ANALISA DIFERENSIAL TOYOTA KIJANG SERI 5K

TUGAS AKHIR

ANALISA DIFERENSIAL TOYOTA KIJANG SERI 5K

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Jenjang Pendidikan Strata Satu (S-1) Pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri

OLEH: RAMLI BUTAR BUTAR 4130411-042

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA DIFERENSIAL TOYOTA KIJANG SERI 5K

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik ( S- 1 ) Pada Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

Disetujui dan diterima oleh :

Pembimbing Tugas Akhir

DR. A. Hamid, M.Eng

Ketua Jurusan Program Studi Teknik Mesin

Koordinator Tugas Akhir

Ir. Rulli Nutranta M.Eng

Nanang Ruhyat, ST. MT

ii

PERNYATAAN KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR

Bersama ini,

Nama Lengkap

: RAMLI BUTAR BUTAR

Nomor Mahasiswa : 4130411-042

Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

MENYATAKAN Bahwa Tugas Akhir yang saya buat ini adalah hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi sebagian atau seluruhnya dari hasil karya orang lain ,kecuali sudah disebutkan sumbernya.

Jakarta, Agustus 2008

Ramli Butar Butar

iii

ABSTRAK

Dalam dunia otomotif yang semakin maju dengan seiring ke majuan teknologi maka otomotif menjadi salah satu alat transportasi yang banyak digunakan oleh umat manusia .Ada dua faktor yang menjadi tujuan setiap dalam pengembangan otomotif yaitu mempermudah pengendalian kendaraan dan meningkatkan keselamatan bagi para pengguna otomotif. Penulis dengan adanya tugas akhir ini mempunyai gagasan merancang ulang dengan cara memotong sebagian mesin supaya jelas cara kerja dari sistem mekanis enginee mobil ( CUT WAY ENGINE ). Adapun judul tugas akhir ini adalah :

“ANALISA DIFERENSIAL TOYOTA KIJANG SERI 5K” Maka dari itu diferensial sebagai sasaran utama dalam penelitian yang dilakukan penulis. Di dalam diferensial terdapat roda gigi yang disebut dengan roda gigi diferensial. Roda gigi diferensial terdiri dari pinion gear dan ring gear. Perbandingan rasio pinion gear dan ring gear ( final gear) adalah 38 : 9 = 4.5 Diferensial akan bekerja pada saat akan membelok atau memasuki suatu tikungan, hambatan ban bagian dalam ini memiliki jarak lintasan pendek. Ban bagian dalam harus melintas dengan jarak yang lebih besar. Roda gigi diferensial mengebakan torsi yang sama terhadap setiap roda gigi samping. Hal ini akan menyebabkan roda gigi pinion mulai berputar

pada porosnya. roda gigi pinion tersebut berjalan disekeliling ring gear,

sehingga roda bagian dalam akan berputar lebih lambat. Hal ini akan meningkatkan kecepatan roda gigi samping pada roda bagian luar dengan jumlah yang sama.

Semoga laporan tugas akhir akan membawa banyak manfaatnya bagai penulis dan pembaca yang lain.

v

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Yesus Kristus, yang selalu melimpahkan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan akhir dari masa studi yang harus ditempuh guna melengkapi syarat ujian kesarjanaan Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana. Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak khususnya pada bengkel-bengkel mobil. Karena keterbatasan penulis,masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu saran dan kritik sangat penulis harapkan demi perbaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas perhatiannya serta dorongan yang diberikan kepada penulis selama menyelesaikan studi dan skripsi, ucapan kepada :

1. Ayah dan Ibu tercinta atas doa, perhatian dan dorongan semangat baik secara langsung dan tidak langsung yang tidak pernah kenal kata lelah. 2. Abang dan kakakku serta keluarga besarku yang selalu memberi dorongan kepada penulis selama menjalani perkuliahan dan penyelesaian Tugas Akhir ini.

vi

3. Teristimewa buat Helmi Sihite, yang selalu memberi motivasi dan bantuan untuk penulis 4. Bapak DR.A. Hamid M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan dan saran kepada penulis. 5. Bapak Ir. Rulli Nutantra M.Eng selaku Kepala Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri 6. Bapak Nanang Ruhyat ST.MT Selaku dosen pembimbing Akademis penulis 7. Seluruh staff dan dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin dan seluruh tim penguji khususnya program studi teknik mesin industri yang selama ini telah memberikan sumbangsih dalam proses perkuliahan. 8. Teman - teman sekerja yang telah membantu penulis dalam dalam mengumpulkan data dan materi Tugas Akhir ini. Khususnya untuk bagian CNC dept 9. Rekan – rekan Angkatan V Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana.

Jakarta , Agustus 2008

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................

i

HAL. PENGESAHAN DOSEN.......................................................................

ii

HAL. PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR....................................

iii

HAL. PERSEMBAHAN ..................................................................................

iv

ABSTRAK .......................................................................................................

v

KATA PENGANTAR......................................................................................

vi

DAFTAR ISI ....................................................................................................

viii

DAFTAR GAMBAR........................................................................................

xi

DAFTAR TABEL. ...........................................................................................

xii

BAB I PENDAHULUAN I.1.

Latar Belakang Masalah.....................................................................

1

I.2.

Pokok Masalah ...................................................................................

4

I.3.

Batasan Masalah.................................................................................

4

I.4.

Metode Penulisan ...............................................................................

4

I.5.

Tahapan Penulisan..............................................................................

5

I.6.

Sistematika Penulisan.........................................................................

8

viii

BAB II DASAR TEORI 2.1 Diferensial..............................................................................................

9

2.1.1. Bagian-bagian diferensial ......................................................

9

2..1.2. Final Gear ..............................................................................

10

2.2 Roda gigi Diferensial ............................................................................

12

2.2.1. Prinsip dasar unit roda gigi diferensial ...................................

12

2.2.2. Konstruksi dasar unit roda gigi diferensial.............................

14

2.2.3. Fungsi dasar roda gigi diferensial...........................................

15

2.3 Roda gigi kerucut..................................................................................

18

2.3.1 Frofil roda gigi kerucut.............................................................

18

2.3.2 Teori perhitungan perbandingan final gear dan gaya tangensial

19

2.3.3 Teori perhitungan beban permukaan roda gigi kerucut............

21

2.3.4 Teori perhitungan laju kendaraan .............................................

24

BAB III PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA 3.1 Data-data...............................................................................................

26

3.2 Perhitungan rasio final gear dan gaya tangensial..................................

27

3.2.1 Perhitungan rasio final gear......................................................

27

3.2.2 Pergihitungan gaya tangensial ..................................................

28

3.3 Perhitungan beban permukaan roda gigi kerucut .................................

29

3.4 Perhitungan laju kendaraan ..................................................................

30

ix

BAB IV ANALISA CARA KERJA, THROUBLESHOOT dan SERVICE DIFERENSIAL 4.1 Cara kerja diferensial............................................................................

34

4.2 Diferensial selip terbatas ......................................................................

39

4.3 Analisa Throuble shooting ...................................................................

41

4.3.1 Diagnosa gangguan gandar penggerak dan diferensial ...........

42

4.3.2 Diagnosa kerusakan pada diferensial ......................................

44

4.4 Service Diferensial ...............................................................................

47

4.4.1 Service diferensial dan gandar penggerak ...............................

47

4.4.2 Mengganti bantalan dan sil gandar .........................................

48

4.4.3 Mengganti sil pinion...............................................................

50

4.4.4 Penyervisan rakitan diferensial................................................

52

4.4.5 Penyervisan diferensial selip terbatas......................................

56

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan..........................................................................................

57

5.2 Saran-saran ..........................................................................................

58

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Roda saat membelok.....................................................................

1

Gambar 1.2 Roda saat jalan berlumpur ............................................................

1

Gambar 1.3 Metodologi Study kasus ...............................................................

6

Gambar 2.1 Bagian-bagian diferensial .............................................................

9

Gambar 2.2 Bagian-bagian rumah diferensial..................................................

