Pentingnya Backlash Gigi: Mengapa Sistem Transmisi Gigi Harus Mengizinkan Adanya Backlash?

Dalam perancangan dan pembuatan sistem transmisi roda gigi, backlash merupakan parameter teknik yang sangat penting. Istilah ini mengacu pada celah kecil antara profil gigi roda gigi yang saling berkaitan. Baik itu peredam roda gigi planet, peredam roda gigi cacing, maupun peredam roda gigi paralel, semua jenis perangkat transmisi roda gigi memerlukan pengaturan backlash yang sesuai berdasarkan kondisi aplikasi aktual. Artikel ini akan secara sistematis menganalisis lima alasan utama adanya backlash pada roda gigi serta membahas dampak spesifiknya terhadap berbagai jenis peredam.

1. Ketidakterhindaran fisik akibat ekspansi termal: pengaruh material dan suhu

Selama operasi roda gigi, gesekan dan beban menghasilkan panas, yang menyebabkan ekspansi termal pada roda gigi dan rumahnya. Material yang berbeda memiliki koefisien ekspansi termal yang berbeda; misalnya, laju ekspansi rumah dari paduan aluminium dan roda gigi baja sangat berbeda. Oleh karena itu, perubahan dimensi harus dipertimbangkan selama tahap perancangan.

1.1 Respons ekspansi dalam kondisi suhu tinggi

Dalam lingkungan industri bersuhu tinggi atau skenario operasi terus-menerus, suhu peredam servo atau peredam motor listrik dapat meningkat secara signifikan. Jika diterapkan desain tanpa backlash (zero-backlash), gigi-gigi setelah mengalami ekspansi termal akan kehilangan ruang operasinya sepenuhnya, mengakibatkan kompresi langsung pada permukaan gigi, peningkatan gesekan yang tajam, dan akhirnya menyebabkan kemacetan atau bahkan kerusakan pada permukaan gigi. Oleh karena itu, backlash merupakan kebutuhan fisik untuk mengatasi ekspansi termal.

2. Syarat penting untuk pelumasan: ruang yang dibutuhkan untuk pembentukan lapisan minyak

Lapisan minyak pelumas di antara permukaan gigi berperan penting dalam memisahkan kontak langsung logam dengan logam serta mengurangi keausan dan kebisingan. Celah samping memberikan ruang yang diperlukan agar minyak pelumas dapat masuk ke area penggigian dan membentuk lapisan minyak hidrodinamik yang cukup tebal.

2.1 Persyaratan pelumasan untuk berbagai jenis peredam kecepatan

Peredam roda gigi sudut siku dan peredam roda gigi cacing memiliki jalur pelumasan yang kompleks karena sumbu roda gigi saling berpotongan, sehingga memerlukan pemanfaatan ruang kecil yang terbentuk dari backlash untuk mengarahkan oli pelumas agar tersebar merata di seluruh permukaan gigi. Peredam roda gigi tipe shaft-mounted biasanya digunakan di lingkungan berdebu, sehingga desain segel dan backlash-nya harus dipertimbangkan secara bersamaan untuk mencegah kebocoran oli sekaligus memastikan pelumasan internal yang memadai.

3. Persyaratan teknik untuk perakitan dan pemeliharaan: kemudahan operasi dan umur pakai

Sistem roda gigi memerlukan perakitan di lokasi, pemeriksaan berkala, dan pemeliharaan. Desain zero backlash membuat perakitan menjadi sangat sulit, terkadang membutuhkan alat khusus dan lingkungan perakitan dengan suhu yang dikontrol secara presisi, sehingga meningkatkan biaya pemasangan dan pemeliharaan secara signifikan.

3.1 Pertimbangan praktis untuk proses perakitan

Untuk peredam roda gigi yang dipasang pada poros atau peredam kecil, ruang pemasangan biasanya terbatas, dan posisi relatif roda gigi mungkin perlu disesuaikan selama perakitan. Cadangan yang wajar memungkinkan roda gigi sedikit "mengambang", memudahkan penjajaran dan pemasangan dalam kondisi lapangan tanpa memerlukan ketelitian perakitan yang sangat tinggi.

3.2 Kemudahan perawatan dan pelumasan ulang

Sistem roda gigi mungkin perlu dibongkar untuk inspeksi, penggantian roda gigi, atau pengisian kembali pelumas selama masa pakainya. Adanya cadangan membuat pembongkaran dan pemasangan kembali lebih mudah dilakukan. Sebagai contoh, saat merawat peredam roda gigi cacing atau peredam roda gigi kerucut, teknisi dapat lebih mudah memisahkan komponen-komponen yang saling berkait untuk inspeksi atau penggantian tanpa merusak permukaan gigi akibat pengencangan berlebihan.

4. Pertimbangan khusus mengenai cadangan pada berbagai jenis peredam

4.1 W peredam roda gigi cacing

Karena karakteristik meshing geser mereka, peredam roda gigi cacing menghasilkan sejumlah besar panas selama operasi, dan poros cacing cenderung mengalami deformasi lentur. Jumlah kekendoran (backlash) mereka biasanya lebih besar dibandingkan jenis peredam lainnya untuk secara bersamaan mengakomodasi ekspansi termal, kebutuhan pelumasan, dan deformasi elastis. Pada peredam roda gigi cacing sudut siku-siku yang digunakan untuk transmisi pengarahan spasial, deformasi torsi pada rumah akibat beban juga harus dipertimbangkan terkait pengurangan kekendoran.

4.2 peredam roda gigi paralel dan peredam roda gigi tipe inline

Peredam roda gigi paralel dan peredam roda gigi inline memiliki poros roda gigi yang sejajar, sehingga relatif sederhana dalam proses pembuatan dan perakitan. Kekendoran utama mereka mempertimbangkan kenaikan suhu, deformasi beban, dan kebutuhan pelumasan. Dalam aplikasi peredam roda gigi variabel kecepatan, kekendoran juga harus sesuai dengan karakteristik dinamis mekanisme penggantian kecepatan untuk menghindari benturan atau getaran.

Jarak samping adalah seni dari rekayasa sistem

Pengaturan kebebasan roda gigi bukanlah parameter terpisah, melainkan refleksi komprehensif dari ilmu material, termodinamika, mekanika fluida, manufaktur mekanik, dan teknik terapan. Dari peredam roda cacing hingga peredam roda gigi planet, dari peredam roda gigi sudut-siku hingga peredam roda gigi tipe poros, setiap jenis peredam memerlukan nilai kebebasan yang disesuaikan berdasarkan lingkungan kerja khusus, karakteristik beban, persyaratan ketepatan, dan masa pakai.