i
ii
iii FUNDAMENTAL POWER TRAIN Fuad Zainuri Adi Syuriadi
iv
v FUNDAMENTAL POWER TRAIN
vi Hak Cipta Sanksi Pelanggaran Pasal 113 Undang-undang Nomor 28 Tahun 2014 Tentang Hak Cipta • Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp. 100.000.000,00 (seratus juta rupiah). • Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp. 500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah). • Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/ a tau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/ a tau pidana denda paling banyak Rp. 1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah). • Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).
vii FUNDAMENTAL POWER TRAIN Fuad Zainuri Adi Syuriadi Penerbit PNJ Press Anggota APPTI No: 001.004.1.06.2018
viii FUNDAMENTAL POWER TRAIN Fuad Zainuri Adi Syuriadi Editor Nunung Martina, Devi Handaya Desain Sampul & Tata Letak Dimas Surya Perdana Penerbit PNJ Press Gedung Q, Politeknik Negeri Jakarta, Jl. G.A. Siwabessy, Kampus Baru UI, Depok Cetakan Pertama, November 2021 ISBN : 978-623-7342-74-8 Hak Cipta Dilindungi Oleh Undang-Undang Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit.
ix KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkats rahmat, hidayah, dan karunia-Nya, maka selesailah pengerjaan Buku Fundamental Power Trai untuk Alat Berat. Pada buku ini, penulis mencoba menyajikan materi secara sistematis agar mudah untuk dipelajari dan dipahami. Selain itu, buku ini penulis lengkapi pula dengan contoh-contoh gambar dan uraian yang relevan agar pembaca mampu mempraktekkan setiap materi dengan baik. Sehingga, pada akhirnya pembaca mampu belajar dengan mandiri. Penulis meminta kritik dan sarannya demi kesempurnaan buku ini karena penulis menyadari walaupun telah bekerja keras untuk menyusun buku ini, namun tidak mungkin menjadi lebih baik tanpa masukan pihak lain. Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya penulisan buku ini. Semoga buku ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan saat ini. Depok, April 2021 Penulis
x
xi DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi BAB 1: Prinsip-prinsip Power Train BAB 2: Gear BAB 3: Planetary Gear BAB 4: Jenis-jenis Power Train BAB 5: Clutch & Torque Converter BAB 6: Transmission BAB 7: Differential BAB 8: Final Drive BAB 9: Steering & Brake System BAB 10: Suspension System Daftar Pustaka Biografi Singkat ix xi 1 7 35 51 79 111 151 159 163 185 206 207
xii
1 BAB 1 PRINSIP POWER TRAIN PENDAHULUAN Gambar 1 – General Machine Power train adalah sekelompok komponen yang bekerja secara bersama untuk mentransfer power dari sebuah sumber power atau gaya tersebut diproduksi menuju tempat yang digunakan untuk melakukan kerja. Definisi ini mungkin dapat dianalogikan dengan proses pengangkutan barang atau “freight train”. Freight train adalah rangkaian komponen sebuah lokomotif dan mobil yang memindahkan muatan dari tempat diproduksi menuju ke sesuatu
2 tempat dimana muatan tersebut dibutuhkan. Istilah power train sebenarnya tidak baru. Ini telah digunakan sejak zaman dahulu untuk mendefinisikan komponen yang menyalurkan power dari suatu tempat ke tempat lainnya. Gambar 2 – Kincir Air (Water Wheel) Sebagai contoh pada kincir yang digerakan dengan air yang digunakan pada zaman kolonial (Gambar 2), istilah power train digunakan untuk menggambarkan rangkaian mesin yang meneruskan power dari kincir air menuju alat untuk melakukan kerja seperti penggilingan tepung, penenunan pakaian atau penggergajian kayu. Didalam istilah otomotif, powertrain berarti memutus dan mengontrol power engine. Fungsi utama Power Train adalah: • Menghubungkan dan memutuskan power dari Engine.
3 • Mengubah kecepatan dan torque. • Mengubah arah. • Menyamakan distribusi power ke roda penggerak (Drive Wheel). Pada earthmoving machine atau machine pertanian yang digerakkan secara mekanikal, power train memindahkan power dari flywheel engine ke roda atau track untuk menggerakkan machine. Power train tidak hanya memindahkan power, tapi juga dapat merubah output engine sesuai kondisi beban yang diterima oleh machine. Jika sebuah engine di kopel langsung ke roda penggerak kendaraan tanpa adanya power train, maka kendaraan tersebut akan bergerak sesuai dengan kecepatan engine. Hal ini akan menyulitkan pengontrolan dari machine tersebut. KERJA DAN GAYA Kerja dapat dikatakan terjadi pada suatu benda ketika suatu gaya yang konstan dapat melawan hambatan pada benda dan menggerakkan benda tersebut. Satuan dari kerja yang dilakukan adalah Newton meter (Nm) juga disebut Joule (J). Kerja adalah gaya yang diberikan untuk menggerakkan suatu objek dikalikan dengan jarak perpindahan objek tersebut. Gaya
4 adalah sesuatu yang menyebabkan sebuah benda yang diam menjadi bergerak dan sebaliknya.Sehingga rumus kerja (W) adalah: W = F x D Power Power adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara usaha dan waktu. Power didefinisikan sebagai ukuran seberapa besar kerja yang dilakukan atau energi yang dipindahkan. Dengan kata lain, power mengukur seberapa cepat usaha dilakukan, Jadi power adalah usaha yang dilakukan dibagi dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan usaha tersebut, yaitu: P = W/T Mengubah definisi usaha menjadi definisi power menunjukkan bahwa power sama dengan gaya yang digunakan untuk menggerakkan sebuah benda dikalikan dengan kecepatan pergerakan benda tersebut. Kecepatan sama dengan jarak yang ditempuh dibagi dengan waktu. Oleh karena itu: Power = Gaya yang diberikan x Jarak yang ditempuh / waktu yang dibutuhkan. P = F x D/T • W adalah usaha atau kerja yang dilakukan dalam jarak tertentu • F adalah Force
5 • D adalah jarak (distance) Torque Torque adalah gaya puntir yang bekerja pada sebuah benda yang cenderung membuat benda tersebut berputar pada suatu sumbu rotasi/putar. Besar torque sama dengan besar gaya yang diberikan dikalikan dengan jarak antara sumbu putar benda dan titik dimana gaya diberikan. Sama seperti gaya yang diberikan pada sebuah benda cenderung mengubah laju gerakan linier benda tersebut, torque yang diberikan pada sebuah benda cenderung mengubah laju gerakan putar benda. Torque = Gaya x Jarak Satuan pengukurannya adalah Newton untuk gaya dan meter untuk jarak. (Newton x meter = Nm) Gambar 3. Torque Besarnya torque yang tersedia dari suatu sumber power sebanding dengan jarak dari titik pusat dimana gaya tersebut diberikan. Pada
6 (Gambar 3), torque yang dihasilkan akan lebih besar jika benda yang diangkat lebih dekat dengan titik tumpu dibandingkan dengan levernya. Tetapi konsekwensinya pergerakan lever akan menjadi lebih besar untuk menghasilkan torque yang lebih besar tersebut. Efisiensi Pada aplikasi mesin secara umum, sejumlah tenaga hilang karena terjadi gesekan atau hilang menjadi panas. Efisiensi mesin adalah perbandingan antara output power dengan input power atau output power aktual dengan output power teoritis. Nilai perhitungan efisiensi selalu kurang dari 100%.
