Final Drives Manual Book

Final Drive
Axle kendali depan/Front Driving axle

Gambar 90

Kendaraan berat yang dilengkapi dengan multi-wheel drive menggunakan axle kendali depan yang
dapat disetir. Ini serupa dengan axle kendali belakang, kecuali bahwa wheel-wheelnya dapat
dikendalikan/disetir. Gambar 90 menunjukkan axle kendali depan dengan menggunakan planetary
reduction hub.
Agar axle kendali depan mengemudikan dan mengendalikan, maka setiap Axle shaft dipasangi dengan
constant velocity universal joint, yang rancangannya bermacam-macam tergantung pabrik pembuatnya.
Setiap ujung Housing axle, hub dan stub axlenya dirancang untuk dapat bergerak seperti engsel dan
rancangannya bisa berupa rancangan „terbuka‟ ataupun „tertutup‟.

Gambar 91 – Rancangan terbuka

Page 51

Final Drive

Gambar 92 – Rancangan tertutup

Rancangan axle kendali depan jenis terbuka yang dapat disteeringkan bisa dilihat pada Gambar 91.
Sedangkan rancangan axle kendali depan jenis tertutup bisa dilihat pada Gambar 92.
Constant velocity universal joint
Constant velocity universal joint merupakan jenis joint universal yang memungkinkan dilakukannya
perubahan sudut dari drive shaft yang tengah berputar tanpa menyebabkan getaran karena terjadinya
perbedaan kecepatan drive-line karena terjadi peningkatan besarnya sudut.
Semua axle kendali yang dapat disteeringkan harus menggunakan constant velocity universal joint
untuk menghubungkan bagian dalam axle dengan bagian luarnya. Jika menggunakan non-constant
velocity universal joint, maka kecepatan putar wheel depan akan berbeda ketika sudut pengemudian
berubah.
Free-wheeling hub

Gambar 93 – Rancangan free-wheeling hub
Rancangan free-wheeling hub terlihat pada Gambar 93. meskipun free-wheeling (locking) hub jarang
dipergunakan dalam kendaraan berat multi-wheel drive, namun free-wheeling hub ini dimasukkan dalam
materi pembelajaran. Free-wheeling hub merupakan pilihan yang cukup populer untuk kendaraan
ringan dengan multi-wheel drive. Kelebihan yang dimiliki free-wheeling hub adalah sebagai berikut:
1. Lebih irit bahan bakar.
2. Mampu menurunkan tingkat wear(keausan) axle kendali depan.
3. Mampu menurunkan tingkat wear(keausan) driveline.
4. Memudahkan pengemudian axle kendali belakang.
Namun belum pernah didapati bukti nyata atas kelebihan diatas tersebut, sebaliknya kelemahan free-
wheeling hub adalah:

Page 52

Final Drive

1. Operator harus menghentikan kendaraan dan secara manual memindahkan hub untuk
menggunakan multi-wheel drive, lalu menghentikan kendaraan dan secara manual melepaskan lock
(pengunci) hub setelah menggunakannya.

2. Kelebihan utama part-time multi-wheel drive adalah kemampuan untuk menggunakan multi-wheel
drive secara langsung. Free-wheeling hub justru menghilangkan kemampuan ini.

3. Pemilihan range rendah tanpa mengunci hub dapat merusak axle belakang karena load (beban)
torque (torsi) tidak dibagi.

4. Terjadi peningkatan dalam wear(keausan) crown wheel dan teeth (gerigi) pinion karena getaran
tanpa disertai adanya putaran.

Peringatan!!

