Friday, December 14, 2012

Planetary Gear

                                            




Planetary gear set  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:
§ Sun gear
§ Carrier planetary pinion
§ Ring gear atau annulus.


Sun gear terletak di pusat susunan. 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 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.

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.


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.

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 Operasi Planetary Gear Set
  • Ketika planetary carrier berfungsi sebagai penggerak (input), gear set menghasilkan kondisi peningkatan kecepatan (overdrive)Kecepatan bertambah, torque berkurang.
  • 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.
  
  Berikut video tentang planetary gear



Differential

Fungsi differential adalah

  • Menghantarkan dan membagi tenaga dari transmission ke final drive kiri dan kanan
  • Membedakan putaran roda kiri dan kanan saat machine ber­belok
  • Membagi torsi dari transmission sama besar ke final drive kiri dan final drive kanan

Jenis-jenis differential yang digunakan antara lain :

  • Standard Differential.
  • No-SPIN Differential, digunakan pada wheel loader (optional), integrated tool carrier, articulated truck, wheel tractor, soil compactor, landfill compactor dan backhoe loader dan merupakan pengganti standard differential.
  • Limited Slip Differential, digunakan pada wheel loader menengah (optional), beberapa wheel loader besar dan articulated truck dan merupakan pengganti standard differential.
  • Differential Lock, biasanya digunakan pada motor grader.


Standard Differential

Komponen standard differential adalah :
·         Differential case
·         Pinion gear atau spider gear
·         Side gear
·         Spider shaft

Differential Case
Differential case assembly merupakan tempat komponen-kompo nen dari differential group. Bevel ring gear di baut dengan case assembly. Case assembly akan memutarkan spider shaft dan pinion gear yang bersilangan dengan side gear untuk memutar­kan final drive sun shaft.
Pinion Gear
Pinion gear atau spider gear bergerak berrotasi dan berrevolusi mengikuti putaran spider shaft dan memindahkan tenaga dari differential case ke side gear dan kemudian ke sun shaft. Pinion gear akan berputar berrotasi (berputar pada sumbunya) hanya pada saat berbelok atau slip, sehingga putaran roda kiri dan kanan akan berbeda.
Spider Shaft
       Spider shaft digerakkan oleh differential case dan sebagai tempat dudukan pinion gear.
Side Gear
Side gear di-spline ke sun gear shaft. Pinion gear akan meng­gerakkan side gear sehingga sun gear shaft akan berputar.
Differential jenis ini tidak effisien pada saat machine slip. Untuk mengatasi hal ini (machine slip pada saat masuk lumpur) pada Off Highway Truck dan pada beberapa jenis Wheel Loader besar, maka dilengkapi dengan Traction Control System (TCS) (sebelumnya disebut Automatic Electronic Traction Aid atau AETA). Sistem ini akan bekerja secara otomatis pada saat machine mengalami slip.



No-SPIN Differential



Pada No-SPIN differential, spider shaft langsung terhubung dengan jaw clutch yang di-spline dengan side gear. Saat ber­gerak lurus, jaw clutch akan engage dan spider shaft tengah memutar axle dengan kecepatan yang sama.
Bila putaran salah satu roda melebihi putaran penggerak atau overrun, No-SPIN differential akan memutuskan hubungan dengan roda yang berputar lebih cepat tadi dengan cara memisah kan spider shaft dari jaw clutch. Roda yang berputar lebih cepat tadi akan bebas. Semua torsi dan kecepatan akan dikirimkan ke roda yang putarannya lebih lambat.

Limited Slip Differential

  
Limited slip differential dirancang untuk memungkinkan tenaga disalurkan dengan sama pada kedua roda sampai kondisi pijakan menyebabkan variasi cengkraman antara roda kiri dan kanan. Pada differential jenis ini terdapat dua multidisc clutch. Setiap clutch menghubungkan side gear dengan rotating housing. Kedua roda akan digerakkan dengan torsi dan kecepatan yang sama saat bergerak lurus bila kondisi pijakan kedua roda cukup bagus. Pada standard differential, bila machine di angkat dan salah satu roda di rem, roda lainnya akan berputar lebih cepat. Pada limited slip differential, clutch membuatnya lebih sulit terjadi karena faktor yang meningkat secara proporsional terhadap torsi input. Efek penguncian terjadi karena adanya gesekan internal pada gaya pemisahan dalam differential akan menekan clutch pack. Ini mengakibatkan torsi pada roda yang berputar cepat akan disalurkan ke roda dengan kondisi pijakan yang bagus.



Differential Lock



Differential lock umumnya digunakan pada motor grader. Differential jenis ini dapat diaktifkan dan dikunci menggunakan differential switch pada kabin operator. Bila operator mengingin kan machine bergerak lurus maka differential harus di kunci. Hal ini mengakibatkan semua torsi dipindahkan ke empat roda tandem pada semua kondisi pijakan. Untuk mengurangi radius belok machine dan untuk mengurangi keausan pada ban maka differential lock harus dimatikan.

Differential untuk motor grader memiliki clutch antara side gear kiri dan differential housing. Saat differential terkunci, solenoid akan mengalirkan oli ke belakang piston untuk meng-engage­ -kan clutch sehingga side gear kiri akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan rotating housing. Pinion gear tidak akan berputar pada porosnya sebab spider shaft dan side gear berputar dengan kecepatan yang sama. Pinion gear akan menahan side gear satunya. Kedua axle shaft (kiri dan kanan) kemudian akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan rotating housing. Bila differential switch di-off-kan, solenoid akan menutup aliran oli menuju clutch pack sehingga kedua side gear akan berputar bebas. Differential lock mendorong salah satu dari side gear agar ber putar bersama rotating housing. Ini mengakibatkan differential bekerja seperti solid axle dan memindahkan semua torsi ke kedua roda (kiri dan kanan). Hal ini menyebabkan kedua roda berputar dengan kecepatan yang sama, tanpa terpengaruh kondisi pijakan.





Berikut video tentang differential



My Profile

Nama : Delvin Budi Prasetya
Sekolah : SMKN 1 Balikpapan
Kelas : XI - TAB









Wednesday, December 12, 2012

Torque Converter


Torque converter adalah suatu komponen power train yang bekerjanya secara hydrolis. Prinsip kerja dari torque converter adalah merubah tenaga mekanis dari engine menjadi energi kinetis (oil flow) dan merubahnya lagi menjadi tenaga mekanis pada shaft outputnya.


Fungsi torque converter adalah sebagai berikut:
Sebagai kopling otomatis (automatic clutch) untuk meneruskan engine torque ke input transmisi.
Meningkatkan (multiflies) torque yang dibangkitkan oleh engine.
Meredam getaran puntir (torsional vibration) dari engine dan drive train.
Meratakan (smoothes) putaran engine.

Komponen utama pada torque converter:

Pump (impeller)
Turbine (runner)
Stator (reactor)
Freewheel (one way clutch)

Fungsi Pump (impeller) adalah:
Pump yang dihubungkan dengan flywheel engine melalui drive case menghasilkan energi kinetis berupa gaya sentrifugal pada oli dengan cara melempar oli yang berada didalam sudu-sudu pump kearah turbin.

Fungsi Turbin (runner) adalah:
Merubah energi kinetis dari oli yang diberikan oleh pump menjadi tenaga mekanis pada output nya.

Fungsi Stator (reactor) adalah:
Mengarahkan oli flow dari turbin kembali ke pump agar arahnya sesuai, sehingga oli yang masih mempunyai energi kinetis membantu mendorong/ memperingan kerja pump.

Fungsi Freewheel (one way clutch) adalah:
Mengarahkan putaran stator ke satu arah saja sesuai yang di inginkan dengan tujuan untuk menaikkan efisiensi dari torque coverter.

Apabila stator tidak dilengkapi freewheel, jika turbin berputar cepat hingga speed ratio nya mendekati satu, maka arah aliran oli akan berubah, sehingga oli yang keluar dari turbin akan memukul punggung sudu-sudu stator. Keadaan demikian akan mengakibatkan aliran oli menjadi tidak beraturan dan efiensi torque converter akan turun.



Berikut ini adalah video tentang penjelasan torque converter