Memahami Backlash pada Roda Gigi dan Kopling
Definisi: Apa itu Backlash?
Reaksi (juga disebut lash atau play) adalah jarak bebas atau celah antara komponen-komponen yang berpasangan dalam penggerak mekanis, yang paling umum merujuk pada jarak bebas tangensial antara gigi-gigi roda gigi yang saling bertautan ketika satu roda gigi diam dan roda gigi yang berpasangan diputar maju mundur. Jarak ini menunjukkan jumlah "lost motion" atau free play dalam sistem—jarak yang dapat diputar roda gigi penggerak sebelum terhubung dengan roda gigi yang digerakkan ke arah yang berlawanan.
Beberapa backlash memang diperlukan dan disengaja, menyediakan ruang untuk pelumasan, mengakomodasi ekspansi termal, dan mencegah gigi terjepit. Namun, backlash yang berlebihan akibat keausan dapat menimbulkan beban impak, kebisingan, kesalahan posisi, dan getaran masalah, terutama pada permesinan presisi dan aplikasi penggerak pembalik.
Tujuan Backlash
Fungsi yang Diperlukan
- Ruang Pelumasan: Memungkinkan terbentuknya lapisan pelumas di antara gigi
- Ekspansi Termal: Mengakomodasi perpanjangan gigi roda gigi seiring dengan kenaikan suhu
- Toleransi Manufaktur: Memungkinkan perakitan meskipun terdapat variasi jarak gigi yang kecil
- Mencegah Pengikatan: Memastikan gigi tidak macet di bawah beban atau pertumbuhan termal
Nilai Reaksi Balik yang Khas
- Roda Gigi Presisi: 0,05-0,15 mm (0,002-0,006 inci)
- Roda Gigi Industri: 0,2-0,8 mm (0,008-0,030 inci)
- Mesin Berat: 1,0-3,0 mm (0,040-0,120 inci)
- Aturan praktis: Jarak pusat 0,04-0,08% untuk roda gigi industri
Metode Pengukuran
Pengukuran Langsung
- Metode Pengukur Rasa: Masukkan pengukur feeler di antara gigi pada garis pitch
- Metode Indikator Dial: Tahan satu gigi, putar gigi lainnya maju mundur, ukur perjalanan pada garis pitch
- Pengukuran Koordinat: Pengukuran presisi kedua roda gigi, hitung reaksi teoritis
- Pengukur Reaksi Balik: Alat khusus untuk produksi atau inspeksi
Penilaian Operasional
- Dengarkan bunyi berderak atau berdenting (reaksi berlebihan)
- Amati gerakan poros saat beban dibalik
- Mengukur kesalahan posisi dalam sistem servo
- Analisis getaran yang menunjukkan pola terkait dampak
Masalah Akibat Reaksi Berlebihan
Beban Dampak dan Getaran
- Ketika beban berbalik, gigi terpisah dan kemudian berdampak
- Menciptakan beban kejut dan getaran impulsif
- Frekuensi pada tingkat pembalikan beban
- Mempercepat kelelahan dan keausan gigi roda gigi
- Menghasilkan suara ketukan atau benturan yang khas
Kesalahan Posisi
- Dalam sistem servo atau peralatan pemosisian, serangan balik menciptakan “zona mati”
- Poros keluaran tidak merespons perubahan masukan kecil
- Kesalahan posisi sama dengan jumlah serangan balik
- Penting untuk peralatan mesin CNC, robotika, instrumen presisi
Kebisingan
- Bunyi gemeretak akibat benturan gigi selama fluktuasi beban
- Terutama bermasalah dalam aplikasi beban variabel
- Memburuk karena peningkatan reaksi balik akibat keausan
Kekakuan Sistem yang Berkurang
- Backlash menciptakan kepatuhan pada rangkaian penggerak
- Mengurangi kekakuan torsi efektif
- Mempengaruhi kinerja sistem kontrol
- Dapat menyebabkan ketidakstabilan dalam sistem kontrol umpan balik
Penyebab Reaksi Berlebihan
Keausan Normal
- Sisi gigi aus akibat kontak geser
- Peningkatan reaksi balik secara bertahap selama bertahun-tahun
- Mode keausan yang diharapkan pada semua roda gigi
- Tarif tergantung pada beban, pelumasan, kebersihan
Keausan yang Dipercepat
- Kontaminasi Abrasif: Partikel yang bertindak sebagai senyawa lapping
- Pelumasan Tidak Memadai: Kontak batas mempercepat keausan
- Kelebihan beban: Beban gigi yang berlebihan
- Ketidakselarasan: Beban tepi memusatkan keausan
Kesalahan Desain atau Instalasi
- Spesifikasi jarak tengah salah
- Pasangan roda gigi yang salah (profil tidak cocok)
- Ekspansi termal tidak dipertimbangkan secara memadai
- Toleransi manufaktur terlalu longgar
Diagnosis Getaran
Karakteristik Getaran
- Berdampak pada: Dorongan tajam di bentuk gelombang waktu pada pembalikan beban
- Harmonik Ganda: Beban benturan membangkitkan beberapa frekuensi
- Tergantung Beban: Getaran bervariasi dengan beban torsi
- Komponen Independen Kecepatan: Frekuensi dampak berdasarkan tingkat variasi beban, bukan kecepatan poros
Membedakan Reaksi Keras dari Isu-isu Lain
- vs. Keausan Perlengkapan Umum: Backlash menciptakan benturan; keausan menciptakan halus namun terangkat GMF
- vs. Patah Gigi: Gigi yang patah menimbulkan dampak satu kali per putaran; serangan balik menimbulkan beberapa dampak per siklus beban
- vs. Kelonggaran: Backlash terjadi di dalam roda gigi; kelonggaran terjadi pada bantalan atau dudukan
Koreksi dan Manajemen
Metode Penyesuaian
- Pengurangan Jarak Pusat: Pindahkan gigi lebih dekat satu sama lain (jika dapat disesuaikan)
- Penyetelan Shim: Gunakan shim untuk memposisikan roda gigi dengan benar
- Gigi Anti-Backlash: Gigi terpisah dengan beban pegas menghilangkan permainan
- Muatan awal: Berikan beban ringan dengan tetap menjaga kontak gigi
Penggantian
- Ganti roda gigi yang aus ketika backlash melebihi spesifikasi
- Ganti kedua roda gigi yang berpasangan bersama-sama (aus bersama-sama)
- Pertimbangkan bahan atau pelapis yang ditingkatkan untuk meningkatkan ketahanan aus
Akomodasi Operasional
- Hindari pembalikan beban yang sering jika memungkinkan
- Kontrol laju penerapan beban untuk meminimalkan dampak
- Terima beberapa reaksi balik seperti biasa (jangan terlalu mengencangkan jaring)
- Dalam sistem servo, kompensasi dalam perangkat lunak kontrol
Backlash merupakan fitur penting pada penggerak roda gigi yang hanya akan bermasalah jika berlebihan. Memahami spesifikasi, pengukuran, dan gejala backlash yang tepat akan memungkinkan perawatan gearbox yang efektif, waktu penggantian yang tepat, serta pemecahan masalah getaran dan kebisingan yang tepat pada mesin roda gigi.