Berikut ini hal-hal yang harus diperhatikan ketika mengoperasikan kendaraan multi-wheel drive, yaitu:

1. Wheel dan rim

2. Prosedur pengoperasian pada permukaan yang keras

3. Matinya transmisi

4. Rasio differential

5. Lock (pengunci) differential.

Ukuran wheel dan rim

Ketika memilih wheel yang akan dipasang pada kendaraan berat multi-wheel, perlu diperhatikan bahwa
ukuran wheel depan dan rim depan kendaraan sama dengan wheel dan rim belakangnya. Jika tidak
sama, maka jarak yang ditempuh oleh wheel depan akan berbeda dengan wheel belakangnya, bahkan
di jalur stright ahead (lurus) dan permukaan yang rata sekalipun. Sebagai akhibatnya, akan terus terjadi
kematian transmisi dan wheel slip yang disertai dengan wear (keausan) wheel dan turunnya traksi
secara drastis. Jika kendaraan dipasangi dengan constant multi-wheel drive, maka ukuran wheel dan
rim yang tidak sama ini akan menyebabkan wear(keausan) differential ketiga secara berlebihan.

Prosedur pengoperasian

Kecuali jika kendraan berat dengan multi-wheel drive dipasangi dengan constant multi-wheel drive,
maka tidak disarankan mengoperasikan kendaraan pada permukaan jalanyang keras ketika axle
kendali depan dioperasikan. Hal ini akan mematikan transmisi dan menyebabkan kerusakan yang parah
pada transmisi dan driveline kendaraan.

Matinya transmisi

Matinya transmisi dapat terjadi ketika kendaraan berat dengan part-time multi-wheel drive dijalankan
pada permukaan jalan yang keras dengan axle kendali depan diaktifkan, atau pada jalanan off-road
dengan axle kendali depan diaktifkan namun ukuran wheel dan rim depan dan belakang kendaraan
tidak sama. Ini akan berakibat pada sulitnya memutus hubungan dengan axle kendali depan. Jika
transmisi mati karena permukaan jalan yang keras, maka disarankan untuk sedikit me-reverse
(mundur)kan kendaraan sebelum mencoba untuk memutuskan hubungan dengan axle kendali depan.
Jika hal ini tidak juga berhasil, usahakan untuk memutuskan hubungan axle kendali depan dengan jalan
menjalankan satu sisi kendaraan ke permukaan yang lunak agar terjadi wheel spin.

Rasio final drive

Ketika mengganti differential dan/atau final drive pada kendaraan berat dengan multi-wheel drive,
penting sekali diperhatikan bahwa kedua rasio final drive depan dan belakang sama besar. Jika lock
(pengunci) differential akan diaktifkan ketika kendaraan bergerak, maka operator bisa saja kehilangkan
kendali steering. Ini dapat terjadi jika limited-slip differential dipasang pada axle kendali depan.

Page 53

Final Drive

TOPIK 7
PERAWATAN DRIVE AXLE

7.0 LUBRICATION
Lubrication yang benar merupakan program perawatan yang terbaik dan menjamin panjangnya umur
masa pakai axle kendali. Jika Lubrication tidak mampu menjalankan tugasnya, atau jika level surface
tidak tepat, maka kerusakan akan terjadi yang akan memperpendek umur masa pakainya.
Kemampuan axle kendali kendaraan berat untuk dapat beroperasi dengan senyap, bebas masalah
selama bertahun-tahun sangat tergantung pada jenis Lubrication terbaik yang tepat yang dipergunakan,
dengan kekentalan Lubrication gear yang tepat. Hasil yang memuaskan dapat dicapai dengan
mematuhi spesifikasi yang ditentukan oleh pembuatnya dan buku petunjuk pengoperasiannya. Namun,
saran umum yang harus dipatuhi bagi axle kendali baru atau yang baru diperbaiki adalah mengganti
Lubrication setiap 8.000km atau tidak lebih dari 150.000km, atau setiap satu tahun sekali, atau yang
mana yang lebih dahulu tercapai. Ketinggian permukaan Lubrication juga harus diperiksa setiap
8.000km dan “ditambah” jika perlu dengan Lubrication yang sama dengan yang telah dipakai dalam
Housing axle.
Level surface Drive axle
Pemeriksaan ketinggian permukaan Lubrication axle kendali merupakan prosedur perawatan yang
sangat penting. Untuk memeriksa tinggi permukaannya, buka penutup lubang pengisi yang terletak
pada penutup Housing axle. Ketinggian permukaan Lubrication harus sama dengan dasar lubang ini.
PENTING:
Ketinggian permukaan tidak boleh hanya mendekati lubang tersebut. Ketinggian permukaan Lubrication
harus tepat dengan lubang.