10

Gambar 2.3 Hypoid bevel gear.........................................................................

11

Gambar 2.4 Helical gear...................................................................................

11

Gambar 2.5a Kedua rack bergerak pada jarak yang sama................................

13

Gambar2.5b Rack diberi tahanan kecil ............................................................

13

Gambar 2.6 Konstruksi dasar diferensial .........................................................

14

Gambar 2.7a RPM poros axle belakang sama (A=B) ......................................

15

Gambar 2.7b RPM poros axle belakang sama..................................................

16

Gambar 2.8 RPM poros axle belakang tidak sama (A dan B)..........................

17

Gambar 2.9 Profil goda gigi kerucut ...............................................................

19

Gambar 2.10 Kerucut belakang dan roda gigi lurus ekivalen ..........................

19

Gambar 2.11 Faktor dinamis roda gigi kerucut................................................

22

Gambar 2.12 Koefisien geometri .....................................................................

23

Gambar 2.13 Faktor geometri ............................................................................

24

Gambar 4.1 Bagian-bagian utama diferensial ..................................................

34

xi

Gambar 4.2 Aksi diferensial pada saat membelok ...........................................

35

Gambar 4.3 Saat diferensial bekerja dan tidak bekerja ...................................

37

Gambar 4.4 Roda gigi samping dan roda gigi pinion.......................................

38

Gambar 4.5 Diferensial selip terbatas ..............................................................

40

Gambar 4.6 Daya mengalir melalui diferensial................................................

41

Gambar 4.7 Gandar penggerak dan integral pembawa di bongkar ..................

48

Gambar 4.8 Melepas atau memasang pengunci C ...........................................

49

Gambar 4.9 Mengganti sil pinion.....................................................................

50

Gambar 4.10 Pengukuran prabeban bantalan pinion........................................

51

Gambar 4.11 Pengukuran backlash roda gigi cinicn ........................................

53

Ganbar 4.12 Pola kontak gerigi roda gigi cincin dan pinion............................

53

Gambar 4.13 Prosedur penyetelan ...................................................................

54

Gambar 4.14 Diferensial slip terbatas yamg dibongkar ...................................

55

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Jadwal penelitian ..............................................................................

7

Tabel 2.1 Tegangan lentur yang diizinkan .......................................................

22

Tabel 2.2 Faktor beban lebih ............................................................................

23

Tabel 2.3 Faktor pembagian beban ..................................................................

23

Tabel 2.4 Koefisien elastis ...............................................................................

24

xii

Tugas Akhir : Analisa Diferensial

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Roda mobil bagian kanan dan kiri tidak selalu berputar pada kecepatan yang sama disebabkan keadaan jalan, terutama pada saat membelok. Untuk tujuan ini diperlukan bagian khusus yang dapat memutarkan roda-roda pada kecepatan yang berbeda. Perbandingan antara jarak tempuh roda bagian dalam (A) dengan jarak tempuh roda bagian luar (B) pada saat membelok sejauh busur seperti pada gambar, roda bagian luar (B) digambarkan dengan arah panah dimana radiusnya adalah jarak 0 – B, sementara roda bagian dalam (A) digambarkan dengan arah panah dimana radiusnya adalah jarak 0 – A. Oleh sebab itu jarak tempuh roda bagian luar lebih panjang daripada roda bagian dalam, dengan demikian roda bagian luar bergerak lebih cepat dab berputar lebih cepat daripada roda bagian dalam.

Gbr 1.1 Roda saat membelok

Universitas Mercu Buana

Gbr 1.2 Roda saat jalan berlumpur

1

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Bila salah satu roda berada pada jalan datar dan yang yang satu lagi pada jalan kasar seperti diperlihatkan pada ganbar, roda (A) pada permukaan kasar sudah tentu akan berputar lebih cepat dari roda lainnya (B) pada permukaan datar (hal ini tidak akan terjadi bila kedua roda berpijak pada jalan yang sama). Lebih lanjut, roda-roda jarang berputar pada putaran yang sama di jalan umum, sebab kedua roda berhubungan dengan permukaan jalan yang berbeda, Sebab lain adanya perbedaan putaran roda kanan dan kiri adalah karena ada perbedaan tekanan angin dan keausan ban. Bila roda-roda bergerak pada rpm yang sama, maka salah satu akan slip. Ban akan cepat aus dan cenderung berakibat pada kemampuan pengendaraan. Untuk mengatasi hal ini diperlukan DIFERENSIAL dengan tujuan agar dapat membedakan rpm untuk menghasilkan momen yang sebanding. Differential adalah suatu piranti atau rakitan rodagigi antara dua buah poros yang menjadikan poros tersebut dapat berputar dalam kecepatan yang berbeda untuk melanjutkan perpindahan torsi. Hal ini digunakan pada gambar penggerak untuk mendapatkan kecepatan roda yang berbeda ketika melintas suatu tikungan atau belokan. Differential digunakan pada : 

Gandar penggerak belakang pada engine di depan, kendarran berpenggerak roda belakang.



Transaksel pada sebuah engine di depan, mengerakkan roda depan dan engine dibelakang, kendaraan berpenggerak roda belakang.



Gandar penggerak depan dan gandar penggerak belakang pada kendaraan berpenggerak empat roda.


2

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Komponen otomotif yang dikenal pada differential terdiri dari dua bagian yaitu : final gear dan diferential gear dan mempunyai fungsi sebagai berikut : a)

Final reduction Putaran poros engkol setelah dirubah oleh transmisi selanjutnya diperkecil oleh final gear untuk memperoleh momen yang besar

b)

Diferentiation 

Diferential depan dan belakang, Susunan roda gigi diferential dibuat untuk menghasilkan kecepatan putaran roda sebelah dalam berbeda dengan kecepatan putaran roda sebelah luar pada saat kendaraan berganti arah sehingga roda-roda tidak akan slip.



Differential tengah(Full time 4WD) Differential tengah (center diferential) memindahkan tenaga dari tranmisi ke penggerak roda depan(front drive weel) dan penggerak roda belakang (rear drive wheel) dengan keadaan sama dan meredam setiap perbedaan kecepatan antara penggerak roda depan dan belakang selamam membelok.

c)

Perubahan arah tenaga gerak (front engine, rear drive model) Final gear merubah arah dari perpindahan tenaga gerak keposisi tegak lurus atau mendekati tegak ke propeller shaft sebelum dipindahkan ke roda-roda penggerak.


3


1.2 Pokok masalah Adapun yang menjadi pokok masalah penulisan tugas akhir ini adalah untuk menjelaskan fungsi utama dari diferensial, cara kerja diferensial serta menganalisa gangguan yang sering terjadi pada diferensial dan

melakukan

Perhitungan Beban permukaan roda gigi diferensial, gaya tangensial yang terjadi pada roda gigi, perhitungan rasio gigi diferensial dan menghitung laju kendaraan . 1.3 Batasan Masalah Mengingat banyaknya permasalahan pada kendaraan bermotor (mobil), dimana masalah yang satu sama lainnya saling berhubungan dengan komponen yang lain maka penulis akan melakukan pembatasan masalah. Penulis hanya akan membahas masalah pada bagian diferensial yaitu analisa troubleshoot, cara kerja diferensial dan perhitungan-perhitungan yang disebutkan pada pokok masalah pada mobil kijang seri 5K. 1.4 Metode Penulisan 1. Pengumpulan Data Penulis akan melakukan pengambilan data-data yaitu: a. Data Primer Dengan

mengadakan

observasi

dan

pengambilan

data

pendukung pada saat pengerjaan mesin cut way Toyota Kijang seri 5k.


4

Tugas Akhir : Analisa Diferensial b. Data Sekunder Data diambil dari literatur, karangan ilmiah dan berbagai Diktat Kuliah yang berhubungan dengan tugas akhir ini

2. Pengolahan data Mengolah data yang diperoleh dengan refrensi literatur dan konsepkonsep yang telah ada. 1.5 Tahapan Pelaksanaan Berdasarkan metode observasi yang telah di jelaskan pada bagian sebelumnya, penelitian dalam study kasus ini di jadualkan untuk dilaksanakan dalam kurun waktu lima bulan dan secara garis besar dibagi ke dalam lima tahap,yang meliputi : 

Tahap 1, yaitu persiapan penelitian dalam study kasus, yang mencakup aktivitas penentuan tujuan dalam penelitian,mencari landasan teori, indentifikasi

variable-variabel penelitian serta indentifikasi elemen-

elemen dari setiap variable penelitian study kasus differential tersebut. 

Tahap 2, yaitu study pendahuluan berupa pengamatan terhadap sistim kerja bagian differential yang



Tahap 3, yaitu Pengambilan data-data yang berhubungan dengan differential, antara lain data-data yang berhubungan dengan roda gigi yang terdapat pada bagian diferensial


5


Tujuan penelitian:studi khasus analisadifernsial

Landasan teori

Indentifikasi Variabelvariabel penelitian : - Bagian-bagian utama diferensial - Cara kerja diferensial - Perhitungan roda gigi diferensial

Identifikasi Penentuan kegagalan sistim

STUDI PERANCANGAN

PENDAHULUAN

Studi Dokumentasi,oby ek penelitian :pustaka,website /internet

Observasi obyek study khasus

Pemilhan topik bahasan study khasus

Indentifikasi komponen

Survay Lokasi Pabrikasi & penempatan lokasi

Perancanga n cut-way engine untk

Verifikasi Rancangan

KESIMPULAN

cut-way

Pabrikasi cut-way

Perakitan diferensial cut-way

PENGUJIAN AWAL

Hasil penelitian Kondisi Setelah Awal Pengujian

Saran Dan Perbaikan


Running Test

Perbaikan dan

Kreteria keberhasilan simulasi sistim pengisian

Perhitungan tingkat keberhasilan

6




Tahap 4, yaitu pengolahan data yang diperoleh dengan refrensi literatur



Tahap 5, yaitu penyusunan laporan tugas akhir, yang mencakup study kasus analisa diferensial dan perhitungan laju kendaraan mobil kijang seri 5K

Bar chart/tabel dari jadwal penelitian dapat dilihat di bawah ini : Tabel 1.1 Jadwal penelitian KEGIATAN Feb-08 Mar-08 Apr-08 May-08 Jun-08 Jul-08 Minggu ke1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1.persiapan penelitaian 2.Studi pendahuluan 3.Perancangan 4.pabrikasi pembuatan cut-way 5.penyusunan laporan


7


1.6 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan proses penulisan dan pembahasan studi kasus ini penulis membuat sistimatika penulisan berdasarkan data yang di dapat sebagai berikut : BAB I

PENDAHULUAN Pada bab ini menjelaskan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, pembatasan masalah,metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI Berisi tentang bagian-bagian utama diferensial dan cara kerja diferensial BAB III PERHTUNGAN DAN ANALISA DATA Berisi tentang perhitungan roda gigi diferencial dan laju kendaraan mobil kijang seri 5K berdasarkan data-data yang dikumpulkan BAB IV ANALISA TROUBLESHOOT DAN SERVICE Berisi tentang : 

Analisa gangguan yang sering terjadi pada bagian diferensial dan perbaikannya



Service bagian diferensial

BAB V PENUTUP Bab ini merupakan akhir dari penulisan Tugas Akhir ini yang berisi kesimpulan dan saran berdasarkan studi kasus dan Analisa yang penulis lakukan.


8


BAB II DASAR TEORI 2.1 Diferensial 2.1.1 Bagian-bagian Diferensial Diferensial adalah suatu rangkaian roda gigi yang berfungsi untuk menggerakkan dua poros keluaran (segaris sumbu) dengan kecepatan yang berbeda untuk mentransmisikan torsi dari satu poros masukan. Pada mobil diferensial digunakan untuk mentransmisikan daya keporos-poros penggerak roda. Saat mobil berbelok, roda sebelah dalam kurva belokan dan berputar lebih pelan dibandingkan dengan roda sebelah luar. Jika tanpa diferensial, roda penggerak akan mempunyai putaran yang sama. Pada saat berbelok (roda sebelah-dalam kurva – belokan menempuh busur yang lebih pendek dibandingkan dengan roda sebelah luar), salah satu roda akan slip dan kendaraan akan sulit dikendalikan. Berikut adalah bagian-bagian dari diferensial. 6

1 2

4

5 3 1. Poros penggerak ( Propeller )

4. Rumah diferensial

2. Roda gigi pinion ( Drive Pinion )

5. Poros aksel

3. Roda gigi cincin ( Ring Gear )

6. Roda

Gbr 2.1 Bagian-bagian diferensial


9

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Bagian-bagian rumah diferensial terdiri dari :

c

a. Rumah dudukan poros roda gigi planet a b. Roda gigi samping c. Roda gigi pinion b

Gbr 2.2 Bagian-bagian rumah diferensial

2.1.2 Final Gears Didalam diferensial terdapat roda gigi penggerak (final gears). Final gears terdiri dari drive pinion dan ring pinion. Final gears diferensial terdiri dari dua type: 

Hypoid Bevel Gear Type hypoid bevel gear digunakan pada kendaraan penggerak roda belakang. Drive pinion terpasang offset dengan garis tengah ring

gear

Perbandingan

seperti

diperlihatkan

persinggungan

pada

roda-roda

gambar

dibawah.

giginya besar dan

bekerjanya sangat halus. Selama roda-roda gigi berkaitan satu sama lainnya, type hypoid bevel gear harus dilumasi dengan oli hypoid gear yang memiliki oil film yang kuat.


10


Gbr 2.3 Hypoid bevel gear 

Helical Gear Tidak seperti hypoid gear, untuk menghasilkan puntiran, gigi helical gear drive pinion selalu bersinggungan dengan gigi ring gear pada lokasi yang sama tanpa ada celah antara kedua gigi tersebut. Oleh sebab itu bunyi dan getaran yang timbul sangat kecil, dan momen dapat dipindahkan dengan lembut.

Gbr 2.4 Helical gear


11

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 2.2

Rodagigi Diferensial

2.2.1 Prinsip Dasar Unit Rodagigi Diferensial Prinsip

dasar unit

rodagigi

diferensial

dapat

dipahami

dengan

menggunakan peralatan yang terdirii dari pinion gear dan dua rack seperti diperlihatkan gambar (a). Kedua rack dapat menggelincir dengan bebas pada arah vertical sejauh guide (berat rack dan tahanan gelincir terangkat secara bersamaan). Pinion gear diletakkan diantara dua rack, pinion dihubungkan keshackle dan dapat digerakkan oleh shackle. Bila beban (W) yang sama diletakkan pada setiap rack kemudian shackle ditarik keatas maka kedua rack akan terangkat keatas pada jarak yang sama sejauh shackle ditarik keatas, selama tahanan yang terdapat pada kedua sisi pinion sama, hal ini akan mencegah agar pinion tidak berputar. Tetapi bila beban yang lebih besar diletakkan pada rack sebelah kiri dan shackle ditarik keatas seperti pada gambar (b), pinion akan berputar sepanjang gerigi rack yang mendapat beban lebih berat disebabkan adanya perbedaan tahanan yang diberikan pada pinion. Dan ini mengakibatkan rack yang mendapat beban lebih kecil akan terangkat. Jarak rack yang terangkat sebanding dengan jumlah putaran pinion. Dengan kata lain bahwa rack mendapat tahanan lebih besar tidak bergerak sementara rack yang tahanannya lebih kecil akan bergerak. Prinsip gerakan rack dan pinion, digunakan pada perencanaan roda-roda gigi diferensial.


