Berbagai Jenis Sprocket Dijelaskan

I. Gambaran Umum

Sprocket dapat dibuat dengan menggunakan berbagai metode dan bahan. Metode dan bahan manufaktur harus dipilih berdasarkan akurasi profil gigi dan kekasaran permukaan yang diperlukan, dikombinasikan dengan proses lain seperti perlakuan panas, untuk mencapai daya dukung yang diperlukan, kecepatan operasi, dan masa pakai sproket.

Berdasarkan kontak dan operasi dengan rantai, sprocket terutama diklasifikasikan ke dalam dua kategori-presisi dan semi-presisi. Kategori ini dapat dibagi lagi berdasarkan bahan dan metode manufaktur, dengan faktor klasifikasi lainnya termasuk efektivitas biaya dan persyaratan presisi sprocket untuk rantai yang dipasangkan.

Rantai roller dan sprocket rantai bergigi umumnya terbuat dari baja atau besi tuang dengan gigi mesin, dan permukaan kerja gigi biasanya memerlukan pemesinan yang sangat presisi. Sprocket rantai baja rekayasa biasanya terbuat dari baja atau besi tuang dengan gigi potong api atau gigi tuang.

Sprocket rantai atas datar dapat dibuat dari baja, besi tuang, atau plastik. Sprocket baja atau besi tuang biasanya dikerjakan dengan mesin, sedangkan sprocket plastik sering kali dicetak. Ini adalah kasus-kasus umum. Pengecualian tidak jarang terjadi, terutama dengan sprocket rantai baja rekayasa. Namun demikian, terlepas dari bagaimana gigi diproses, aspek yang paling penting adalah bahwa desain rantai dan sproket kompatibel untuk bekerja bersama.

Sproket gigi mesin beroperasi lebih lancar dan dengan lebih sedikit kebisingan selama rotasi, dan biasanya digunakan untuk transmisi kecepatan sedang hingga tinggi. Sprocket gigi tuang atau gigi potong api berbiaya rendah dan memiliki masa pakai yang cukup untuk transmisi dan pengangkutan kecepatan rendah. Produsen menawarkan jenis sprocket berikut ini.

II. Sproket Rantai Rol

1. Sprocket rantai rol presisi satu baris

Standar ASME B29.1 menetapkan ukuran, toleransi, dan profil gigi sproket rantai rol standar, yang dibahas dalam desain terkait.

Ada empat jenis sprocket dalam standar ASME B29.1:

• Tipe A adalah sproket pelat tanpa hub.
• Sprocket tipe B memiliki hub di satu sisi saja.
• Sprocket tipe C memiliki hub di kedua sisinya.
• Sprocket tipe D memiliki hub yang dapat dilepas.

Sprocket rantai roller tipe A, B, dan C ditunjukkan pada Gambar 1; sprocket rantai roller tipe D ditunjukkan pada Gambar 2.

Desain lain dari sproket hub yang dapat dilepas ditunjukkan pada Gambar 3. Ini adalah kombinasi dari sproket dengan lubang tirus dan bushing tirus terpisah. Desain ini memungkinkan penggunaan sproket yang sudah jadi dengan lubang standar untuk dicocokkan dengan drum penjepit poros. Sproket tipe B dan C juga dapat dibuat dengan cara ini.

Ruji-ruji antara hub dan pelek tersedia dalam beberapa bentuk tergantung pada ukurannya: ruji-ruji kecil biasanya solid kecuali untuk lubang tengah karena bobotnya yang ringan; ruji-ruji berukuran sedang biasanya dicetak dengan pelat ruji berlubang di antara hub dan pelek (Gambar 4) untuk mengurangi bobotnya; ruji-ruji besar biasanya dicetak sebagai ruji-ruji (Gambar 5) untuk meminimalisir bobotnya semaksimal mungkin. Jika sproket harus dipasang di antara dua bantalan, sproket split (Gambar 6 dan 7) dapat digunakan, dan pemasangan serta pelepasannya tidak melibatkan pembongkaran poros.