7 BAB 2 GEAR PENDAHULUAN Gear merupakan elemen umum dalam dunia teknik mesin dan peranan pentingnya semakin meningkat seiring dengan proses perkembangan teknologi pada mesin. Pada awalnya karena belum ditemukannya material dan teknik perancangan yang sesuai gear merupakan komponen yang tidak praktis, berisik dan tidak efisien. adalah tidak praktis, ribut dan tidak efisien. Saat ini kualitas gear sudah sangat baik, bukan hanya karena tuntutan kebutuhan namun juga karena gear mampu menerima beban dan kecepatan yang lebih baik. Gear secara umum digunakan sebagai penyalur tenaga antara shaft yang berputar tidak pada satu sumbu dan memiliki perbedaan kecepatan. Penyalur tenaga yang lain selain gear juga dapat dipergunakan, namun jika dibutuhkan sebuah penggerak yang ringkas dan mengutamakan ketepatan titik “timing” pada shaft, gear biasanya lebih unggul dari penyalur tenaga yang lain disamping kesederhanaan, ketahanan dan efisiensinya. Gear memiliki beberapa fungsi penting, tetapi yang paling utama adalah memberikan reduksi gear pada peralatan bermotor. Hal ini penting, biasanya sebuah motor kecil yang berputar sangat cepat
8 dapat memberikan power yang cukup untuk suatu alat, tetapi tidak mencukupi untuk nilai torque. Misalnya, screwdriver memiliki gear reduction yang sangat besar karena screwdriver ini membutuhkan torque yang lebih besar untuk memutar screw, tetapi motor hanya menghasilkan torque yang kecil pada kecepatan tinggi. Dengan sebuah gear reduction, kecepatan output dapat dikurangi sehingga torque meningkat. Gear juga mengubah arah putaran. Misalnya, dalam differential di antara roda belakang mobil, tenaga disalurkan oleh sebuah shaft yang berputar di tengah mobil dan differential harus merubah putaran tersebut sebesar 90º supaya setiap roda dapat berputar. Karena sebagian besar sistem power train menggunakan gear sebagai penggerak, maka penting untuk mempelajari istilah-istilah gear, beberapa prinsip tehnik yang berlaku pada gear drive dan berbagai jenis gear yang tersedia.
9 PRINSIP-PRINSIP UMUM Putaran Gear Gambar 4 – Dua Rotating Gear Gear yang bertautan berfungsi sebagai multiple lever yang menyalurkan torque dari sebuah gear pengerak ke gear yang lain dalam powertrain. Pada kondisi dua gear yang digunakan, shaft penggerak dan shaft yang digerakkan akan berputar berlawanan, seperti yang diperlihatkan pada (Gambar 4). Dua gear yang bertautan disebut gear set.
10 Idler Gear Gambar 5 – Idler Gear Gear ketiga atau idler gear (Gambar 5) kadang-kadang digunakan di antara drive gear dan gear yang digerakkan. Idler gear mengubah arah gear yang digerakkan sehingga berputar ke arah yang sama dengan drive gear. Idler gear tidak mempengaruhi rasio gear ataupun keuntungan mekanikal.
11 Gear Train Gambar 6 – Gear Train Tiga atau lebih gear yang bertautan bersama disebut gear train (Gambar 6). Pinion Gear Gambar 7 – Pinion Gear Bila suatu gear berukuran lebih kecil dari yang lain, maka gear yang lebih kecil tersebut disebut pinion (Gambar 7).
12 Gear Spline Gambar 8 – Spline Gear biasanya dipasang pada shaft. Tenaga ditransfer ke dan dari gear oleh shaft, dan gear harus dikencangkan dengan kuat pada shaft. Banyak metode yang dapat digunakan untuk mengencangkan gear pada shaft. Groove yang dikenal sebagai spline (Gambar 8) dapat dibuat pada permukaan shaft dan di dalam hub gear. Bila gear didorong masuk ke dalam shaft, spline akan menahan gear sehingga memutar shaft tanpa slip. Terkadang spline dibuat sehingga gear dapat meluncur menyamping pada shaft. Karakteristik sliding gear ini sering digunakan dalam transmisi.
13 Gear Key Gambar 9 – Key Key adalah metode lain yang digunakan untuk mencegah agar gear tidak slip pada shaft. Dalam rangkaian key sederhana, sebuah slot tunggal, atau key way (Gambar 9) dibentuk pada shaft dan satu lagi di dalam hub dari gear. Ketika key, sebuah batangan logam berbentuk persegi, dimasukkan, key ini mengunci gear dan shaft secara bersama-sama. Variasi key yang lebih rumit adalah jenis setengah lingkaran yang dikenal sebagai Woodruff key, yang dinamai dari nama penemunya.
14 Jenis-jenis Gear Karena kerja sebuah gear dilakukan oleh gigi-gigi, maka gear biasanya diberi nama sesuai dengan cara pemotongan gigi. Dewasa ini banyak pola gear dirancang untuk keperluan tertentu. Untuk operasi yang sesuai, pada pertautan gear harus memiliki gigi dengan ukuran dan desain yang sama. Minimal satu pasang gigi harus selalu saling bertautan sepanjang waktu, walaupun pola gigi gear juga ada yang menyediakan lebih dari satu pasang gigi yang bertautan. Berikut ini adalah gear yang paling umum ditemukan di dalam mesin industri modern. Straight Cut Gear atau Spur Gear Gambar 10 – Spur Gear Pada straight cut gear atau spur gear (Gambar 10) gigi-giginya dipotong lurus dan sejajar dengan sumbu putar gear. Gear ini cenderung menimbulkan getaran, berisik dan umumnya digunakan dalam aplikasi kecepatan rendah.
15 Straight spur gear sering digunakan dalam transmisi karena gigigiginya mudah bertautan, sehingga perpindahan transmisi lebih mudah. Helical Gear Gambar 11 – Helical Gear Helical gear (Gambar 11) memiliki gigi-gigi yang tidak sejajar dengan sumbu shaft, tetapi berbentuk spiral di sekeliling shaft dengan bentuk helix. Helical gear cocok untuk beban-beban berat karena gigi gear bertautan dengan sudut yang lebih tajam dibanding spur gear dengan sudut 90º. Pertautan gear tersebut dimulai dengan memutar ke bagian ujung gigi yang memungkinkan penyaluran tenaga lebih halus dibanding straight cut gear. Hal ini juga memungkinkan pengoperasian yang lebih halus dan mampu menhan beban yang lebih besar. Jadi, helical gear lebih tahan lama bila dibandingkan dengan straight cut gear. Kelemahan helical gear sederhana adalah bahwa helical gear menghasilkan dorongan
16 menyamping yang cenderung mendorong gear di sepanjang shaft. Ini menghasilkan beban tambahan pada bearing shaft. Herringbone Gear Gambar 12 – Herringbone Gear Gaya dorong yang dihasilkan oleh helical gear dapat diseimbangkan dengan menggunakan double helical gear, atau herringbone gear (Gambar 12). Herringbone gear memiliki gigigigi yang berbentuk “V” yang disusun setengah gigi helical kanan dan setengahnya lagi helical kiri. Gaya dorong yang dihasilkan oleh satu sisi diimbangi oleh gaya dorong pada sisi lain. Biasanya, sebuah saluran kecil dibentuk di antara kedua barisan gigi. Hal ini supaya gigi dapat tergabung dengan lurus dan mencegah oli terperangkap dalam puncak “V”. Herringbone gear memiliki keunggulan yang sama dengan helical gear, tetapi harganya mahal. Herringbone gear digunakan pada turbin-turbin dan generator berukuran besar.
