Sekrup nirujung

Sekrup nirujung atau sekrup cacing (bahasa Tamil: திருகு பற்சக்கர இயக்கி, bahasa Prancis: vis sans fin, bahasa Inggris: worm drive) adalah pengaturan roda gigi yang mana ulirnya bertautan dengan roda roda gigi pacu. Kedua unsur ini juga disebut sekrup cacing dan roda gigi cacing.

Sekrup nirujung atau "sekrup tak berujung" ditemukan oleh Archytas dari Terentum, Apollonius dari Perga, atau Archimedes, yang terakhir menjadi penulis yang paling mungkin.^[1] Sekrup nirujung kemudian muncul di anak benua India, untuk digunakan dalam mesin pemisah kapas, selama Kesultanan Delhi pada abad ketiga belas atau keempat belas.^[2]

Ikhtisar

Sekrup nirujung dengan sekrup empat gigi dan roda gigi berleher

Kotak roda gigi yang dirancang menggunakan sekrup nirujung jauh lebih kecil daripada yang dibuat dari roda gigi biasa dan memiliki sumbu penggerak pada 90° satu sama lain. Dengan sekrup sekali jalan, untuk setiap putaran 360° dari sekrup, roda sekrup maju hanya dengan satu gigi. Oleh karena itu, terlepas dari ukuran sekrup (walaupun ada batasan teknik yang masuk akal), rasio roda gigi adalah "ukuran roda sekrup - hingga - 1". Diberikan sekrup sekali jalan, roda sekrup 20-gigi mengurangi kecepatan dengan rasio 20:1. Dengan roda gigi taji, roda gigi 12 gigi harus cocok dengan gigi 240 gigi untuk mencapai rasio 20:1 yang sama. Oleh karena itu, jika jarak diametris (DP) setiap roda gigi adalah sama, maka, dalam hal ukuran fisik roda gigi 240 dengan gigi 20 gigi, susunan sekrup jauh lebih kecil dalam volume.

Kontrabas menampilkan roda gigi nirujung sebagai mekanisme penyetelan

Jenis

Ada tiga jenis roda gigi yang dapat digunakan dalam penggerak nirujung. Jenis pertama adalah sekrup nirujung tanpa lorong. Ini tidak memiliki alur yang dibuat di sekeliling lingkaran nirujung atau roda gigi nirujung. Jenis kedua adalah sekrup nirujung lorong tunggal, yang mana roda gigi nirujung memiliki lorong tunggal. Jenis terakhir adalah penggerak nirujung lorong ganda, yang memiliki kedua roda gigi berleher. Jenis roda gigi ini dapat mendukung pemuatan tertinggi.^[3]

Sekrup nirujung penyelubung (jam pasir) memiliki satu atau lebih gigi dan diameternya bertambah dari bagian tengah menuju kedua ujungnya.^[4]^:3 Roda gigi nirujung pembungkus ganda terdiri dari sekrup nirujung pembungkus yang ditautkan dengan roda gigi nirujung pembungkus penuh. Ini juga dikenal sebagai roda gigi nirujung globoid.^[4]^:4

Arah transmisi

Berbeda dengan kereta roda gigi biasa, arah transmisi (poros input vs poros output) tidak dapat dibalik saat menggunakan rasio reduksi yang besar. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang lebih besar yang terjadi antara sekrup nirujung dan roda gigi nirujung serta terutama terjadi ketika sekrup nirujung sekali jalan (satu spiral) digunakan. Ini bisa menjadi keuntungan ketika diinginkan untuk menghilangkan kemungkinan output yang menggerakkan input. Jika sekrup nirujung berkali jalan (spiral jamak) digunakan, maka perbandingannya akan berkurang; serta pengaruh pengereman dari sekrup nirujung dan roda gigi nirujung mungkin perlu dikurangi, karena roda mungkin dapat menggerakkan sekrup.