Beberapa sprocket Tipe D terdiri dari hub yang kokoh dan badan sprocket yang dapat dilepas (Gambar 2). Yang lainnya memiliki hub dan badan sproket dalam bentuk penampang (Gambar 7). Setiap sproket yang dapat dilepas harus dibuat dengan hati-hati untuk mencegah variasi pitch pada sambungan, dan sproket yang ditunjukkan pada Gambar 7 secara khusus dirancang dengan pin penunjuk lokasi untuk tujuan ini.

Sproket yang dirancang dengan peniti pengaman dan kopling geser dapat mencegah perangkat transmisi atau peralatan lain dari kerusakan selama kelebihan beban dan kecepatan berlebih. Sproket peniti pengaman terdiri dari hub dan badan sproket, dengan hub yang dihubungkan ke poros dengan sebuah kunci. Ketika peniti pengaman putus (lihat Gambar 8), sproket dapat berputar bebas relatif terhadap poros dan hub.

Peniti terbuat dari bahan dengan kekuatan geser yang diketahui, memastikan nilai geser tertentu dengan pemesinan alur dengan diameter yang diperhitungkan pada bidang geser. Setelah gesermemasukkan peniti baru dapat mengembalikannya ke kondisi kerja.

2. Sproket rantai rol multi-untai

Sprocket rantai rol multi-untai adalah sprocket integral dengan pitch tertentu dan gigi yang sejajar. Sproket rantai rol multi-untai yang khas ditunjukkan pada Gambar 9.

3. Sprocket rantai rol nada ganda

Ada dua jenis sprocket rantai rol nada ganda: satu adalah potongan tunggal (lihat Gambar 10), dan yang lainnya adalah potongan ganda (lihat Gambar 11). Istilah "gigi efektif" mengacu pada jumlah gigi yang dapat menyatu dengan rantai dalam satu putaran sproket.

Jumlah gigi efektif pada sproket potong tunggal sama dengan jumlah gigi yang sebenarnya, sedangkan jumlah gigi efektif pada sproket potong ganda adalah setengah dari jumlah gigi yang sebenarnya. Untuk sproket potong ganda dengan jumlah gigi ganjil, jumlah gigi efektif akan menjadi pecahan. Sebagai contoh, sproket dengan 25 gigi yang sebenarnya akan memiliki 12 (1/2) gigi efektif.

Keuntungan memiliki jumlah gigi yang ganjil adalah bahwa setiap gigi hanya menyatu dengan rantai setiap putaran, sehingga menggandakan umur sproket. Sprocket double-cut dengan jumlah gigi yang sebenarnya genap dapat mencapai efek yang sama dengan menggerakkan rantai secara teratur ke gigi pertama pada sprocket. Perhatikan bahwa sprocket yang dilengkapi dengan roller tipe pembawa (catatan penerjemah: yaitu roller besar) tidak cukup.

Dibandingkan dengan sprocket rantai nada tunggal, sprocket rantai rol nada ganda memiliki diameter nada dan diameter akar yang lebih besar. Namun demikian, apabila jumlah gigi sproket melebihi 35, perbedaan ini bisa diabaikan.

4. Pemesinan sproket rantai rol

Sprocket yang lebih kecil umumnya dikerjakan dari stok batang baja dan dikerjakan dengan mesin yang sepenuhnya presisi. Ukuran sprocket yang dikerjakan dari stok batang dibatasi oleh diameter maksimum dari kumpulan material batang. Sprocket yang terbuat dari baja dapat diberi perlakuan panas untuk meningkatkan ketahanan benturan dan ketahanan aus permukaan gigi. Untuk kondisi yang sangat korosif, material seperti baja tahan karat atau perunggu dapat digunakan, serta bakelite, nilon, dan berbagai material plastik.

Terkadang sprocket dibuat dari baja tempa atau stok batang tempa. Ketepatan pemesinan tergantung pada persyaratan spesifik aplikasi. Banyak sprocket dibuat dengan mengelas hub baja ke roda pelat, dan sprocket integral semacam itu hanya dapat diberi perlakuan panas jika proporsi ukurannya memenuhi persyaratan.

