Berbeda dengan roda gigi dan poros Lego yang ditunjukkan di bawah ini, sebagian besar motor memiliki poros yang bulat sempurna. Hal ini membuat pemasangan roda gigi, katrol, dan sproket menjadi sulit.

Metode utama untuk memasang roda gigi ke poros adalah perekat, pemasangan tekan, lubang bor silang, kompresi, sekrup penyetel, alur pasak, spline berbelit-belit, dan busing pengunci lancip. Sebagian besar aplikasi industri akan menggunakan alur pasak dan/atau sekrup set. Sedangkan perekat dan press fitting biasanya dilakukan pada aplikasi torsi rendah atau hobi.

Mari kita selidiki setiap metode dengan mempertimbangkan pro dan kontra. Saya juga akan menggunakan istilah; roda gigi, katrol, sproket, dan bubungan, secara bergantian karena artikel ini membahas cara pemasangan perangkat, bukan fungsinya.

Perekat

Perekat sebagian besar digunakan dalam aplikasi hobi dengan perlengkapan plastik. Bukan hanya karena roda gigi plastik tidak mampu menahan torsi besar, tetapi juga karena ukuran porosnya tetap kecil diameternya.

Seiring bertambahnya diameter poros, kekuatan relatif sambungan lem dan kekuatan poros setara kira-kira 3/16″ (5 mm) bila menggunakan kekuatan lem konservatif 1000 psi (7 N/mm) dan poros baja C1018 ( 54 ksi, 370 MPa).

Kesimpulan: menggunakan perekat adalah pilihan yang baik untuk poros kecil

Seperti disebutkan, sebagian besar produsen perekat akan mengiklankan kekuatan geser putaran minimal 1000 psi dan beberapa bahkan setinggi 3000+ psi. Uji geser putaran dilakukan dengan menempelkan dua batang tipis panjang dengan lem pada area yang dapat diukur. Ujung-ujung jeruji ditarik terpisah hingga rusak. Gaya tersebut dibagi luas dan hasilnya adalah kuat geser putaran.

Saya biasanya merancang rendahnya jumlah kekuatan geser yang diiklankan di sini karena ada banyak faktor yang berperan yang dapat menurunkan kekuatan sebenarnya. Diantaranya adalah persiapan permukaan, luas permukaan aplikasi, suhu dan kelembaban.

Sebelum mengoleskan perekat, Anda perlu menghaluskan permukaan katrol dan poros dengan kertas amplas (~200 – 300 grit) atau kikir halus. Ini akan memberi lem sedikit goresan kecil untuk ditempel. Anda kemudian ingin membersihkan dan menghilangkan lemak dengan pembersih lalu mengeringkannya sepenuhnya. Saya biasanya suka menggunakan pembersih rem karena saya memilikinya.

Untuk mengetahui apakah aplikasi Anda dapat menahan torsi yang diterapkan. Gunakan rumus berikut.

Dimana Luas adalah luas permukaan antara poros dan puli, d adalah diameter poros, L adalah panjang tumpang tindih poros dan puli, F adalah gaya geser dalam antara poros dan puli, S_sadalah kekuatan geser perekat, dan T adalah torsi yang diterapkan (atau torsi maksimum).

Dengan menggunakan kekuatan geser perekat rata-rata sebesar 1000 psi, diameter 0,19 inci, dan panjang tumpang tindih 0,38 inci, kita dapat mengetahui bahwa Torsi maksimum adalah 43,1 inci lb.

Ada tiga kelemahan utama dalam menggunakan metode perekat untuk menyambung katrol ke poros

Torsi dibatasi oleh diameter dan kekuatan rekat seperti yang telah disebutkan

Terdapat kemampuan untuk membuat poros dan katrol keluar dari pusat dan/atau tegak lurus. Hal ini dapat diminimalkan dengan memberikan toleransi di antara keduanya, namun jangan terlalu ketat sehingga Anda bisa menghilangkan semua lemnya.

Tidak ada cara untuk menyetel atau mengganti komponen tanpa kemungkinan merusak salah satu atau kedua komponen. Memiliki penyesuaian itu penting dan metode ini tidak memungkinkannya sama sekali.

Pemasangan Tekan

Pemasangan tekan adalah metode yang teruji dan benar untuk memasang roda gigi ke poros. Ini telah digunakan dalam industri kereta api sebagai metode untuk menghemat uang ketika rakitan roda aus atau tidak berbentuk bulat.