17 Plain Bevel Gear Gambar 13 – Plain Bevel Gear Plain bevel gear (Gambar 13) memungkinkan untuk transfer tenaga dalam sebuah gear train dengan arah tegak lurus. Gigi-gigi gear dibuat lurus pada barisan dengan shaft, tetapi dibuat siku terhadap sumbu horisontal shaft. Gigi-gigi bevel gear memiliki ketebalan dan ketinggian yang berbentuk tirus. Gear penggerak yang berukuran lebih kecil disebut pinion, sedangkan gear yang digerakkan yang berukuran lebih besar disebut crown wheel. Plain bevel gear digunakan pada aplikasi-aplikasi kecepatan rendah dan tidak ada benturan yang tinggi. Sebagai contoh, alatalat pengontrol jenis roda yang diputar dengan tangan sering menggunakan plain bevel gear.
18 Spiral Bevel Gear Gambar 14– Spiral Bevel Gear Spiral bevel gear (Gambar 14) dirancang untuk aplikasi kebutuhan kekuatan yang lebih besar bila dibandingkan dengan plain bevel gear. Gigi-gigi spiral gear dibuat miring pada permukaan gear dengan menyudut. Gigi-gigi tersebut harus cocok satu sama lainnya, sehingga dapat memikul beban yang lebih besar. Spiral bevel gear mengurangi kecepatan dan meningkatkan gaya.
19 Hypoid Gear Gambar 15 – Hypoid Gear Hypoid gear (Gambar 15) adalah variasi dari helical bevel gear yang digunakan ketika sumbu kedua shaft saling tegak lurus, tetapi tidak berpotongan. Pinion yang lebih kecil terletak di atas titik tengah crown wheel gear yang digerakkan. Salah satu penggunaan yang paling umum hypoid gear adalah menghubungkan drive shaft dengan rear axle pada automobil. Helical gear digunakan untuk menyalurkan putaran antara shaft yang tidak parallel.
20 Worm Gear Gambar 16 – Worm Gear Jenis lain dari helical gear adalah worm gear (Gambar 16), yang juga disebut sebagai screw gear. Worm gear berbentuk silinder panjang dan tipis yang memiliki satu atau lebih gigi-gigi helical bersambung yang bertautan dengan sebuah helical gear. Worm gear berbeda dari helical gear karena gigi-gigi worm meluncur disepanjang gigi yang digerakkan bukan menerima tekanan
21 puntiran secara langsung. Worm gear digunakan untuk mentransmisi putaran dengan pengurangan kecepatan yang besar, dari satu shaft ke shaft yang lain pada sudut 90º. Gambar tersebut di atas adalah contoh sebuah aplikasi worm gear. Rack and Pinion Gear Set Gambar 17 –Rack dan Pinion Gear
22 Rack dan pinion gear (Gambar 17) dapat digunakan untuk mengubah gerakan lurus menjadi gerakan putar atau gerakan putar menjadi gerakan lurus tergantung dari apakah rack atau pinion yang digerakkan. Gigi-gigi pada rack berbentuk lurus sedangkan gigi-gigi pada pinion berbentuk melengkung. Rack dan pinion gear set umumnya digunakan pada steering system otomotif. External dan Internal Gear Gambar 18 – Internal Versus External Gear dengan gigi-gigi pada lingkaran bagian luar disebut eksternal tooth gear. Gear dengan gigi-gigi pada keliling bagian dalam lingkaran disebut internal atau ring gear (Gambar 18).
23 Gambar 19 – Larger Internal Gear/Smaller External Gear Pada Gambar 19, gear yang besar adalah contoh internal gear dan yang kecil adalah contoh external gear.
24 ISTILAH-ISTILAH GEAR Beberapa istilah yang berhubungan dengan gear adalah: Gear Face Width Gambar 20 – Measuring Gear Width Lebar gear di sepanjang gigi-giginya disebut face width (Gambar 20). Gear yang lebih lebar memiliki area kontak yang lebih luas dan dapat meneruskan power yang lebih besar.
25 Involute Curve Gambar 21 – Involute Curve Agar sebuah power train bekerja dengan baik, semua gear di dalam gear train harus memiliki gigi yang sesuai dalam ukuran dan bentuk. Sisi gigi gear tidak lurus, tetapi gigi gear dibuat dengan profil yang dirancang untuk memperoleh efisiensi transfer power maksimum dari gear pada saat bertautan dengan gear yang lain. Sisi setiap gigi mengikuti bentuk apa yang disebut sebagai involute curve (Gambar 21). Bentuk curve memberikan rolling contact dan gigi-nya meluncur berlawanan satu sama lainnya.
26 Pressure Angle Gambar 22 – Pressure Angle Gigi-gigi gear dipotong dengan sebuah profil, sehingga ketika gigigigi tersebut berputar, mereka akan menghasilkan sudut tekan yang dihitung untuk mencapai pertautan yang halus dan dalam(Gambar 22). Gear Tooth Clearance Gambar 23 – Tooth Clearance
27 Pertautan gear yang halus merupakan faktor yang penting ketika gear beroperasi. Jika gear bertautan terlalu rapat, gear akan terjepit dan terjadi gesekan berlebih, kehilangan tenaga dan keausan yang lebih cepat. Jika pertautan terlalu longgar, gear akan berisik dan tidak efisien. Celah kecil dibutuhkan diantara gigi untuk pelumasan, operasi yang halus dan efisien. Celah tersebut mengijinkan sedikit gerakan mundur pada gear yang disebut dengan backlash. Backlash yang berlebih biasanya merupakan indikasi terjadinya keausan pada gigi gear atau bearing yang menopang gear. Backlash yang berlebih dapat menyebabkan gigi-gigi gear patah ketika dibebani. Selama proses pemasangan dan perbaikan, peralatan khusus sering dibutuhkan untuk mengukur dan menyesuaikan backlash dengan spesifikasi yang dilakukan dengan menggunakan shim.
