pengukuran tebal gigi, juga tinggi gigi, alat ukur yang
digunakan adalah mistar ingsut roda gigi (gear tooth vervier). Ada
beberapa cara yang bisa dilakukan untuk memeriksa tebal gigi, antara
Padalah sudut besarnya adalah :
N
90
N4
360
00
Jarak luar rol baja (M) =
D pitch Cos
cos
2
m
N
90
0
M = Nm Cos
cos
2
m
N
90
0
= m
cos
2
m
N
90
cosN
0
Jarak luar rol baja = 2 BC + d
Sudut BAC = ½ kali sudut DAC
cos
2
2700
sin
cos
2
2700
sin
2
2
cos
2
2
2700
sin
2700
360
15
2/1
0
0
0
0
N
Nm
m
N
D
M
m
d
D
AC
N
ACBC
N
n
xDASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
189
lain yaitu: pengukuran tebal gigi pada garis pitch, pengukuran tebal gigi
pada Constant Chord (sudut tekan) dan pengukuran tebal gigi dengan
Metode Base Tangent (Base Tangent Method).
2.3.1. Pengukuran Tebal Gigi Pada Garis Pitch
Gambar 5.7 Pengukuran tebal gigi pada garis pitch
Dari gambar 5.7 juga diperoleh hubungan antara tinggi (h) dengan
jumlah gigi dan modul. Persamaannya adalah sebagai berikut:
Tinggi (h) = EF – FB
Padahal panjang EF adalah jari-jari lingkaran pitch ditambah
dengan Addendum. Jadi, EF = Addendum
2
D
EF = m
2
Nm
FB = FA cos
2
Nm
2
D
FA
N
Nm
FB
90
cos
2
Sekarang tinggi (h) =
N
Nm
m
Nm 90
cos
22
h =
N
90
cos
N
2
1
2
Nm
0
Lihat gambar 5.13 di samping
Panjang W = 2 AB
Pada segitiga ABF, AF adalah jari-jari
lingkaran pitch =
2
D
D = Nm
2
Nm
2
D
Sudut
N N
90
4
360
AF
AB
Sin AB = AFsin
N
NmABW
N
Mn
AB
90
sin2
90
sin
2DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
190
2.3.2. Pengukuran Tebal Gigi Pada Sudut Tekan (Constant Chord)
Pada pemeriksaan tebal gigi berdasarkan garis pitch ternyata harga
h dan W tergantung pada jumlah gigi. Kalau roda gigi yang akan
diperiksa mempunyai dimensi yang cukup besar dan masing-masing gigi
ternyata mempunyai harga yang berbeda maka perhitungan untuk
masing-masing gigi harus dilakukan. Hal ini tentunya memakan waktu
cukup lama. Untuk itu bisa juga dilakukan pemeriksaan tebal gigi yang
tidak tergantung pada jumlah gigi. Pemeriksaan ini dilakukan pada sudut
tekan roda gigi (constant chord). Gambar 5.7. berikut ini menunjukkan
cara menghitung pemeriksaan tebal gigi pada contant chord. Dari gambar
itu diketahui: BD adalah seperempat lingkaran pitch, jadi
4
CP
BD , atau
4
m
BD
.
Gambar 5.8. Pengukuran tebal gigi pada sudut tekan (constant chord).
Pada segitiga ABD,
BD
AB
Cos AB = BD cos
AB =
cos
4
m
Pada segitiga ABC,
AB
AC
Cos AC = AB cos
AC =
cos 2
4
m
Dengan demikian harga W = 2 AC
cos2
2
mDASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
191
AB
BC
Sin BC = AB sin =
sincos
4
m
\2
Tinggi (h) = Addendum – BC
= modul (m) - sincos
4
m
Persamaan di atas berlaku untuk roda gigi lurus (spur gear). Sedangkan
untuk pengukuran roda gigi helix tinggal mengganti dengan modul normal
(mn) dan sudut tekan normal. (Lihat pembahasan pada pemeriksaan
roda gigi helix). Jadi,
Harga W normal (Wn) =
n 2
cos
2
m
Dan harga tinggi (h normal),
sincos
4
m
mh
n
nn
Bila diperlukan koreksi maka persamaannya menjadi :
nn 2
n
cosntan
2
km4
2
m
W
dan
nn 2
nn
cosntan
4
km4
4
m
mk1h
k = faktor koreksi yang harganya tergantung pada tipe gigi. Harga k dapat
dihitung dengan k = m + 0.1D, dimana m = modul dan D = diameter
lingkaran pitch.
