Jenis-jenis gear dan fungsinya kepada kita9 min read

Gear ialah merupakan salah satu komponen mekanikal yang penting kerana ia sangat popular digunakan pada mana-mana alatan mekanikal seperti jam, kereta, motorsikal dan bermacam-macam lagi. Terdapat pelbagai jenis-jenis gear yang berada di pasaran. Jika kamu membuka mana-mana peralatan seperti jam, meter kuasa, enjin kereta, kamu akan nampak terdapat sehingga 10 gear yang digunakan.

Komponen gear juga mempunyai pelbagai jenis bentuk, konfigurasi, bahan dan bentuk gigi untuk diaplikasikan dalam mana-mana peralatan yang bersesuaian dengan ciri-cirinya. Setiap jenis gear ini memberikan kelebihan dan kekurangan berbeza.

Sejarah penciptaan gear

Terdapat bermacam-macam sejarah asal-usul penciptaan komponen mekanikal ini, sebagai contoh ada yang mendakwa ia telah dicipta oleh bangsa Yunani pada abad ke-3 sebelum Masihi untuk jam dan roda air.

Namun, terdapat satu sejarah yang jelas menunjukkan penciptaannya iaitu pada abad ke-27 sebelum Masihi di China. Sejarah menunjukkan bahawa seorang jurutera mekanikal bernama Ma Jun telah mencipta komponen ini untuk digunakan oleh kereta kuda.

Walaubagaimanapun, komponen ini tidaklah begitu asing pada zaman dahulu. Hal ini kerana terdapat beberapa catatan oleh para ilmuwan seperti Aristotle dan Hero of Alexandria juga pernah menyebut tentang komponen ini.

Bagaimana gear berfungsi?

gear berputar
Video bagaimana gear berputar antara satu sama lain

Asas kepada fungsi gear agak mudah untuk kita fahamkan. Kita hanya memerlukan dua gear yang berbeza saiz dicantumkan melalui gigi dan ruang gigi pada lilitan luar. Antara kedua-dua gear itu akan terdapat satu gear input dimana ia akan mengalirkan input tenaga putaran atau tork kepada gear sebelah melalui transmisi. Seterusnya, gear sebelah juga berpusing!

Jika anda gabungkan dua gear yang berbeza saiz, putaran input oleh gear saiz besar yang perlahan boleh menyebabkan gear kecil itu berputar dengan pantas.

Hal ini kerana input tenaga untuk memutarkan gear besar itu rendah. Ini memudahkan gear kecil berputar dengan pantas kerana berlakunya penjimatan tenaga.

Di samping itu, bukan sahaja ia dapat diputarkan dengan lebih pantas, malah ia juga boleh berputar melawan arah.

Jika anda memutarkan gear yang besar mengikut arah jam, gear kecil tersebut akan berputar melawan arah jam. Prinsipal ini amat bagus untuk mana-mana mesin yang memerlukan penukaran arah.

Jenis-jenis konfigurasi gear

Konfigurasi paksi gear merujuk kepada orientasi paksi-paksi tersebut sebagai contoh gear manakah yang dibaringkan dan gear manakah yang tidak dibaringkan. Terdapat tiga jenis konfigurasi paksi untuk gear iaitu;

  • Kedudukan selari
  • Bersilang
  • Tidak selari, tidak bersilang

Konfigurasi secara selari

Konfigurasi ini melibatkan dua gear dimana masing-masing disambungkan oleh batang yang disusun secara selari. Putaran oleh gear input adalah berlawanan dengan gear output.

Kecekapan kuasa dan transmisi juga sangat efisien. Antara jenis-jenis gear yang mempunyai konfigurasi selari ini ialah gear taji, gear heliks, gear rak dan pinan dan gear planet;

Gear Taji

Gear taji merupakan gear yang paling mudah dijumpai. Selain itu, gear jenis ini mempunyai gigi yang rata pada lilitan luarnya. Batang-batang yang menyambungkan gear-gear ini juga disusun secara selari untuk mengalirkan tenaga.

Gear taji ini boleh dipadankan dengan gear taji yang lain serta gear dalam (internal gear) dan juga gear rak dan pinan mengikut kesesuaian aplikasi.