12


Gbr 2.5(a) Kedua rack bergerak pada jarak yang sama

Gbr 2.5(b) Rack diberi tahanan kecil


13

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 2.2.2 Konstruksi Dasar Unit Roda Gigi Diferensial Putaran poros engkol yang diteruskan oleh propeller shaft diperkecil sesuai tenaga yang diteruskan drive pinion ke ring gear. Sebaliknya momen bertambah dan arah transmisi berubah tegak lurus terhadap arah asalnya. Seperti diperlihatkan pada gambar dibawah, dua (atau empat pada beberapa kendaraan) diferensial pinion dan dua roda gigi sisi (side gear) terletak didalam rumah diferensial yang menjadi satu kesatuan dengan ring gear. Bila rumah diferensial berputar, pinion diferensial yang terikat pada rumah diferensial melalui poros pinion diferensial ikut berputar . Side gear dihubungkan ke poros belakang (rear axle shaft)

Gbr 2.6 Konstruksi dasar diferensial


14

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 2.2.3 Fungsi Dasar Roda Gigi Diferensial Secara garis besar ada 3 fungsi dasar dari unit roda gigi diferensial, yaitu : a. Jalan Lurus Tahanan gelinding (rolling resistance) pada kedua roda penggerak (drive gear) hampir sama pada saat kendaraan bergerak lurus pada jalan datar. Oleh karena itu kedua side gear berputar sebanding dengan putaran pinion diferensial dan semua komponen berputar dalam satu unit. Bila tekanan kedua poros axle belakang sama ( A dan B ) seperti diperlihatkan gambar dibawah, pinion diferensial tidak berputar sendiri tetapi berputar bersama dengan ring gear, rumah diferensial, dan poros pinion (pinion shaft). Dengan demikian pinion diferensial hanya akan berfungsi untuk menghubungkan sidde gear bagian kiri dan kanan. Dengan demikian pinion diferensial hanya berfungsi untuk menghubungkan side gear bagian kiri dan kanan. Dengan demikian kedua side gear berputar merupakan satu unit dengan putaran pinion diferensial menyebabkan kedua drive wheel berputar pada rpm yang sama.

RPM A=B Gbr 2.7(a) RPM Poros axle belakang sama ( A dan B ) Universitas Mercu Buana

15


RPM A=B Gbr 2.7(b) RPM Poros axle belakang sama ( A dan B ) b. Membelok Pada saat kendaraan membelok (turning), jarak tempuh roda bagian dalam lebih kecil (busurnya lebih pendek) dari pada roda bagian luarnya. Bila dibandingkan dengan kendaraan pada saat berjalan lurus. Pada saat side gear bagian kiri ditahan seperti pada gambar dibawah, tiap pinion diferensial berputar mengelilingi shaftnya masing-masing dan juga bergerak mengelilingi axle belakang. Akibatnya putaran side gear bagian kanan bertambah. Dengan kata lain pada saat pinion diferensial berputar mengelilingi


16

Tugas Akhir : Analisa Diferensial salah satu side gear dan bergerak bersama-sama dengan yang lainnya (tergantung pada tahanan yang diberikan pada roda), jumlah putaran side gear satunya adalah dua kali dari putaran ring gear. Hal ini dapat dikatakan bahwa putaran rata-rata roda gigi kedua adalah sebanding dengan putaran ring gear.

RPM A < B Gbr 2.8 RPM Poros axle belakang tidak sama ( A dan B )


17

Tugas Akhir : Analisa Diferensial c. Satu Roda Pada Permukaan Jalan Yang Berlumpur] Bila salah satu roda berada dilumpur maka akan trjadi slip bila pedal accelerator ditekan. Hal ini disebabkan karena tahanan gesek yang sangat rendah dari permukaan Lumpur. Ini akan menyulitkan untuk mengeluarkan roda dari limpur, karena lebih banyak terjadi slip (putaran dua kali lebih banyak dari pada ring gear) dari pada bergerak. Jenis roda gigi yang terdapat pada diferensial adalah roda gigi kerucut. Sehingga pada perhitungan roda gigi akan didasarkan pada teori perhitungan roda gigi kerucut.

2.3 Roda gigi kerucut Roda gigi yang termasuk dasar adalah roda gigi dengan poros sejajar, dan dari jenis ini yang paling dasar adalah roda gigi lurus. Namun, bila diingini transmisi untuk putaran tinggi, daya besar dan bunyi kecil antara dua poros sejajar. Dengan alasan inilah kenapa diferensial menggunakan roda gigi kerucut. Karena berfungsi untuk meneruskan putaran dari poros penggerak ke roda kendaraan yang mampu untuk menahan beban yang besar.

2.3.1 Frofil roda gigi kerucut. Sepasang roda gigi kerucut yang saling berkait dapat diwakili dua bidang kerucut dengan titik puncak yang berimpit dan saling menggelinding tanpa slip. Kedua bidang kerucut ini disebut “kerucut jarak bagi”. Besarnya sudut puncak kerucut merupakan ukuran bagi putaran masing-masing porosnya. Gambar dibawah menunjukkan frofil dan nama bagian-bagian roda gigi kerucut.


18


Gbr 2.9 Profil roda gigi kerucut

Gbr 2.10 Kerucut belakang dan roda gigi lurus ekivalen

2.3.2 Perhitungan perbandingan final gear dan gaya tangensial Roda gigi kerucut yang terdapat pada bagian diferensial terdiri dari pinion gear dan ring gear. Karena fungsinya untuk meneruskan putaran, maka akan terdapat selisih putaran antara kedua gigi tersebut diatas. Rasio perbandingan


19

Tugas Akhir : Analisa Diferensial putaran antara pinion gear dan ring gear (rasio final gear i f ) dapat dihtung dengan rumus :

if  Dimana :

n1 d 2 z 2   n 2 d 1 z1

i f = rasio final gear

n = putaran

(rpm)

d = diameter roda gigi (mm) z = jumlah gigi

Diameter lingkaran jarak bagi : d 1  mz1 d 2  mz 2 dimana : m = modul Roda gigi diferensial juga dapat mengalami keruskan berupa gigi patah, aus atau berlubang-lubang permukannya. Dalam hal ini penulis akan menghitung gaya tangensial yang terjadi pada roda gigi. Gaya tangensial bisa dihitung dengan menghitung terlebih dahulu kecepatan keliling v k (m/s). Jika diameter jarak bagi

d 1 dan roda gigi mempunyai kecepatan putaran n1 (rpm), maka kecepatan keliling adalah :

vk 


d 1 n1 60 x1000

20

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Hubungan antara daya yang ditransmisikan P (kw), gaya tangensial Ft (kg) dan kecepatan keliling v k (m/s) adalah :

P

Ft v k 102

2.3.3 Perhitungan Beban Permukaan Roda Gigi Kerucut Perhitungan beban permukaan FH (kg/mm), didasarkan pada ukuran penampang rata-rata gigi, dilakukan menurut rumus berikut :

FH   c2

d1 C v I C p2 Co Cm C f

dimana :  c ( kg / mm 2 ) adalah tegangan kontak yang dijinkan, seperti diberikan dalam Tabel tegangan lentur yang dijinkan dan tegangan kotak seperti dibawah ini.

C p ( kg / mm ) adalah koefisien elastis menurut tabel Koefisien elastis

Cy

adalah faktor dinamis

C o merupakan faktor beban lebih

Cm

adalah faktor distribusi beban

C f adalah faktor kondisi permukaan yang besarnya biasanya =1 I adalah faktor geometri .