CATATAN:
Ketika memeriksa ketinggian permukaan Lubrication, periksa juga kebersihan lubang udara Housing.

Gambar 94 – Pemeriksaan ketinggian permukaan Lubrication
Ketinggian permukaan Lubrication yang kurang (atau terlalu rendah) dapat merusak komponen axle
kendali yang bergerak karena kurangnya Lubrication. Permukaan Lubrication yang terlalu tinggi akan
mengakibatkan terjadinya aerasi ketika gear memutar Lubrication, dan pada akhirnya akan
menyebakan panasnya Lubrication, rusaknya Lubrication, menempelnya Lubrication, kotornya
Lubrication dan kebocoran Lubrication.

Penggantian Lubrication
Usahakan untuk selalu membuang semua Lubrication ketika axle kendali berada pada suhu
pengoperasian normal. Ketika penggantian Lubrication dilakukan, lepaskan drain plug magnetis dan
saringan Lubrication dan periksa jika ada kotoran logam yang menempel sebelum dibersihkan. Ganti
semua filter dan bersihkan saringan Lubrication. Ketika mengganti Lubrication pada tandem-drive axle,
anda juga harus membuang Lubrication di Power divider yang terpisah. Karena power divider memiliki

Page 54

Final Drive

penampung tersendiri yang terpisah dari penampung final drive utama, kendaraan mungkin harus
dijalankan sebentar sebelum “pengisian” akhir dilakukan.

Dampak pemasangan dan pengoperasian

Axle kendali mendapatkan Lubrication dari penampung Lubrication dalam jumlah besar yang ada dalam
rangkaian. Kebanyakan rancangan axle berusaha menempatkan komponen vital seperti pinion bearing
sedekat mungkin dengan penampung tersebut, agar tetap terlubei sepanjang waktu.

Gambar 95

Ketika axle kendali dipasang pada sudut yang salah pada chassis kendaraan atau kendaraan yang
berjalan pada permukaan yang landai, posisi komponen ini berubah secara relatif terhadap penampung
Lubrication. Jika anda menghadapi kondisi misalnya ketika axle terpasang pada sudut kemiringan tinggi
dan beroperasi pada permukaan yang landai, maka ada kemungkinan komponen internal axle kurang
terlumasi dengan baik. Hal ini dapat saja terjadi meskipun ketinggian permukaan Lubrication sudah
mencapai tepat dibawah lubang pengisi seperti yang diharuskan.

Sebagai akibatnya, sangat penting untuk memodifikasi standpipe agar dapat menaikkan ketinggian
permukaan Lubrication ketika sudut pemasangan sasis melebihi 10 derajat dan ketika kendaraan sering
atau secara rutin berjalan pada permukaan yang landai.

CATATAN:

Ketika melakukan penggantian Lubrication untuk axle kendali, Eatonmenyarankan agar filter Lubrication
(jika ada) turut diganti, magnetic plug dan penyaringnya dibersihkan, partikel logam dibuang dari sumbat
pengisi magnetis, dan drain plug serta lubang udara dibersihkan.

7.1 PENGAWASAN LUBRICATION

Pengawasan Lubrication perlu dilakukan jika tingkat pencemaran axle relatif tinggi. Pengawasan ini
dilakukan dengan mengambil contoh Lubrication sesering mungkin agar dapat mendeteksi jika tingkat
pencemarannya sudah melebihi ambang batas yang diperbolehkan.

Teknik Analisa Ferrographic bisa digunakan untuk melakukan pemeriksaan Lubrication ini. Axle kendali
harus diperiksa atas terjadinya wear(keausan), jika tingkat perkembangan bahan pencemar relatif tinggi
bahkan setelah Lubrication diganti.

