Rasio dan Perbandingan roda gigi
Rata rata mesin saat ini sebagai mekanisme transfer gerakannya menggunakan roda gigi, sebagai contoh awal yang sederhana adalah perubahan putaran pada sepeda, untuk sepeda yang mempunyai dua buah roda gigi (gear / sproket), umumnya dengan ukuran yang berbeda salah satunya dengan diameter kecil dan di bagian lainnya dengan ukuran lebih besar, pada sepeda mempunyai tuas pedal yang berfungsi sebagai penggerak utama untuk memutarkan roda gigi dan diteruskan dengan rantai untuk menggerakkan bagian roda gigi lainnya.
Dibawah ini diperlihatkan mekanisme gerak yang dibuat oleh roda gigi pada sepeda,
Gambar 1. Gerak roda gigi (gear / spoket )pada sepeda
Pada beberapa jenis sepeda banyak yang menggunakan beberapa rangkaian roda gigi dengan variasi ukuran untuk mendapatkan variasi kecepatan yang diinginkan saat dikendarai, hal ini selain untuk mengatur kecepatan, berfungsi pula untuk meringankan tenaga ketika dalam keadaan menaiki bukit dengan tanjakan, dalam hal ini yang terjadi adalah tenaga yang dihasilkan pengendara akan berkurang tetapi kecepatan yang dihasilkan bergerak lebih lambat, sehingga terdapat perubahan kecepatan akibat penggantian roda gigi, ini yang disebut "rasio kecepatan".
Rasio kecepatan
Rasio kecepatan roda gigi adalah perbandingan antara diameter roda gigi atau jumlah gigi, untuk roda gigi sepeda rantainya diabaikan. Seperti contoh dibawah ini, jumlah gigi pada gigi sepeda bagian belakang (sproket) yang diputarkan dengan jumlah 25 gigi dan gigi bagian depan 50 gigi sebagai penggerak,
Rasio roda giginya adalah :
Rasio = Jumlah gigi penggerak / Jumlah gigi sproket
= 50 / 25
= 2 atau 2 : 1
Artinya dalam 1 kali putaran roda gigi penggerak menghasilkan 2 kali putaran pada roda gigi yang digerakan.
Selain contoh diatas, banyak penggunaan roda gigi seperti pada kendaraan sepeda motor, mobil, mesin bengkel, mesin industri dan lain lain.
Contoh 1 :
Untuk roda gigi dengan jumlah 2 roda gigi
Aplikasi roda gigi lainnya seperti pada gambar di bawah ini, penggabungan beberapa roda gigi
Jumlah gigi penggerak (Z1) = 20 , jumlah gigi yang digerakan (z2) = 40
Rasionya adalah jumlah gigi z1/z2 = 0,5 (output)
Gambar 2. roda gigi dengan jumlah 2 roda gigi
Contoh 2 :
Untuk roda gigi dengan jumlah 3 roda gigi
Gambar 3. roda gigi dengan jumlah 3 roda gigi
Untuk roda gigi dengan jumlah 3 roda gigi, berapa putaran yang dihasilkannya.
Jumlah gigi penggerak (Z1) = 20 putaran (n1) = 10 rpm,
jumlah gigi yang digerakan :
(z2) = 40 putaran (n2) = ? rpm
(z3) = 60 putaran (n3) = ? rpm.
Kecepatan putaran ( n2, n3 ) yang dihasilkan:
N2 = z1 . n1 / z2
= 20 . 10 / 40
= 5 rpm
N3 = z2 . n2 / z3
= 40 . 5 / 60
= 3,3 rpm
roda gigi dengan jumlah 3 roda gigi
Rasio jumlah gigi z1 : z3 = 20 : 60 = 1 : 3
Rasio output = 1 : 3 ( dalam 3 putaran roda gigi penggerak menghasilkan 1 putaran output)
Sama dengan putaran (n1) 10 rpm menghasilkan 3,3 rpm
Contoh 3 :
Untuk roda gigi dengan jumlah 4 roda gigi
Gambar 3. roda gigi dengan jumlah 4 roda gigi
Untuk roda gigi dengan jumlah roda gigi, berapa putaran yang dihasilkannya.
Jumlah gigi penggerak (Z1) = 20 putaran (n1) = 100 rpm,
jumlah gigi yang digerakan :
(z2) = 40 putaran (n2) = ? rpm
(z3) = 30 putaran (n3) = ? rpm.
(z4) = 50 putaran (n4) = ? rpm.
Kecepatan putaran ( n2, n3, n4 ) yang dihasilkan:
N2 = z1 . n1 / z2
= 20 . 100 / 40
= 50 rpm
N3 = z2 . n2 / z3
= 40 . 50 / 30
= 66,6 rpm
N4 = z3 . n3 / z4
= 30 . 66,6 / 50
= 39,9 rpm ~ 40 rpm
roda gigi dengan jumlah 4 roda gigi
Rasio jumlah gigi z1 : z4 = 20 : 50
Rasio output = 1 : 2,5 ( dalam 2,5 putaran roda gigi penggerak menghasilkan 1 putaran output)
Sama dengan putaran (n1) 100 rpm menghasilkan 40 rpm