21

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Adapun tabel yang berhubungan dengan perhitungan beban permukaan roda gigi kerucut adalah seperti dibawah ini : Tabel 2.1 Tegangan lentur yang diizinkan dan tegangan kontak yang diizinkan (roda gigi kerucut)

Gbr 2.11 Faktor dinamis roda gigi kerucut Universitas Mercu Buana

22

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Tabel 2.2 Faktor beban lebih K o , C o

Gbr 2.12 Koefisien geometri dari kekuatan lentur Roda gigi kerucut dengan sudut tekanan

20 0

dan sudut poros

90 0

Tabel 2.3 Faktor pembagian beban K m , C m


23

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Tabel 2.4 Koefisien Elastis C p ( kg / mm )

Gbr 2.13 Faktor geometri roda gigi kerucut lurus dengan sudut tekanan 20 0

dan sudut poros

90 0

2.3.4 Perhitungan Laju Kendaraan Dengan mengetahui rasio perbandingan ring gear dan pinion gear, rasio transmisi, putaran, dan diameter ban yang digunakan maka kita bisa menghitung laju (kecepatan) kendaraan pada setiap transmisi (gigi). Perhitungannya adalah dengan menggunakan rumus sebagai berikut :


24


V

nxD Im xIfx60

Dimana : V

= Laju kendaraan (m/s)

N

= Putaran mesin saat torsi maksimum (rpm)

Im

= Rasio gigi transmisi

If

= Rasio gigi diferensial

D

= Diameter ban (m)

(ENSIKLOPEDI

OTOMOTIF , AMIN NUGROHO, HAL 86)

Pada mobil berpenggerak roda belakang, gigi akhir berada pada poros belakang atau diferensial. Sedangkan pada mobil berpenggerak depan berada pada transaksel atau disatukan dengan transmisi. Untuk mobil 4WD (4x4), tergantung pada poros yang paling banyak bekerja. Sedangkan Toyota kijang yang masih mengandalkan roda belakang perbandingan ini tergnatung pada gardan belakang. Angka perbandingan ditulis 1 : 4,058 atau angka satu dihilangkan. Angkan terakhir (4,058) menunjukkan, poross roda berputar satu sedangkan poros propeller atau as poros output transmisi berputar 4,058. Tepatnya poros roda atau roda berputar lebih lambat ketimbang poros transmisi. Cara itu mesti dilakukan karena diameter atau jari-jari roda sangat besar sedangkan poros yang memutarnya kecil. Untuk itulah diperlukan pengurangan atau perbandingan gigi.


25


BAB III PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA 3.1 Data-data Data-data yang dikumpulkan adalah data yang diperoleh pada saat pengerjaan cut way dan data-data dari spec mesin mobil kijang seri 5K dan juga loetratur yang berhubungan dengan perhitungan roda gigi. Karena cut way merupakan modifikasi dari mesin mobil kijang seri 5K. Adapun data-data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

P=

daya yang ditransmisikan = 51.4 kw

n=

puataran yang ditransmisikan = 5000 rpm

z1 =

jumlah gigi pinion = 9

z2 =

jumlah gigi ring gear = 38

d1 =

diameter gigi pinion = 50 mm

pinion gear menggunakan bahan SNC 21 Celup dingin dan temper HB 300 ring gear menggunakan bahan S45 C baja celup dingin temper

c=

151 kg / mm 2

dari tabel

C p2 = 74,2 2 = 5506 kg / mm 2

dari tabel

Cv =

dari tabel

0,7


26


C o = 1,25

dari tabel

C m = 1,3

dari tabel

Cf = 1

dari tabel

I =

dari tabel

0,077

rasio transmisi (Im) mobil kijang seri 5K : Im1 = 3,652 Im2 = 1,947 Im3 = 1,379 Im4 =

1,000

Im5 =

0,795

Imr = 4,000

 transmisi pembalik

D = 600 mm = 0.6 m --> diameter ban luar

3.2 Perhitungan rasio final gear dan gaya tangensial 3.2.1 Perhitungan rasio final gear Dengan mengetahui jumlah gigi pinion gear dan ring gear kita bisa mendapatkan rasio final gear yaitu : diketahui : z1 =

9

z2 =

38

maka,

if 

n1 d 2 z 2   n 2 d 1 z1


27


if 

z2 z1

if 

38 9

i f  4,5

3.2.2 Perhitungan Gaya Tangensial Gaya tangensial yang dialami roda gigi adalah :

P

Ft v k 102

Untuk menghitung gaya tangensial yang terjadi, terlebih dahulu kita mencari kcepatan keliling roda gigi pinion Kecepatan keliling roda gigi pinion adalah :

vk  Diketahui : d 1 =

d 1 n1 60 x1000 50 mm

n=

5000 rpm

vk 

x50 x5000 m/s 60 x1000

vk 

785000 60000

m/s

v k  13 , 08 m/s


28

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Setelah kita mendapat kecepatan keliling roda gigi, maka kita bisa menghitung gaya tangensial.

P

Ft v k 102

Ft 

Px102 vk

dimana; P = 51,4 kw

v k  13 , 08 m/s Ft 

51,4 x102 kg 13,08

Ft  400,08 kg

3.3 Perhitungan Beban Permukaan Roda Gigi Kerucut

Beban yang dialami permukaan roda gigi kerucut dalam hal ini beban yang dialami roda gigi pinion adalah :

FH   c2 dimana ;

c=

d1 C v I C p2 Co C m C f

151 kg / mm 2

C p2 = 74,2 2 = 5506 kg / mm 2

Cv =

0,7

C o = 1,25


29


C m = 1,3 Cf = 1

FH  1512

I =

0,077

d1 =

50 mm

50 0,7 x0,077 kg/mm 5506 1,25 x 2,3 x1

FH  3,88 kg/mm

3.4 Perhitungan Laju Kendaraan Berdasarkan data diatas maka kita bisa mencari laju (kecepatan) maksimum kendaraan pada setiap transmisi. Laju maksimum kendaraan pada setiap transmisi adalah sebagai berikut :  Laju maksimum mobil pada gigi 1

V1  Diketahui :

nxD Im1 xIfx60

m/s

n

= 5000 rpm

D

= 0.6m

Im1 = 3,652

V1 

If

= 4,5

V1

=…

5000 x 0.6 m/s 3,652 x 4,5 x60

V1  9,5 m/s


30

Tugas Akhir : Analisa Diferensial  Laju maksimum mobil pada gigi 2 Diketahui :

n

= 5000 rpm

D

= 0.6m

Im2 = 1,947

V2 

If

= 4,5

V2

=…

5000 x 0.6 m/s 1,947 x 4,5 x60

V 2  17,9 m/s

 Laju maksimum mobil pada gigi 3 Diketahui :

n

= 5000 rpm

D

= 0.6m

Im3 = 1,379

V3 

If

= 4,5

V3

=…

5000 x 0.6 m/s 1,379 x 4,5 x 60

V3  25,3 m/s


31

Tugas Akhir : Analisa Diferensial  Laju maksimum mobil pada gigi 4 Diketahui :

n

= 5000 rpm

D

= 0.6m

Im4 = 1,00

V4 

If

= 4,5

V4

=…

5000 x 0.6 m/s 1,00 x 4,5 x60

V 4  34,88 m/s

 Laju maksimum mobil pada gigi 5 Diketahui :

n

= 5000 rpm

D

= 0.6m

Im5 = 0,795

V5 

If

= 4,5

V5

=…

5000 x 0.6 m/s 0,795 x 4,5 x60

V5  43,88 m/s


32

Tugas Akhir : Analisa Diferensial  Laju maksimum mobil pada gigi pembalik (mundur) Diketahui :

n

= 5000 rpm

D

= 0.6m

Im5 = 4,00 If

= 4,5

VR = …

VR 

5000 x 0.6 m/s 4,00 x 4,5 x60

V R  8,7 m/s


33


BAB IV ANALISA CARA KERJA,TROUBLESHOOT DAN SERVICE DIFERENSIAL

4.1 Cara Kerja Diferensial

Gbr 4.1 Bagian bagian utama dfferensial Gambar diatas memperlihatkan bagian-bagian utama pada sebuah differensial. Pada saat mobil dalam keadaan berjalan lurus, level jalan dan kedua ban mendapatkan traksi yang sama, dalam hal ini ada perbedaan aksi. (Traksi


34

Tugas Akhir : Analisa Diferensial adalah perekat atau gesekan tarikan dari ban terhadap jalan). Roda gigi cincin, wadah diferensial, roda gigi pinion diferensial, dan roda gigi samping diferensial semuanya berputar dalam satu kesatuan. Roda gigi pinion tidak berputar pada poros pinionnya tetapi cukup berputar pada kedua sisi rodagigi dan poros gandar pada kecepatan yang sama