Pengelasan roda utama memiliki diameter yang dikerjakan dengan presisi dan kemudian lapisan tipis baja yang diperkeras diaplikasikan di sekelilingnya. Pita atau "ban" sebenarnya lebih kecil dari permukaan mesin. Hal ini memungkinkan tali jam yang murah diganti dari waktu ke waktu, bukan seluruh rakitan roda.

Video berikut menunjukkan cara melepas ban dari roda dengan menggunakan panas. Diameter pita akan melebar seiring dengan naiknya suhu. Roda (diameter dalam) akan tetap berukuran kira-kira sama karena massanya lebih besar dan panasnya akan hilang lebih cepat.

Pada titik ini, tali jam dapat dilepas dan dipasang yang baru dengan metode yang sama.

Karena tidak ada kunci mekanis, ini 100% berdasarkan gesekan dan dapat tergelincir. Mengukur dan menentukan press fit itu sulit dan biasanya perlu dibuat asumsi.

Dimana Pr adalah tekanan antar permukaan, δ adalah besarnya press fit, d adalah diameter poros, d_oadalah diameter luar hub atau roda gigi, d_iadalah diameter dalam poros (jika berongga), μ adalah koefisien gesekan antara material dan E dan ν adalah Modulus Young dan Rasio Poisson material.

Tekan roda gigi yang pas pada poros

Memanaskan material akan meningkatkan diameter; oleh karena itu, kurangi jumlah press fit, δ. Hal ini membuat gigi lebih mudah untuk dipasang atau dilepas, namun hasil akhirnya tetap sama setelah dingin.

Jika melakukan ini di rumah dengan roda gigi plastik. Coba panaskan dalam oven dengan suhu sekitar 175 derajat hingga 200 derajat (79 derajat hingga 93 derajat ) lalu geser pada porosnya.

Metode ini dapat disesuaikan, namun tidak mudah dan Anda mungkin perlu membongkar beberapa komponen agar panas tidak merusaknya.

Lubang Bor Silang

Mengebor lubang melalui hub roda gigi dan poros adalah cara yang bagus untuk mendapatkan banyak torsi. Hal ini juga mencegah poros kelebihan beban karena pin akan geser (patah) jika torsi terlalu besar. Ada tiga jenis pin utama yang digunakan dalam aplikasi ini, tercantum di bawah ini, dari yang terlemah hingga yang terkuat.

Lubang Bor Silang dengan Pin Roll (Pegas).

Pin Roll (pegas atau slotted) – Ini adalah batangan datar yang telah digulung menjadi bentuk bulat. Mereka cenderung terbuka (karenanya pin pegas) sehingga memungkinkan tekanan yang cukup sehingga pin tidak terlepas. Saya merekomendasikan ini dibandingkan dua opsi lainnya.

Pin Geser – Pin ini kokoh dan memiliki lekukan di titik tengah tempat pin dirancang untuk patah pada gaya tertentu. Penting untuk mendapatkan pin yang takiknya akan berada pada bidang yang sama dengan diameter poros.

Pin Dowel – Ini hanyalah pin padat berkekuatan tinggi. Jika lubang Anda terlalu besar, Anda mungkin harus merekatkannya pada tempatnya (pin geser juga). Jika aplikasi Anda membalik arah atau memuat, Anda dapat menyebabkan lem rusak sebelum waktunya dan pin terlepas.

Masing-masing pin akan memiliki kekuatan putus yang diiklankan dan Anda dapat memilih diameter dan jenisnya berdasarkan persamaan di bawah. F_sadalah gaya geser, T adalah torsi yang diterapkan dan d adalah diameter poros.

Metode ini memberi Anda banyak kapasitas untuk menangani torsi lebih besar, namun tetap tidak memberikan penyesuaian apa pun setelah lubang dibor. Jika Anda terlalu sering mengacau, batangnya akan terlihat seperti Keju Swiss.

Keuntungan utamanya adalah hampir semua orang dapat membuat sambungan ini. Yang Anda butuhkan hanyalah bor, mata bor, dan palu.Saya sarankan mengebor diameter yang lebih kecil 1/16 – 3/32 terlebih dahulu dan periksa keselarasan Anda dengan tusuk gigi.Jika bagus, bor sesuai diameter yang Anda inginkan. Jika tidak, putar ke bagian poros yang lain dan coba lagi.