28 Mechanical Advantage Gambar 24 – Speed dan Torque Advantage Gear yang dibentuk dengan machine biasanya digunakan untuk memberikan keuntungan kecepatan atau keuntungan torque namun gear tidak dapat memberikan keuntungan power (Gambar 24). Power aktual sebuah mesin ditentukan oleh kapasitas engine. Namun demikian, penggunaan ukuran gear yang berbeda mengijinkan tenaga dan kecepatan engine digunakan dengan lebih efisien untuk mengoperasikan sebuah machine dengan kondisi beban yang bervariasi. Ketika gear dimanfaatkan untuk meningkatkan torque, kecepatan yang dihasilkan berkurang. Ketika kecepatan gear meningkat,
29 maka torque akan berkurang. Keuntungan mekanikal memberikan prinsip yang sama dengan yang digunakan pada pengungkit. Keuntungan mekanikal diperoleh dari perbandingan gear. Rasio Gear 2:1 Gambar 25 – Keunggulan Torque Kedua gear yang diperlihatkan pada (gambar 25) memperlihatkan gear penggerak (input) dengan 24 gigi, menggerakkan gear yang berukuran besar dengan 48 gigi. Ketika gear penggerak yang berukuran lebih kecil dari gear yang digerakkan, kecepatan gear yang digerakkan akan lebih rendah dari kecepatan gear penggerak. Karena kecepatan gear output berkurang, jenis perbandingan ini (gear penggerak lebih kecil dari pada gear yang digerakkan) disebut sebagai gear reduction. Namun demikian, jika gear penggerak yang berukuran lebih besar (dengan jumlah gigi yang lebih banyak) dibandingkan dengan gear
30 yang digerakkan, kecepatan gear yang digerakkan akan lebih tinggi. Bila kecepatan output lebih besar dari pada kecepatan input disebut “overdrive”. Rasio gear dihitung dengan membagi jumlah gigi pada gear yang digerakkan dengan jumlah gigi gear penggerak, atau dengan rumus: driven Ratio gear = driver Pada (Gambar 25) di atas, gear penggerak lebih kecil dengan 24 gigi. Dengan menggunakan rumus tersebut, maka: 48 Rasio gear = 24 Rasio gear tersebut dituliskan sebagai 2 : 1, yang berarti bahwa itu adalah reduksi. Dalam rasio gear, angka yang terakhir selalu satu. Jika angka pada ruas kiri persamaan lebih besar dari satu, maka ini menunjukkan reduction. Jika angka pada ruas kiri persamaan kurang dari satu, seperti 0,5 : 1, maka rasio ini menunjukkan overdrive. Untuk memperjelas hal ini dapat digunakan gear yang diperlihatkan pada (Gambar 25), Ambil gear yang lebih besar (48 gigi) sebagai penggerak dan gear yang lebih kecil berukuran (24 gigi) sebagai yang digerakkan, maka:
31 Perbandingan gear = .5 48 24 Penggerak Digerakkan = = Dengan istilah lain, angka 1 pada ruas kanan persamaan menunjukkan satu putaran gear yang digerakkan. Angka 1 pada ruas kiri persamaan menunjukkan jumlah putaran atau bagian dari putaran, yang ditempuh untuk membuat driven gear berputar satu putaran. Rasio gear berhubungan langsung dengan keuntungan mekanikal. Jika rasio gear adalah 2 : 1 (menunjukkan reduction), maka keuntungan mekanikal gear set tersebut adalah 2 : 1 juga. Jika rasio gear menunjukkan 0,5 : 1 (menunjukkan overdrive), maka keuntungan mekanisnya adalah 0,5 : 1. Keuntungan mekanis juga berhubungan langsung dengan torque dan kecepatan. Jika terjadi penambahan kecepatan pada driven gear, maka akan terjadi pengurangan torque. Sebaliknya, jika terjadi pengurangan kecepatan pada driven gear, maka akan terjadi peningkatan torque.
32 Rasio Idler Gear Gambar 26 – Hubungan Idler Gear Idler gear tunggal yang digunakan untuk mengubah arah putaran tidak mengubah rasio gear. Jika idler kecil dengan 12 gigi digunakan di antara 2 gear dengan 48 gigi (lihat Gambar 26), maka rasio tetap 1:1. Hal yang sama juga berlaku jika idler gear memiliki 48 gigi. Ketika menggunakan sebuah idler gear, gunakan rumus yang sama seperti yang telah diperlihatkan sebelumnya.
33 Gambar 27 kombinasi gear Gear gabungan adalah gear yang bertautan bersama-sama. Gear poros (cluster gear) yang digunakan di dalam transmisi adalah gear poros yang memiliki 3 atau lebih gear yang digabungkan menjadi satu. Sebuah gear gabungan, bila ditautkan dengan gear yang lain, memberikan ratio gear ganda, biasanya reduksi ganda (double reduction). Sebuah gabungan set yang terdiri dari dua gear set; 12 gigi ditautkan dengan 24 gigi dan 10 gigi ditautkan dengan 30 gigi(Gambar 27). Gear dengan 24 gigi dan 10 gigi digabungkan. Dalam konfigurasi ini, ada dua gear penggerak (12 gigi dan 10 gigi) dan dua buah gear yang digerakkan (24 gigi dan 30 gigi).
34 Untuk menghitung rasio gear keseluruhan: Perbandingan gear = (driver) Penggerak x (driver) Penggerak (driven) Digerakkan x (driven) Digerakkan = 12 x10 24 x 30 = 6 : 1
35 BAB 3 PLANETARY GEAR PENDAHULUAN Gambar 28 –Planetary gear set Planetary gear set (Gambar 28) menyediakan peningkatan kecepatan, pengurangan kecepatan, perubahan arah, netral dan direct drive. Gear set juga dapat menyediakan variasi kecepatan disetiap tingkatan operasi, dengan pengecualian netral dan direct drive. Komponen-komponen Planetary Gear Set Planetary gear set sederhana terdiri dari tiga komponen:
36 Sun gear Carrier planetary pinion Ring gear atau annulus. Gambar 29 – Susunan planetary gear sama dengan sistem tata surya, dengan sun gear dikelilingi planetary pinion gear. Sun gear terletak di pusat susunan (Gambar 29). Ini adalah gear terkecil dalam susunan dan terletak di tengah poros. Sun gear dapat juga berupa rancangan spur atau helical gear. Sun gear bertautan dengan gigi pada planetary pinion gear. Planetary pinion gear adalah gear kecil yang disusun dalam kerangka yang disebut planetary carrier. Planetary carrier dapat
37 terbuat dari besi tuang, aluminium, atau pelat baja dan dirancang dengan sebuah shaft untuk masing-masing planetary pinion gear. (Untuk selanjutnya, planetary pinion gear akan disebut planetary pinion). Planetary pinion berputar pada needle bearing yang diposisikan di antara shaft planetary carrier dan planetary pinion. Jumlah planetary pinion di dalam sebuah carrier tergantung dari beban yang dipikul. Transmisi kendaraan otomatis harus mempunyai tiga planetary pinion dalam planetary carrier. Heavy duty highway trucks dapat mempunyai sebanyak lima planetary pinion dalam planetary carrier. Carrier dan pinion-nya disebut sebagai satu kesatuan unit gear. Planetary pinion mengelilingi poros tengah sun gear dan dilingkari oleh annulus atau ring gear. Ring gear bertindak seperti sebuah pengikat yang menahan keseluruhan gear set bersama dan memberikan kekuatan yang besar pada unit. Ring gear diletakkan pada jarak terjauh dari poros pusat dan karena itu berfungsi sebagai tuas terbesar pada poros pusat. Untuk membantu mengingat rancangan planetary gear set, gunakan sistem tata surya sebagai contoh. Sun adalah pusat tata surya dengan planet berputar disekelilingnya. Karena itu disebut planetary gear set.