Sprocket rantai roller besar biasanya terbuat dari besi tuang, dan sprocket tuang ini dikerjakan dengan mesin untuk memotong gigi, dan pelek, hub, permukaan luar, serta lubangnya juga dikerjakan dengan mesin. Besi tuang sering digunakan untuk membuat sprocket besar dengan rasio transmisi yang relatif besar karena gigi sprocket yang besar lebih jarang menyatu dengan rantai dalam jangka waktu tertentu. Dalam kondisi yang keras, lebih baik menggunakan sproket baja tuang atau pelat baja.

III. Sprocket untuk rantai bergigi

Standar ASME B29.2 menetapkan profil gigi untuk sprocket untuk rantai bergigi. Proses pemesinan, material, dan hub untuk sprocket rantai bergigi sama dengan rantai roller, tetapi profil giginya sangat berbeda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12.

Gigi sproket untuk rantai bergigi mirip dengan gigi roda gigi. Meskipun terlihat seperti roda gigi, sprocket untuk rantai bergigi dikerjakan dengan alat khusus, yang berbeda dari alat yang digunakan untuk mengerjakan roda gigi. Selain itu, profil gigi sproket dan ukuran pitch rantai juga bervariasi di antara berbagai jenis rantai bergigi.

Rantai bergigi standar menggunakan sprocket yang ditentukan oleh standar ASME B29.2. Namun demikian, ada juga beberapa rantai bergigi non-standar, seperti rantai bergigi performa tinggi, multi-untai, dan rantai bergigi pengikatan dua sisi. Rantai non-standar ini sering kali memerlukan sprocket mesin khusus.

Sangatlah penting bagi rantai dan sproket untuk saling mencocokkan satu sama lain dengan sempurna, jadi pendekatan terbaik adalah berkonsultasi dengan produsen rantai untuk persyaratan teknis spesifik sproket. Sproket rantai bergigi multi-untai yang khas ditunjukkan pada Gambar 13, dan sproket rantai bergigi pengikat dua sisi yang khas ditunjukkan pada Gambar 14.

IV. Rekayasa Sprocket Rantai Baja

Sprocket untuk rantai baja rekayasa dapat dibuat dari berbagai macam logamtersedia dalam berbagai gaya, dan memiliki banyak bentuk yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi tertentu. Untuk sebagian besar aplikasi, sprocket standar dapat digunakan.

Ada banyak rantai baja rekayasa yang tidak sesuai dengan standar ASME, dan karenanya, ada banyak sprocket semacam itu. Kebanyakan dari mereka sangat mirip dengan sprocket standar, dan ketika sprocket standar tidak memenuhi kebutuhan, banyak dari sprocket ini dapat digunakan dengan rantai standar.

Sprocket yang tercantum dalam bab ini terutama digunakan dengan rantai standar atau rantai yang telah sedikit dimodifikasi dari rantai standar, sedangkan sprocket khusus dalam katalog produk pabrikan tentunya lebih banyak.

V. Bahan Sproket

Bahan-bahan berikut ini biasanya digunakan untuk membuat sprocket untuk rantai baja rekayasa:

• Besi tuang: Biasanya digunakan di lingkungan yang lebih ringan, dan merupakan yang paling ekonomis.
• Besi tuang dingin: Jenis sproket ini menggunakan besi yang didinginkan untuk mencetak giginya. Gigi besi dingin dibentuk dengan mendinginkan permukaan gigi secara cepat setelah pengecoran, menghasilkan gigi yang halus dan keras dengan lapisan keras tahan aus setebal 1/16 hingga 3/8 inci, tergantung ukuran sproket.
• Besi tuang atau baja struktural: Sprocket besi tuang memiliki gigi tuang, sedangkan sprocket baja struktural memiliki gigi potong api. Keduanya digunakan untuk torsi tinggi dan transmisi benturan tinggi. Saat bekerja di lingkungan yang sangat abrasif, gigi harus dikeraskan dengan api atau induksi.
• Baja tahan karat: Digunakan di lingkungan yang korosif.

Lebih banyak bahan seperti ferroalloy, baja paduan, perunggu, dan aluminium dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan khusus.

1. Jenis-jenis Sprocket Besi Cor

Pengecoran sprocket dengan hub model ruji (Gambar 15) dapat mengurangi berat dan biaya. Hal ini juga membuatnya lebih mudah ditangani dengan tangan. Sprocket baja struktural juga memiliki tujuan yang sama dengan membuat lubang api pada web, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.