Cara Memasang Roda Gigi, Sproket, dan Katrol pada Poros

Ditulis oleh Corey Rasmussen di Gears, Desain Mekanik Terakhir Diperbarui 22 Agustus 2024

Berbeda dengan roda gigi dan poros Lego yang ditunjukkan di bawah ini, sebagian besar motor memiliki poros yang bulat sempurna. Hal ini membuat pemasangan roda gigi, katrol, dan sproket menjadi sulit.

Metode utama untuk memasang roda gigi ke poros adalah perekat, pemasangan tekan, lubang bor silang, kompresi, sekrup penyetel, alur pasak, spline berbelit-belit, dan busing pengunci lancip. Sebagian besar aplikasi industri akan menggunakan alur pasak dan/atau sekrup set. Sedangkan perekat dan press fitting biasanya dilakukan pada aplikasi torsi rendah atau hobi.

Mari kita selidiki setiap metode dengan mempertimbangkan pro dan kontra. Saya juga akan menggunakan istilah; roda gigi, katrol, sproket, dan bubungan, secara bergantian karena artikel ini membahas cara pemasangan perangkat, bukan fungsinya.

Perekat

Perekat sebagian besar digunakan dalam aplikasi hobi dengan perlengkapan plastik. Bukan hanya karena roda gigi plastik tidak mampu menahan torsi besar, tetapi juga karena ukuran porosnya tetap kecil diameternya.

Gambar milik Creative Commons

Bersemangat untuk Mempelajari Lebih Lanjut Tentang Gears?

Mendaftarlah untuk Kelas Master Desain Perlengkapan Komprehensif GRATIS dari Insinyur yang Dibimbing (Nilai $500) yang mencakup Kalkulator Perlengkapan Planet (Nilai $250) dan Buletin Insinyur Mentored mingguan

Nama:

Surel Terbaik:

Kelas Master Desain Roda Gigi Komprehensif adalah rangkaian video dan teks yang terdiri dari 17 bagian di mana Anda akan belajar:

Bagaimana mengukur roda gigi agar menyatu

Hitung tegangan pada gigi roda gigi

Hitung rasio roda gigi dalam sistem planet

Setelah menyelesaikan kursus ini, Anda akan dapat merancang dan menentukan gear box dengan benar untuk aplikasi Anda untuk pertama kalinya.

Kursus dan kalkulator memiliki nilai gabungan lebih dari $750! GRATIS

Kami menghormati privasi email Anda

Seiring bertambahnya diameter poros, kekuatan relatif sambungan lem dan kekuatan poros setara kira-kira 3/16″ (5 mm) bila menggunakan kekuatan lem konservatif 1000 psi (7 N/mm) dan poros baja C1018 ( 54 ksi, 370 MPa).

Kesimpulan: menggunakan perekat adalah pilihan yang baik untuk poros kecil

Seperti disebutkan, sebagian besar produsen perekat akan mengiklankan kekuatan geser putaran minimal 1000 psi dan beberapa bahkan setinggi 3000+ psi. Uji geser putaran dilakukan dengan menempelkan dua batang tipis panjang dengan lem pada area yang dapat diukur. Ujung-ujung jeruji ditarik terpisah hingga rusak. Gaya tersebut dibagi luas dan hasilnya adalah kuat geser putaran.

Saya biasanya merancang rendahnya jumlah kekuatan geser yang diiklankan di sini karena ada banyak faktor yang berperan yang dapat menurunkan kekuatan sebenarnya. Diantaranya adalah persiapan permukaan, luas permukaan aplikasi, suhu dan kelembaban.

Sebelum mengoleskan perekat, Anda perlu menghaluskan permukaan katrol dan poros dengan kertas amplas (~200 – 300 grit) atau kikir halus. Ini akan memberi lem sedikit goresan kecil untuk ditempel. Anda kemudian ingin membersihkan dan menghilangkan lemak dengan pembersih lalu mengeringkannya sepenuhnya. Saya biasanya suka menggunakan pembersih rem karena saya memilikinya.

Untuk mengetahui apakah aplikasi Anda dapat menahan torsi yang diterapkan. Gunakan rumus berikut.

Dimana Luas adalah luas permukaan antara poros dan puli, d adalah diameter poros, L adalah panjang tumpang tindih poros dan puli, F adalah gaya geser dalam antara poros dan puli, S_sadalah kekuatan geser perekat, dan T adalah torsi yang diterapkan (atau torsi maksimum).

Dengan menggunakan kekuatan geser perekat rata-rata sebesar 1000 psi, diameter 0,19 inci, dan panjang tumpang tindih 0,38 inci, kita dapat mengetahui bahwa Torsi maksimum adalah 43,1 inci lb.

