BAB 3 REVERSE ENGINEERING GEARBOX
3.1
Mencari Informasi Teknik Komponen Gearbox Langkah awal dalam proses RE adalah mencari informasi mengenai
komponen yang akan di-RE, dalam hal ini komponen gearbox traktor tangan. Informasi ini dapat berupa informasi umum maupun informasi teknik, serta dapat dicari dari berbagai sumber yang dapat dipercaya. Untuk itu, penulis melakukan studi literatur dari berbagai buku, standar-standar, serta situs internet yang ada. Informasi yang bisa didapat antara lain mengenai fungsi komponen dan cara kerjanya secara umum serta cara melakukan perancangan dan pemilihannya. Untuk fungsi dan cara kerja komponen dapat dicari melalui berbagai buku dan situs internet yang berkaitan. Sedangkan untuk perancangan dan pemilihan komponen lebih baik bila mencari dari berbagai standar yang ada. Buku-buku rujukan dan sitis internet yang dipakai antara lain dapat dilihat pada daftar pustaka di halaman 76. Sedangkan standar-standar dan panduan yang dipakai antara lain: o SNI (Standar Nasional Indonesia) o AGMA (American Gear Manufacturers Association) o ANSI (American National Standards Institute) o ISO (International Standards Organisation) o AISI (American Iron and Steel Institute) o SKF (Svenska Kullagerfabriken) Biasanya dari satu badan standar perlu dipakai beberapa dokumen agar informasi yang didapat cukup lengkap. Untuk situs internet yang dipakai dalam pencarian informasi ini, umumnya merupakan situs teknik yang menyediakan berbagai informasi umum dalam bidang teknik. Proses pencarian informasi ini dapat berlangsung cukup lama karena dibutuhkan informasi yang cukup lengkap sehingga proses RE nantinya dapat berlangsung dengan lebih baik dan lancar. Namun jika nantinya ternyata masih
30
kurang, dapat ditambah lagi dengan rujukan-rujukan lain yang sesuai. Berbagai informasi yang telah didapat penulis telah dibahas dan diringkas pada Bab 2.
3.2
Mencari Pengetahuan Sistem dan Komponen Gearbox Pengetahuan mengenai sistem dan komponen yang akan di-RE meliputi
pengetahuan mengenai fungsinya masing-masing, geometri dan dimensinya, serta materialnya. Informasi pengetahuan ini dapat dicari dari berbagai dokumentasi produk maupun dari sumber umum lainnya serta percobaan langsung. Berikut akan dibahas lebih lanjut mengenai informasi pengetahuan tersebut.
3.2.1
Informasi Pengetahuan Fungsi Sistem dan Komponen Gearbox Fungsi gearbox bisa didapat dari berbagai sumber umum yang ada. Secara
umum, gearbox dibuat untuk meneruskan daya dari mesin ke roda. Untuk menjalankan fungsinya tersebut, gearbox didukung berbagai komponen lain, seperti casing, roda gigi, poros, bantalan, pegas, dan komponen pendukung lainnya. Fungsi masing-masing komponen didapat dari berbagai buku, standar, dan situs internet serta secara lengkap telah dibahas pada Bab 2, sehingga tidak diperinci lagi. Secara umum, fungsi komponen-komponen tersebut adalah mendukung penerusan daya dari mesin ke roda sehingga traktor dapat bekerja dengan baik. Untuk dapat meneruskan daya ini, diperlukan komponen penerus daya berupa roda gigi, puli, atau sproket. Berbagai komponen penerus daya tersebut perlu ditumpu agar dapat bekerja dengan baik, yaitu dengan menggunakan poros. Agar poros dapat bekerja dengan baik, perlu ditumpu oleh bantalan yang sesuai. Bantalan ini kemudian dipasangkan pada rumah bantalan yang tepasang pada casing gearbox. Di samping itu, casing juga berfungsi untuk menampung minyak pelumas agar sistem penerusan daya dapat berjalan dengan baik. Untuk pemasangan dan perakitan berbagai komponen gearbox tersebut dibutuhkan komponen-komponen pendukung seperti seal, gasket, baut, mur, washer, pin, dan lain sebagainya seperti yang telah dijelaskan pada Bab 2. Di samping itu, ada juga komponen-komponen pendukung sistem kopling (pegas dan batang kopling) yang berfungsi sebagai pengendali gerakan traktor tangan.