Konfigurasi sekrup nirujung di mana roda tidak dapat menggerakkan sekrup disebut penguncian sendiri. Apakah sekrup nirujung mengunci sendiri tergantung pada sudut lead, sudut tekanan, dan koefisien gesekan.

Penerapan

Sebuah sekrup nirujung mengendalikan sebuah gerbang. Posisi gerbang tidak berubah, setelah diatur

Pada mobil awal abad ke-20 sebelum pengenalan setir daya, efek kempes atau ledakan pada salah satu roda depan cenderung menarik mekanisme kemudi ke arah samping dengan ban kempes. Penggunaan sekrup nirujung mengurangi efek ini. Pengembangan sekrup nirujung lebih lanjut menyebabkan bantalan bola resirkulasi untuk mengurangi gaya gesekan, yang mentransmisikan beberapa gaya kemudi ke roda. Ini membantu pengendalian kendaraan, dan mengurangi keausan yang dapat menyebabkan kesulitan dalam presisi kemudi.

Sekrup nirujung adalah alat yang ringkas untuk secara substansial mengurangi kecepatan dan meningkatkan torsi. Motor listrik kecil umumnya berkecepatan tinggi dan torsi rendah; penambahan sekrup nirujung meningkatkan jangkauan aplikasi yang mungkin cocok untuknya, terutama jika kekompakan sekrup nirujung dipertimbangkan.

Sekrup nirujung digunakan dalam mesin peras, pengerolan, sistem pengangkutan, mesin industri pertambangan, kemudi, dan gergaji bundar. Selain itu, kepala penggilingan dan meja putar diposisikan menggunakan sekrup nirujung dupleks presisi tinggi dengan serangan balik yang dapat disesuaikan. Sekrup nirujung digunakan pada banyak aplikasi lift/elevator dan eskalator, karena ukurannya yang ringkas dan non-reversibilitasnya.

Di zaman maraknya penggunaan kapal layar, pengenalan sekrup nirujung untuk mengendalikan kemudi merupakan kemajuan yang signifikan. Sebelum diperkenalkan, penggerak drum tali mengendalikan kemudi. Laut yang bergelombang dapat memberikan kekuatan yang besar pada kemudi, seringkali membutuhkan beberapa orang untuk mengemudikan kapal—beberapa penggerak memiliki dua roda berdiameter besar sehingga hingga empat awak kapal dapat mengoperasikan kemudi.

Truck final drive of the 1930s

Sekrup nirujung telah digunakan di beberapa final drive poros belakang otomotif (meskipun bukan diferensial itu sendiri). Mereka mengambil keuntungan dari lokasi sekrup yang berada di bagian paling atas atau paling bawah dari roda mahkota diferensial. Pada tahun 1910-an, mereka umum di truk; untuk mendapatkan izin paling banyak di jalan berlumpur, sekrup ditempatkan di atas. Pada 1920-an, perusahaan Stutz menggunakannya pada mobilnya; untuk memiliki lantai yang lebih rendah dari pesaingnya, sekrup itu terletak di bagian bawah. Contoh sekitar tahun 1960 adalah Peugeot 404. Sekrup nirujung melindungi kendaraan dari rollback. Kemampuan ini sebagian besar tidak disukai, karena rasio pengurangan yang lebih tinggi dari yang diperlukan.

Pengecualian yang lebih baru untuk ini adalah diferensial Torsen, yang menggunakan roda gigi nirujung dan sekrup nirujung planet, sebagai pengganti roda gigi bevel dari diferensial terbuka konvensional. Diferensial torsi paling menonjol ditampilkan di Humvee dan beberapa kendaraan komersial Hummer, dan sebagai diferensial tengah di beberapa sistem penggerak semua roda, seperti quattro Audi. Truk yang sangat berat, seperti yang digunakan untuk mengangkut agregat, sering menggunakan diferensial sekrup nirujung untuk kekuatan. Sekrup nirujung tidak seefisien roda gigi hifoid, dan truk semacam itu selalu memiliki rumahan diferensial yang sangat besar, dengan volume oli gigi yang besar pula, untuk menyerap dan membuang panas yang dihasilkan.