38 Sun gear memiliki jumlah gigi paling kecil, kemudian ring gear atau annulus dan planetary carrier memiliki jumlah gigi paling banyak. Dengan mengabaikan jumlah gear pada planetary carrier, kita dapat memperkirakan jumlah gigi pada planetary carrier dengan cara menambahkan jumlah gigi pada sun gear dengan jumlah gigi pada ring gear (annulus). Yaitu sun gear mempunyai 24 gigi dan ring gear mempunyai 48 gigi, kemudian abaikan jumlah gear dalam planetary carrier, planetary carrier akan mewakili 72 gigi. KEUNTUNGAN DESAIN Beberapa keuntungan planetary gear set adalah sebagai berikut: Gear bertautan secara terus menerus. Sehingga kecil kemungkinan terjadi kerusakan pada gigi. Tidak ada pengasahan atau ketidak-sejajaran dan kekuatan gear dibagi rata. Planetary gear set sangat ringkas Kegunaan yang banyak. Tujuh kombinasi kecepatan dan arah dapat diperoleh dari planetary gear set tunggal. Variasi kecepatan dan arah dapat ditambahkan melalui penggunaan planetary gear gabungan.
39 Cara Kerja Planetary Gear Setiap komponen dalam planetary gear set, sun gear, pinion gear carrier, dan ring gear dapat berputar atau di tahan. Perpindahan tenaga melalui sebuah planetary gear set hanya mungkin ketika satu komponen di tahan, atau jika dua komponen di tahan bersama. Salah satu dari tiga komponen sun gear, carrier, atau ring gear dapat digunakan sebagai penggerak atau komponen input. Pada saat yang bersamaan, komponen yang lain tetap berputar dan kemudian menjadi komponen yang ditahan atau diam. Komponen ketiga kemudian menjadi bagian yang digerakkan atau output. Tergantung pada komponen yang menjadi penggerak, yang ditahan, dan yang digerakkan, peningkatan torque atau peningkatan kecepatan akan dihasilkan oleh planetary gear set. Arah output juga dapat di balik melalui berbagai kombinasi.
40 Tabel 1 – Aturan Hukum Cara Kerja Planetary Gear .Sun Gear Carrier Ring Gear Speed Torque Direction 1. Input Output Ditahan Reduksi maksimum Meningkat Sama dengan input 2. Dirtahan Output Input Reduksi minimum Meningkat Sama dengan input 3. Output Input Ditahan Kenaikan maksimum Reduksi Sama dengan input 4. Ditahan dengan masukan Input Tertahan Kenaikan maksimum Reduksi Sama dengan input 5. Input Ditahan Output Reduksi Meningkat Kebalikan dari output 6. Output Ditahan Input Pningkatan Reduksi Kebalikan dari input 7. Bila dua anggota ditahan bersama, kecepatan dan arah sama dengan input. Langsung 1:1 pergerakan terjadi. 8. Bila tidak ada anggota yang ditahan atau terkunci bersama, keluaran tidak terjadi. Hasilnya adalah kondisi netral. Kesimpulan prinsip dasar planetary gear, menyatakan planetary gear set memberikan output kecepatan, torque, dan arah bermacam - macam tergantung kombinasi yang ada. Juga bermanfaat untuk mengingat dua maksud berikutnya dengan mengacu pada arah putaran:
41 Gambar 30 Kombinasi gear 1. Bila external dan external gear tooth set bertautan, akan terjadi perubahan arah putaran output (Gambar30). Gambar 31 Inner Gear
42 2. Ketika gigi external gear bertautan dengan sebuah internal gear, putaran output kedua gear tersebut akan sama (Gambar 31). Kombinasi 1: Maximum Forwad Reduction Gambar 32 Komponen panetary Dengan ring gear dalam keadaan diam dan sun gear berputar searah dengan arah jarum jam, gigi eksternal sun gear akan memutar planetary pinion berlawanan arah dengan jarum jam pada shaft-nya. Diameter dalam dari setiap planetary pinion mendorong melawan shaftnya, menggerakan planetary carrier searah jarum jam. Sun gear yang kecil (penggerak) akan berputar beberapa kali, menggerakkan planetary carrier satu revolusi penuh, menghasilkan reduksi. Kombinasi ini mewakili gear reduksi paling besar atau kelipatan maximum torque yang dapat dicapai dalam satu planetary
43 gear set. Kecepatan input akan tinggi, tapi kecepatan output akan turun. Kombinasi 2: Minimum Forward Reduction Gambar 33 forwadr reduction Sun gear diam dan ring gear berputar searah jarum jam. Ring gear menggerakkan planetary pinion searah jarum jam dan berputar mengelilingi sun gear yang diam. Planetary pinion menggerakkan planetary carrier dengan arah yang sama dengan ring gear. Ini menghasilkan lebih dari satu putaran input bila dibandingkan dengan satu putaran penuh output. Hasilnya adalah penggandaan torque. Besarnya reduksi tidak sebesar seperti dalam kombinasi 1. Planetary gear set sedang beroperasi dengan mid size ring gear
44 menggerakkan planetary carrier besar. Sehingga kombinasi tersebut menghasilkan minimum penurunan arah maju. Kombinasi 3: Overdrive Maksimum Gambar 34 Overdrive Ring gear dalam keadaan diam dan planetary carrier berputar searah jarum jam, tiga planetary pinion shaft mendorong melawan diameter dalam planetary pinion. Pinion tersebut didesak untuk berjalan mengelilingi bagian dalam ring gear, yang menggerakkan sun gear searah jarum jam. Carrier berputar kurang dari satu putaran input dibanding dengan satu putaran output, yang menghasilkan kondisi overdrive. Dalam kombinasi ini, planetary carrier berukuran besar berputar kurang dari satu putaran dan menggerakkan sun gear yang lebih kecil pada kecepatan yang lebih besar dari kecepatan input. Hasilnya adalah overdrive yang cepat dengan kenaikan kecepatan maksimum.
45 Kombinasi 4: Slow Overdrive Gambar 35 Slow Over drive Sun gear diam dan carrier berputar searah jarum jam. Pada saat carrier berputar, pinion shaft mendorong diameter dalam pinion dan didesak untuk berjalan di sekeliling sun gear yang tertahan. Ini menggerakkan ring gear lebih cepat dan kecepatan meningkat. Carrier yang berputar kurang dari satu putaran menyebabkan pinion menggerakkan ring gear satu putaran penuh dalam arah yang sama dengan planetary carrier. Seperti dalam kombinasi 3, kondisi overdrive terjadi, tetapi carrier yang berukuran besar saat ini menggerakkan ring gear yang berukuran menengah.