31
Sistem beserta komponen-komponen gearbox yang akan di-RE didapat langsung dari data teknik dan data perancangan acuan yang telah dibuat sebelumnya oleh Perusahaan X. Data ini berupa data model 3D dalam program komputer (Pro/Engineer), lengkap dengan dimensi dan bentuk geometri yang sebenarnya. Setelah mengetahui fungsi umum komponen-komponen yang terdapat dalam gearbox rancangan acuan, maka dapat diketahui pula fungsi komponen-komponen tersebut. Gambar traktor tangan dan gearbox rancangan acuan dapat dilihat pada Gambar 3.1 dan 3.2 berikut.
Gambar 3.1 Traktor tangan rancangan acuan
Gambar 3.2 Gearbox rancangan acuan
3.2.2
Informasi Pengetahuan Geometri dan Dimensi Komponen Gearbox Komponen-komponen yang akan dibahas pada sub-bab ini berfokus pada
bagian-bagian utama, yaitu: o Casing o Sistem transmisi berupa rangkaian roda gigi o Poros
32
o Bantalan o Pegas pendukung sistem kopling o Komponen pendukung lainnya
3.2.2.1 Casing Casing gearbox adalah penutup sekaligus pelindung komponen-komponen di dalamnya. Selain itu, casing ini juga berfungsi sebagai tempat penampungan minyak pelumas untuk komponen-komponen di dalamnya. Untuk itu, casing ini harus cukup kuat agar komponen di dalamnya terlindungi dan harus tertutup rapat agar tidak bocor. Gambar casing rancangan acuan ini dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Casing gearbox rancangan acuan
Casing rancangan acuan ini memiliki dimensi terbesar panjang 600 mm, lebar 250 mm, dan tebal 173 mm (tanpa bearing house). Bila ditambah bearing house, tebal terbesarnya mencapai 403 mm. Casing ini juga dilengkapi lubang untuk mengisi dan mengosongkan minyak pelumas. Material casing ini adalah pelat baja.
3.2.2.2 Sistem Transmisi Untuk sistem transmisi rancangan acuan, digunakan empat tingkat reduksi kecepatan. Tingkat pertama menggunakan puli yang dihubungkan dengan sabuk (belt), kemudian diteruskan dengan sproket yang dihubungkan dengan rantai (chain), dan dua tingkat terakhir menggunakan empat buah roda gigi yang dirangkai secara compound nonreverted. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.4 dan Gambar 3.5.
33
Gambar 3.4 Rangkaian sistem transmisi gearbox rancangan acuan
a
b
c
d
e f g h Gambar 3.5 Puli, sproket, dan gear pada sistem transmisi rancangan acuan a. Puli_Tensioner e. Gear 1 b. Puli_Input f. Gear 2 c. Sproket_Pinion g. Gear 3 d. Sproket_Gear h. Gear 4
Dari Gambar 3.4 dapat dilihat bahwa puli_input adalah bagian yang merupakan reduksi kecepatan tingkat pertama. Puli_input ini dihubungkan dengan puli lain yang bernama puli_tensioner yang berhubungan langsung dengan motor bensin dengan menggunakan sabuk (belt). Puli_tensioner memiliki diameter dalam 62 mm dan puli_input memiliki diameter dalam 228 mm, sehingga rasio reduksi kecepatannya adalah 3,677. Selanjutnya kecepatan direduksi dengan menggunakan sistem sproket dan rantai. Sproket_pinion memiliki module 4,82 dengan jumlah gigi 11 (pitch
34
diameter = 53 mm), dan lebar gigi 9 mm. Sedangkan sproket_gear memiliki module 5 dengan jumlah gigi 30 (pitch diameter = 150 mm), dan lebar gigi 8,8 mm. Rasio reduksi kecepatannya adalah 2,727. Tingkat reduksi selanjutnya menggunakan dua pasang roda gigi (gear 1 dan gear 2 masing-masing dua buah), sepasang untuk di kiri dan sepasang lagi untuk di kanan. Gear 1 memiliki module 3,5 dengan jumlah gigi 16 (pitch diameter = 56 mm), dan lebar gigi 18,5 mm. Untuk gear 2 memiliki module 3,5 dengan jumlah gigi 46 buah (pitch diameter = 161 mm), dan lebar gigi 14 mm. Rasio reduksi kecepatannya adalah 2,875. Tingkat reduksi terakhir menggunakan dua pasang roda gigi lagi (gear 3 dan gear 4 masing-masing dua buah), sepasang untuk di kiri dan sepasang lagi untuk di kanan. Gear 3 memiliki module 4,27 dengan jumlah gigi 15 (pitch diameter = 64 mm), dan lebar gigi 20,5 mm. Untuk gear 4 memiliki module 4 dengan jumlah gigi 40 buah (pitch diameter = 160 mm), dan lebar gigi 18 mm. Rasio reduksi kecepatannya adalah 2,667. Maka dapat dihitung reduksi kecepatan totalnya dengan mengalikan semua rasio reduksi di atas. Rasio reduksi totalnya adalah: 3,677 × 2,727 × 2,875 × 2,667 = 76,885
Dengan putaran maksimal mesin penggerak berupa motor bensin sebesar 2000 rpm, maka putaran roda maksimal kira-kira sebesar 26 rpm. Bila roda memiliki diameter 780 mm, maka kecepatan translasi maksimum traktor tangan adalah:
v = ω roda ⋅ kell roda ⎡ ⎛ 1 ⎞⎤ ⎡ ⎛ 1 m ⎞⎤ v = ⎢26 rpm ⋅ ⎜ min ⎟ ⎥ ⋅ ⎢ π ⋅ 780 mm ⋅ ⎜ ⎟⎥ s⎠⎦ ⎣ ⎝ 60 ⎝ 1000 mm ⎠⎦ ⎣ ⎛ 3600 km ⎞ h ⎟ = 3,82 km v = 1,062 m ⋅ ⎜ s ⎜ 1000 m ⎟ h s ⎠ ⎝ Sesuai standar SNI, kecepatan optimum traktor tangan berdaya 8 hp (6 kW) berkisar antara 2 - 3 km/jam, maka traktor tangan rancangan acuan ini sebenarnya telah sesuai standar karena memiliki kecepatan maksimum 3,82 km/jam dan kecepatan operasinya dapat diatur di sekitar 2,5 - 3 km/jam. Seluruh material roda gigi menggunakan AISI 4340 yang memiliki spesifikasi seperti yang telah dibahas pada Bab 2.
35
3.2.2.3 Poros Terdapat empat buah poros pada sistem gearbox ini, yaitu poros input, poros kopling, poros intermediate, dan poros output. Keempat-empatnya merupakan komponen penumpu roda gigi, sproket, atau puli. Untuk poros kopling dan intermediate, poros hanya berfungsi sebagai penumpu (sebagai as). Sedangkan untuk poros input dan output, poros ikut meneruskan daya. Sesuai namanya, poros input merupakan poros penumpu sistem input yang terdiri dari puli_input dan sproket_pinion. Poros kopling merupakan poros penumpu sistem kopling dimana terdapat sproket_gear dan gear 1 serta sistem shifting untuk kopling.. Poros intermediate merupakan poros penumpu sistem tengah yang terdiri dari gear 2 dan gear 3. Sedangkan poros output merupakan poros penumpu sistem output. Untuk poros output ini terdiri dari sepasang poros, yaitu untuk kiri dan kanan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.6, Gambar 3.7, Gambar 3.8, dan Gambar 3.9.
a
b
Gambar 3.6 Poros input a. Poros input b. Poros input dirakit beserta komponennya
a b Gambar 3.7 Poros kopling a. Poros kopling b. Poros kopling dirakit beserta komponennya
36
a b Gambar 3.8 Poros intermediate a. Poros intermediate b. Poros intermediate dirakit beserta komponennya
a
b
Gambar 3.9 Poros output a. Poros output b. Poros output dirakit beserta komponennya
Poros input memiliki panjang total 267,5 mm dengan diameter bervariasi untuk pemasangan komponen-komponen seperti sproket_pinion, puli_input, serta bearing 6305 dan 6306. Pemasangan puli dan sproket menggunakan key. Untuk bagian poros yang berpasangan dengan bearing 6305 berdiameter 25 mm, yang berpasangan dengan sproket_pinion berdiameter 28 mm, yang berpasangan dengan bearing 6306 berdiameter 30 mm, dan yang berpasangan dengan puli_input berdiameter 28 mm. Poros kopling memiliki panjang total 146,2 mm dengan diameter bervariasi untuk pemasangan komponen-komponen seperti sproket_gear, sepasang gear 1, sepasang pegas penekan, sepasang bearing 6305, dan sistem kopling. Untuk bagian poros yang berpasangan dengan bearing 6305 berdiameter 25 mm, yang berpasangan dengan sproket_gear berdiameter 35 mm, dan yang berpasangan dengan gear 1 berdiameter 30 mm. Poros Intermediate memiliki panjang total 154 mm dengan diameter dasar 30 mm. Pada poros intermediate ini terdapat alur di kedua ujungnya untuk tempat
37
dudukan snap ring yang dipakai untuk menahan sepasang gear 2, sepasang gear 3, sepasang bearing, dan bushing. Masing-masing poros output memiliki panjang total 311 mm dengan diameter yang bervariasi. Pada poros output ini terdapat beberapa perubahan diameter (baik penambahan maupun reduksi) serta sebuah alur arah radial dan beberapa alur arah aksial untuk menahan komponen-komponen seperti gear 4, snap ring, PCD, collar, seal, dan bearing. Untuk bagian poros yang berpasangan dengan gear 4 memiliki alur arah aksial, sedangkan untuk bagian yang berpasangan dengan bearing 6308 memiliki diameter 40 mm. Semua material poros menggunakan AISI 4340 yang sama dengan roda gigi.
3.2.2.4 Bantalan Bantalan adalah komponen penumpu poros yang menghubungkan poros dengan casing. Bantalan yang digunakan adalah jenis rolling-element bearing, dan dipilih tipe ball bearing. Dalam rancangan acuan, ball bearing yang digunakan adalah produk SKF dan dipilih berdasarkan kebutuhan, seperti diameter dalam, diameter luar, lebar bearing, batas kecepatan putar, serta batas bebannya. Beberapa tipe ball bearing yang dipakai antara lain: o 6305 Ball bearing jenis ini memiliki diameter dalam 25 mm, diameter luar 62 mm, lebar 17 mm, batas kecepatan putar 16000 rpm, dan berat 0,23 kg. o 6306 Ball bearing jenis ini memiliki diameter dalam 30 mm, diameter luar 72 mm, lebar 19 mm, batas kecepatan putar 13000 rpm, dan berat 0,35 kg. o 6308 Ball bearing jenis ini memiliki diameter dalam 40 mm, diameter luar 90 mm, lebar 23 mm, batas kecepatan putar 11000 rpm, dan berat 0,63 kg. 3.2.2.5 Pegas Pendukung Sistem Kopling Pegas ini dimaksudkan untuk menekan gear 1 agar terhubung dengan sproket_pinion sehingga daya dapat diteruskan sampai ke roda melalui gear 2, 3 dan 4. Sistem kopling digunakan untuk melepaskan hubungan tersebut sehingga
38
daya tidak diteruskan ke roda. Hal ini dimaksudkan agar roda berhenti berputar sehingga traktor tangan dapat berbelok. Cara kerjanya adalah bila kopling ditekan, maka batang kopling akan menarik lepas gear 1 dari sproket_pinion sambil menekan pegas. Pegas ini perlu dipilih yang sesuai agar gaya penekanan kopling tidak terlalu berat. Bila kopling kiri ditekan, maka sistem transmisi bagian kiri terlepas dan roda kiri berhenti berputar. Akibatnya roda akan cenderung belok ke kiri karena adanya ketidakseimbangan pergerakan roda kiri dan kanan. Hal ini dimanfaatkan untuk pergerakan traktor tangan saat belok ke kiri. Sebaliknya, hal tersebut berlaku untuk sistem transmisi bagian kanan. Bila kedua kopling ditekan bersamaan, maka otomatis traktor tangan akan berhenti berjalan. Susunan sistem kopling ini dipasang pada poros kopling dan dapat dilihat pada Gambar 3.10. Ball bearing bagian kiri dilepas agar gambar pegas (warna merah) tampak lebih jelas.
Gambar 3.10 Rakitan sistem kopling
Pegas yang dipakai adalah pegas helix tekan dengan konfigurasi diameter koil dalam 31,4 mm, diameter koil luar 36,6 mm, diameter kawat 2,6 mm, jumlah lilitan total 3,5 dengan jumlah lilitan aktif 2,5 (plain-ground ends), panjang bebas 43 mm, panjang rakitan 22,75 mm, dan panjang kerja minimum 17,25 mm. Gambar pegas ini dapat dilihat pada Gambar 3.11 berikut.
Gambar 3.11 Pegas helix tekan untuk sistem kopling
39
3.2.2.6 Komponen Pendukung Lainnya Komponen-komponen pendukung gearbox lainnya cukup banyak dan memiliki peranan yang cukup penting. Komponen-komponen tersebut antara lain:
Gasket, untuk menahan bagian yang disambung agar tidak bocor.
Bushing dan collar, untuk menahan gerakan komponen pada arah aksial.
Cover, untuk penutup area casing yang terbuka agar tidak bocor dan tampak lebih bagus.
Pin, untuk menyejajarkan dan menyambungkan casing kiri dan kanan.
Baut, mur dan washer, untuk menyambung berbagai komponen, terutama bagian casing.
Key, untuk menghubungkan dan menyambung poros pada komponenkomponen.
Snap ring untuk memasang dan menahan komponen-komponen poros pada porosnya.
Komponen-komponen pendukung tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.12.
a
d
3.3
b
c
e f Gambar 3.12 Komponen pendukung gearbox lainnya a. Gasket e. Baut, mur & washer b. Bushing f. Key c. Cover g. Snap ring d. Pin
g
Pemodelan 3D Rancangan RE Untuk menghindari pelanggaran hak paten, maka beberapa desain dari
rancangan acuan perlu diubah. Beberapa parameter dijadikan acuan, sementara
40
parameter lainnya diubah agar tidak melanggar hak paten. Beberapa parameter yang diubah antara lain model casing gearbox, rasio reduksi kecepatan pada roda gigi sistem transmisi, serta beberapa dimensi dan spesifikasi roda gigi serta porosnya. Berikut penjelasan lebih lengkap untuk masing-masing komponen beserta pemilihan toleransinya.
3.3.1
Casing Gearbox Untuk bagian casing, perubahan utama dilakukan pada desain modelnya.
Batasan utamanya adalah ruangan yang tersedia pada traktor tangan. Sesuai rancangan komponen traktor lainnya, maka ruang yang tersedia untuk gearbox adalah tebal 500 mm, dan lebar 400 mm. Panjang tidak terlalu terbatas, namun sebaiknya tidak melebihi 800 mm. Batasan lainnya adalah casing mampu menampung semua komponen gearbox yang diperlukan. Maka dipilihlah casing dengan desain berupa gabungan beberapa pelat agar mudah dalam proses manufaktur sekaligus untuk memudahkan proses bongkar pasang bilamana diperlukan. Desain ini memudahkan proses bongkar pasang karena beberapa bagian pelat dapat dibuka tanpa harus membongkar keseluruhan casing. Desain casing ini dapat dilihat dengan pada Gambar 3.13. Desain baru casing ini memiliki dimensi terbesar untuk panjang 798 mm, lebar 473,1 mm, dan tebal 240 mm (tanpa bearing house). Bila ditambah dengan bearing house, tebal casing menjadi 418,8 mm. Meskipun lebar terbesar melebihi batasan ruang, namun dengan desain yang sesuai pada daerah tertentu maka ruangan ini menjadi cukup karena tidak semua lebar casing melebihi 400 mm.
Gambar 3.13 Casing gearbox hasil RE
41
Material yang digunakan untuk casing ini adalah pelat baja 8 mm (seperti pada rancangan acuan). Kumpulan gambar teknik casing gearbox untuk hasil rancangan RE ini dapat dilihat pada Lampiran B-1.