Kondisi Fisik Pencemar Tingkat toleransi untuk tindakan perbaikan

Kekentalan Ganti Lubrication Ganti Ganti Lubrication dan
(@1000C) peningkatan 20% atau
penurunan 20% dari Lubrication monitor
Lubrication baru
atau monitor

Page 55

Final Drive

Fosfor Penurunan 30% dari Peningkatan
ketinggian Lubrication baru 1,5 dari
Lubrication
baru

Jumlah total Peningkatan 2,0 dari
Asam Lubrication baru

Besi 1000 ppm 1500 ppm

Tembaga 120 ppm* 250 ppm*

Kromium 5 ppm 10 ppm

Silikon 130 ppm & wear(keausan)
logam tinggi

Sodium 50 ppm

Alumunium 80 ppm* 150 ppm*

Air 0,5% volume 1% volume

* Untuk axle percepatan tunggal kendaraan On-highway.

Tabel 1

Panduan penggantian Lubrication berdasarkan hasil sampling Lubrication

Fungsi utama Lubrication adalah untuk menekan wear(keausan) komponen melalui perawatan pada
suhu pengoperasian yang diinginkan dan menekan terjadinya friksi/gesekan.

Jika Lubrication tercemar oleh bahan asing, air dan/atau partikel wear(keausan) dari komponen internal,
maka kinerja pengoperasian akan memburuk dan komponen dapat mengalami kerusakan atau
kerusakan.

Oleh karena itu, dilakukannya pengukuran secara berkala atas kondisi fisik Lubrication akan mampu
mengoptimalkan masa pakai komponen dengan cara menganti Lubrication jika sudah melampaui batas
yang tertulis pada Tabel 1. Jarak waktu pengambilan contoh Lubrication adalah 75.000km atau paling
tidak setiap setengah tahun sekali.

7.2 KONDISI YANG DISARANKAN UNTUK PENGGANTIAN LUBRICATION
BERDASARKAN HASIL ANALISA

Berikut ini adalah dua penyebab Lubrication axle mulai kehilangan daya Lubricationnya untuk
komponen internal axle dalam jangka waktu penggantian Lubrication.

1. Lubrication mungkin mengalami wear(keausan) secara pbrakeatur karena load (beban) yang
berlebihan dan/atau kondisi panas. Wear(keausan) ini dapat mengurangi pressure (tekanan)
ekstrim, anti-karat dan kekentalan pelapisan Lubrication.

2. Lubrication mengalami overload (kelebihan load (beban)) karena banyaknya timbunan lumpur, air
dan/atau partikel aus internal. Bahan-bahan pencemar ini dapat mengganggu kekentalan pelapisan
Lubrication.

Untuk memastikan kinerja Lubrication axle anda, panduan dalam Tabel 1 memberikan saran tentang
tindakan perbaikan yang dapat diambil berdasarkan hasil analisa Lubrication. Ada baiknya anda juga
mengambil sampel dari Lubrication bekas yang tidak terpakai sebagai bahan perbandingan untuk

Page 56

Final Drive
menentukan tren dari contoh Lubrication yang sedang dipakai yang anda ambil dari axle. Tindakan
perbaikan bisa anda pilih sesuai dengan kondisi yang ada agar kinerja Lubrication tetap prima.
Penggantian Lubrication
Tindakan ini harus diambil untuk menghilangkan Lubrication yang menunjukkn tingkat oksidasi tinggi,
wear(keausan) karena pressure (tekanan) bahan additif atau tingkat kontaminasi yang melebihi ambang
batas toleransi.
Penggantian Lubrication atau Monitor
Lubrication menunjukkan tingginya tingkat bahan pencemar yang dihasilkan oleh wear(keausan)
internal atau wear(keausan) yang disebabkan oleh bahan pencemar eksternal. Bahan pencemar dapat
dibuang dengan mengganti Lubrication atau memeriksa tingkat perkembangan bahan pencemar
dengan lebih ketat. Peningkatan bahan pencemar secara berkala menunjukkan bahwa perlu dilakukan
penggantian Lubrication dan dilanjutkannya pemeriksaan.
Penggantian Lubrication dan monitor
Populasi pencemaran berada pada tingkat wear (keausan) komponen internal axle yang sangat tinggi.
Pemeriksaan harus dilakukan setelah mengganti Lubrication untuk memastikan komponen internal tidak
membahayakan, atau, jika terdapat air di dalamnya, pastikan sumber masuknya air tersebut sudah
ditutup.