Gambaran gear taji
Kelebihan
  • Rekaan yang ringkas ini membolehkan ia dibuat dengan mudah di kilang.
  • Tiada beban paksi (axial load) pada gigi tersebut.
  • Mampu mengendali kelajuan dan beban yang tinggi.
  • Kecekapan yang tinggi.
Kelemahan
  • Jumlah tekanan tinggi yang dihadapi oleh gigi.
  • Bunyi bising yang dihasilkan ketika putaran laju.

Gear Heliks

Gear heliks juga menggunakan konfigurasi paksi selari sama seperti gear taji. Namun, perbezaan nyata adalah terletak pada rekaan giginya. Giginya direka secara berpusing atau bersudut pada badan gear tersebut.

Rekaan bersudut pada giginya menyebabkan sambungan pada gear heliks yang lain berlainan dengan rekaan gigi rata pada gear taji. Apabila gear heliks bercantum antara satu sama lain dan berpusing, tahap persentuhan antara gigi itu akan meningkat secara beransur-ansur. Ini berbeza dengan gear taji dimana tahap persentuhan di antara gigi adalah menyeluruh.

Gambar rajah gear heliks
Kelebihan:
  • Tahap persentuhan secara beransur-ansur akan mengurangkan tekanan pada gigi.
  • Operasi yang lebih lancar dan senyap.
  • Mampu menampung berat atau tekanan menyeluruh yang lebih tinggi.
  • Aplikasi penggunaan yang sama seperti gear taji.
Kelemahan:
  • Rekaan gigi yang kompleks dan rumit serta meningkatkan kos pembuatan.
  • Kurang efisien berbanding gear taji.

Gear rak dan pinan

Rekaan ini meliputi sebuah rak dan sebuah silinder yang dipanggil sebagai pinan. Rekaan rak ini boleh dikatakan sebagai gear dengan radius yang infiniti kerana ianya hanyalah sebuah palang rata yang memanjang.

Gear rak ini mempunyai rekaan gigi yang rata yang terletak di permukaan palang itu. Namun, rekaan itu adalah berdasarkan bagaimana ia akan dicantumkan. Gear rak ini boleh dicantumkan sama ada secara selari atau secara bersudut.

Tujuan fungsi rak dan pinan ini adalah untuk menukarkan daya putaran menjadi daya lurus atau daya lurus kepada daya putaran.

Gambar rajah gear rak dan pinan.
Kelebihan:
  • Rekaan yang mudah.
  • Mudah untuk dibuat.
  • Mempunyai kapasiti untuk membawa beban yang tinggi.
Kelemahan:
  • Sesuatu transmisi itu tidak boleh dilakukan tanpa had kerana daya menjadi terhad berdasarkan panjang rak tersebut.
  • Cengkaman antara gigi yang mempunyai ruang boleh menyebabkan geseran dan stres yang tinggi.

Gear Planet

Rekaan gear ini melibatkan lebih daripada satu gear yang membentuk sebagai sebuah sistem. Gear-gear ini akan berpusing mengelilingi gear pusat yang berada di tengah. Sistem gear ini merangkumi sebuah gear pusat, sebuah gelang yang mempunyai gigi dan beberapa buah gear di dalam bulatan tersebut.

gear planet
Gambar rajah Gear Planet
Kelebihan:
  • Permindahan daya dan tork yang lebih lancar.
  • Beban yang ditanggung oleh gear-gear lebih seimbang.
  • Saiz yang kompak dan ringan.
  • Jangka hayat yang lama.
  • Kadar kecekapan yang tinggi.
Kelemahan:
  • Kos pembuatan yang tinggi.
  • Putaran yang agak bising.

Konfigurasi secara bersilang

Konfigurasi secara bersilang melibatkan batang gear disusun secara besilang pada papan yang sama. Selain itu, konfigurasi ini juga mempunyai kecekapan transmisi yang tinggi sama seperti konfigurasi secara selari. Antara jenis-jenis gear yang menggunakan konfigurasi ini ialah gear serong.

Gear Serong

Gear serong mempunyai rekaan berbentuk kon dimana giginya diletakkan sepanjang bentuk kon tersebut. Fungsinya adalah untuk menghantar daya dan kuasa pada paksi yang bersilang. Kebiasannya transmisi daya dan kuasa ini berlaku pada sudut 90 darjah.

Namun, gear serong ini mempunyai pelbagai jenis dan rekaan seperti gear serong lurus, gear serong lingkaran dan gear serong zerol.