Gbr 4.2 Aksi diferensial pada saat membelok

Pada saat kendaraan memasuki suatu tikungan, hambatan ban bagian dalam ketika membelok mulai meningkat. Ban bagian dalam ini memiliki jarak Universitas Mercu Buana

35

Tugas Akhir : Analisa Diferensial lintasan yang pendek (seperti gambar diatas). Ban bagian luar harus melintas dengan jarak yang lebih besar. Rodagigi pinion diferensial mengenakan torsi yang sama terhadap setiap rodagigi samping. Namun demikian, beban yang tidak dari ban menyebabkan rodagigi pinion mulai berputar pada poros pinionnya. Rodagigi pinion tersebut berjalan disekeliling rodagigi samping, sehingga roda bagian dalam akan berputar lebih lambat. Hal ini akan meningkatkan kecepatan rodagigi samping pada roda bagian luar dengan jumlah yamg sama. Gambar diatas memperlihatkan aksi diferensial dalam keadaan berputar. Kecepatan awal wadah diferensial adalah 10 persen. Perputaran rodagigi pinion membawa 90persen dari kecepatan ini menuju putaran yang lebih lambat pada rodagigi bagian dalam. Perputaran rodagigi pinion menjadi 110 persen dari kecepatan menuju putaran yang lebih cepat dari roda luar. Diferensial yang diuraikan diatas merupakan diferensial terbuka atau standard. Diferensial tersebut membawa torsi yang sama ke setiap roda. Jika salah satu rodanya mulai selip dan berputar, diferensial terbuka membagi kecepatan putarnya dengan jumlah yang tidak sama. Ban yang memiliki traksi yang baik akan lambat dan behenti. Hal ini juga dapat menghentikan kendaraan atau mencegah terjadinya pergerakan. Berdasarkan uraian diatas, kita dapat menyimpulkan bahwa diferensial akan bekerja jika adanya perbedaan putaran antara roda kanan dengan roda kiri. Untuk lebih jelasnya adalah seperti uraian dibawah ini.


36

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Kendaraan jalan lurus ( diferensial tidak bekerja ) 

Gigi rak A berhubungan dengan roda P1 dan gigi rak B berhubungan dengan roda P2



Gigi rak A dan gigi rak B dihubungkan oleh roda gigi antara / penyesuai



Lengan T berhubungan dengan poros roda penyesuai



Beban / koefisien gesek P1=P2 dan lengan ( T ) diberi gaya sebesar FT



Maka roda gigi penyesuai tidak berputar pada porosnya tetapi akan membawa gigi rak A dan B bergerak bersama-sama

Diferensial tidak bekerja : NP1 = NT = Np2 Kendaraan belok kanan 

Beban koefisien gesek P1< P2 dan lengan (T) diberi gaya sebesar FT



Roda P1 digerakkkan oleh poros penyesuai ditambah putaran roda gigi penyesuai



Roda P2 digerakkan oleh poros penyesuai dikurangi putaran roda gigi penyesuai

nP belok = nP lurus

Diferensial bekerja : Putaran roda korona “T” tetap berputarnya roda gigi penyesuai menyebabkan perbedaan putaran roda kiri dan kanan ( nP1 > nP2 )

Gbr 4.3 Saat Diferensial dan tidak bekerja


37


Saat jalan belok jarak tempuh roda

Roda pada permukaan

dalam dan roda luar berbeda ( Roda

jalan yang kasar akan

luar harus berputar lebih cepat )

bergerak lebih jauh dari pada roda pada permukaan jalan yang rata dan halus

Lurus : Gigi samping NK = NA = NB Belok kiri

Gigi penyusun

NA

=

NK - NC

NB

= NK

+ NC

Belok kanan NA

=

NK + NC

NB

= NK

-

NC

Gbr 4.4 Roda gigi samping dan roda gigi pinion Gigi antara ( gigi penyesuai ) dapat membuat perbedaan putaran roda kiri dan kanan sesuai dengan sifat jalan kendaraan


38

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 4.2 Diferensial Selip Terbatas Pada jenis diferensial terbuka, sebagian dari gandar penggeraknya menggunakan diferensial selip terbatas (gambar 2.13). Di dalam wadahnya terdapat kopling atau kerucut. Saat roda kendaraan tersebut berputar, kopling atau kerucut mengunci wadah terhadap roda gigi samping diferensial. Hal ini akan mencegah aksi diferensial. Kedua gandarnya sekarang berputar dengan kecepatan yang sama.setiap kopling cakram ganda dibuat dari susunan bolak-balik pelat gesekan dan pelat baja. Pada pelat gesekan terdapat poros bintang yang di satukan dengan roda gigi samping dan berputar dengannya. Sedangkan pada pelat bajanya terdapat tonjolan yang di sesuaikan ke dalam wadah diferensial. Ketika koplingnya terhubung, pelat mendapatkan gaya secara serentak. Hal ini akan mengunci wadah terhadap rodagigi samping, dan memindahkan torsi ke poros gandar dan roda kendaraan. Pada umumnya diferensial selip terbatas menggunakan pegas kopling di antara rodagigi samping. Pegas tersebut memberikan gaya dorong keluar pada roda gigi samping untuk membantu menghasilkan aksi penguncian yang lebih cepat.


39


Gbr 4.5 Diferensial slip terbatas yang menggunakan dua kopling cakram ganda

Ketika mobil melintasi suatu belokan dalam pengemudi normal, ada cukup gaya yang dikeluarkan untuk menjadikan kopling tersebut menjadi selip. Hal ini menjadikan roda bagian luar berputar lebih cepat dibandingkan dengan roda bagian dalam.


40


Gbr 4.6 Daya mengalir melalui diferensial slip terbatas pada saat melintasi belokan.

4.3 Analisa Throuble Shooting 4.3.1 Diagnosa Gangguan Gandar Penggerak Dan Diferensial Pada saat kita mengemudikan sebuah kendaraan, kadang-kadang kita mendengar bunyi-bunyian (kegaduhan) yang tidak wajar dari enginee kendaraan. Adanya kegaduhan ini merupakan suatu tanda-tanda awal dari suatu gangguan pada gandar penggerak atau diferensial. Jenis gangguan yang kita dengar sebenarnya dapat membantu kita dalam menentukan apa penyebab terjadinya gangguan tersebut. Perhatikan jenis kegaduhan yang dihasilkan saat mobil tersebut dikendarai, apakah kemunculan kegaduhannya pada waktu jalan Universitas Mercu Buana

41

Tugas Akhir : Analisa Diferensial lurus atau hanya saat membelok. Perhatikan apakah kegaduhannya keras saat enginee sedang dikendarai atau saat kendaraan tersebut meluncur. Kegaduhan roda gigi pinion dan cincin biasanya akan berubah apabila bebannya berubah. Kegaduhan bantalan pinion akan berubah apabila kecepatan kendaraan berubah dan biasanya tidak dipengaruhi oleh beban dan putaran. Disini sulit untuk mendiagnosa kegaduhan gandar penggerak dan diferensial dengan hanya menghidupkan mobil didalam bengkel dan dalam keadaan roda-rodanya diam. Pengetesan kendaraan dijalan raya biasanya diperlukan untuk menentukan lokasi dan mengenal kegaduhan penggerak tenaga. Kepastian kondisi pengoperasian diperlukan untuk menentukan terjadinya kegaduhan. Kadang-kadang kegaduhan dapat didengar apabila kendaraan tersebut dijalankan diatas dynamometer sasis. Berikut ada beberapa trobleshoot (gangguan) yang bisa didiagnosa pada gandar penggerak atau diferensial, antara lain :

a. Deruman Kegaduhan deruman atau yang sering disebut dengan garden noise biasanya disebabkan oleh penyetelan rodagigi cincin dan pinion yang tidak tepat. Hal ini terjadi karena kontak antar gigi yang telah aus dan kegagalan roda gigi. Kegaduhan deruman (garden noise) menimbulkan suara geraman yang akan mempercepat keausan. Untuk mengatasi hal ini sebaiknya kendaraan dibawa kebengkel dan ikutilah prosedur penyetelan rodagigi cincin dan pinion sesuai dengan manual servis kendaraan.