Worm drive digunakan sebagai mekanisme penyetelan untuk banyak alat musik, termasuk gitar, kontrabas, mandolin, bouzouki, dan banyak banjo (walaupun kebanyakan banjo kelas atas menggunakan roda gigi kisar atau pasak gesekan). Perangkat penyetelan sekrup nirujung disebut tuas pengatur.

Sekrup nirujung plastik sering digunakan pada motor listrik kecil yang dioperasikan dengan baterai, untuk memberikan output dengan kecepatan sudut yang lebih rendah (lebih sedikit putaran per menit) daripada motor, yang beroperasi paling baik pada kecepatan yang cukup tinggi. Sistem sekrup nirujung motor ini sering digunakan pada mainan dan perangkat listrik kecil lainnya.

Kadang-kadang sekrup nirujung dirancang untuk berjalan secara terbalik, sehingga poros sekrup berputar jauh lebih cepat daripada input. Contohnya dapat dilihat di beberapa sentrifus yang digerakkan dengan tangan, kipas pandai besi, atau pengatur angin dalam kotak musik.

Sekrup tangan kiri dan tangan kanan

Heliks dan tangan sekrup

Roda gigi heliks tangan kanan atau sekrup tangan kanan adalah gigi yang giginya berputar searah jarum jam saat mereka menjauh dari pengamat yang melihat sepanjang sumbu. Penunjukan, tangan kanan dan tangan kiri, sama seperti dalam praktik lama untuk ulir sekrup, baik eksternal maupun internal. Dua roda gigi heliks eksternal yang beroperasi pada sumbu paralel harus berlawanan arah. Roda gigi heliks internal dan pinionnya harus memiliki tangan yang sama.

Roda gigi heliks kiri atau sekrup nirujung tangan kiri adalah gigi di mana gigi berputar berlawanan arah jarum jam saat mereka mundur dari pengamat yang melihat sepanjang sumbu.^[4]^:72

Pembuatan

Roda gigi nirujung pertama-tama dipotong untuk membuat gigi menjadi kasar, dan kemudian ditekan ke dimensi akhir.^[5]

Lihat pula

Roda gigi

Referensi

^ Witold Rybczynski, One good turn : a natural history of the screwdriver and the screw. London, 2000. Page 139.
^ Irfan Habib, Economic History of Medieval India, 1200–1500, page 53, Pearson Education
^ J. Hayavadana (7 March 2019). Textile Mechanics and Calculations. Woodhead Publishing India PVT. Limited. hlm. 80–. ISBN 978-93-85059-86-5.
^ ^a ^b ^c Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols. American Gear Manufacturers Association. 2005. ISBN 978-1-55589-846-5. OCLC 65562739. ANSI/AGMA 1012-G05.
^ Oberg 1920, hlm. 213–214.

Oberg, Erik (1920). "Spiral and worm gearing". The Industrial Press.

Pranala luar

Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL)
Movies and photos of hundreds of working mechanical-systems models at Cornell University. Also includes an e-book library of classic texts on mechanical design and engineering.
Formulae & Calculations for Worm Drive
Various Metric Gears downloadable design specifications, 2D-3D models and catalogues
Various Worm Gearboxes, 3D models
Machining of Worm Shaft and Worm Gears

[screw-1] Witold Rybczynski, One good turn : a natural history of the screwdriver and the screw. London, 2000. Page 139.

[india-2] Irfan Habib, Economic History of Medieval India, 1200–1500, page 53, Pearson Education

[Hayavadana2019-3] J. Hayavadana (7 March 2019). Textile Mechanics and Calculations. Woodhead Publishing India PVT. Limited. hlm. 80–. ISBN 978-93-85059-86-5.

[Nomenclature-4] Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols. American Gear Manufacturers Association. 2005. ISBN 978-1-55589-846-5. OCLC 65562739. ANSI/AGMA 1012-G05.

[oberg-5] Oberg 1920, hlm. 213–214.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]