3.3.2
Sistem Transmisi Gearbox Pada sistem transmisi hasil rancangan RE, hal pertama yang diubah adalah
rasio reduksi kecepatan. Untuk bagian inputnya, rancangan acuan tetap dipakai sampai ke bagian sproket untuk memudahkan proses perancangan. Jadi, puli_tensioner, puli_input, sabuk, sproket_pinion, dan sproket_gear beserta rantainya tetap memakai rancangan acuan yang mudah dicari di pasaran. Maka rasio reduksi kecepatan tingkat pertama dan kedua tidak berubah, yaitu 3,677 dan 2,727. Yang diubah adalah rasio reduksi pada tingkat ketiga dan keempat. Rasio reduksi total yang ingin dicapai oleh tingkat tiga dan empat berdasarkan rancangan acuan adalah: 2,875 × 2,667 = 7,668 Untuk rancangan RE, rasio reduksi masing-masing untuk tingkat tiga dan empat ingin disamakan, maka didapat rasio reduksi masing-masing adalah sekitar: 7,668 = 2,77 Agar angka perhitungan bulat dan mudah dalam pembuatan roda gigi, rasio reduksi
diambil masing-masing 2,75. Selanjutnya, pemilihan dimensi dan spesifikasi gear 1, 2, 3, dan 4. Agar nantinya dapat memudahkan proses manufaktur, maka dipilihlah dimensi utama (module, jumlah gigi dan diameter pitch) gear 1 sama dengan gear 3, dan dimensi utama gear 2 sama dengan gear 4. Rangkaian roda gigi yang dipakai untuk sistem transmisi hasil rancangan RE ini memakai rangkaian yang sama dengan rancangan acuan, yaitu compound nonreverted sebanyak dua tingkat. Hal ini dipilih untuk menghemat tempat sehingga batasan ruangan gearbox dapat terpenuhi. Rangkaian roda gigi sederhana sebenarnya jauh lebih mudah dibuat dan murah, namun jenis rangkaian ini akan menyebabkan lebar gearbox membesar hampir 2,5 kalinya dan tidak dapat dipasang pada traktor tangan. Maka jenis rangkaian ini tidak dipilih dan kembali digunakan rangkaian compound nonreverted seperti rancangan acuan. Perubahannya hanya terletak pada dimensi dan spesifikasi
42
masing-masing roda giginya. Untuk semua roda gigi, dipilih module 4 karena module ini adalah module standar sehingga cukup mudah untuk dibuat. Sama seperti rancangan acuan, tingkat reduksi ketiga menggunakan dua pasang roda gigi (gear 1 dan gear 2 masing-masing dua buah), sepasang untuk di kiri dan sepasang lagi untuk di kanan. Untuk gear 1 dipilih module 4 dengan jumlah gigi 16 (pitch diameter = 64 mm), dan lebar gigi 18 mm. Untuk gear 2 dipilih juga module 4 dengan jumlah gigi 44 buah (pitch diameter = 176 mm), dan lebar gigi 14 mm. Rasio reduksi kecepatannya adalah 2,75. Tingkat reduksi terakhir sama juga seperti rancangan acuan, menggunakan dua pasang roda gigi (gear 3 dan gear 4 masing-masing dua buah), sepasang untuk di kiri dan sepasang lagi untuk di kanan. Untuk gear 3 dipilih module 4 dengan jumlah gigi 16 (pitch diameter = 64 mm), dan lebar gigi 20,5 mm. Sedangkan untuk gear 4 dipilih juga module 4 dengan jumlah gigi 44 buah (pitch diameter = 176 mm), dan lebar gigi 18 mm. Rasio reduksi kecepatannya adalah 2,75. Diharapkan pemilihan dimensi dan spesifikasi roda gigi yang baru ini akan meningkatkan kekuatan roda gigi karena beberapa dimensinya diperbesar dengan material tetap sama seperti pada rancangan acuan, yaitu AISI 4340. Untuk gambar rancangan sistem transmisi hasil RE ini, dapat dilihat pada Gambar 3.14. Sistem transmisi hasil rancangan RE ini memiliki rasio reduksi kecepatan total yang tidak berbeda jauh dengan rancangan acuan, yaitu: 3,677 × 2,727 × 2,75 × 2,75 = 75,83