b. Kegaduhan pada saat Akselerasi Kegaduhan yang lebih keras terjadi saat kendaraan diakselerasi kemungkinan disebabkan oleh kontak yang berat pada ujung tumit gigi rodagigi


42

Tugas Akhir : Analisa Diferensial cincin. Kegaduhan yang lebih keras terjadi saat kendaraan meluncur kemungkinan penyebabnya adalah kontak kemiringan yang berat. Bunyi berdebam yang keras selama akselerasi atau deselerasi bisa diakibatkan oleh kelonggaran antara poros gandar dan rodagigi samping pada diferensial. Kegaduhan tersebut juga bisa disebabkan oleh backlash roda gigi cincin dan kelonggaran antar rodagigi pinion dan rodagigi samping pada diferensial.

c. Kegaduhan pada saat membelok Jika kegaduhan terdengar hanya saat kendaraan tersebut melewati suatu belokan, permasalahannya terjadi pada bantalan gandar yang jelek atau didalam diferensial. Bantalan gagandar yang jelek biasanya akan memperbanyak kegaduhan pada bagian luar ketika kendaraan tersebut membelok. Kemudian bantalan gandar luar akan berputar lebih cepat membawa beban yang lebih besar dibandingkan dengan gandar bagian dalam. Melakukan belokan kearah sebaliknya biasanya akan mengurangi atau menghilangkan kegaduhan akibat bantalan gandar yang jelek. Diferensial bagian dalam, roda gigi pinion yang ketat pada poros pinion, rodagigi atau pinion yang rusak,terlalu banyak backlash antara rodagigi,atau bantalan wadah diferensial yang aus dapat menyebabkan kegaduhan saat membelok. Bagian-bagian dalam tersebut pada diferensial bergerak relatif antara satu dengan yang lainnya selama membelok.


43


d. Kemudi Torsi Terjadinya kemudi torsi adalah akibat dari ukuran ban yang berbeda di roda-roda gandar penggerak dan juga tekanan angin yang tidak sesuai dengan anjuran pembuat ban. Kendaraan akan tertarik kesalah satu sisi pada saat akselerasi. Untuk mengatasi hal ini sebaiknya ukuran-ukuran ban disamakan dan tekanan angin disesuaikan dengan anjuran dari pembuat ban

e. Permasalahan pada Diferensial Selip terbatas Diferensial selip terbatas memerlukan pelumas khusus. Pelumas yang salah dapat mengakibatkan permukaan kopling menyerobot. Hal ini akan menghasilkan suatu kegaduhan yang gemeretak saat membelok. Perbaiki keadaan ini dengan mengeluarkan pelumas dan kemudian mengisi pelumas yang tepat dalam jumlah tertentu. Gunakan ban berjenis sama pada kedua roda gandar penggerak yang menggunakan diferensial selip terbatas. Kedua ban akan memiliki pola, tekanan udara dan keausan yang sama.

4.3.2 Diagnosa Kerusakan Pada Diferensial Berikut ini ada beberapa kerusakan yang bisa diagnosis yang sering terjadi pada sistim diferensial, antara lain :


44

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 1.

Suara ketukan pada rangkaian transmisi penggerak, suara mendengkang sewaktu kendaraan dioperasikan pada kecepatan konstan di bawah 15 km/jam dan dalam posisi gigi netral atau gigi tinggi.

Kerusakan

Perbaikan

 Join universal aus atau rusak

 Ganti join universal dengan yang

 Lubang hub roda gigi samping diferensial mengalami keausan

baru  Ganti roda gigi samping dengan yang baru

2.

Suara kasar, getaran dan suara nyaring pada body mobil saat berjalan pada berbagai kecepatan.

Kerusakan

Perbaikan

 Poros propeller rusak

 Ganti poros propeller dengan yang

 Poros propeler tersangkut sesuatu

baru  Bersihkan poros propeller agar

 Ban tidak balans  Join-join

universal

tidak ada barang yang tersangkut terpasang  Balanskan ban/roda

terelalu ketat

 Pukul lengan join (yoke) dengan palu sehingga terlepas, ganti join jika tidak dapat dilepaskan atau join

 Join universal sudah aus

terasa kasar sewaktu diputar dengan

 Permukaan Flens poros propeler

tangan.


45

Tugas Akhir : Analisa Diferensial kasar karena aus/sentakan

 Ganti join universal dengan yang baru

 Poros propeler atau flens poros  Bubut tidak rata

permukaan

flens

poros

propeler

agar

mempunyai

permukaan

yang

seragam/halus

kembali  Periksa berat penyeimbang yang terlepas dari poros propeller  Join

translasi

mengalami  Buka poros dan ganti, lalu putar

kelonggaran yang berlebihan

180º

flens

propeler

penyambung

dari

posisi

poros semula

kemudian pasang kembali  Ganti bagian yang aus atau rusak dengan suku cadang yang baru

3.

Suara gesekan logam

Kerusakan

Perbaikan

 Flens penyambung poros propeler  Perbaiki bagian yang bengkok dan atau lengan join bergesek dengan

ganti jika ada bagian yang rusak

penggerak akhir


46

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 4.4 Service Diferensial 4.4.1 Service Diferensial dan Gandar penggerak Berbagai jenis gandar penggerak digunakan pada kendaraan berpenggerak roda belakang dan empat roda penggerak. Kontruksi,cara kerja,diagnosa dan servis biasanya sama saja. Perbedaan hanya cara rakitan diferensial tersebut dilepas dari rumah gandarnya. Setelah melepaskan poros penggerak dan membongkar poros gandar, diferensial pembawa pembawa yang dapat di lepas di tarik ke arah depan dari rumah gandar belakang. Sedangkan diferensial pembawa integral dilepas dari arah belakang.(Gbr 4.1 ) Pekerjaan servis terdiri dari mengganti bantalan dengan sil poros gandar, dan mengganti sil pinion penggerak. Servis lainnya adalah mengganti dan menyetel roda gigi cincin dan pinion, dan overhaul rakitan diferensial.


47


Gbr 4.7 Gandar penggerak dengan pembawa integral yang dibongkar 4.4.2 Mengganti Bantalan dan Sil Gandar Kegaduhan bantalan atau kebocoran pelumas bisa mengindikasikan perlunya penggantian bantalan dan sil gandar. Pada sebuah gandar belakang, setiap poros gandar dipasang pada tempatnya sebuah pengunci C pada ujung dalam(Gbr 4.2) atau sebuah penahan pada ujung luar. Pengunci atau penahan untuk mencegah poros gandar tersebut meluncur keluar dari rumah gandar saat berputar.


48


Gbr 4.8 Melepas atau memasang pengunci C pada alur yang terletak pada ujung dalam poros gandar, di dalam wadah diferensial Umumnya, gandar belakang jenis pembawa integral menggunakan pengunci C. untuk melepas pengunci C, bersihkan semua kotoran dari penutup rumah gandar belakang. Kuras pelumas dan lepaskan tutup belakangnya. Lepaskan baut pengunci poros pinion dan poros pinionnya. Dorong kedalam pada poros gandarnya. Lepaskan pengunci C dari alur ujung dalam poros gandar,di dalam wadah diferensial (Gbr 4.3), setelah itu, kemudian tariklah poros gandar keluar dari rumah gandarnya.


49


Gbr 4.9 Mengganti sil dan bantalan roda pada sebuah gandar penggerak belakang Gunakanlah sebuah palu luncur, lepaskan sil dan bantalan roda dari rumah gandar. Dengan sebuah palu dan obeng atau peranti pemasang yang tepat, pasanglah sil dan bantalan baru. Kemudian lumasilah bibir sil untuk mencegah kerusakan yang diakibatkan perputaran gandar.