Jika ruang ruji terlalu kecil, maka dibuatlah sprocket solid (Gambar 17). Selain itu, sprocket solid juga dibuat ketika tegangan rantai tinggi dan ada kekhawatiran tentang kekuatan sprocket spoked, atau ketika diameter hub sangat besar.

Ketika sproket harus dipasang di antara dua bantalan, terkadang dibuat sproket terpisah (Gambar 18). Jenis sproket ini dapat dipasang dan dilepas tanpa mempengaruhi poros dan bagian-bagian mesin lainnya.

Cincin gigi yang dapat dilepas (Gbr. 19) dibaut, dan desain sproket ini memungkinkannya dipasang dan dilepas tanpa harus membongkar rantai, hub, bearing, atau poros.

2. Roda traksi gesekan

Jika sistem sering mengalami hambatan atau kelebihan beban, roda traksi gesekan (Gambar 20) dapat digunakan pada poros kepala lift bucket rantai untai tunggal. Namun, roda traksi gesekan harus selalu digunakan dengan hati-hati. Gesekan antara rantai dan roda traksi harus cukup untuk mentransmisikan gaya penggerak yang dibutuhkan oleh sistem kerja di bawah beban normal. Konsultasikan dengan produsen rantai baja rekayasa saat menggunakan roda traksi.

Roda traksi gesekan dapat menghasilkan panas dan percikan api saat tergelincir, sehingga tidak boleh digunakan di tempat di mana percikan api dapat menyebabkan ledakan.

3. Rekayasa sprocket rantai baja untuk aplikasi tertentu

Gambar 21 menunjukkan satu set sprocket khusus untuk aplikasi tertentu, yang biasanya terbuat dari besi tuang, dan giginya sering kali memiliki permukaan tahan aus yang dipadamkan.

a) Sproket dengan peniti
b) Sproket flensa silinder
c) Sproket dengan flensa bahu

Sproket besi tuang dengan pin pengaman di hub yang ditunjukkan pada Gambar 21a mirip dengan sproket rantai rol yang ditunjukkan pada Gambar 8. Mereka biasanya digunakan dalam sistem penggerak konveyor.

Dua sprocket yang ditunjukkan pada Gambar 21b digunakan untuk rantai traksi yang dilas dengan baja pada konveyor traksi, keduanya adalah sprocket penggerak. Tujuan dari flensa sproket yang memanjang ke tepi lebar atau bentuk silinder adalah untuk mencegah material tumpah dari sisi ketika membongkar muatan dari atas poros penggerak konveyor.

Flensa bahu pada sproket yang ditunjukkan pada Gambar 21c menopang pelat rantai pada titik jatuh, sehingga memperpanjang masa kerja rantai dan sproket. Mereka biasanya digunakan pada konveyor yang bersih. Sprocket besi cor yang dipadamkan ini sering kali dirancang untuk "dapat diganti-ganti gigi," berfungsi seperti sprocket gigi potong ganda pada rantai roller (Gambar 11).

Apabila mendesain sprocket semacam itu, jarak sprocket sedikit lebih besar dari setengah jarak rantai, dan sprocket dicetak dengan jumlah gigi ganjil. Setelah putaran lain dari mata rantai, gigi diubah menjadi jala. Ini berarti bahwa setiap gigi sproket menyatu dengan rantai setiap putaran, secara efektif menggandakan masa pakai sproket (konsep ini pertama kali digunakan pada transmisi roda gigi kayu pada awal abad ke-19).

4. Rekayasa sproket rantai penggerak pelat baja bengkok

Sprocket rantai penggerak pelat bengkok baja rekayasa biasanya terbuat dari besi tuang, atau potongan api dari pelat baja. Bagian lain seperti hub biasanya merupakan komponen rakitan. Standar ASME B29.10 menentukan bentuk gigi sproket standar.

Sproket pada Gambar 22 dipasangkan dengan rantai baris ganda yang sesuai dengan standar ASME B29.10 dengan pitch 6 inci untuk rantai penggerak baris ganda. Sprocket ini menggunakan profil gigi standar nasional Amerika. Profil gigi mesin memastikan keselarasan rantai tugas berat baris ganda. Sprocket ini terbuat dari baja paduan dan diberi perlakuan panas.