46 Kombinasi 5: Slow Reverse Gambar 36 slow Reverse Sun gear yang berukuran kecil menggerakkan ring gear dengan planetary carrier tertahan diam. Planetary pinion, gear yang digerakkan oleh external sun gear, berputar ke arah yang berlawanan dengan arah gerakan jarum jam atas shaft-nya. Planetary pinion menggerakkan internal ring gear. Pada saat sun gear sedang bergerak, planetary pinion digunakan sebagai idler gear untuk menggerakkan ring gear berlawanan arah jarum jam. Ini berarti bahwa input shaft maupun output shaft sedang bekerja dengan arah yang berlawanan atau terbalik untuk memberikan aliran power mundur. Karena penggerak sun gear terkecil dan ring gear yang berukuran sedang digerakkan, hasilnya adalah mundur perlahan (reduksi).
47 Kombinasi 6: Fast Reverse Gambar 37 First reverse Untuk mundur cepat, carrier ditahan, sedangkan sun gear dan ring gear berganti tugas, dengan ring gear menjadi penggerak dan sun gear menjadi yang digerakkan. Pada saat ring gear berputar berlawanan arah jarum jam, pinion juga berputar berlawanan arah jarum jam, sedangkan sun gear berputar searah jarum jam. Dalam kombinasi ini, input ring gear menggunakan planetary pinion untuk menggerakkan output sun gear. Sun gear berputar kebalikan dari input gear. Dalam kombinasi ini, gear tengah berputar berlawanan arah jarum jam menggerakkan sun gear yang kecil searah jarum jam, yang memberikan arah mundur cepat (overdrive).
48 Kombinasi 7: Direct Drive Gambar 38 direct Drive Dalam kombinasi direct drive, ring gear dan sun gear merupakan komponen input. Mereka berputar searah jarum jam pada kecepatan yang sama. Gigi internal dari ring gear yang berputar searah jarum jam akan berusaha memutar planetary pinion searah jarum jam. Tetapi sun gear berputar searah jarum jam, akan mencoba menggerakkan planetary pinion berlawanan arah jarum jam. Gaya berlawanan ini mengunci planetary pinion melawan putaran seluruh planetary gear set berputar sebagai satu kesatuan lengkap. Hal ini mengikat bersama anggota input dan output dan menyediakan direct drive. Untuk direct drive, kedua anggota input harus berputar pada kecepatan yang sama.
49 Kombinasi 8: Pengoperasian Netral Gambar 39 Netral Gambar 1 sampai 7 menghasilkan gerakan output dengan berbagai macam kecepatan, torque, dan arah. Dalam setiap keadaan satu komponen dari planetary gear set di tahan atau dua komponen di kunci untuk output. Ketika tidak ada komponen yang ditahan akan ada input dalam gear set, tetapi tidak ada output. Hasilnya adalah kondisi netral. Kesimpulan Operasi Planetary Gear Set Ketika planetary carrier berfungsi sebagai penggerak (input), gear set menghasilkan kondisi peningkatan kecepatan (overdrive). Kecepatan bertambah, torque berkurang.
50 Ketika planetary carrier berfungsi sebagai komponen output, gear set tersebut menghasilkan pengurangan kecepatan arah maju. Kecepatan berkurang, torque bertambah. Ketika planetary carrier ditahan, gear tersebut akan menghasilkan arah mundur. Untuk mengetahui apakah kecepatan yang dihasilkan cepat atau lambat, ingatlah aturan mengenai gear besar dan kecil. Gear besar yang menggerakkan gear kecil meningkatkan kecepatan dan mengurangi torque gear yang digerakkan. Gear kecil yang menggerakkan gear besar mengurangi kecepatan dan meningkatkan torque gear yang digerakkan.
51 BAB 4 JENIS-JENIS POWER TRAIN Pada topik ini akan mengidentifikasi jenis-jenis dari power train yang digunakan dan menguraikan cara kerja penggerak mekanis yang digunakan dalam earthmoving, on-highway truck dan agricultural machinery Power train yang digunakan biasanya digolongkan ke dalam tiga klasifikasi umum, yaitu: Penggerak Mekanis (Mechanical Drive) Penggerak Hidrostatis (Hydrostatic Drive) Penggerak Elektrik (Electric Drive) Power train dengan penggerak mekanikal dapat digolongkan lebih lanjut ke dalam: Power train yang menggunakan gear untuk memodifikasi gerakan dan variasi kecepatan Menggunakan chain dan sprocket Power train yang menggunakan gesekan untuk menghasilkan gerakan Power train yang menggunakan belt untuk menghasilkan gerakan.
52 Keuntungan mekanikal power train bisa mempunyai kombinasi semua metode transmisi tenaga ini. 4.1. MECHANICAL DRIVE Gambar 40 – Caterpillar DI IR Tractor dengan Komponen Power Train Mekanikal
53 Gambar 41 –Representasi Skema Dalam mekanikal power train (Gambar 41), power dari engine ditransfer melalui sebuah coupling (clutch atau torque converter) ke transmisi. Dari transmisi tenaga ditransfer ke differential untuk menggerakkan machine yang menggunakan roda, (atau sebuah bevel gear dan pinion untuk mesin yang memiliki track), final drive, dan ke roda-roda atau track. Komponen-komponen utama mekanikal power train umum adalah sebagai berikut: Engine Menyediakan tenaga untuk mengoperasikan kendaraan dan perangkat coupling. Coupling Menghubungkan tenaga engine ke power train. Coupling flywheel clutch dapat memutuskan tenaga engine dari power train. Ini memungkinkan engine bekerja pada saat mesin tidak
54 bergerak. Torque converter dan torque divider merupakan fluid coupling yang digunakan untuk menghubungkan engine ke bagian lain power train. Hubungan dapat dibuat secara langsung jika machine dilengkapi dengan lockup clutch untuk untuk meningkatkan ground speed. Transmission Mengontrol kecepatan, arah dan torque yang disalurkan ke komponen power train yang lain. Differential Meneruskan tenaga power ke final drive dan roda-roda ketika tiap wheel (roda) berputar pada kecepatan yang berbeda. Final drive Meneruskan power ke roda atau track. Roda / Track Komponen terakhir yang meneruskan power penggerak ke permukaan tanah untuk menggerakkan mesin.
55 Power Train yang Digerakkan oleh Gear Gambar 42 – Gear Gear adalah roda atau silinder bergigi yang digunakan untuk meneruskan gerakan berputar atau gerakan naik turun dari satu bagian mesin ke bagian lainnya. Gear merupakan unsur yang paling umum digunakan dalam power train modern. Hal ini disebabkan karena gear merupakan salah satu alat yang paling efisien dan hemat untuk mentransfer power engine ke roda-roda penggerak di dalam sebuah machine. Dengan mengubah ukuran dan jumlah gear, juga ada kemungkinan untuk memodifikasi tenaga yang dihasilkan oleh engine supaya cocok dengan pekerjaan yang sedang dilaksanakan. Keuntungan Gear Drive Tidak ada slip dan memiliki kemampuan untuk menahan beban yang sangat tinggi merupakan keuntungan utama yang diperoleh dari gear drive. Namun demikian, gear drive lebih berat dari jenis-
56 jenis penggerak lain dan jarak antara input shaft dan output shaft ditentukan oleh diameter gear. Gear Drive di dalam Axle Gambar 43 – Axle Assembly Axle merupakan sebuah contoh gear drive (Gambar 43). Dalam aplikasi khusus, gear tersebut mampu menahan beban torque yang sangat tinggi pada final drive.