4.4.3 Mengganti Sil Pinion Sil pinion ditempatkan diujung pembawa diferensial, bagian atas bantalan pinion depan. Ketatkan mur peruntuh pinion secara parsial disebuah penjarak runtuh atau selongsong kompresi. Hal ini dilakukan untuk menentukan prabeban bantalan pinion. Ketika mengganti sil pinion, prabeban bantalan pinion jangan diubah. Suatu prosedur khusus untuk mengganti sil pinion dimulai dengan cara mengangkat kendaraan tersebut. Lokasi atau membuat tanda indeks pada poros penggerak dan yok atau flens pinion. Lepaskan poros penggerak dari flens pinion, Universitas Mercu Buana

50

Tugas Akhir : Analisa Diferensial tetapi jangan menarik yok selip dari poros output transmisi. Hal ini untuk mencegah pelumas transmisi tersebut tersebut agar tidak terjadi kebocoran. Tumpulah bagian belakang poros penggerak dengan mengikat pada pipa pembuangan atau bagian bodi bawah lainnya. Tandailah posisi flens pinion, poros pinion, dan mur pinion. Pasanglah kunci kunci torsi dan socket pada mur pinion . Putarlah pinion sampai beberapa putaran. Catatlah torsi yang dihasilkan. Kemudian lepaskan mur pinion, flens pinion dan sil. Periksalah permukaan sil pada flens pinion dengan yang baru. Lepaskan kotoran atau beram di dalam lubang pembawa. Lumasilah sil tersebut, selanjutnya lakukan pemasangan. Luruskan tanda-tanda pada poros pinion dan flens pinion, kemudian pasanglah flens pinion. Lumasi cincin sisi pada mur yang baru dan ketatkan mur. Putarlah pinion agar duduk pada bantannya. Ukurlah perbedaan bantalan pinion dengan menggunakan kunci torsi. Ketatkan mur pinion sampai perbedaan bantalan pinion kembali seperti semula

Gbr 4.10 Pengukuran prabeban bantalan pinion dengan menggunakan kunci torsi


51

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 4.4.4 Penyervisan Rakitan Diferensial Gbr 4.1 memperlihatkan sebuah gandar belakang yang dibongkar dengan sebuah

pembawa

integral

dan

diferensial

terbuka.

Untuk

melakukan

pembongkaran dan penyervisan diferensial, ikutilah prosedurnya sesuai dengan manual servis kendaraan. Servis diferensial pada umumnya dilakukan dengan membongkar rakitan diferensial dari rumah gandarnya, yang tetap ada dalam kendaraan. Pemeriksaan utama diferensial ketika dibongkar biasanya akan mendapatkan informasi tentang keperluan yang harus dilakukan. Dari informasi yang didapat, keluhan pengguna dan test jalan raya semuanya akan membantu dalam menentukan banyaknya pembongkaran yang akan dilakukan. Sebelum membonkar diferensial, ukurlah prabeban bantalan. Dan backlash roda gigi cincin. Demikian juga, periksa pola kontak gerigi roda gigi cincin. Hal ini dilakukan dengan mengelap pelumas dari pembawa dan membersihkan setiap gigi pada roda gigi cincin, lalu putarkan roda gigi cincin satu putaran kesetiap arah. Hal ini akan meninggalkan pola kontak kedua sisi gerigi dari roda gigi cincin tersebut. Gambar 4.13 memperlihatkan bagaimana ganjal setelah kedalaman pinion dan bagaimana menyetel mur (atau ganjal) untuk mengatur posisi roda gigi cincin. Dengan memutarkan mur penyetel atau mengubah ganjal akan meningkatkan atau menurunkan kelonggaran roda gigi cincin.


52


Gbr 4.11Pengukuran backlash roda gigi cincin dengan menggunakan indikator dial.

Gbr 4.12 Pola kontak gerigi roda gigi cincin dan pinion.


53


Gbr 4.13 Prosedur penyetelan untuk membetulkan kontak gergi roda gigi dan kelonggaran (backlash) pada sebuah diferensial. Ganjal digunakan untuk menyetel kedalaman pinion.


54

Tugas Akhir : Analisa Diferensial Mur penyetel posisi roda gigi cincin untuk meningkatkan atau menurunkan kelonggaran.

Gbr 4.8 Diferensial selip terbatas yang dibongkar


55

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 4.4.5 Penyervisan Diferensial Selip Terbatas Pengoperasian diferensial selip terbatas biasanya dapat diperiksa tanpa melakukan pembongkaran gardan penggerak belakang atau melepas diferensial, putarlah kunci kontak dalam posisi OFF dan tempatkan tuas perseneling dalam posisi PARK. Lepaskan rem parkir dan angkatlah kendaraan dengan menggunakan lift. Cobalah untuk memutarkan setiap roda belakang. Jika roda tidak dapat berputar atau jika roda tersebut sangat keras untuk berputar, maka diferensial selip terbatas beroperasi dengan benar. Jika kedua roda belakangnya berputar dengan mudah, maka diferensial selip terbatas dalam keadaan rusak. Gambar 4.7 memperlihatkan sebuah diferensial selip terbatas yang dibongkar. Perhatikan pengaturan cakram-cakram pada koplingnya. Ikutilah prosedur perbaikan dan penyetelan diferensial selip terbatas sesuai dengan manual servis kendaraan. Posisi pinion penggerak dan kelonggaran roda gigi cincin disetel dengan cara yang sama seperti halnya diferensial terbuka.


56


BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari pengamatan ( observasi ) yang dilakukan penulis data-data yang didapat penulis dari literatur yamg berhubungan dengan diferensial, maka penulis dapat menarik kesimpulan tentang mekanisme kerja diferensial sebagai berikut : 

Pada saat akan berbelok, friksi roda sebelah dalam kurva belokan semakin meningkat. Roda sebelah dalam kurva belokan menempuh busur yang lebih pendek dibandingkan roda sebelah luar sehimgga terjadi beban torsi yang berbeda pada roda-roda; roda sebelah dalam mempunyai beban torsi yang lebih besar.



Timbul ketidaksamaan beban, pinion diferensial akan berputar pada porosnya yang berotasi terhadap roda gigi cincin. Ini juga akan mengakibatkan roda sebelah dalam berputar dengan kecepatan putar yang lebih pelan dengan torsi yang lebih besar dibandingkan dengan roda luar.



Pada saat kendaraan mulai berjalan lurus kembali, beban roda sebelah dalam sama kembali dengan roda sebelah luar sehingga poros pinion berhenti berputar pada porosnya dan berhenti berotasi terhadap roda gigi samping. Akibatnya, kedua poros penggerak roda mempunyai kecepatan putaran dan torsi yang sama kembali.


57

Tugas Akhir : Analisa Diferensial 5.1 Saran-Saran Dari hasil pengamatan dan studi yang dilakukan, maka penulis mencoba untuk memberi saran-saran sebagai berikut :  Bagi setiap pengendara kendaraan bermotor supaya lebih jeli untuk mendengar bunyi-bunyian yang tidak wajar dan tidak biasa. Karena hal ini akan membantu mengetagui lebih dini gangguan yang terjadi pada enginee kendaraan.  Ketika membongkar atau memasang sebuah poros gandar, jangan menempatkan poros bintang pada ujung dalam yang dapat merusak sil oli. Suatu kerusakan sil dapat menyebabkan kebocorab pelumas.


58

DAFTAR PUSTAKA

1. Toyota stap 1 (1988),basic training,jakarta, PT.Toyota Astra Motor 2. Hino Indonesia MFG (2000), Enggine Texs Throuble shooting vol 1, Jakarta, Hino Motors Co Japan 3. Sularso dan Suga, Kiyokatsu, dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin, Jakarta, PT Pradnya Paramita, 1997 4. Nugroho Amin, Ensiklopedi Otomotif, Jakarta, PT.Gramedia Pustaka Utama, 2005 5. Daryanto, Teknik Service Mobil, PT Rineka Cipta, Jakarta, 2005 6. Daryanto, Teknik Merawat AUTO MOBIL, YRAMA WIDYIA, Bandung,2007 7. Budi Santoso, Pelajaran Teknik Mobil, Karya Anda, Surabaya, 1984

xii

ANALISA DIFERENSIAL TOYOTA KIJANG SERI 5K

Recommend Documents