Alat ukur yang tepat untuk pengukuran tebal gigi pada constant
chord ini adalah Sykes Gear Tooth Comparator. Alat ini lebih teliti dari
pada mistar ingsut roda gigi. Kelemahan dari mistar ingsut roda gigi antar
lain adalah :
1. Tingkat ketelitiannya tidak bisa lebih dari pada 0.05 mm ataupun
0.025 mm.
2. Pada sistem pembacaannya terdapat dua macam pembacaan yang
masing-masing merupakan funsi satu sama lain yaitu pembacaan
kedalaman dan ketebalan gigi.
3. Pengukurannya hanya pada ujung dari rahang ukur sehingga tidak
bisa tepat pada bagian gigi yang berbentuk rack.
2.3.3. Pengukuran Tebal Gigi dengan Sistem Base Tangent
Alat ukur yang bisa digunakan untuk pemeriksaan tebal gigi dengan
Sistem Base Tangent (Base Tangent Method) adalah mistar ingsut biasa DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
192
meskipun ada beberapa kelemahan dalam proses pengukurannya. Ciri
utama dari pengukuran sistem tersebut adalah bahwa pengambilan gigi
yang akan diperiksa jumlahnya harus lebih dari pada satu gigi, misalnya
2, 3, atau 4 gigi. Secara sederhana cara pengukurannya dapat dilihat
pada Gambar 5.9. Dengan cara ini maka beberapa kelemahan dari mistar
ingsut roda gigi seperti yang disebutkan di muka dapat diatasi yaitu
dengan jalan menggunakan alat ukur yang lebih teliti dari pada mistar
ingsut biasa.
Gambar 5.9. Pengukuran tebal gigi dengan Sistem Base Tangent yang
menggunakan mistar ingsut biasa.
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :
W = AC = A1C1 = A2C2 = arc AoBo
W = arc AB + arc BC
AB adalah tebal gigi pada lingkaran dasar, sedangkan arc BC
adalah jumlah celah (S) antara gigi-gigi yang diambil dalam pemeriksaan
dikalikan dengan pitch dari lingkaran dasar. Bila N adalah jumlah gigi
maka sudut pitch (angular pitch) P adalah :
4
2
P
radian, dan pitch dasar (base pitch)
Pb adalah :
xRbb
N
2
P
Rb adalah jari-jari lingkaran dasar yang besarnya :
cos
2
Nm
Rb
Jadi, cos
2
Nm
x
N
2
PbDASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
193
Karena jumlah gigi yang diperiksa lebih dari pada satu maka jumlah celah
antara gigi-gigi (S) harus dipertimbangkan dalam perhitungan dalam
perhitungan.
Dengan demikian maka :
cos
2
2 Nm
xSx
N
arcBC
Untuk menentukan besarnya arc AB dapat dijelaskan dengan
Gambar 5.9. berikut ini :
Gambar 5.10. Cara menentukan besar arc AB
arc EF adalah seperempat dari circular pitch (CP).
= radian
N2Nm
2
x
4
m
Rp
1
x
4
m
Arc CD = Rb x
Arc CD =
N2
xcos
2
Nm
Padahal arc AB = 2(arc AC + arc CD)
arc AB =
N2
cos
2
Nm
tancos
2
Nm
2
N2
tancosNm
Telah ditentukan bahwa W = arc AB + arc BC, maka :
cos
2
Nm
N
S2
N2
tancosNmW
N
S
N2
tancosNmW
adalah sudut tekan.
Arc AB = 2 arc AD
= 2 (arc AC + arc CD)
Arc
Rb
AC
=Inv radian
Arc AC = btanR
Arc AC = tancos
2
Nm
radian =
Rbp
arcCD
R
arcEF
DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
194
Untuk roda gigi helix yang pengukurannya pada bidang normal,
maka :
N
S
N2
tanncosNmWn nnn
Mn = modul pada bidang normal = mt cos .
n = sudut tekan pada bidang normal yang bisa dicari dari
tan n = tan t
cos
= sudut helix
Seandainya kelonggaran dari back lash harus diperhitungkan maka harga
W menjadi :
N
S
N2
tancosNmW nnnn -
bcos nkmn.2sin n
b = kelonggaran back lash, Wb = - b cos n
k = faktor koreksi addendum.
mW
1
c
= perubahan harga W karena adanya koreksi addendum.
