Gearbox adalah roda berputar dengan gigi-gigi yang dipotong presisi di sekeliling tepinya, yang menyatu dengan gearbox lain untuk mentransmisikan daya dan gerakan antar komponen mesin. Ketika dua gigi saling mengunci, keduanya mentransfer putaran dari satu poros ke poros lainnya tanpa selip, menjadikannya penting untuk mengendalikan kecepatan, torsi, dan arah dalam berbagai hal, mulai dari jam tangan hingga mesin industri.
Bagaimana Gearbox Mentransmisikan Gerakan dan Torsi
Gearbox mentransmisikan gerakan melalui kontak fisik langsung antara gigi-gigi yang saling mengunci, dengan gearbox penggerak memaksa gearbox yang digerakkan untuk berputar pada rasio kecepatan tertentu yang ditentukan oleh ukuran relatifnya. Keterkaitan gigi-gigi ini menciptakan sistem penggerak positif yang mencegah terjadinya selip.
Keajaiban itu terjadi melalui rasio gearbox – hubungan antara jumlah gigi pada setiap gearbox. Gearbox kecil dengan 10 gigi yang menggerakkan gearbox besar dengan 30 gigi menciptakan rasio 1:3, artinya gearbox kecil berputar tiga kali untuk setiap putaran gearbox besar.
Rasio ini secara langsung memengaruhi torsi (gaya putar). Ketika Anda mengurangi kecepatan melalui gir, Anda mengalikan torsi dengan faktor yang sama – rasio 1:3 tersebut melipatgandakan torsi keluaran sekaligus mengurangi kecepatan hingga sepertiganya.
Jenis Gearbox
Memacu gigi
Gearbox taji merupakan jenis gearbox paling sederhana, yang memiliki gigi lurus yang dipotong sejajar dengan sumbu putaran yang saling bertautan saat dipasang pada poros paralel.
Gigi-gigi lurusnya terpasang sekaligus, menghasilkan suara menderu yang khas pada kecepatan tinggi. Kontak gigi yang tiba-tiba ini menghasilkan lebih banyak kebisingan dan tekanan dibandingkan jenis gearbox lainnya.
Meskipun menimbulkan masalah kebisingan, gearbox spur unggul pada kecepatan sedang di mana efisiensi transmisi daya 98-99% sangat penting. Gearbox spur tidak menghasilkan gaya dorong samping pada poros, sehingga menyederhanakan kebutuhan bantalan.
Gearbox taji banyak ditemukan pada peralatan, sistem konveyor, dan pengatur waktu mekanis. Aplikasi apa pun yang membutuhkan transmisi daya yang andal dan sederhana dengan kecepatan yang wajar kemungkinan besar menggunakan gearbox taji.
Gearbox Heliks
Gearbox heliks memiliki gigi-gigi bersudut yang dipotong membentuk pola heliks di sekeliling gearbox, memungkinkan penyambungan gigi secara bertahap yang lebih senyap dan halus dibandingkan gearbox taji. Kontak progresif ini mendistribusikan beban ke beberapa gigi, sehingga memungkinkan gigi-gigi tersebut menangani kecepatan yang lebih tinggi dan beban yang lebih berat.
Gigi-gigi yang bersudut inilah yang membuat transmisi mobil Anda tetap senyap bahkan pada kecepatan tinggi di jalan tol. Gearbox otomotif modern hampir seluruhnya menggunakan gearbox heliks agar pengoperasiannya halus dan senyap.
Kelemahannya adalah gaya dorong aksial – gigi-gigi miring tersebut mendorong poros ke samping selama pengoperasian. Hal ini membutuhkan bantalan dorong atau desain heliks ganda khusus (gearbox tulang ikan) yang meniadakan gaya ke samping.