Dengan menggunakan mesin penggerak berupa motor bensin berkecepatan maksimum 2400 rpm, maka kecepatan putar roda maksimum adalah sebesar 26,375 rpm. Dapat dihitung kecepatan translasi traktor tangan maksimum dengan diameter roda 780 mm adalah sebesar:
v = ω roda ⋅ kellroda ⎡ ⎛ 1 ⎞⎤ ⎡ ⎛ 1 m ⎞⎤ v = ⎢26,375 rpm ⋅ ⎜ min ⎟ ⎥ ⋅ ⎢ π ⋅ 780 mm ⋅ ⎜ ⎟⎥ s⎠⎦ ⎣ ⎝ 60 ⎝ 1000 mm ⎠⎦ ⎣ ⎛ 3600 km ⎞ h ⎟ = 3,88 km v = 1,062 m ⋅ ⎜ h s ⎜ 1000 m ⎟ s ⎠ ⎝ Dengan kecepatan maksimum 3,88 km/jam dan kecepatan optimum yang dapat diatur pada kecepatan antara 2 - 3 km/jam, maka sistem transmisi hasil
43
rancangan RE ini telah dapat mencapai kecepatan yang sesuai dengan standar SNI untuk traktor tangan berdaya 8 hp (6 kW). Untuk kumpulan gambar teknik sistem transmisi gearbox hasil rancangan RE ini, dapat dilihat pada Lampiran B-2.
a
b
c
d
e Gambar 3.14 Sistem transmisi gearbox hasil RE a. Gear 1 b. Gear 2 c. Gear 3 d. Gear 4 e. Rangkaian sistem transmisi
3.3.3
Poros Penumpu Semua poros penumpu sistem transmisi gearbox pada rancangan RE ini
tidak mengalami banyak perubahan dibandingkan dengan rancangan acuannya. Poros-poros baru ini hanya mengalami penambahan panjang total untuk menyesuaikan dengan rancangan sistem transmisi baru beserta dudukannya. Untuk rancangan baru hasil RE ini, beberapa poros diberi nama baru, yaitu poros intermediate 1 untuk poros kopling dan poros intermediate 2 untuk poros intermediate, sedangkan poros input dan output tetap sama. Poros input memiliki panjang total 293,5 mm. Semua diameter pada poros ini tetap seperti rancangan acuan hanya letak perubahan diameternya saja yang
44
berubah. Perubahan diameter ini untuk mengakomodasi pemasangan komponenkomponen seperti sproket_pinion, puli, dan bearing. Pemasangan puli dan sproket menggunakan key. Poros intermediate 1 memiliki panjang total 166,2 mm dengan diameter pada poros tetap sama namun letak perubahan diameternya berubah untuk pemasanganan komponen-komponen seperti sproket_gear, sepasang gear 1, sepasang pegas penekan, sepasang bearing, dan sistem kopling. Poros Intermediate 2 memiliki panjang total 176 mm dengan diameter yang juga tetap sama, hanya letak perubahan diameternya saja yang berubah. Pada poros ini tetap ada alur pada kedua ujungnya untuk tempat dudukan snap ring yang dipakai untuk menahan sepasang gear 2, sepasang gear 3, sepasang bearing, dan sebuah bushing. Masing-masing poros output memiliki panjang total yang sama, yaitu 311 mm dengan diameter poros yang sama, namun letak perubahan diameternya berbeda untuk menyesuaikan dengan pemasangan komponen-komponen seperti gear 4, snap ring, PCD, collar, seal, dan bearing hasil rancangan RE. Semua material poros tetap menggunakan AISI 4340. Untuk lebih jelasnya, keempat poros tersebut beserta komponen-komponennya dapat dilihat pada Gambar 3.15, 3.16, 3.17, dan 3.18. Sedangkan kumpulan gambar teknik masing-masing poros tersebut dapat dilihat pada Lampiran B-3.
a
b
Gambar 3.15 Poros input a. Poros input b. Poros input dirakit beserta komponennya
45
a b Gambar 3.16 Poros intermediate 1 a. Poros intermediate 1 b. Poros intermediate 1 dirakit beserta komponennya
a b Gambar 3.17 Poros intermediate 2 a. Poros intermediate 2 b. Poros intermediate 2 dirakit beserta komponennya
a
b
Gambar 3.18 Poros output a. Poros output b. Poros output dirakit beserta komponennya
3.3.4
Bantalan Pemilihan bantalan berdasarkan hitungan beban yang akan dialaminya.