Wc = km.2sin n
Pengukuran tebal gigi dengan Sistem Base Tangent akan lebih teliti
lagi hasilnya bila menggunakan mikrometer dengan sudut anvil. Salah
satu peralatan tersebut namanya adalah David Brown Tangent
Comparator seperti tampak pada Gambar 5.11. di bawah ini:
Gambar 5.11. David Brown Base Tangent Comparator.
2.4. Pemeriksaan Jarak Gigi (Pitch)
Salah satu cara yang paling sederhana untuk memeriksa jarak dari
gigi ke gigi ini adalah dengan menggunakan dua buah jam ukur (dial
gauge) seperti tampak pada gambar 5.12. berikut ini: DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
195
Gambar 5.12 Pemeriksaan kesalahan pitch dari gigi ke gigi
2.5. Pemeriksaan Bentuk Involute Gigi
Dengan menggunakan jam ukur (dial indicator gauge) kita dapat
dengan mudah mengetahui apakah bentuk suatu permukaan benda ukur
itu rata, atau bergelombang, atau melengkung dan sebagainya. Demikian
juga halnya dengan bentuk involute dari gigi. Kebenaran dari bentuk
involute gigi ini bisa diketahui dengan menggunakan jam ukur yang
sensornya kita jalankan pada sisi lengkung dari bentuk involute gigi
tersebut. Dengan demikian setiap perubahan dari bentuk involute gigi
dapat dibaca pada piringan skala jam ukur. Secara sederhana prinsip dari
pemeriksaan bentuk involute gigi ini dapat dilihat pada gambar 5.13.
Gambar 5.13 Prinsip pemeriksaan bentuk involute.
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut, Pelat siku
yang panjang dan lurus (straight edge) digerakkan melalui lingkaran
dasar (base circle). Dengan bergeraknya pelat lurus ini maka batang ukur
Jam ukur A digunakan untuk
pembacaan tetap dari pitch roda
gigi. Sedangkan jam ukur B
digunakan untuk mencatat setiap
perubahan dari pitch gigi yang
diperiksa. Kesalahan yang
sesungguhnya dari pitch tiap gigi
dapat ditentukan dengan jalan
mengurangi setiap hasil
pengukuran yang terbaca pada jam
ukur B untuk setiap gigi dengan
harga rata-rata dari seluruh hasil
pembacaan pada semua gigi. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
196
dari jam ukur juga akan bergerak sepanjang sisi gigi yang diperiksa mulai
dari batas lingkaran dasar. Sebelum digerakkan jarum penunjuk harus
dipastikan pada posisi yang tetap misalnya tepat pada posisi nol.
Perubahan jarak yang dialami oleh poros ukur (sensor) akan
mengakibatkan perubahan posisi dari jarum penunjuk. Dengan demikian
dapat disimpulkan bahwa apabila jarum penunjuk tetap pada posisi yang
sama selama poros ukur dari jam ukur melewati sisi involute gigi maka
dapat dikatakan bahwa gigi mempunyai bentuk involute yang tepat dan
benar.
Demikian pula sebaliknya, apabila posisi jarum penunjuk berubah
dari posisi semula selama sensor melewati sisi gigi maka dikatakan
bahwa gigi mempunyai bentuk involute yang kurang baik. Untuk
memastikan apakah roda gigi bisa dipakai bila ditinjau dari bentuk
involutenya maka dasar pengambilan keputusan adalah dengan melihat
harga-harga batas dari skala jam ukur dengan harga yang sudah
ditentukan. Artinya, bila jarum penunjuk menunjukkan harga di luar harga
batas maka disimpulkan bahwa roda gigi tidak bisa digunakan.
Salah satu peralatan untuk memeriksa bentuk involute gigi yang
menggunakan prinsip seperti tersebut di atas adalah David Brown
Involute Form Tester, diagramnya dapat dilihat pada gambar 5.14.
Gambar 5.14. Pemeriksaan involute gigi dengan David Brown Involute
Tester
2.6. Pemeriksaan Kelonggaran Back Lash
Untuk memeriksa besarnya kelonggaran dari back lash harus
digunakan roda gigi standar sebagai masternya dan jam ukur sebagai DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
197
alat ukur yang mencatat besarnya back lash. Secara sederhana cara
pengukurannya dapat dilihat gambar 5.14. berikut ini.