Page 57

Final Drive

TOPIK 8
FINAL DRIVE

8.0 TUJUAN
Kebanyakan peralatan pengolah tanah atau kendaraan berat menggunakan beberapa tipe final drive
unit. Aliran tenaga normal melalui sistem drive msesin didapat dari mesin, melalui konverter torque
(torsi) dimana kecepatan mesin dapat diturunkan sementara torque (torsi)nya dinaikkan, melalui
transmisi dimana selanjutnya berbagai dan pilihan penurunan kecepatan dan kenaikan torque (torsi)
terjadi, melalui differential atau adjustment Bevel gear dimana penurunan kecepatan tertentu dan torque
(torsi) yang terkait naik terjadi dan pada akhirnya melalui final drive yang dipergunakan untuk
penurunan kecepatan akhir dan peningkatan torque (torsi) dilakukan.
Konfigurasi
Perangkat penurun kecepatan wheel akhir pada kasus kendaraan beroda atau kecepatan sprocket
dalam kendaraan dengan track. Final drive dapat diletakkan di luar, musalnya dekat dengan wheel atau
didalam, misalnya dekat dengan differential. Namun unit ini harus dekat dengan komponen yang akan
dikendalikannya, karena jika tidak aliran tenaga yang dibutuhkan akan lebih besar untuk mengatasi load
(beban) torque (torsi) yang tinggi. Cara yang paling efisien untuk mencapai penurunan final drive adalah
dengan menggunakan planetary final drive unit baik yang single reduction maupun yang double
reduction.

8.1 SINGLE REDUCTION PLANETARY FINAL DRIVE
Penggunaan planetary gearing merupakan keputusan yang paling baik bagi final drive karena unit ini
sangat ringkas dan dapat memberi rasio gear besar. Planetary gearing juga memungkinkan dicapainya
penurunan terbesar dalam ruang yang paling kecil.

Gambar 149

Gambar diatas ini menunjukkan komponen final drive. Sun gear dikencangkan dengan Axle shaft.
Planet gear dikencangkan ke carrier dengan adanya pin yang memiki beberapa jenis bearing. Bevel
gear dipasang pada rangka mesin.

Page 58

Final Drive

Gambar 150

Gambar diatas menunjukkan potongan melintang gambar yang sama. Final drive support bearing
tampak jelas dari sudut pandang ini.
Tampilan berbagai komponen yang ada

Gambar 151
Spline pada ujung Axle shaft diperkuat dengan sun gear yang terpasang secara internal.

Gambar 152
Berbagai planetary gear dan carrier mereka, yang dibautkan pada wheel hub.

Page 59

Final Drive

Gambar 153
Bevel gear dikencangkan pada hub dengan splines.
Cara Pengoperasian
Axle shaft dikendalikan dengan komponen dari dalam baik itu differential maupun rangkaian Bevel gear.
Oleh karena itu sun gear berputar karena dikencangkan pada Axle shaft. Planet gear terdorong untuk
berputar di dalam Bevel gear stationary. Carrier ini berputar dan memutar wheel atau sprocket pada
kecepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan Axle shaftnya.
Penutup (carrier) disegel pada hub dengan ring „O‟ karena kompartemen berisi Lubrication untuk
melubei gear dan bearing. Lubrication ini terpercik pada sekeliling kompartemen ketika unit ini berputar.
Pengoperasian ini sama baik untuk forward (maju) ataupun reverse (mundur).
Penerapan
Berbagai mesin Caterpillar menggunakan single reduction final drive. Contohnya adalah berbagai wheel
loader, traktor jenis kecil, scraper, off highway truck kecil, dan motor grader.

Gambar 154
Seperti yang dinyatakan dalam pengantar, beberapa mesin menggunakan unit inboard. Kedua gambar
diatas menunjukkan rangkaian axle wheel loader. Rancangan wheel loader yang terbaru menggunakan
rancangan inboard. Perhatikan peningkatan ukuran Axle shaft untuk mengatasi peningkatan torque
(torsi) setelah ada pengurangan akhir.

