Jenis-jenis pasangan dan sendi kinematik6 min read

Pasangan atau sendi kinematik membolehkan sistem mekanikal yang wujud pada hari ini bergerak dan melakukan tugas yang memudahkan hidup manusia. Seperti sendi yang ada pada tubuh kita, membolehkan kita bergerak untuk melakukan kerja seperti berlari dan menolak. Mesin juga memerlukan sendi untuk melakukan pergerakan. Terdapat pelbagai jenis pasangan kinematik yang ada. Artikel ini akan menerangkan beberapa jenis pasangan dan sendi kinematik.

Apakah itu pasangan kinematik?

Pasangan kinematik adalah penyambungan antara dua bahagian mekanikal yang membenarkan pergerakan antara keduanya. Ianya juga dipanggil sendi kinematik, seperti sendi yang ada pada badan kita. Sendi kinematik ini membenarkan dan meghadkan pergerakan, juga dianggil darjah kebebasan (Degree of Freedom, DoF). Lain jenis pasangan kinematik mempunyai darjah kebabasan berlainan. Apakah yang dimaksudkan dengan darjah kebebasan? Darjah kebebasan untuk sistem mekanik adalah bilangan parameter bebas yang menentukan konfigurasi pergerakannya. Contohnya, kereta api diatas trek mempunyai hanya satu darjah kebebasan kerana hanya mampu bergerak lurus mengukit trek.

Jenis-jenis pasangan mekanikal

Franz Reuleaux, bapa mekanik klasik menentukan dua kelas utama pasangan kinematik. Sebelum kita mempelajari pelbagai jenis sendi yang menarik, mari kita kenali dua kelas besar yang terdapat di dalam pasangan kinematik iaitu:

  1. Pasangan Bawahan (Lower Pair)
    Wujud apabila terdapat sentuhan permukaan pada sendi sewaktu dalam pergerakan. Contoh yang kita akan lihat dalam bahagian berikutnya tergolong dalam pasangan bawahan.
  2. Pasangan Atasan (Higher pair)
    Wujud apabila terdapat sentuhan titik atau garis pada sendi sewaktu dalam bergerakan. Jenis pasangan atasan terdapat pada bola bearing, sendi cam dan juga roda yang berpusing di atas permukaan.

Sendi Revolut

Gambarajah

Jenis-jenis pasangan dan sendi kinematik

Penerangan

Juga dikenali sebagai sendi engsel. Dari segi geometri, terdapat satu garis daripada badan yang bergerak untuk sentiasa co-linear dengan garis daripada badan yang tidak bergerak. Sendi ini mempunyai satu darjah kebebasan. Ia mengenakan kawasan sentuhan dalam bentuk silinder. Oleh itu, sendi revolut adalah jenis pasangan bahawan. Contoh yang boleh dilihat adalah seperti engsel pintu,

Aplikasi

Sendi prismatik

Gambarajah

Jenis-jenis pasangan dan sendi kinematik

Penerangan

Sendi prismatik membolehkan pergerakan geluncuran linear antara dua badan. Juga dikenali sebagai gelangsar (slider). Kenapa ianya dipanggil prismatik adalah bentuk sendi ini tidak semestinya bulat, boleh berada dalam apa-apa bentuk yang menghalang putaran. Sendi jenis ini juga mempunyai satu darjah kebebasan. Contoh sendi prismatik adalah seperti yang terdapat pada mekanisme gelangsar-engkol pada enjin, hidraulik dan juga silinder pnuematik.

Aplikasi

Sendi skru

Gambarajah

Jenis-jenis pasangan dan sendi kinematik

Penerangan

Pastinya sendi jenis ini paling mudah untuk anda fahami kerana ia berfungsi seperti skru. Juga dikenali sebagai sendi helikal, sendi ini memberikan terjemahan paksi tunggal dengan menggunakan ulir pada batang, memberikan pergerakan pusingan dan juga luncuran. Sendi skru mempunyai satu darjah kebebasan. Jenis sendi ini biasa digunakan pada penggerak linear seperti yang terdapat pada pencetak 3D dan robot Cartesian.

Aplikasi

Sumber: Telecino76, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

Sendi Silinder

Gambarajah

Jenis-jenis pasangan dan sendi kinematik

Penerangan

Sendi silinder adalah gabungan antara sendi revolut dan sendi prismatik yang mana membolehkan kombinasi gerakan putaran dan luncuran antara dua bahagian badan. Ianya mempunyai dua darjah kebebasan. Kita boleh lihat sendi ini pada permainan bola sepak meja.

Aplikasi

Jenis-jenis sendi mekanikal

Sendi Universal

Gambarajah

Sumber: Wikipedia oleh Van helsing

Penerangan

Sendi ini bagi saya yang paling menarik tetapi ia agak rumit secara mekaniknya. Juga dikenali sebagai Cardan Joint, ianya merupakan sendi yang menghubungkan dua batang rod yang berpusing, secara condong. Namun demikian, rod yang berpusing secara menegak tidak memberikan kelajuan putaran yang sama dan sekata pada rod yang berada dalam keadaan condong. Dalam erti kata lain, kelajuan sekata menghasilkan kelajuan tidak sekata. Oleh itu, dua sendi universal digunakan untuk menghasilkan kelajuan yang sekata kerana kelajuan yang tidak sekata pada sendi universal pula menghasilkan kelajuan yang sekata. Sendi universal mempunyai dua darjah kebebasan. Sendi jenis ini digunakan pada aci pacu kenderaan untuk menghantar gerakan putaran enjin kepada tayar.

Aplikasi

Jenis-jenis sendi mekanikal
Sumber: Mitch Barrie, Flickr

Sendi Sfera

Gambarajah

Penerangan

Sendi sfera, atau spherical joint, juga dipanggil sendi bola dan soket memerlukan bahagian bergerak berada dalam kedudukan tetap di dalam badan yang tidak bergerak. Sendi jenis ini mempunyai tiga darjah kebebasan. Sendi jenis sfera diaplikasikan di dalam sistem stereng dan suspensi kenderaan.

Aplikasi

Jenis-jenis sendi mekanikal
Sumber: Mitch Barrie, Flickr

Rumusan

Kita telah lihat beberapa jenis pasangan dan sendi kinematik yang ada. Secara rumusannya, terdapat dua kelas utama pasangan kinematik iaitu pasangan atasan dan pasangan bawahan. Contoh sendi dalam pasangan atasan adalah sendi cam dan bola bearing. Contoh sendi dalam pasangan bawahan pula adalah sendi revolut, prismatik, silinder, universal dan sfera atau sendi bola.

Rujukan

https://www.brighthubengineering.com/machine-design/6577-types-of-kinematic-joints/

https://en.wikipedia.org/wiki/Kinematic_pair

https://www.mechdiploma.com/q06state-different-types-pairs-and-explain-sketch

Leave a Reply

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