Gambar 5.14. Pemeriksaan back lash.
Roda gigi standar (master gear) dikunci agar tidak berputar. Roda
gigi yang akan diperiksa dipasangkan pada roda gigi standar tersebut.
Ujung poros ukur dari jam ukur diletakkan pada salah satu sisi dari roda
gigi yang diperiksa. Kemudian roda gigi yang diperiksa digerakkan
dengan arah bolak-balik seperti yang ditunjukkan oleh tanda panah ‘ a ‘.
Dengan gerakan ini maka jarum penunjuk jam ukur akan mencatat
semua perubahan jarak yang dialami oleh poros ukurnya. Gerakan bolakbalik di atas jaraknya adalah sepanjang kelonggaran dari back lash.
Bentuk dari back lash digambarkan agak berlebihan (ekstrim) seperti
yang ditunjukkan oleh ‘ b ‘. Untuk roda gigi yang presisi maka besarnya
kelonggaran dari back lash tidak boleh lebih dari 0.02 sampai 0.03
milimeter. Untuk mengambil keputusan apakah besarnya back lash
sudah melampaui batas harga maksimum dan minimumnya adalah
dengan melihat posisi jarum penunjuk jam ukur. Apabila posisi jarum
penunjuk menunjukkan harga di luar harga-harga batas dari back lash
maka dari sudut kelonggaran back lash berarti roda gigi tidak baik untuk
digunakan.
3. Perhitungan Untuk Roda Gigi Helix (Helical Gear)
Untuk analisis pengukuran roda gigi helix dengan beberapa
perhitungan maka pengukurannya dapat dilakukan berdasarkan tiga
bidang yaitu :
a. Bidang normal terhadap sisi gigi yang ditunjukkan oleh tanda ‘ n ‘
dalam perhitungannya.
b. Bidang normal terhadap sumbu putar yang biasa disebut dengan
bidang transversal (menyilang) dan diberi simbol ‘ t ’. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
198
c. Bidang paralel dengan sumbu putar yang biasa disebut dengan
bidang aksial dan diberi tanda ‘ a ‘.
Dalam praktek sehari-hari lebih diutamakan untuk pengukuran
berdasarkan bidang transversal dan normal. Gambar 5.15. menunjukkan
bagan dari bidang transversal dan bidang normal untuk pengukuran roda
gigi helix. Dari gambar tersebut :
adalah sudut helix
n adalah sudut tekan transversal.
CP Mtt adalah circular pitch dari arah transversal.
Gambar 5.16. Beberapa istilah untuk pengukuran roda gigi helix. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
199
DF
DE
Cos
DE = DFCos
CPn = CPt Cos
Padahal circular pitch (CP) adalah x modul (m), maka:
mn = mt Cos mn = mt Cos
Sudut sisi dari rack adalah sudut tekan dari sistem tersebut. Dari gambar
diperoleh :
AC
AB
tan n
AC adalah konstan (tetap) yang besarnya adalah sama dengan
dalamnya gigi. Akan tetapi, besarnya AB adalah :
AB = A1B1 cos t
Jadi, t
AC
BA
n
cos
tan
11
dan
AC
BA
ttan
11
Dengan demikian maka :
tan tan tn cos
Pitch untuk bidang normal (Pbn) adalah :
P cos nmnbn
E. Beberapa Contoh Perhitungan Roda Gigi
1. Hitunglah jarak luar dari rol baja yang digunakan untuk memeriksa
roda gigi yang jumlah giginya 31, modulnya 2.5 dan sudut tekannya 20
0
.
Penyelesaian : Lihat Gambar 5.16.
Diameter rol yang terbaik adalah /2. m. Cos
Jadi, besarnya diameter rol adalah :
d rol = x 2.5 x cos 20
0DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
200
= 3.69 mm.
Gambar 5.17.
2. Sebuah roda gigi dengan jumlah gigi 40, modul 5, diukur dengan
menggunakan rol baja dan mengambil 10 buah gigi untuk
pengukurannya.