57 4.2. Planetary Gear Drive Gambar 44 – Planetary Gear Set Keuntungan Plenetary Gear Set Keuntungan planetary gear set termasuk rancangan yang ringkas dengan banyak variasi dalam perangkat kecil (Gambar 44). Terdapat lebih banyak gigi yang bertautan untuk transfer power dengan halus dan beban pada gear lebih seimbang. Namun demikian, planetary gear drive ini lebih berat dan lebih mahal bila dibandingkan dengan sistem penggerak lain. Planetary gear set memiliki beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan sistem gear yang lain. Planetary gear set memiliki rancangan yang lebih ringkas, memiliki gigi yang banyak yang bertautan untuk memindahkan power dengan halus, beban pada gear seimbang dan memberikan pilihan perbandingan gear yang tidak terbatas.
58 Planetary Transmission dan Planetary Final Drive Gambar 45 – Planetary Transmission Gambar 46 – Final Drive
59 Transmisi planetary (gambar 45) dan planetary final drive (gambar 46) merupakan dua contoh planetary gear set yang digunakan di dalam power train. 4.3. Countershaft Gear Set Gambar 47 – Countershaft Gear Set
60 Countershaft gear set (Gambar 47) umumnya digunakan dalam transmisi manual dan powershift. Countershaft gear set memungkinkan satu set gear shifting tanpa mengganggu perbandingan gear yang lain. Gear-gear diletakkan pada shaft yang parallel. Arah power tidak dapat dirubah kecuali bila sebuah idler gear ditambahkan pada countershaft gear set. Satu gear pada shaft menggerakkan gear yang lain pada shaft kedua. Countershaft gear set dapat dilengkapi dengan beberapa gear dan shaft untuk mendapatkan kecepatan yang berbeda. Keunggulan countershaft gear set termasuk komponen (part) yang sedikit dan lebih ringan. Countershaft gear set umumnya lebih murah bila dibandingkan dengan planetary gear set. 4.4. Bull Gear Final Drive Gambar 48 - Bull Gear Final Drive Driven Gear Driving Speed Reduction Torque Multiplication
61 Bull gear dan pinion (Gambar 48) adalah susunan gear set sederhana yang digunakan pada tracktor lama sebagai final drive. Rasio antara jumlah gigi pada gear menentukan penggandaan torque dan reduksi kecepatan yang dibutuhkan. Bevel and Pinion Gear Set Gambar 49 - Bevel and Pinion Set Bevel and pinion gear set (Gambar 49) terdiri dari sebuah bevel gear dan sebuah pinion gear. Shaft gear berada pada sudut yang tepat pada yang lain. Bevel and pinion gear set digunakan untuk mengubah arah power. Pinion gear menggerakkan bevel gear. Tiap
62 gear di bentuk untuk pertautan gigi gear yang tepat. Bevel gear set mengijinkan tenaga mengalir langsung pada sudut yang tepat. Bevel Gear Set di dalam Wheel Machine Gambar 50 – Pertemuan Bevel dan Pinion gear Bevel and Pinion Gear merupakan satu kesatuan susunan. Bevel gear set (Gambar 50) tersebut di atas digunakan untuk mentransfer power dari transmission ke final drive. Bevel gear dan pinion di dalam roda mesin merupakan bagian dari differential assembly.
63 Chain Drive Gambar 51 - Chain Drive Chain drive (Gambar 51) adalah variasi gear drive yang juga digunakan untuk meneruskan power dari satu shaft yang berputar ke shaft yang lain. Gear ini biasanya disebut sprocket, tidak bertautan, tetapi dihubungkan dengan sebuah sambungan rantai (linked chain). Sambungan rantai bertautan dengan gigi-gigi sprocket, sehingga sprocket yang digerakkan (driven sprocket) menjaga rasio kecepatan yang konstan dengan sprocket penggerak (drive sprocket). Penggerak track beroperasi dengan prinsip yang sama dengan penggerak chain. Seperti gear, chain drive meniadakan slip. Sprocket yang dihubungkan ke sisi yang sama dengan arah putaran rantai akan bergerak dengan arah yang sama pula. Sprocket yang dihubungkan pada sisi chain yang berbeda bergerak ke arah yang berlawanan.
64 Untuk menghindari aus yang berlebihan, sprocket untuk roller chain drive harus memiliki sepuluh gigi atau lebih. Jika sebuah rantai memiliki jumlah ruang yang genap antara link sprocket, sprocket harus memiliki jumlah gigi yang ganjil. Komponen-Komponen Roller Chain Gambar 52 – Komponen Rantai Roller chain adalah jenis yang paling umum dijumpai pada alat-alat berat (Gambar 52). Roller chain merupakan alat yang efisien untuk membawa beban berat pada kecepatan rendah antara shaft yang terpisah jauh. Roller chain tersusun dari roller link dan pin link. Roller link memiliki dua buah side plate, roller link, dua buah bushing dan dua buah roller. Pin link terdiri dari dua buah pelat pin link dan dua Bushing Roller Link Side Plate Roller Roller Link Side Pin Link
65 buah pin. Side plate roller chain menentukan pitch rantai. Ini berhubungan langsung dengan jarak antara gigi-gigi sprocket, yang diukur dari ujung ke ujung. Gambar 53 – Chain Adjustment Seperti gear, chain sprocket sering dipasang pada shaft dengan spline dan key. Sisi longgar pada rantai harus berada di bagian bawah, jika memungkinkan. Pada chain drive yang lebih panjang, sebuah idler wheel atau sprocket sering digunakan pada sisi longgar (slack side) untuk menjaga tegangan yang tepat antara sprocket penggerak dan sprocket yang digerakkan. Rantai meregang pada saat digunakan, sehingga tegangan rantai kadang-kadang harus disetel (Gambar 53). Ini dapat dilakukan dengan menggerakkan salah satu dari sprocket utama atau menyetel idler sprocket, jika dilengkapi. Idler & Tensioner
66 Keunggulan chain drive adalah: Sedikit atau tidak ada slip Relatif murah Dapat menjaga rasio yang tetap di antara shaft yang berputar Tahan panas, kotoran dan cuaca buruk Lebih kuat jika dibandingkan dengan belt drive. Kelemahan Chain Drive adalah: Chain sprocket dan shaft harus disejajarkan dengan teliti untuk memastikan usia pakai penuh dan tracking yang benar. Chain drive harus dilumasi secara teratur untuk mengurangi aus, melindungi dari korosi dan mencegah link pin atau roller bushing agar tidak lengket.
67 Contoh chain drive pada mesin Gambar 54 –Track Type Tractor Mesin-mesin besar menggunakan berbagai jenis chain drive. Track type tracktor seperti diperlihatkan pada gambar di atas menggunakan versi rantai (track) untuk menggerakkan mesin. Sprocket menggerakkan track.