Page 60

Final Drive
8.2 DOUBLE REDUCTION FINAL DRIVE
Double reduction final drive dipergunakan dalam situasi dimana dibutuhkan pengurangan gear besar
pada kedua ujung wheel. Double reduction planetary memiliki dua rangkaian planetary untuk
pengurangan dua gear.
Komponen

Gambar 155

Komponen double reduction final drive tampak di atas.
Cara Pengoperasian
Komponen-komponen ini dipasang pada rangkaian spindle, yang dibautkan pada chassis. Axle shaft
dilekatkan pada differential side gear pada bagian dalam. Axle shaft dikencangkan pada sun gear
reduction pertama dengan spline yang kemudian akan memutar sun gear. Sun gear reduction pertama
akan memutar first reduction planet gear. First reduction Bevel gear ditahan agar tetap stationary oleh
adanya hub, planetary gear berputar mengitari Bevel gear. Pergerakan planetary gear menyebabkan
bagian dalam planetary carrier berputar.
First reduction planetary carrier ini berputar pada arah yang sama dengan first reduction gear namun
dengan kecepatan yang lebih rendah. First reduction carrier ini dikencangkan ke second reduction gear
denga spline, sehingga second reduction gear berputar pada kecepatan yang sama dengan first
reduction carrier. Second reduction Bevel gear ditahan agar stationary dengan teeth (gerigi) gear yang
saling bersinggungan dengan first reduction Bevel gear.
Second reduction planet gear bergerak mengitari bagian dalam second reduction Bevel gear. Planet
gear dikencangkan ke second reduction carrier sehingga planet carriernya dapat berputar. Second
reduction gear akan berputar pada arah yang sama dengan second reduction sun gear namun dengan
kecepatan yang lebih rendah. Dengan cara ini, maka dicapai penurunan pada dua taham. Second
reduction carrier akan mengendalikan wheel.

Page 61

Final Drive
Penerapan
Jenis double reduction final drive ini dipergunakan pada off highway truck 785 atau lebih tinggi dan 994
wheel loader.

Gambar 156
Traktor jenis elevated sprocket track yang lebih besar, D7 dan yang lebih tinggi menggunakan double
reduction, yang sedikit berbeda, namun menerapkan prinsip pengoperasian yang sama.
8.3 FINAL DRIVE DENGAN SINGLE DAN DOUBLE REDUCTION GEAR
Single reduction
Sebelum adanya planetary unit, maka traktor jenis track dan loader jenis track menggunakan gear jenis
single dan double reduction final drive.

Gambar 157
Single reduction unit pada traktor kecil jenis track terlihat pada gambar diatas.
Komponen tampak pada gambar. Pinion gear terhubung pada output shaft dari steering clutch dan
brake unit dan memutar bull gear. Pengurangan kecepatan didapat dengan adanya rasio pinion gear
atas bull gear. Drive sprocketnya terhubung ke bull gear dengan spline, sehingga berputar pada
kecepatan yang sama dengan bull gear.

Page 62

Final Drive

Gambar 158
Gambar diatas menunjukkan gear setelah penutupnya dilepaskan. Penutup ini tersegel pada Housing
utama karena unit tersebut menampung Lubrication untuk Lubricationnya.

Gambar 159
Sisa komponen lain, yang juga terdapat dalam rangkaian ini terlihat pada Gambar 159 diatas. Sprocket
dan bull gear ditunjang dengan tapper roller bearing besar. Rangkaian ini dipasang pada dead axle
tetap.
Double Reduction

Gambar 160
Kendaraan jenis Track yang lebih besar dan kendaraan yang membutuhkan reduction lebih besar,
menggunakan double reduction gear seperti yang terlihat pada gambar diatas.

Page 63

Final Drive
Unit ini memiliki idler gear yang memberi double reduction. Double reduction ini memungkinkan
penggunaan bull gear yang lebih kecil diameternya.

Gambar 161
Gambar 161 menunjukkan iron shot dari final drive gear dengan penutup yang sudah dilepaskan.

Page 64

Final Drive

Page 65