Ditanyakan :
a. Diameter rol
b. Jarak luar rol untuk 10 gigi
c. Jarak luar rol posisi rol yang berlawanan
Penyelesaian:
a. Diameter rol terbaik adalah :
0
20cos
2
m
d rol =
2
x 5 x 0.9397
d rol = 7.38 mm.
b. Untuk menjawab soal b lihat Gambar 5.17.
Dari gambar, diameter lingkaran pitch adalah :
D = mN = 2.5 x 31 = 77.5 mm
Sudut
8.5
2 31
360
X
AC
AB
Cos
SudutABC
Sudut
90
9.2
2
8.5
AB = AC cos 2.9°
Padahal AC = diameter lingkaran pitch
Jadi, AB = 77.5 X 0.998719357 mm
AB = 77.40 mm.
Dengan demikian jarak luar rol baja adalah :
M = 77.40 + 3.69 mm = 81.09 mm
Sudut antara rol untuk 10 gigi adalah
=
90
40
360
10x
Pada segitiga ABC,
AC
BC
Sin
2
90
BC = AC sin 45°
AC adalah jari-jari lingkaran pitch. DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
201
Gambar 5.18.
Jadi, mm10040x5x
2
1
N.m
2
1
AC
Maka BC = 100 x sin 45
0
= 100 x 0.7071067 mm = 70.71 mm.
Jarak antara pusat rol adalah = 2 x 70.71 mm = 141.42 mm
Sedangkan jarak luar rol yang dipasang untuk 10 gigi adalah 141.42 +
7.38 mm = 148.8 mm.
c. Jarak luar rol untuk posisi rol yang berlawanan adalah :
M =
=
93969262.0
2
405
= 207.38 mm
F. Pertanyaan-pertanyaan
1. Sebutkan beberapa macam roda gigi.
2. Apakah sebetulnya fungsi roda gigi dalam permesinan?
3. Apakah yang dimaksud dengan diametral pitch?
4. Bagaimana hubungan antara addendum dan deddendum dengan
modu?
5. Apakah yang dimaksud dengan gerak terlambat (back lash) dari roda
gigi dan apa pengaruhnya terhadap proses permesinan?
6. Apakah yang dimaksud dengan sudut tekan (pressure angle) dari
pasangan roda gigi dan berapakah besarnya standar sudut tekan
tersebut?
7. Bagaimanakah rumus menghitung jarak pusat antara pasangan roda
gigi?
8. Sebutkan beberapa elemen penting dari roda gigi yang perlu diukur.
9. Apakah yang dimaksud dengan pemeriksaan roda gigi secara
analisis dan pemeriksaan roda gigi menurut fungsinya.
10. Jelaskan secara ringkas pemeriksaan roda gigi yang menggunakan
Parkson Gear Tester.
11. Jelaskan secara ringkas pemeriksaan eksentrisitas roda gigi.
12. Tentukan rumus untuk mencari diameter rol baja yang terbaik yang
digunakan dalam pengukuran roda gigi.
13. Bagaimanakah rumus yang terjadi pada pengukuran roda gigi
dengan rol baja untuk roda gigi dengan jumlah gigi ganjil? Jelaskan
dengan gambar.
14. Bagaimana pula caranya mengukur roda gigi yang diameter
lingkaran pitchnya relatif besar ? Jelaskan dengan gambar.
15. Ada berapa cara pengukuran tebal gigi dari roda gigi ?
16. Bagaimanakah rumus yang diperoleh pada pengukuran tebal gigi
berdasarkan garis pitch dan berdasarkan sudut tekan (constant
chord) ? DASAR-DASAR METROLOGI INDUSTRI
Bab V – Pengukuran Roda Gigi
202
17. Apakah maksudnya pengukuran tebal gigi dengan sistem Base
Tangent Method ?
18. Sebutkan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tebal gigi yang
menggunakan sistem Base Tangent Method dan jelaskan secara
ringkas cara kerjanya.
19. Jelaskan secara sederhana cara pemeriksaan jarak gigi (pitch) dari
roda gigi, dengan gambar.
20. Jelaskan dengan gambar prinsip dari pemeriksaan involute.
21. Jelasakan cara pemeriksaan back lash dari roda gigi.
22. Jelaskan dasar pengukuran roda gigi helix.
23. Analisislah hasil pengukuran roda gigi yang menggunakan rol baja
dengan ketentuan sebagai berikut : jumlah gigi = 60, modul = 5,
jumlah gigi yang diambil untuk diukur = 12 buah.