Ada tiga kelemahan utama dalam menggunakan metode perekat untuk menyambung katrol ke poros

Torsi dibatasi oleh diameter dan kekuatan rekat seperti yang telah disebutkan

Terdapat kemampuan untuk membuat poros dan katrol keluar dari pusat dan/atau tegak lurus. Hal ini dapat diminimalkan dengan memberikan toleransi di antara keduanya, namun jangan terlalu ketat sehingga Anda bisa menghilangkan semua lemnya.

Tidak ada cara untuk menyetel atau mengganti komponen tanpa kemungkinan merusak salah satu atau kedua komponen. Memiliki penyesuaian itu penting dan metode ini tidak memungkinkannya sama sekali.

Menggabungkan Poros Bersama? Lihat panduan kami tentang skrup poros.

Pemasangan Tekan

Pemasangan tekan adalah metode yang teruji dan benar untuk memasang roda gigi ke poros. Ini telah digunakan dalam industri kereta api sebagai metode untuk menghemat uang ketika rakitan roda aus atau tidak berbentuk bulat.

Pengelasan roda utama memiliki diameter yang dikerjakan dengan presisi dan kemudian lapisan tipis baja yang diperkeras diaplikasikan di sekelilingnya. Pita atau "ban" sebenarnya lebih kecil dari permukaan mesin. Hal ini memungkinkan tali jam yang murah diganti dari waktu ke waktu, bukan seluruh rakitan roda.

Video berikut menunjukkan cara melepas ban dari roda dengan menggunakan panas. Diameter pita akan melebar seiring dengan naiknya suhu. Roda (diameter dalam) akan tetap berukuran kira-kira sama karena massanya lebih besar dan panasnya akan hilang lebih cepat.

Pada titik ini, tali jam dapat dilepas dan dipasang yang baru dengan metode yang sama.

Karena tidak ada kunci mekanis, ini 100% berdasarkan gesekan dan dapat tergelincir. Mengukur dan menentukan press fit itu sulit dan biasanya perlu dibuat asumsi.

Sangat LambatKalkulator Fit Tekan Poros Online Gratisatau Go Pro

Dimana Pr adalah tekanan antar permukaan, δ adalah besarnya press fit, d adalah diameter poros, d_oadalah diameter luar hub atau roda gigi, d_iadalah diameter dalam poros (jika berongga), μ adalah koefisien gesekan antara material dan E dan ν adalah Modulus Young dan Rasio Poisson material.

Tekan roda gigi yang pas pada poros

Memanaskan material akan meningkatkan diameter; oleh karena itu, kurangi jumlah press fit, δ. Hal ini membuat gigi lebih mudah untuk dipasang atau dilepas, namun hasil akhirnya tetap sama setelah dingin.

Jika melakukan ini di rumah dengan roda gigi plastik. Coba panaskan dalam oven dengan suhu sekitar 175 derajat hingga 200 derajat (79 derajat hingga 93 derajat ) lalu geser pada porosnya.

Metode ini dapat disesuaikan, namun tidak mudah dan Anda mungkin perlu membongkar beberapa komponen agar panas tidak merusaknya.

Lubang Bor Silang

Mengebor lubang melalui hub roda gigi dan poros adalah cara yang bagus untuk mendapatkan banyak torsi. Hal ini juga mencegah poros kelebihan beban karena pin akan geser (patah) jika torsi terlalu besar. Ada tiga jenis pin utama yang digunakan dalam aplikasi ini, tercantum di bawah ini, dari yang terlemah hingga yang terkuat.

Lubang Bor Silang dengan Pin Roll (Pegas).

Pin Roll (pegas atau slotted) – Ini adalah batangan datar yang telah digulung menjadi bentuk bulat. Mereka cenderung terbuka (karenanya pin pegas) sehingga memungkinkan tekanan yang cukup sehingga pin tidak terlepas. Saya merekomendasikan ini dibandingkan dua opsi lainnya.

Pin Geser – Pin ini kokoh dan memiliki lekukan di titik tengah tempat pin dirancang untuk patah pada gaya tertentu. Penting untuk mendapatkan pin yang takiknya akan berada pada bidang yang sama dengan diameter poros.

Pin Dowel – Ini hanyalah pin padat berkekuatan tinggi. Jika lubang Anda terlalu besar, Anda mungkin harus merekatkannya pada tempatnya (pin geser juga). Jika aplikasi Anda membalik arah atau memuat, Anda dapat menyebabkan lem rusak sebelum waktunya dan pin terlepas.

