Roda gigi reduksi adalah bagian dari sistem mekanis roda gigi dan poros yang melayani tujuan utama untuk memperlambat hal-hal di dalam mesin sehingga energi satu tempat dapat ditransfer dan digunakan di tempat lain. Roda gigi reduksi paling sering terlihat pada drivetrain mobil dan truk, dan dalam pengaturan ini mereka mengurangi kecepatan putaran mesin yang tinggi dan mengubahnya menjadi kecepatan yang dapat digunakan dan lebih lambat yang dapat ditafsirkan dan digunakan oleh ban dengan aman. Konfigurasi roda gigi semacam ini juga sering digunakan pada mesin berat dan peralatan mekanis lainnya baik besar maupun kecil. Apa pun yang menggunakan kecepatan rotasi tinggi di satu tempat tetapi membutuhkan energi yang dikurangi di tempat lain dapat menggunakan sistem internal semacam ini. Ketika roda gigi bekerja dengan baik, kecepatan putaran poros input berubah menjadi kecepatan putaran yang lebih lambat pada poros output. Pengurangan kecepatan output ini membantu meningkatkan torsi. Sistem dapat terlihat sedikit berbeda dalam pengaturan yang berbeda, tetapi konsepnya biasanya sama.
Komposisi Dasar
Konfigurasi roda gigi semacam ini hampir selalu terjadi dalam cara kerja bagian dalam motor, mesin, dan komponen mekanis lainnya. Dalam hal dasar-dasar, mereka biasanya tidak terlalu rumit. Roda gigi reduksi sederhana terdiri dari dua roda gigi yang memiliki ukuran gigi yang sama tetapi diameternya berbeda. Jumlah gigi sebanding dengan keliling; gigi lingkar yang lebih kecil akan memiliki lebih sedikit gigi daripada yang lebih besar. Misalnya, roda gigi dengan keliling 16 inci (40.64 cm) akan memiliki dua kali lebih banyak gigi daripada gigi dengan keliling 8 inci (20.32 cm).
Saat roda gigi ini menyatu dalam kotak roda gigi reduksi, roda gigi yang lebih kecil membuat dua putaran untuk setiap satu putaran roda gigi yang lebih besar — dengan kata lain, ia berputar dua kali lebih cepat. Sebaliknya, jumlah torsi yang tersedia pada poros yang lebih besar akan dua kali lipat lebih banyak daripada poros yang lebih kecil. Saat kecepatan output berkurang, torsi meningkat secara proporsional.
Menentukan Rasio Roda Gigi
Rasio roda gigi, yang merupakan cara untuk menyatakan hubungan antara kecepatan relatif dari setiap roda gigi yang terlibat, hampir selalu ditentukan oleh jumlah gigi yang terlibat. Ini pada gilirannya dinyatakan dalam rasio jumlah gigi pada roda gigi yang lebih besar dengan jumlah gigi pada roda gigi yang lebih kecil. Misalnya, sistem reduksi roda gigi satu tahap yang terdiri dari dua roda gigi, satu dengan 30 gigi dan lainnya dengan 10 gigi, akan memiliki rasio roda gigi 30:10, atau 3:1. Dalam sistem ini, gigi yang lebih besar akan berputar pada sepertiga kecepatan yang lebih kecil, sementara memiliki tiga kali torsi yang tersedia.
Gearbox reduksi gigi multi-tahap memungkinkan rasio roda gigi yang jauh lebih tinggi daripada yang praktis dengan sistem satu tahap. Poros dan roda gigi tambahan digunakan dalam sistem ini. Misalnya, roda gigi kecil ditambahkan ke poros keluaran dari set roda gigi pertama untuk berfungsi sebagai penggerak input untuk set roda gigi kedua. Set roda gigi tambahan dapat ditambahkan sesuai kebutuhan. Rasio gigi akhir ditentukan dengan mengalikan rasio setiap set roda gigi. Misalnya, gearbox reduksi yang terdiri dari tiga set roda gigi dengan rasio roda gigi 3:1, 4:1, dan 5:1 akan menghasilkan rasio roda gigi akhir 60:1.
Drivetrains sebagai Contoh Umum
Drivetrains mobil adalah contoh yang baik dari sistem pengurangan gigi multi-tahap. Mesin tipikal berputar pada 1500 hingga 3000 putaran per menit (RPM), kecepatan yang jauh lebih besar daripada yang dibutuhkan pada ban. Faktanya, jika tenaga sebesar ini disalurkan ke ban, itu mungkin akan menyebabkan masalah serius karena mungkin lebih dari yang bisa mereka tangani. Transmisi mobil mengurangi RPM ke driveshaft, cukup meningkatkan torsi untuk menggerakkan kendaraan. Bagian belakang semakin mengurangi kecepatan ke tingkat yang dapat digunakan, sambil mengalikan jumlah torsi yang tersedia untuk roda penggerak.
Banyak mesin lain, termasuk banyak perkakas tangan bertenaga listrik, menggunakan beberapa bentuk gigi reduksi untuk mengontrol kecepatan keluaran sambil meningkatkan torsi yang tersedia. Hal ini memungkinkan motor listrik kecil yang bertenaga relatif rendah untuk melakukan pekerjaan yang membutuhkan motor yang jauh lebih besar dan lebih bertenaga.