Selain itu, parameter-parameter lain seperti diameter cincin dalam dan luar yang diinginkan, pemilihan jenis seal, fitur khusus yang diperlukan, material bearing, serta putaran yang akan dialami bantalan. Proses pemilihan ini dapat dilakukan pada situs internet dari perusahaan SKF. Didapat dari hasil pemilihan, ball bearing yang cocok untuk poros
46
berdiameter 25 mm adalah tipe 6305. Kemudian untuk poros berdiameter 30 mm, yang cocok adalah tipe 6306. Sedangkan untuk poros berdiameter 40, yang cocok adalah tipe 6308. Untuk umur bearing, akan dianalisis pada bagian analisis teknik.
3.3.5
Pegas Helix Tekan Untuk pemilihan pegas helix tekan, dengan asumsi kondisi kerja dan beban
yang bekerja tidak berbeda terlalu jauh namun dimensi panjang poros diubah, maka panjang rakitan pegas perlu diubah juga. Untuk pertambahan panjang rakitan sebesar 10 mm, maka jumlah lilitan total ditambah menjadi 4 yang berarti menambah juga jumlah lilitan aktif menjadi 3 buah. Diharapkan parameterparameter pegas yang lainnya akan tetap mirip sehingga gaya penekanan kerja yang dibutuhkan tidak berbeda jauh. Hal ini berkaitan dengan gaya kopling maksimum yang harus sesuai dengan SNI, yaitu sebesar 180 N. Setelah beberapa iterasi didapat pegas helix tekan yang baru berspesifikasi diameter koil dalam 31 mm,diameter koil luar 37 mm, diameter kawat 3 mm, jumlah lilitan total 4 dengan jumlah lilitan aktif 3 (plain-ground ends), panjang bebas 43 mm, panjang rakitan 32,75 mm, dan panjang kerja minimum 27,25 mm. Diharapkan gaya kopling yang diperlukan tidak terlalu besar. Gambar teknik pegas dapat dilihat pada Lampiran B-4
3.3.6
Komponen Pendukung Gearbox Lainnya Untuk komponen-komponen pendukung lainnya, hasil rancangan RE ini
tidak berbeda jauh dari rancangan acuan. Hanya menyesuaikan bentuk dan posisi rancangan baru saja. Komponen yang dipakai masih tetap sama, yaitu antara lain:
Gasket dan seal, untuk menahan bagian yang disambung agar tidak bocor.
Bushing, untuk menahan gerakan komponen-komponen poros pada arah aksial.
Spacer, untuk menyesuaikan jarak antar komponen.
Pelat, untuk membentuk bagian-bagian casing gearbox.
Pin, untuk menyejajarkan dan menyambungkan casing kiri dan kanan.
Baut, mur dan washer, untuk menyambung berbagai komponen, terutama bagian casing.
47
Key, untuk menghubungkan dan menyambung poros pada komponenkomponen.
Snap ring untuk memasang dan menahan komponen-komponen poros pada porosnya.
Dimensi, bentuk, dan spesifikasi komponen-komponen pendukung tersebut menyesuaikan dengan rancangan komponen utama hasil RE. Gambarnya dapat dilihat pada Gambar 3.19, sedangkan kumpulan beberapa gambar tekniknya dapat dilihat pada Lampiran B-5.
a
b
d
c
e
f
g h i Gambar 3.19 Komponen pendukung gearbox lainnya a. Gasket d. Spacer g. Baut, mur, dan washer b. Seal e. Pelat h. Key c. Bushing f. Pin i. Snap ring
Beberapa komponen pendukung tersebut, seperti ball bearing, baut, mur, dan washer dipilih berdasarkan barang standar yang ada di pasaran sehingga tidak perlu repot-repot lagi untuk memproduksinya. Sedangkan komponen pendukung lainnya, perlu diproduksi sendiri karena tidak ada di pasaran.
48