68 Gambar 55 – Skid Steer Loader Mesin-mesin yang berukuran lebih kecil, seperti skid steer loader (Gambar 55) menggunakan rantai untuk mentransfer power ke final drive dan drive wheel. Rantai tersebut digerakkan oleh motor hidraulik melalui sebuah sprocket. Friction Drive Gambar 56 –Gesekan
69 Gesekan terjadi bila permukaan dua buah benda saling bertemu. Gesekan ini dapat digunakan untuk meneruskan gerakan dan power dari satu benda ke benda lain (Gambar 56). Besarnya gesekan tergantung dari permukaan material, gaya benda yang bersentuhan dan temperatur permukaan. Tidak seperti gear dan chain, friction drive memungkinkan sedikit terjadinya sedikit slip antar komponen. Slip ini bermanfaat ketika diinginkan meneruskan tenaga secara gradual. Salah satu kegunaan yang paling umum friction drive adalah di dalam sebuah roda. Gesekan antara wheel dan permukaan tanah menyebabkan mesin bergerak ke arah yang sama dengan arah putaran roda.
70 Gambar 57 – Gesekan antara Dua Buah Roda Dengan menggunakan prinsip gesekan, power dapat diteruskan dengan menyentuhkan roda yang digerakkan (driven wheel) dengan roda yang lain (Gambar 57). Roda kedua akan berputar ke arah yang berlawanan. Roda-roda yang digunakan untuk meneruskan power dengan cara ini kadang-kadang disebut sebagai gesekan gear walaupun roda-rodanya tidak memiliki gigi. Kecepatan dan torque friction wheel drive tergantung dari ukuran masing-masing wheel. Prinsip kecepatan dan torque yang sama menjelaskan gear pertama juga digunakan pada penggerak friction wheel.
71 Sebuah roda dengan ukuran kecil yang menggerakkan sebuah roda yang berukuran besar menghasilkan pengurangan kecepatan dan torque bertambah. Roda berukuran besar yang menggerakkan roda berukuran kecil mengakibatkan torque berkurang dan kecepatan bertambah. Untuk mengetahui keuntungan mekanisnya, keliling wheel yang digerakkan dibagi oleh keliling wheel penggerak. Ketika menentukan keuntungan mekanis friction gear, slip harus diperhitungkan. Disc Drive atau Clutch Drive Gambar 58 – Disc Drive atau Friction Drive Clutch Flywheel clutch adalah contoh friction drive dan unit ini menghubungkan dan memutus power dari flywheel engine ke transmisi (Gambar 58).
72 Flywheel clutch paling sering digunakan dengan transmisi manual shift dan juga disebut sebagai friction clutch. Gesekan antara pengerak dan yang digerakkan aktualnya menyerap beberapa kejutan/guncangan, yang memungkinkan engagement (pertautan) yang baik. Oleh karena itu, dengan menggunakan friction clutch, engangement tenaga menyebabkan berkurangnya ketegangan dan aus pada komponen-komponen power train bila dibandingkan dengan hubungan langsung. Dua jenis utama flywheel clutch adalah dry clutch dan wet clutch. Dry clutch didinginkan dengan udara dan umumnya cocok untuk mesin-mesin yang memiliki horsepower lebih rendah dimana terdapat torque awal yang lebih kecil selama pengaktifan. Dry clutch umumnya digunakan pada tractor kecil dan automobile. Keuntungan dry clutch adalah mampu memberikan area kontak yang lebih besar. Dry clutch tidak dianjurkan untuk digunakan dalam aplikasi-aplikasi dimana sering dis-engage atau sering selip karena bahan dry clutch lebih mudah panas. Oleh karena itu, dry clutch tidak digunakan di dalam sebagian besar aplikasi mesin alat berat. Clutch digunakan di dalam planetary transmission untuk mengubah rasio kecepatan antara input dan output shaft. Clutch juga digunakan di dalam torque converter dengan lockup clutch yang berfungsi untuk menghubungkan langsung antara input shaft dan output shaft.
73 Disc Drive Gambar 59 – Komponen-komponen Clutch Disc Clutch disc dan pelat (Gambar 59) menggunakan gesekan untuk engage clutch pack yang meneruskan power melalui transmisi, atau aplikasi lain yang menggunakan gabungan planetary gear. Belt Drive Gambar 60 – Belt Drive
74 Belt adalah alat yang umum untuk meneruskan power dari satu roda ke roda yang lain (Gambar 60). Di dalam sebuah penggerak belt, roda disebut sebagai pulley. Tidak seperti wheel yang digerakkan oleh kontak friksi langsung, pulley berputar dengan arah yang sama. Selain itu, belt memberikan transfer power yang lebih efisien bila dibandingkan dengan friction wheel karena kontak belt lebih luas pada permukaan pulley. Kecepatan dan torque penggerak belt tergantung dari ukuran tiap pulley. Prinsip kecepatan dan torque yang sama menjelaskan mengenai friction wheel drive juga berlaku pada penggerak belt. Pulley yang lebih kecil yang menggerakkan pulley yang lebih besar mengakibatkan berkurangnya kecepatan dan bertambahnya torque. Pulley besar yang menggerakkan pulley kecil mengakibatkan berkurangnya torque dan bertambahnya kecepatan. Keuntungan friction drive adalah kemampuan untuk menimbulkan slip yang disengaja pada mesin dan sejumlah material yang berbeda juga dapat digunakan. Area kontak yang ideal seharusnya kurang dari 180º pada penggerak. Penggerak friction harganya mahal dan slip berlebihan dapat menyebabkan aus yang lebih cepat dan kerusakan dini.
75 Penggerak belt jarang digunakan pada machine earthmoving, tetapi digunakan secara luas di dalam alat-alat pemanen hasil pertanian (agricultural harvester). Gambar 61 – Challenger Traktor yang digerakkan dengan belt menggunakan gesekan untuk meindahkan power dari final drive ke permukaan tanah (Gambar 61).
76 4.5. HYDROSTATIC DRIVE Gambar 62 – Mesin dengan penggerak hidrostatis Penggerak dengan menggunakan fluida telah digunakan sejak pembuatan awal mesin. Salah satu bentuk dasar penggerak fluida adalah kincir air. Banyak penggilingan dan pabrik di dunia memperoleh suplai tenaga sangat efisien dari kincir air. Penggerak
77 fluida sekarang digunakan di dalam mesin modern yang paling canggih seperti penggerak hydrostatic. Di dalam penggerak hydrostatic, sesuai dengan namanya, fluida digunakan untuk memindahkan power engine ke final drive. Power dari engine diteruskan ke sebuah pompa hidrolik. Pompa hidrolik memberikan aliran oli ke motor penggerak dan motor penggerak meneruskan power ke transmisi atau langsung ke final drive. 4.6. ELECTRIC DRIVE Di dalam penggerak electric, arus listrik digunakan untuk meneruskan power engine ke final drive mesin. Teknologi dikembangkan untuk lokomotif dan digunakan pada kendaraankendaraan off-road. Di dalam sistem penggerak listrik, engine dihubungkan ke sebuah AC alternator dan power engine diubah menjadi power listrik. Power listrik dari AC generator digunakan untuk menggerakkan roda motor, yang dipasang pada final drive. Kebanyakan roda motor kendaraan bekerja dengan arus searah (DC) hingga saat ini dan roda motor yang digerakkan dengan arus bolak balik (AC) masih digunakan. Di dalam sistem penggerak arus searah (DC), power arus bolak balik (AC) yang dibangkitkan oleh alternator diubah menjadi DC dengan menggunakan rectifier.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTM3NDc5MQ==