Masing-masing pin akan memiliki kekuatan putus yang diiklankan dan Anda dapat memilih diameter dan jenisnya berdasarkan persamaan di bawah. F_sadalah gaya geser, T adalah torsi yang diterapkan dan d adalah diameter poros.

Metode ini memberi Anda banyak kapasitas untuk menangani torsi lebih besar, namun tetap tidak memberikan penyesuaian apa pun setelah lubang dibor. Jika Anda terlalu sering mengacau, batangnya akan terlihat seperti Keju Swiss.

Keuntungan utamanya adalah hampir semua orang dapat membuat sambungan ini. Yang Anda butuhkan hanyalah bor, mata bor, dan palu.Saya sarankan mengebor diameter yang lebih kecil 1/16 – 3/32 terlebih dahulu dan periksa keselarasan Anda dengan tusuk gigi.Jika bagus, bor sesuai diameter yang Anda inginkan. Jika tidak, putar ke bagian poros yang lain dan coba lagi.

Kompresihub

Meskipun bukan metode umum untuk memasang roda gigi ke poros, metode ini tersedia. Setelah roda gigi meluncur di atas poros, sekrup penyetel dikencangkan dan gesekan akan membawa torsi. Koefisiennya dapat berkurang secara tidak sengaja karena poros berminyak atau penggunaan anti-seize. Cara terbaik adalah menggunakan logam yang berbeda saat menggunakan metode ini.

Biaya pembuatan relief pada komponen membuat metode jenis ini mahal dalam banyak kasus.

Hindari saja sambungan jenis ini!

Atur Sekrup

Metode pemasangan sekrup set (hanya) ke poros sangat umum terjadi pada katrol pengatur waktu, roda gigi, dan sproket.

Sulit untuk menentukan torsi seperti apa yang bisa didapat dari kopling seperti ini. Hasilnya dapat sangat bervariasi karena koefisien gesekan, torsi yang diterapkan, pelumasan ulir, dan jenis sekrup yang disetel. Persamaan dasarnya adalah sebagai berikut:

Dimana T adalah torsi keluaran, μ adalah koefisien gesekan, F adalah gaya normal dari satu setscrew dan d adalah diameter daft.

Kebanyakan orang hanya mengencangkan sekrup set sebanyak mungkin. Selama katrol tidak tergelincir karena torsi yang berlebihan, semuanya akan baik-baik saja. Namun jika hal itu terjadi, Anda akan segera memakai alur pada porosnya. Ini membuat diameter poros Anda lebih kecil; sehingga mengurangi torsi maksimum yang dapat Anda capai.

Keuntungan utamanya adalah metode ini 100% dapat disesuaikan untuk putaran poros dan sepanjang porosnya. Umumnya, metode ini hanya tersedia dengan ukuran poros 1/2″ (13mm) atau kurang.

alur pasak

Untuk sebagian besar aplikasi industri, standarnya adalah poros berkunci.Sejauh ini, perlengkapan apa pun yang tersedia akan tersedia dalam berbagai ukuran lubang dengan slot kunci. Anda juga dapat membelinya dengan lubang yang belum selesai dan memotong alur pasak Anda sendiri jika Anda mau.

Saat memilih ukuran lubang, pastikan Anda tidak memilih poros yang terlalu besar untuk roda gigi. Baru-baru ini, saya memiliki sistem yang menggunakan 10-sproket gigi pada poros berukuran 1". Sistem tersebut mengalami lonjakan tekanan saat startup dan menyebabkan sproket retak menjadi dua.

Hal ini dapat dilakukan dengan mudah karena material antara bagian luar hub dan alur pasak hanya setebal 1/8". Kami dapat menggandakannya menjadi ¼ dengan menambahkan satu gigi. Ini adalah situasi di mana spline yang tidak rata akan menjadi pilihan yang lebih baik (lebih lanjut tentang itu nanti).

Kebanyakan roda gigi ditahan agar tidak tergelincir pada poros hanya dengan satu atau dua set sekrup. Umumnya, satu sekrup akan berada pada kunci dan sekrup lainnya akan berada pada sudut 90 derajat dan menekan poros. Untuk roda gigi pacu, hal ini sudah cukup, namun untuk roda gigi heliks, diperlukan pengikatan positif yang lebih besar pada poros untuk memperhitungkan beban samping. Solusi yang mungkin adalah bantalan dorong, bantalan rol tirus, atau cincin jepret.