Gearbox heliks mendominasi aplikasi kecepatan tinggi. Anda akan menemukannya di transmisi mobil dan sepeda motor, kotak gearbox industri, mesin berat, dan peralatan apa pun di mana pengurangan kebisingan dan transfer daya yang lancar menjadi penting.
Gearbox Bevel
Gearbox bevel mentransmisikan daya antar poros yang berpotongan, biasanya pada sudut 90 derajat, menggunakan desain berbentuk kerucut dengan gigi yang dipotong sepanjang permukaan kerucut. Gearbox ini merupakan solusi tepat ketika Anda perlu mengubah arah putaran.
Terdapat dua jenis utama: gearbox bevel lurus dengan gigi lurus (lebih berisik tetapi lebih sederhana) dan gearbox bevel spiral dengan gigi lengkung (lebih senyap tetapi lebih kompleks). Gearbox bevel spiral terhubung secara bertahap seperti gearbox heliks, sehingga mengurangi kebisingan dan getaran.
Contoh klasiknya adalah diferensial mobil Anda – gearbox cincin bevel spiral berpasangan dengan pinion untuk memutar poros penggerak sebesar 90 derajat guna menggerakkan roda. Prinsip yang sama berlaku pada bor tangan, di mana gearbox bevel mengarahkan kembali putaran motor untuk memutar mata bor.
Mesin industri menggunakan gearbox bevel setiap kali arah poros harus berubah. Mesin cetak, mesin penggilingan, dan bahkan pengocok telur engkol tangan mengandalkan gearbox bevel untuk mengarahkan gerakan rotasi.
Gearbox Cacing
Gearbox cacing terdiri dari cacing berbentuk sekrup yang terhubung dengan gearbox konvensional, menghasilkan pengurangan kecepatan yang signifikan hingga 300:1 dalam satu tahap yang ringkas. Satu putaran cacing memajukan roda hanya dengan satu gigi, menghasilkan penggandaan torsi yang ekstrem.
Sifat penguncian otomatisnya menjadikan gearbox cacing unik – cacing dapat dengan mudah menggerakkan roda, tetapi gesekan mencegah roda mendorong cacing ke belakang. Aksi satu arah ini bekerja seperti rem bawaan.
Sistem konveyor menggunakan fitur ini untuk mencegah beban menggelinding mundur saat berhenti. Gearbox cacing menahan posisinya tanpa daya, sehingga menghilangkan kebutuhan akan sistem pengereman terpisah.
Aplikasinya meliputi dongkrak pengangkat, derek, penggerak konveyor, dan aktuator katup. Kontak geser antara roda cacing dan roda menghasilkan lebih banyak panas dan gesekan dibandingkan jenis gearbox lainnya, sehingga membutuhkan pelumasan yang baik dan menerima efisiensi yang lebih rendah (seringkali 50-90%) sebagai konsekuensi rasio reduksi yang ekstrem.
Rak dan Pinion Gears
Sistem rak dan pinion mengubah gerak putar langsung menjadi gerak linier menggunakan gearbox pinion bundar yang terhubung dengan rak lurus (pada dasarnya gearbox yang tidak digulung). Putar pinion, dan rak akan meluncur lurus – semudah itu.
Sistem kemudi mobil Anda adalah contoh yang paling umum. Roda kemudi memutar pinion yang menggerakkan rak yang terhubung ke roda depan, mengubah input putaran menjadi gerakan menyamping yang diperlukan untuk kemudi.
Konversinya benar-benar konstan – setiap gigi putaran pinion menggerakkan rak tepat satu jarak gigi. Hubungan yang dapat diprediksi ini menjadikan rak dan pinion ideal untuk pemosisian yang presisi.
Perkakas mesin menggunakan rak dan pinion untuk menggeser sumbu. Kereta api menggunakan gearbox rak pada lereng curam di mana roda saja akan tergelincir. Pembuka gerbang dan aktuator linier sering kali dilengkapi dengan set rak dan pinion kecil untuk gerakan garis lurus yang andal.