Sprocket rantai pelat bengkok tidak selalu menggunakan gigi mesin; banyak sprocket rantai penggerak pelat bengkok yang menggunakan gigi cor atau gigi potong api. Ada banyak jenis bentuk gigi. Untuk gigi non-mesin yang tidak menggunakan standar ASME B29.10, tanyakan kepada produsen rantai.

5. Jenis lain dari sprocket rantai baja rekayasa

Dari pembahasan di atas, kita tahu bahwa ada banyak jenis sprocket yang tersedia untuk berbagai rantai baja rekayasa. Tampaknya selama bentuk dan ukuran gigi sesuai, rantai ini dapat beroperasi pada berbagai sprocket, tetapi kenyataannya tidak demikian.

Pada beberapa aplikasi, jenis sprocket tertentu tidak dapat digunakan dengan jenis rantai tertentu. Sebagai contoh, rantai roller tidak dapat menggunakan roda traksi. Umumnya, jenis sproket tertentu selalu digunakan dengan rantai tertentu. Semua jenis sprocket lainnya juga hanya digunakan dalam kondisi tertentu.

Tabel 1 mencantumkan jenis sproket yang paling umum digunakan untuk rantai baja teknik yang dijelaskan dalam buku ini. Tabel ini bukan panduan tentang cara menggunakannya, tetapi menunjukkan penggunaan secara umum.

Tabel 1 Jenis sprocket yang umum untuk rantai standar

Catatan: ●-biasanya digunakan; ○-sering digunakan; □-kadang-kadang digunakan; tanda hubung (-)-tidak boleh digunakan.

Baik simbol melingkar maupun persegi mengindikasikan kegunaan, tetapi ada perbedaan di antara keduanya. Simbol melingkar berarti bahwa jenis sproket ini sepenuhnya standar untuk rantai yang terdaftar dan sproket standar ini sering tercantum dalam katalog produk produsen. Di sini, "biasa digunakan" dan "sering digunakan" sering kali melibatkan alasan yang berkaitan dengan harga dan kualitas.

Simbol kotak mengindikasikan bahwa sproket hanya sesekali digunakan atau tidak cocok untuk rantai yang terdaftar. Alasan utama untuk "sesekali digunakan" umumnya adalah biaya, tetapi alasan utama untuk "tidak boleh digunakan" biasanya adalah faktor teknis. Pasangan rantai dan sprocket yang diwakili oleh simbol kotak hanya boleh dipasang setelah berkonsultasi dengan produsen rantai yang bersangkutan.

VI. Sproket rantai atas datar

Profil gigi sprocket rantai atas datar ditentukan dalam standar ASME B29.17 dan akan dibahas nanti di bagian desain bab ini. Bagian ini hanya melibatkan sprocket rantai atas datar standar yang dijelaskan dalam buku ini. Karena satu-satunya rantai atas datar yang disebutkan dalam buku ini memiliki pitch 1 (1/2) in, gaya sprocket yang dibahas di sini cukup terbatas.

Gambar 23 menunjukkan tiga jenis sprocket yang banyak digunakan untuk rantai atas datar. Gambar 23a adalah sproket integral, yang biasanya memiliki lebih sedikit gigi (13-21 gigi) dan dapat dibuat dari besi tuang, baja, atau baja tahan karat, umumnya dengan gigi mesin.

a) Sproket integral
b) Sproket besi cor bergigi
c) Sproket split termoplastik

Gambar 23b adalah sprocket besi cor bergigi, yang umumnya memiliki lebih banyak gigi (19-41 gigi) dan juga biasanya dikerjakan dengan mesin.

Gambar 23c adalah sproket split termoplastik, yang biasanya memiliki jumlah gigi sedang (21-29 gigi) dan gigi yang dicetak standar. Keuntungan dari jenis sproket ini adalah dapat dibongkar pasang tanpa memindahkan poros dan bantalan. Sproket termoplastik yang dicetak dapat dibuat dalam gaya split atau integral, terutama digunakan di lingkungan yang basah atau cukup korosif.