Gear serong lurus
Gambar rajah gear serong lurus
Kelebihan:
  • Pembuatan yang mudah kerana rekaan yang ringkas.
Kelemahan:
  • Impak sentuhan yang tinggi di antara gigi.
  • Tahap kebisingan dihasilkan yang tinggi.
  • Tekanan yang tinggi pada gigi.
  • Tahap ketahanan dan jangka hayat yang rendah.
Gear serong lingkaran
BEVEL GEARS – KG STOCK GEARS
Gambar rajah gear serong lingkaran
Kelebihan:
  • Tahap persentuhan gigi secara beransur-ansur.
  • Tahap getaran dan bising yang rendah walaupun ketika kelajuan putaran yang tinggi.
  • Operasi putaran yang lancar.
Kelemahan:
  • Rekaan yang kompleks.
  • Kos pembuatan yang tinggi kerana sukar dihasilkan.
Gear serong zerol
Zerol Bevel Gears | KHK Gears
Gambar rajah gear serong zerol
Kelebihan:
  • Aplikasi penggunaan yang sama seperti gear serong lurus.
  • Putaran yang lebih senyap dan geseran yang lebih rendah.
Kelemahan:
  • Rekaan yang kompleks.
  • Kos pembuatan yang tinggi.

Konfigurasi secara tidak selari dan tidak bersilang

Konfigurasi ini berlaku apabila batang-batang gear ini disusun secara bersilang tetapi tidak berada di papan yang sama. Ini bermakna batang-batang ini tidak akan bersentuhan sesama sendiri melainkan gear sahaja. Antara contoh jenis- jenis gear yang menggunakan konfigurasi ini ialah jenis belitan.

Gear belitan

Rekaan gear belitan ini melibatkan dua buah gear yang berbeza. Satu gear tersebut mempunyai rekaan silinder ibarat skrew dan satu lagi gear mempunyai rekaan normal sama seperti gear lain. Namun, rekaan gigi sahaja yang berbentuk seperti skrew.

Gambar rajah gear belitan
Kelebihan:
  • Mempunyai keupayaan mengurangkan kelajuan dengan pantas sambil mengekalkan putaran yang senyap dan lancar
Kelemahan:
  • Operasi transmisi rendah yang kurang efisien dan cekap.
  • Jumlah geseran yang dihasilkan antara gigi-gigi itu memerlukan pelinciran yang kerap.

Penukaran kelajuan atau tork

Apabila kedua-dua gear yang berbeza saiz dicantumkan, hasil tork pengeluaran dan kelajuan putaran akan terjejas kerana nisbah gear adalah tidak sama. Kesemua jenis-jenis gear menggunakan pengiraan yang sama.

Nisbah gear merujuk kepada nisbah pengeluaran terhadap input. Ini dapat ditafsirkan lagi melalui satu formula seperti di bawah. “Output” atau pengeluaran adalah jumlah gigi pada gear yang diputarkan manakala input pula bermaksud jumlah gigi pada gear yang berputar;

NisbahGear =\frac{Output}{Input}

Selain itu, untuk tork pula ia menunjukkan nisbah tork pengeluaran terhadap tork input. Dengan ini, tork pengeluaran dapat dikira dengan menggunakan formula seperti di bawah dimana t mewakili tork;

Kelajuan_{Output} = Kelajuan_{Input}*\frac{Input}{Output}

Aplikasi

Komponen ini luas digunakan pada pelbagai industri yang melibatkan mesin mekanikal atau sistem mekanikal. Antara peralatan yang popular menggunakan komponen ini adalah kotak gear yang terdapat pada kenderaan masing-masing. Peralatan ini juga menggunakan pelbagai jenis-jenis yang ada seperti jenis serong, heliks dan taji. Gambar rajah di bawah menunjukkan jenis-jenis gear serta aplikasi mereka kepada industri-industri semasa;

Jenis-jenisIndustri dan aplikasi yang kebiasaan
Taji– Jam
– Pam
– Sistem pengairan
– Peralatan rumah
– Mesin membasuh dan mengering pakaian
– Kereta api
– Kapal terbang
Heliks– Kereta api
– Kapal terbang
– Kenderaan bertransmisi
Serong– Pam
– Loji jana kuasa
– Kenderaan
– Kereta api dan landasan
Rak dan pinan– Penimbang berat
– Kenderaan betransmisi
– Kereta api
Planet– Mesin laser
– Meja yang boleh menukar ketinggian sesuatu objek
Rajah aplikasi gear

5 thoughts on “Jenis-jenis gear dan fungsinya kepada kita9 min read

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *