The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by arkaresearch.development, 2021-12-24 00:56:45

Basic Power Train Manual Book

Basic Power Train Manual Book

PT. Prasasta Apta Tara

Prasasta Learning Centre

Manual Book
Basic Powertrain

DOCUMENT NO.

This document is the property of PT PRASASTA APTA TARA. Making copies is prohibited without
authorized permission from Research & Development Division. Only authorized copies can be used as
working references.

Catatan Revisi Uraian Singkat Revisi Dipersiapkan Diperiksa Disetujui
Rev. Tanggal
Oleh Oleh Oleh

Basic Powertrain
DAFTAR ISI

TOPIK 1 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
PRINSIP POWER TRAIN ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

1.0 PENDAHULUAN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.0 PENDAHULUAN----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2.1 PRINSIP-PRINSIP UMUM --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2.2 ISTILAH - ISTILAH GEAR ----------------------------------------------------------------------------------------------------------14
TOPIK 3 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------20
PLANETARY GEAR -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------20
3.0 PENDAHULUAN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------20
3.1 KEUNTUNGAN DESAIN ----------------------------------------------------------------------------------------------------------22
TOPIK 4 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------29
JENIS – JENIS POWER TRAIN----------------------------------------------------------------------------------------------------------------29
4.0 MECHANICAL DRIVE--------------------------------------------------------------------------------------------------------------29
4.1 HYDROSTATIC DRIVE -------------------------------------------------------------------------------------------------------------42
4.2 ELECTRIC DRIVE -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------43

Page 3

Basic Powertrain

TOPIK 1
PRINSIP POWER TRAIN

1.0 PENDAHULUAN

Gambar 1 – General Machine

Power train adalah sekelompok komponen yang bekerja secara bersama untuk mentransfer power dari
sebuah sumber power atau gaya tersebut diproduksi menuju tempat yang digunakan untuk melakukan kerja.
Definisi ini mungkin dapat dianalogikan dengan proses pengangkutan barang atau “freight train”. Freight train
adalah rangkaian komponen sebuah lokomotif dan mobil yang memindahkan muatan dari tempat
diproduksi menuju ke sesuatu tempat dimana muatan tersebut dibutuhkan. Istilah power train sebenarnya
tidak baru. Ini telah digunakan sejak zaman dahulu untuk mendefinisikan komponen yang menyalurkan
power dari suatu tempat ke tempat lainnya.

Gambar 2 – Kincir Air (Water Wheel)

Sebagai contoh pada kincir yang digerakan dengan air yang digunakan pada zaman kolonial (Gambar 2),
istilah power train digunakan untuk menggambarkan rangkaian mesin yang meneruskan power dari kincir
air menuju alat untuk melakukan kerja seperti penggilingan tepung, penenunan pakaian atau
penggergajian kayu.

Page 4

Basic Powertrain

Didalam istilah otomotif, power train berarti memutus dan mengontrol power engine.
Fungsi utama Power Train adalah:

 Menghubungkan dan memutuskan power dari Engine.
 Mengubah kecepatan dan torque.
 Mengubah arah.
 Menyamakan distribusi power ke roda penggerak (Drive Wheel).
Pada earthmoving machine atau machine pertanian yang digerakkan secara mekanikal, power train
memindahkan power dari flywheel engine ke roda atau track untuk menggerakkan machine. Power train
tidak hanya memindahkan power, tapi juga dapat merubah output engine sesuai kondisi beban yang
diterima oleh machine. Jika sebuah engine di kopel langsung ke roda penggerak kendaraan tanpa
adanya powertrain, maka kendaraan tersebut akan bergerak sesuai dengan kecepatan engine. Hal ini
akan menyulitkan pengontrolan dari mesin tersebut.
Kerja dan Gaya
Kerja dapat dikatakan terjadi pada suatu benda ketika suatu gaya yang konstan dapat melawan
hambatan pada benda dan menggerakkan benda tersebut.
Satuan dari kerja yang dilakukan adalah Newton meter (Nm) juga disebut Joule (J).
Kerja adalah gaya yang diberikan untuk menggerakkan suatu objek dikalikan dengan jarak perpindahan
objek tersebut. Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan sebuah benda yang diam menjadi bergerak dan
sebaliknya.Sehingga rumus kerja (W) adalah:

W=FxD
Power
Power adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara usaha dan waktu. Power
didefinisikan sebagai ukuran seberapa besar kerja yang dilakukan atau energi yang dipindahkan.
Dengan kata lain, power mengukur seberapa cepat usaha dilakukan, Jadi power adalah usaha yang
dilakukan dibagi dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan usaha tersebut, yaitu:

P = W/T
Mengubah definisi usaha menjadi definisi power menunjukkan bahwa power sama dengan gaya yang
digunakan untuk menggerakkan sebuah benda dikalikan dengan kecepatan pergerakan benda tersebut.
Kecepatan sama dengan jarak yang ditempuh dibagi dengan waktu. Oleh karena itu:

Power = Gaya yang diberikan x Jarak yang ditempuh / waktu yang dibutuhkan.
P = F x D/T

 W adalah usaha atau kerja yang dilakukan dalam jarak tertentu
 F adalah Force
 D adalah jarak (distance)
Torque
Torque adalah gaya puntir yang bekerja pada sebuah benda yang cenderung membuat benda tersebut
berputar pada suatu sumbu rotasi/putar. Besar torque sama dengan besar gaya yang diberikan dikalikan
dengan jarak antara sumbu putar benda dan titik dimana gaya diberikan. Sama seperti gaya yang
diberikan pada sebuah benda cenderung mengubah laju gerakan linier benda tersebut, torque yang
diberikan pada sebuah benda cenderung mengubah laju gerakan putar benda.

Torque = Gaya x Jarak

Page 5

Basic Powertrain
Satuan pengukurannya adalah Newton untuk gaya dan meter untuk jarak.

(Newton x meter = Nm)

Gambar 3. Fulcrum

Besarnya torque yang tersedia dari suatu sumber power sebanding dengan jarak dari titik pusat dimana
gaya tersebut diberikan. Pada (Gambar 3), torque yang dihasilkan akan lebih besar jika benda yang
diangkat lebih dekat dengan titik tumpu dibandingkan dengan levernya. Tetapi konsekuensinya
pergerakan lever akan menjadi lebih besar untuk menghasilkan torque yang lebih besar tersebut.
Efisiensi
Pada aplikasi mesin secara umum, sejumlah tenaga hilang karena terjadi gesekan atau hilang menjadi
panas. Efisiensi mesin adalah perbandingan antara output power dengan input power atau output power
aktual dengan output power teoritis.
Nilai perhitungan efisiensi selalu kurang dari 100%.

Page 6

Basic Powertrain

TOPIK 2

GEAR

2.0 PENDAHULUAN

Gear merupakan elemen umum dalam dunia teknik mesin dan peranan pentingnya semakin meningkat
seiring dengan proses perkembangan teknologi pada mesin. Pada awalnya karena belum ditemukannya
material dan teknik perancangan yang sesuai gear merupakan komponen yang tidak praktis, berisik dan
tidak efisien. Saat ini kualitas gear sudah sangat baik, bukan hanya karena tuntutan kebutuhan namun
juga karena gear mampu menerima beban dan kecepatan yang lebih baik.

Gear secara umum digunakan sebagai penyalur tenaga antara shaft yang berputar tidak pada satu
sumbu dan memiliki perbedaan kecepatan. Penyalur tenaga yang lain selain gear juga dapat
dipergunakan, namun jika dibutuhkan sebuah penggerak yang ringkas dan mengutamakan ketepatan titik
“timing” pada shaft, gear biasanya lebih unggul dari penyalur tenaga yang lain disamping kesederhanaan,
ketahanan dan efisiensinya.

Gear memiliki beberapa fungsi penting, tetapi yang paling utama adalah memberikan reduksi gear pada
peralatan bermotor. Hal ini penting, biasanya sebuah motor kecil yang berputar sangat cepat dapat
memberikan cukup power untuk suatu alat, tetapi tidak cukup torque.

Misalnya, screwdriver memiliki gear reduction yang sangat besar karena screwdriver ini membutuhkan
torque yang lebih besar untuk memutar screw, tetapi motor hanya menghasilkan torque yang kecil pada
kecepatan tinggi. Dengan sebuah gear reduction, kecepatan output dapat dikurangi sehingga torque
meningkat.

Gear juga mengubah arah putaran. Misalnya, dalam differential di antara roda belakang mobil, tenaga
disalurkan oleh sebuah shaft yang berputar di tengah mobil dan differential harus merubah putaran
tersebut sebesar 90º supaya setiap roda dapat berputar.

Karena sebagian besar sistem powertrain menggunakan gear sebagai penggerak, maka penting untuk
mempelajari istilah-istilah gear, beberapa prinsip tehnik yang berlaku pada gear drive dan berbagai jenis
gear yang tersedia.

2.1 PRINSIP-PRINSIP UMUM

Putaran Gear

Gambar 4 – Dua Rotating Gear

Page 7

Basic Powertrain

Gear yang bertautan berfungsi sebagai multiple lever yang menyalurkan torque dari sebuah gear
pengerak ke gear-gear yang lain dalam powertrain. Pada kondisi dua gear yang digunakan, shaft
penggerak dan shaft yang digerakkan akan berputar berlawanan, seperti yang diperlihatkan pada
(Gambar 4). Dua gear yang bertautan disebut gear set.

Idler Gear

Gear ketiga atau idler gear (Gambar 5) kadang-kadang
digunakan di antara drive gear dan gear yang digerakkan. Idler
gear mengubah arah gear yang digerakkan sehingga berputar
ke arah yang sama dengan gear drive gear. Idler gear tidak
mempengaruhi rasio gear ataupun keuntungan mekanikal.

Gambar 5 – Idler Gear

Gear Train
Tiga atau lebih gear yang bertautan bersama disebut gear train (Gambar 6).

Gambar 6 – Gear Train

Pinion Gear
Bila suatu gear berukuran lebih kecil dari yang lain, maka gear yang lebih kecil tersebut disebut pinion
(Gambar 7).

Gambar 7 – Pinion Gear

Page 8

Basic Powertrain

Gear Spline

Gambar 8 – Spline

Gear biasanya dipasang pada shaft. Tenaga ditransfer ke dan dari gear oleh shaft, dan gear harus
dikencangkan dengan kuat pada shaft. Banyak metode yang dapat digunakan untuk mengencangkan
gear pada shaft. Groove yang dikenal sebagai spline (Gambar 8) dapat dibuat pada permukaan shaft
dan di dalam hub gear. Bila gear didorong masuk ke dalam shaft, spline akan menahan gear sehingga
memutar shaft tanpa slip. Terkadang spline dibuat sehingga gear dapat meluncur menyamping pada
shaft. Karakteristik sliding gear ini sering digunakan dalam transmisi.
Gear Key

Gambar 9 – Key

Key adalah metode lain yang digunakan untuk mencegah agar gear tidak slip pada shaft-nya. Dalam
rangkaian key sederhana, sebuah slot tunggal, atau key way (Gambar 9) dibentuk pada shaft dan satu
lagi di dalam hub dari gear. Ketika key, sebuah batangan logam berbentuk persegi, dimasukkan, key ini
mengunci gear dan shaft secara bersama-sama. Variasi key yang lebih rumit adalah jenis setengah
lingkaran yang dikenal sebagai Woodruff key, yang dinamai dari nama penemunya.
Jenis-jenis Gear
Karena kerja sebuah gear dilakukan oleh gigi-gigi, maka gear biasanya diberi nama sesuai dengan cara
pemotongan gigi. Dewasa ini banyak pola gear dirancang untuk keperluan tertentu. Untuk operasi yang
sesuai, pada pertautan gear harus memiliki gigi dengan ukuran dan desain yang sama. Minimal satu
pasang gigi harus selalu saling bertautan sepanjang waktu, walaupun pola gigi gear juga ada yang
menyediakan lebih dari satu pasang gigi yang bertautan. Berikut ini adalah gear yang paling umum
ditemukan di dalam mesin industri modern.

Page 9

Basic Powertrain

Straight Cut Gear atau Spur Gear

Pada straight cut gear atau spur gear (Gambar 10) gigi-
giginya dipotong lurus dan sejajar dengan sumbu putar gear.
Gear-gear ini cenderung menimbulkan getaran, berisik dan
umumnya digunakan dalam aplikasi kecepatan rendah.

Straight spur gear sering digunakan dalam transmisi karena
gigi-giginya mudah bertautan, sehingga perpindahan
transmisi lebih mudah.

Gambar 10 – Spur Gear

Helical Gear

Helical gear (Gambar 11) memiliki gigi-gigi yang ini
tidak sejajar dengan sumbu shaft, tetapi berbentuk
spiral di sekeliling shaft dengan bentuk helix. Helical Gambar 11 – Helical Gear
gear cocok untuk beban-beban berat karena gigi
gear bertautan dengan sudut yang lebih tajam
dibanding spur gear dengan sudut 90º. Pertautan
gear-gear tersebut dimulai dengan memutar ke
bagian ujung gigi yang memungkinkan penyaluran
tenaga lebih halus dibanding straight cut gear. Hal
juga memungkinkan pengoperasian yang lebih halus
dan mampu menhan beban yang lebih besar. Jadi,
helical gear lebih tahan lama bila dibandingkan
dengan straight cut gear. Kelemahan helical gear
sederhana adalah bahwa helical gear menghasilkan
dorongan menyamping yang cenderung

mendorong gear di sepanjang shaft. Ini menghasilkan beban tambahan pada bearing shaft.

Herringbone Gear

Gambar 12 – Herringbone Gear

Gaya dorong yang dihasilkan oleh helical gear dapat diseimbangkan dengan menggunakan double helical
gear, atau herringbone gear (Gambar 12). Herringbone gear memiliki gigi-gigi yang berbentuk “V” yang
disusun setengah gigi helical kanan dan setenghnya lagi helical kiri. Gaya dorong yang dihasilkan oleh
satu sisi diimbangi oleh gaya dorong pada sisi lain. Biasanya, sebuah saluran kecil dibentuk di antara
kedua barisan gigi. Hal ini supaya gigi dapat tergabung dengan lurus dan mencegah oli terperangkap
dalam puncak “V”.
Herringbone gear memiliki keunggulan yang sama dengan helical gear, tetapi harganya mahal.
Herringbone gear digunakan pada turbin-turbin dan generator berukuran besar.

Page 10

Basic Powertrain

Plain Bevel Gear

Gambar 13 – Plain Bevel Plain Bevel gear (Gambar 13) memungkinkan untuk transfer tenaga
Gear dalam sebuah gear train dengan arah tegak lurus. Gigi-gigi gear dibuat
lurus pada barisan dengan shaft, tetapi dibuat siku terhadap sumbu
horisontal shaft. Gigi-gigi bevel gear memiliki ketebalan dan ketinggian
yang berbentuk tirus. Gear penggerak yang berukuran lebih kecil disebut
pinion, sedangkan gear yang digerakkan yang berukuran lebih besar
disebut crown wheel.

Plain bevel gear digunakan pada aplikasi-aplikasi kecepatan rendah
dan tidak ada benturan yang tinggi. Sebagai contoh, alat-alat pengontrol
jenis roda yang diputar dengan tangan sering menggunakan plain bevel
gear.

Spiral Bevel Gear

Spiral bevel gear (Gambar 14) dirancang untuk aplikasi kebutuhan
kekuatan yang lebih besar bila dibandingkan dengan plain bevel gear.
Gigi-gigi spiral gear dibuat miring pada permukaan gear dengan
menyudut. Gigi-gigi tersebut harus cocok satu sama lainnya ,
sehingga dapat memikul beban yang lebih besar. Spiral bevel gear
mengurangi kecepatan dan meningkatkan gaya.

Gambar 14– Spiral Bevel
Gear

Hypoid Gear

Hypoid gear (Gambar 15) adalah variasi dari helical bevel gear yang
digunakan ketika sumbu kedua shaft saling tegak lurus, tetapi tidak
berpotongan. Pinion yang lebih kecil terletak di atas titik tengah
crown wheel gear yang digerakkan. Salah satu penggunaan yang
paling umum hypoid gear adalah menghubungkan drive shaft
dengan rear axle pada automobil. Helical gear digunakan untuk
menyalurkan putaran antara shaft yang tidak parallel.

Gambar 15 – Hypoid Gear

Page 11

Basic Powertrain

Worm Gear

Gambar 16 – Worm Gear

Jenis lain dari helical gear adalah worm gear (Gambar 16), yang juga disebut sebagai screw gear. Worm
gear berbentuk silinder panjang dan tipis yang memiliki satu atau lebih gigi-gigi helical bersambung yang
bertautan dengan sebuah helical gear. Worm gear berbeda dari helical gear karena gigi-gigi worm
meluncur disepanjang gigi yang digerakkan bukan menerima tekanan puntiran secara langsung. Worm
gear digunakan untuk mentransmisi putaran dengan pengurangan kecepatan yang besar, dari satu shaft
ke shaft yang lain pada sudut 90º.
Gambar tersebut di atas adalah contoh sebuah aplikasi worm gear.
Rack and Pinion Gear Set

Gambar 17 –Rack dan Pinion Gear

Rack dan pinion gear (Gambar 17) dapat digunakan untuk mengubah gerakan lurus menjadi gerakan
putar atau gerakan putar menjadi gerakan lurus tergantung dari apakah rack atau pinion yang digerakkan.
Gigi-gigi pada rack berbentuk lurus sedangkan gigi-gigi pada pinion berbentuk melengkung. Rack dan
pinion gear set umumnya digunakan pada steering system pada otomotif.

Page 12

Basic Powertrain
External dan Internal Gear

Gambar 18 – Internal Versus External

Gear dengan gigi-gigi pada lingkaran bagian luar disebut eksternal tooth gear. Gear dengan gigi-gigi
pada keliling bagian dalam lingkaran disebut internal atau ring gear (Gambar 18).

Gambar 19 – Larger Internal Gear/Smaller External Gear

Pada Gambar 19, Gear yang besar adalah contoh internal gear dan gear yang kecil adalah contoh
external gear.

Page 13

Basic Powertrain
2.2 ISTILAH - ISTILAH GEAR
Beberapa istilah yang berhubungan dengan gear adalah:
Gear Face Width

Gambar 20 – Measuring Gear Width

Lebar gear di sepanjang gigi-giginya disebut face width (Gambar 20). Gear yang lebih lebar memiliki area
kontak yang lebih luas dan dapat meneruskan power yang lebih besar.
Involute Curve

Gambar 21 – Involute Curve

Agar sebuah power train bekerja dengan baik, semua gear di dalam gear train harus memiliki gigi yang
sesuai dalam ukuran dan bentuk. Sisi gigi gear tidak lurus, tetapi gigi gear dibuat dengan profil yang
dirancang untuk memperoleh efisiensi transfer power maksimum dari gear pada saat bertautan dengan
gear yang lain.

Page 14

Basic Powertrain
Sisi setiap gigi mengikuti bentuk apa yang disebut sebagai involute curve (Gambar 21). Bentuk curve
memberikan rolling contact dan gigi-nya meluncur berlawanan satu sama lainnya.
Pressure Angle

Gambar 22 – Pressure Angle

Gigi-gigi gear dipotong dengan sebuah profil, sehingga ketika gigi-gigi tersebut berputar, mereka akan
menghasilkan sudut tekan yang dihitung untuk mencapai pertautan yang halus dan dalam(Gambar 22).
Gear Tooth Clearance

Gambar 23 – Tooth Clearance

Pertautan gear yang halus merupakan faktor yang penting ketika gear beroperasi. Jika gear bertautan
terlalu rapat, gear akan terjepit dan terjadi gesekan berlebih, kehilangan tenaga dan keausan yang lebih
cepat.
Jika pertautan terlalu longgar, gear akan berisik dan tidak efisien. Celah kecil dibutuhkan diantara gigi
untuk pelumasan, operasi yang halus dan efisien. Celah tersebut mengijinkan sedikit gerakan mundur
pada gear yang disebut dengan backlash.
Backlash yang berlebih biasanya merupakan indikasi terjadinya keausan pada gigi gear atau bearing
yang menopang gear. Backlash yang berlebih dapat menyebabkan gigi-gigi gear patah ketika dibebani.
Selama proses pemasangan dan perbaikan, peralatan khusus sering dibutuhkan untuk mengukur dan
menyesuaikan backlash dengan spesifikasi yang dilakukan dengan menggunakan shim.

Page 15

Basic Powertrain
Mechanical Advantage

Gambar 24 – Speed dan Torque Advantage

Gear yang dibentuk dengan machine biasanya digunakan untuk memberikan keuntungan kecepatan atau
keuntungan torque namun gear tidak dapat memberikan keuntungan power (Gambar 24). Power aktual
sebuah mesin ditentukan oleh kapasitas engine. Namun demikian, penggunaan ukuran gear yang
berbeda mengijinkan tenaga dan kecepatan engine digunakan dengan lebih efisien untuk
mengoperasikan sebuah machine dengan kondisi beban yang bervariasi.

Ketika gear dimanfaatkan untuk meningkatkan torque, kecepatan yang dihasilkan berkurang. Ketika
kecepatan gear meningkat, maka torque akan berkurang. Keuntungan mekanikal memberikan prinsip
yang sama dengan yang digunakan pada pengungkit. Keuntungan mekanikal diperoleh dari
perbandingan gear.

Rasio Gear 2:1

Gambar 25 – Keunggulan Torque

Page 16

Basic Powertrain

Kedua gear yang diperlihatkan pada (gambar 25) memperlihatkan gear penggerak (input) dengan 24 gigi,
menggerakkan gear yang berukuran besar dengan 48 gigi. Ketika gear penggerak yang berukuran lebih
kecil dari gear yang digerakkan, kecepatan gear yang digerakkan akan lebih rendah dari kecepatan gear
penggerak. Karena kecepatan gear output berkurang, jenis perbandingan ini (gear penggerak lebih kecil
dari pada gear yang digerakkan) disebut sebagai gear reduction.
Namun demikian, jika gear penggerak yang berukuran lebih besar (dengan jumlah gigi yang lebih banyak)
dibandingkan dengan gear yang digerakkan, kecepatan gear yang digerakkan akanlebih tinggi. Bila
kecepatan output lebih besar dari pada kecepatan input disebut “overdrive”.
Rasio gear dihitung dengan membagi jumlah gigi pada gear yang digerakkan dengan jumlah gigi gear
penggerak, atau dengan rumus:

driven
Ratio gear =

driver

Pada (Gambar 25) di atas, gear penggerak lebih kecil dengan 24 gigi. Dengan menggunakan rumus
tersebut, maka:

48
Rasio gear =

24

Rasio gear tersebut dituliskan sebagai 2 : 1, yang berarti bahwa itu adalah reduksi. Dalam rasio gear,
angka yang terakhir selalu satu. Jika angka pada ruas kiri persamaan lebih besar dari satu, maka ini
menunjukkan reduction. Jika angka pada ruas kiri persamaan kurang dari satu, seperti 0,5 : 1, maka
rasio ini menunjukkan overdrive. Untuk memperjelas hal ini dapat digunakan gear yang diperlihatkan
pada (Gambar 25), Ambil gear yang lebih besar (48 gigi) sebagai penggerak dan gear yang lebih kecil
berukuran (24 gigi) sebagai yang digerakkan, maka:

Perbandingan gear = Digerakkan  24  .5
Penggerak 48

Dengan istilah lain, angka 1 pada ruas kanan persamaan menunjukkan satu putaran gear yang
digerakkan. Angka 1 pada ruas kiri persamaan menunjukkan jumlah putaran atau bagian dari putaran,
yang ditempuh untuk membuat driven gear berputar satu putaran.
Rasio gear berhubungan langsung dengan keuntungan mekanikal. Jika rasio gear adalah 2 : 1
(menunjukkan reduction), maka keuntungan mekanikal gear set tersebut adalah 2 : 1 juga. Jika rasio
gear menunjukkan 0,5 : 1 (menunjukkan overdrive), maka keuntungan mekanisnya adalah 0,5 : 1.
Keuntungan mekanis juga berhubungan langsung dengan torque dan kecepatan. Jika terjadi
penambahan kecepatan pada driven gear, maka akan terjadi pengurangan torque. Sebaliknya, jika
terjadi pengurangan kecepatan pada driven gear, maka akan terjadi peningkatan torque.

Page 17

Basic Powertrain

Rasio Idler Gear

Gambar 26 – Hubungan Idler Gear

Idler gear tunggal yang digunakan untuk mengubah arah putaran tidak mengubah rasio gear. Jika idler
kecil dengan 12 gigi digunakan di antara 2 gear dengan 48 gigi (lihat Gambar 26), maka rasio tetap 1:1.
Hal yang sama juga berlaku jika idler gear memiliki 48 gigi. Ketika menggunakan sebuah idler gear,
gunakan rumus yang sama seperti yang telah diperlihatkan sebelumnya.

Gambar 27

Page 18

Basic Powertrain
Gear gabungan adalah gear yang bertautan bersama-sama. Gear poros (cluster gear) yang digunakan di
dalam transmisi adalah gear poros yang memiliki 3 atau lebih gear yang digabungkan menjadi satu.
Sebuah gear gabungan, bila ditautkan dengan gear yang lain, memberikan ratio gear ganda, biasanya
reduksi ganda (double reduction).
(Gambar 27) tersebut di atas, memperlihatkan sebuah gabungan set yang terdiri dari dua gear set; 12 gigi
ditautkan dengan 24 gigi dan 10 gigi ditautkan dengan 30 gigi. Gear dengan 24 gigi dan 10 gigi
digabungkan. Dalam konfigurasi ini, ada dua gear penggerak (12 gigi dan 10 gigi) dan dua buah gear
yang digerakkan (24 gigi dan 30 gigi).
Untuk menghitung rasio gear keseluruhan:

Perbandingan gear = Digerakkan(driven)x Digerakkan(driven)

Penggerak(driver)x Penggerak(driver)

= 24 x 30

12 x10
= 6:1

Page 19

Basic Powertrain

TOPIK 3
PLANETARY GEAR

3.0 PENDAHULUAN

Gambar 28 –Planetary gear set

Planetary gear set (Gambar 28) menyediakan peningkatan kecepatan, pengurangan kecepatan,
perubahan arah, netral dan direct drive. Gear set juga dapat menyediakan variasi kecepatan disetiap
tingkatan operasi, dengan pengecualian netral dan direct drive.
Komponen-komponen Planetary Gear Set
Planetary gear set sederhana terdiri dari tiga komponen:

 sun gear
 carrier planetary pinion
 dan sebuah gigi internal ring gear atau annulus.

Page 20

Basic Powertrain

Gambar 29 – Susunan planetary gear sama dengan sistem tata surya, dengan sun gear dikelilingi planetary
pinion gear. Ring gear disekeliling gear set lengkap.

Sun gear terletak di pusat susunan (Gambar 29). Ini adalah gear terkecil dalam susunan dan terletak di
tengah poros. Sun gear dapat juga berupa rancangan spur atau helical gear.
Sun gear bertautan dengan gigi pada planetary pinion gear. Planetary pinion gear adalah gear kecil
yang disusun dalam kerangka yang disebut planetary carrier. Planetary carrier dapat terbuat dari besi
tuang, aluminium, atau pelat baja dan dirancang dengan sebuah shaft untuk masing-masing planetary
pinion gear. (Untuk selanjutnya, planetary pinion gear akan disebut planetary pinion).
Planetary pinion berputar pada needle bearing yang diposisikan di antara shaft planetary carrier dan
planetary pinion. Jumlah planetary pinion di dalam sebuah carrier tergantung dari beban yang dipikul.
Transmisi kendaraan otomatis harus mempunyai tiga planetary pinion dalam planetary carrier. Heavy-
duty highway trucks dapat mempunyai sebanyak lima planetary pinion dalam planetary carrier. Carrier
dan pinion-nya disebut sebagai satu kesatuan unit gear.
Planetary pinions mengelilingi poros tengah sun gear dan dilingkari oleh annulus atau ring gear. Ring
gear bertindak seperti sebuah pengikat yang menahan keseluruhan gear set bersama dan memberikan
kekuatan yang besar pada unit.
Ring gear diletakkan pada jarak terjauh dari poros pusat dan karena itu berfungsi sebagai tuas terbesar
pada poros pusat. Untuk membantu mengingat rancangan planetary gear set, gunakan sistem tata surya
sebagai contoh. Sun adalah pusat tata surya dengan planet berputar disekelilingnya. Karena itu disebut
planetary gear set.
Sun gear memiliki jumlah gigi paling kecil, kemudian ring gear atau annulus dan planetary carrier memiliki
jumlah gigi paling banyak.
Dengan mengabaikan jumlah gear pada planetary carrier, kita dapat memperkirakan jumlah gigi pada
planetary carrier dengan cara menambahkan jumlah gigi pada sun gear dengan jumlah gigi pada ring
gear (annulus).
Yaitu sun gear mempunyai 24 gigi dan ring gear mempunyai 48 gigi, kemudian abaikan jumlah gear
dalam planetary carrier, planetary carrier akan mewakili 72 gigi.

Page 21

Basic Powertrain

3.1 KEUNTUNGAN DESAIN

Beberapa keuntungan planetary gear set adalah sebagai berikut:

 Gear bertautan secara terus menerus. Sehingga kecil kemungkinan terjadi kerusakan pada gigi.
Tidak ada pengasahan atau ketidak-sejajaran dan kekuatan gear dibagi rata.

 Planetary gear set sangat ringkas

 Kegunaan yang banyak. Tujuh kombinasi kecepatan dan arah dapat diperoleh dari planetary gear
set tunggal.

 Variasi kecepatan dan arah dapat ditambahkan melalui penggunaan planetary gear gabungan.

Cara Kerja Planetary Gear

Setiap komponen dalam planetary gear set, sun gear, pinion gear carrier, dan ring gear dapat berputar
atau di tahan. Perpindahan tenaga melalui sebuah planetary gear set hanya mungkin ketika satu
komponen di tahan, atau jika dua komponen di tahan bersama.

Salah satu dari tiga komponen sun gear, carrier, atau ring gear dapat digunakan sebagai penggerak atau
komponen input. Pada saat yang bersamaan, komponen yang lain tetap berputar dan kemudian menjadi
komponen yang ditahan atau diam. Komponen ketiga kemudian menjadi bagian yang digerakkan atau
output. Tergantung pada komponen yang menjadi penggerak, yang ditahan, dan yang digerakkan,
peningkatan torque atau peningkatan kecepatan akan dihasilkan oleh planetary gear set. Arah output juga
dapat di balik melalui berbagai kombinasi.

. Carrier Ring Gear Speed Torque Direction
Sun Gear

1. Input Output Ditahan Reduksi Meningkat Sama dengan input
maksimum

2. Dirtahan Output Input Reduksi Meningkat Sama dengan input
minimum

3. Output Input Ditahan Kenaikan Reduksi Sama dengan input
maksimum

4. Ditahan Input Tertahan Kenaikan Reduksi Sama dengan input
dengan maksimum
masukan

5. Input Ditahan Output Reduksi Meningkat Kebalikan dari output

6. Output Ditahan Input Pningkatan Reduksi Kebalikan dari input

7. Bila dua anggota ditahan bersama, kecepatan dan arah sama dengan input. Langsung 1:1 pergerakan terjadi.

8. Bila tidak ada anggota yang ditahan atau terkunci bersama, keluaran tidak terjadi. Hasilnya adalah kondisi netral.

Tabel 1 – Aturan Hukum Cara Kerja Planetary Gear

Kesimpulan prinsip dasar planetary gear, menyatakan planetary gear set memberikan output kecepatan,
torque, dan arah bermacam - macam tergantung kombinasi yang ada. Juga bermanfaat untuk mengingat
dua maksud berikutnya dengan mengacu pada arah putaran:

Page 22

Basic Powertrain

Gambar 30

1. Bila external dan external gear tooth set bertautan, akan terjadi perubahan arah putaran output
(Gambar30).

Gambar 31

2. Ketika gigi external gear bertautan dengan sebuah internal gear, putaran output kedua gear tersebut
akan sama (Gambar 31).

Page 23

Basic Powertrain

Gambar 32

Kombinasi 1: Maximum Forwad Reduction (Gambar 32). Dengan ring gear dalam keadaan
diam dan sun gear berputar searah dengan arah jarum jam, gigi eksternal sun gear akan memutar
planetary pinions berlawanan arah dengan jarum jam pada shaft-nya. Diameter dalam dari setiap
planetary pinion mendorong melawan shaftnya, menggerakan planetary carrier searah jarum jam. Sun
gear yang kecil (penggerak) akan berputar beberapa kali, menggerakkan planetary carrier satu revolusi
penuh, menghasilkan reduksi. Kombinasi ini mewakili gear reduksi paling besar atau kelipatan maximum
torque yang dapat dicapai dalam satu planetary gear set. Kecepatan input akan tinggi, tapi kecepatan
output akan turun.

Gambar 33

Page 24

Basic Powertrain

Kombinasi 2: Minimum Forward Reduction (Gambar 33). Dalam kombinasi ini, sun gear diam
dan ring gear berputar searah jarum jam. Ring gear menggerakkan planetary pinion searah jarum jam
dan berputar mengelilingi sun gear yang diam.

Planetary pinion menggerakkan planetary carrier dengan arah yang sama dengan ring gear. Ini
menghasilkan lebih dari satu putaran input bila dibandingkan dengan satu putaran penuh output.
Hasilnya adalah penggandaan torque.

Besarnya reduksi tidak sebesar seperti dalam kombinasi 1. Planetary gear set sedang beroperasi
dengan mid-size ring gear menggerakkan planetary carrier besar. Sehingga kombinasi tersebut
menghasilkan minimum penurunan arah maju.

Gambar 34

Kombinasi 3: Overdrive Maksimum (Gambar 34). Dengan ring gear dalam keadaan diam dan
planetary carrier berputar searah jarum jam, tiga planetary pinion shaft mendorong melawan diameter
dalam planetary pinion.

Pinion tersebut didesak untuk berjalan mengelilingi bagian dalam ring gear, yang menggerakkan sun gear
searah jarum jam. Carrier berputar kurang dari satu putaran input dibanding dengan satu putaran output,
yang menghasilkan kondisi overdrive. Dalam kombinasi ini, planetary carrier berukuran besar berputar
kurang dari satu putaran dan menggerakkan sun gear yang lebih kecil pada kecepatan yang lebih besar
dari kecepatan input. Hasilnya adalah overdrive yang cepat dengan kenaikan kecepatan maksimum.

Gambar 35

Page 25

Basic Powertrain

Kombinasi 4: Slow Overdrive (Gambar 35). Dalam kombinasi ini, sun gear diam dan carrier berputar
searah jarum jam. Pada saat carrier berputar, pinion shaft mendorong diameter dalam pinion dan
didesak untuk berjalan di sekeliling sun gear yang tertahan. Ini menggerakkan ring gear lebih cepat dan
kecepatan meningkat.

Carrier yang berputar kurang dari satu putaran menyebabkan pinion menggerakkan ring gear satu
putaran penuh dalam arah yang sama dengan planetary carrier. Seperti dalam kombinasi 3, kondisi
overdrive terjadi, tetapi carrier yang berukuran besar saat ini menggerakkan ring gear yang berukuran
menengah.

Gambar 36

Kombinasi 5: Slow Reverse (Gambar 36). Di sini, sun gear yang berukuran kecil menggerakkan ring
gear dengan planetary carrier tertahan diam. Planetary pinion, gear yang digerakkan oleh external sun
gear, berputar ke arah yang berlawanan dengan arah gerakan jarum jam atas shaft-nya. Planetary pinion
menggerakkan internal ring gear. Pada saat sun gear sedang bergerak, planetary pinion digunakan
sebagai idler gear untuk menggerakkan ring gear berlawanan arah jarum jam.

Ini berarti bahwa input shaft maupun output shaft sedang bekerja dengan arah yang berlawanan atau
terbalik untuk memberikan aliran power mundur. Karena penggerak sun gear terkecil dan ring gear yang
berukuran sedang digerakkan, hasilnya adalah mundur perlahan (reduksi).

Gambar 37

Page 26

Basic Powertrain
Kombinasi 6: Fast Reverse (Gambar 37). Untuk mundur cepat, carrier ditahan, sedangkan sun gear
dan ring gear berganti tugas, dengan ring gear menjadi penggerak dan sun gear menjadi yang
digerakkan. Pada saat ring gear berputar berlawanan arah jarum jam, pinion juga berputar berlawanan
arah jarum jam, sedangkan sun gear berputar searah jarum jam. Dalam kombinasi ini, input ring gear
menggunakan planetary pinion untuk menggerakkan output sun gear. Sun gear berputar kebalikan dari
input gear.
Dalam kombinasi ini, gear tengah berputar berlawanan arah jarum jam menggerakkan sun gear yang
kecil searah jarum jam, yang memberikan arah mundur cepat (overdrive).

Gambar 38

Kombinasi 7: Direct Drive (Gambar 38). Dalam kombinasi direct drive, ring gear dan sun gear
merupakan komponen input. Mereka berputar searah jarum jam pada kecepatan yang sama. Gigi
internal dari ring gear yang berputar searah jarum jam akan berusaha memutar planetary pinion searah
jarum jam. Tetapi sun gear, sebuah eksternal gear berputar searah jarum jam, akan mencoba
menggerakkan planetary pinions berlawanan arah jarum jam. Gaya berlawanan ini mengunci planetary
pinions melawan putaran seluruh planetary gear set berputar sebagai satu kesatuan lengkap. Hal ini
mengikat bersama anggota input dan output dan menyediakan direct drive. Untuk direct drive, kedua
anggota input harus berputar pada kecepatan yang sama.

Page 27

Basic Powertrain

Gambar 39

Kombinasi 8: Pengoperasian Netral (Gambar 39). Gambar 1 sampai 7 menghasilkan gerakan output
dengan berbagai macam kecepatan, torque, dan arah. Dalam setiap keadaan satu komponen dari
planetary gear set di tahan atau dua komponen di kunci untuk output. Ketika tidak ada komponen yang
ditahan akan ada input dalam gear set, tetapi tidak ada output. Hasilnya adalah kondisi netral.
Kesimpulan Operasi Planetary Gear Set

 Ketika planetary carrier berfungsi sebagai penggerak (komponen input), gear set menghasilkan
kondisi peningkatan kecepatan (overdrive). Kecepatan bertambah, torque berkurang.

 Ketika planetary carrier berfungsi sebagai komponen output, gear set tersebut menghasilkan
pengurangan kecepatan arah maju. Kecepatan berkurang, torque bertambah.

 Ketika planetary carrier ditahan, gear tersebut akan menghasilkan arah mundur.
Untuk mengetahui apakah kecepatan yang dihasilkan cepat atau lambat, ingatlah aturan mengenai gear
besar dan kecil.

 Gear besar yang menggerakkan gear kecil meningkatkan kecepatan dan mengurangi torque gear
yang digerakkan.

 Gear kecil yang menggerakkan gear besar mengurangi kecepatan dan meningkatkan torque gear
yang digerakkan.

Page 28

Basic Powertrain

TOPIK 4
JENIS – JENIS POWER TRAIN

Pada topik ini akan mengidentifikasi jenis-jenis dari power train yang digunakan dan menguraikan cara
kerja penggerak mekanis yang digunakan dalam earthmoving, on-highway truck dan agricultural
machinery
Power train yang digunakan biasanya digolongkan ke dalam tiga klasifikasi umum, yaitu:

 Penggerak Mekanis (Mechanical Drive)
 Penggerak Hidrostatis (Hydrostatic Drive)
 Penggerak Elektrik (Electric Drive)
Power train denga penggerak mekanikal dapat digolongkan lebih lanjut ke dalam:
 Power train yang menggunakan gear untuk memodifikasi gerakan dan variasi kecepatan
 Menggunakan chain dan sprocket
 Power train yang menggunakan gesekan untuk menghasilkan gerakan
 Power train yang menggunakan belt untuk menghasilkan gerakan.
Keuntungan mekanikal power train bisa mempunyai kombinasi semua metode transmisi tenaga ini.
4.0 MECHANICAL DRIVE

Gambar 40 – Caterpillar DI IR Tractor dengan Komponen Power Train Mekanikal

Page 29

Basic Powertrain

Gambar 41 –Representasi Skema

Dalam mekanikal power train (Gambar 41), power dari engine ditransfer melalui sebuah coupling (clutch
atau torque converter) ke transmisi. Dari transmisi tenaga ditransfer ke differential untuk menggerakkan
machine yang menggunakan roda, (atau sebuah bevel gear dan pinion untuk mesin yang memiliki track),
final drive, dan ke roda-roda atau track.
Komponen-komponen utama mekanikal power train umum adalah sebagai berikut:

 Engine
Menyediakan tenaga untuk mengoperasikan kendaraan dan perangkat coupling.

 Coupling
Menghubungkan tenaga engine ke power train. Coupling flywheel clutch dapat

memutuskan tenaga engine dari power train. Ini memungkinkan engine bekerja pada saat mesin
tidak bergerak. Torque converter dan torque divider merupakan fluid coupling yang digunakan
untuk menghubungkan engine ke bagian lain power train. Hubungan dapat dibuat secara
langsung jika mesin dilengkapi dengan lockup clutch untuk untuk meningkatkan ground speed.
 Transmission
Mengontrol kecepatan, arah dan torque yang disalurkan ke komponen power train yang lain.
 Differential

Meneruskan tenaga power ke final drive dan roda-roda ketika tiap wheel (roda) berputar
pada kecepatan yang berbeda.
 Final drive
Meneruskan power ke roda atau track.
 Roda/Track

Komponen terakhir yang meneruskan power penggerak ke permukaan tanah untuk
menggerakkan mesin.

Page 30

Basic Powertrain
Power Train yang Digerakkan oleh Gear

Gambar 42 – Gear

Gear adalah roda atau silinder bergigi yang digunakan untuk meneruskan gerakan berputar atau gerakan
naik turun dari satu bagian mesin ke bagian lainnya. Gear merupakan unsur yang paling umum
digunakan dalam power train modern. Hal ini disebabkan karena gear merupakan salah satu alat yang
paling efisien dan hemat untuk mentransfer power engine ke roda-roda penggerak di dalam sebuah
mesin. Dengan mengubah ukuran dan jumlah gear, juga ada kemungkinan untuk memodifikasi tenaga
yang dihasilkan oleh engine supaya cocok dengan pekerjaan yang sedang dilaksanakan.
Keuntungan Gear Drive
Tidak ada selip dan memiliki kemampuan untuk menahan beban yang sangat tinggi merupakan
keuntungan utama yang diperoleh dari gear drive. Namun demikian, gear drive lebih berat dari jenis-
jenis penggerak lain dan jarak antara input shaft dan output shaft ditentukan oleh diameter gear.
Gear Drive di dalam Axle

Gambar 43 – Axle Assembly

Axle, pada (Gambar 43) diatas, merupakan sebuah contoh gear drive. Dalam aplikasi khusus, gear
tersebut mampu menahan beban torque yang sangat tinggi pada final drive.

Page 31

Basic Powertrain

Planetary Gear Drive

Gambar 44 – Planetary Gear Set

Keuntungan Plenetary Gear Set

Keuntungan planetary gear set (Gambar 44) termasuk rancangan yang ringkas dengan banyak variasi
dalam perangkat kecil. Terdapat lebih banyak gigi yang bertautan untuk transfer power dengan halus dan
beban pada gear lebih seimbang. Namun demikian, planetary gear drive ini lebih berat dan lebih mahal
bila dibandingkan dengan sistem penggerak lain.

Planetary gear set memiliki beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan sistem gear yang lain.
Planetary gear set memiliki rancangan yang lebih ringkas, memiliki gigi yang banyak yang bertautan
untuk memindahkan power dengan halus, beban pada gear seimbang dan memberikan pilihan
perbandingan gear yang tidak terbatas.

Planetary Transmission dan Planetary Final Drive

Gambar 45 – Planetary Transmission

Page 32

Basic Powertrain

Gambar 46 – Final Drive

Transmisi planetary pada gambar 45 dan planetary final drive pada gambar 46 merupakan dua contoh
planetary gear set yang digunakan di dalam power train.
Countershaft Gear Set

Gambar 47 – Countershaft Gear Set

Page 33

Basic Powertrain
Countershaft gear set (Gambar 47) umumnya digunakan dalam transmisi manual dan powershift.
Countershaft gear set memungkinkan satu set gear shifting tanpa mengganggu perbandingan gear yang
lain. Gear-gear diletakkan pada shaft yang parallel. Arah power tidak dapat dirubah kecuali bila sebuah
idler gear ditambahkan pada countershaft gear set.
Satu gear pada shaft menggerakkan gear yang lain pada shaft kedua. Countershaft gear set dapat
dilengkapi dengan beberapa gear dan shaft untuk mendapatkan kecepatan yang berbeda.
Keunggulan countershaft gear set termasuk komponen (part) yang sedikit dan lebih ringan. Countershaft
gear set umumnya lebih murah bila dibandingkan dengan planetary gear set.

Bull Gear Final Drive

Driving Gear

Driven Gear

Speed Reduction
Torque Multiplication

Gambar 48 - Bull Gear Final Drive

Bull gear dan pinion (Gambar 48) adalah susunan gear set sederhana yang digunakan pada tracktor lama
sebagai final drive. Rasio antara jumlah gigi pada gear menentukan penggandaan torque dan reduksi
kecepatan yang dibutuhkan.

Bevel and Pinion Gear Set

Gambar 49 - Bevel and Pinion Set

Page 34

Basic Powertrain

Bevel and pinion gear set (Gambar 49) terdiri dari sebuah bevel gear dan sebuah pinion gear. Shaft gear
berada pada sudut yang tepat pada yang lain. Bevel and pinion gear set digunakan untuk mengubah arah
power. Pinion gear menggerakkan bevel gear. Tiap gear di bentuk untuk pertautan gigi gear yang tepat.
Bevel gear set mengijinkan tenaga mengalir langsung pada sudut yang tepat.

Bevel Gear Set di dalam Wheel Machine

Gambar 50 – Pertemuan Bevel dan Pinion gear.

Bevel and Pinion Gear merupakan satu kesatuan susunan. Bevel gear set (Gambar 50) tersebut di atas
digunakan untuk mentransfer power dari transmission ke final drive. Bevel gear dan pinion di dalam roda
mesin merupakan bagian dari differential assembly.
Chain Drive

Gambar 51 - Chain Drive

Page 35

Basic Powertrain
Chain drive (Gambar 51) adalah variasi gear drive yang juga digunakan untuk meneruskan power dari
satu shaft yang berputar ke shaft yang lain. Gear ini biasanya disebut sprocket, tidak bertautan, tetapi
dihubungkan dengan sebuah sambungan rantai (linked chain). Sambungan rantai bertautan dengan gigi-
gigi sprocket, sehingga sprocket yang digerakkan (driven sprocket) menjaga rasio kecepatan yang
konstan dengan sprocket penggerak (drive sprocket). Penggerak track beroperasi dengan prinsip yang
sama dengan penggerak chain.
Seperti gear, chain drive meniadakan selip. Sprocket yang dihubungkan ke sisi yang sama dengan arah
putaran rantai akan bergerak dengan arah yang sama pula. Sprocket yang dihubungkan pada sisi chain
yang berbeda bergerak ke arah yang berlawanan. Untuk menghindari aus yang berlebihan, sprocket
untuk roller chain drive harus memiliki sepuluh gigi atau lebih. Jika sebuah rantai memiliki jumlah ruang
yang genap antara link sprocket, sprocket harus memiliki jumlah gigi yang ganjil.
Komponen-Komponen Roller Chain

Roller Link Side Plate
Pin Link

Bushing

Roller

Roller Link Side Plate

Gambar 52 – Komponen Rantai

Roller chain adalah jenis yang paling umum dijumpai pada alat-alat berat (Gambar 52). Roller chain
merupakan alat yang efisien untuk membawa beban berat pada kecepatan rendah antara shaft yang
terpisah jauh.
Roller chain tersusun dari roller link dan pin link. Roller link memiliki dua buah side plate, roller link, dua
buah bushing dan dua buah roller. Pin link terdiri dari dua buah pelat pin link dan dua buah pin. Side
plate roller chain menentukan pitch rantai. Ini berhubungan langsung dengan jarak antara gigi-gigi
sprocket, yang diukur dari ujung ke ujung.

Page 36

Basic Powertrain

Chain Tensioning
Idler & Tensioner

Gambar 53 – Chain Adjustment

Seperti gear, chain sprocket sering dipasang pada shaft dengan spline dan key. Sisi longgar pada rantai
harus berada di bagian bawah, jika memungkinkan. Pada chain drive yang lebih panjang, sebuah idler
wheel atau sprocket sering digunakan pada sisi longgar (slack side) untuk menjaga tegangan yang tepat
antara sprocket penggerak dan sprocket yang digerakkan.
Rantai meregang pada saat digunakan, sehingga tegangan rantai kadang-kadang harus disetel (Gambar
53 tersebut di atas). Ini dapat dilakukan dengan menggerakkan salah satu dari sprocket utama atau
menyetel idler sprocket, jika dilengkapi.
Keunggulan chain drives adalah:

 Sedikit atau tidak ada selip
 Relatif murah
 Dapat menjaga rasio yang tetap di antara shaft-shaft yang berputar
 Tahan panas, kotoran dan cuaca buruk
 Lebih kuat jika dibandingkan dengan belt drive.
Kelemahan Chain Drive adalah:
 Chain sprocket dan shaft harus disejajarkan dengan teliti untuk memastikan usia pakai penuh dan

tracking yang benar.
 Chain drive harus dilumasi secara teratur untuk mengurangi aus, melindungi dari korosi dan

mencegah link pin atau roller bushing agar tidak lengket.

Page 37

Basic Powertrain
Contoh chain drive pada mesin

Gambar 54 –Track Type Tractor

Mesin-mesin besar menggunakan berbagai jenis chain drive. Track type tracktor seperti diperlihatkan
pada gambar di atas menggunakan versi rantai (yang disebut track) untuk menggerakkan mesin.
Sprocket menggerakkan track.

Gambar 55 – Skid Steer Loader

Mesin-mesin yang berukuran lebih kecil, seperti skid steer loader yang diperlihatkan pada Gambar 55
menggunakan rantai untuk mentransfer power ke final drive dan drive wheel. Rantai tersebut digerakkan
oleh motor hidraulik melalui sebuah sprocket.

Page 38

Basic Powertrain

Friction Drive

Gambar 56 –Gesekan

Gesekan terjadi bila permukaan dua buah benda saling bertemu. Gesekan ini dapat digunakan untuk
meneruskan gerakan dan power dari satu benda ke benda lain (Gambar 56). Besarnya gesekan
tergantung dari permukaan material, gaya benda yang bersentuhan dan temperatur permukaan. Tidak
seperti gear dan chain, friction drive memungkinkan sedikit terjadinya sedikit selip antar komponen. Selip
ini bermanfaat ketika diinginkan meneruskan tenaga secara gradual.

Salah satu kegunaan yang paling umum friction drive adalah di dalam sebuah roda. Gesekan antara
wheel dan permukaan tanah menyebabkan mesin bergerak ke arah yang sama dengan arah putaran
roda.

Gambar 57 – Gesekan antara Dua Buah Roda

Dengan menggunakan prinsip gesekan, power dapat diteruskan dengan menyentuhkan roda yang
digerakkan (driven wheel) dengan roda yang lain (Gambar 57). Roda kedua akan berputar ke arah yang
berlawanan. Roda-roda yang digunakan untuk meneruskan power dengan cara ini kadang-kadang
disebut sebagai gesekan gear walaupun roda-rodanya tidak memiliki gigi.

Page 39

Basic Powertrain
Kecepatan dan torque friction wheel drive tergantung dari ukuran masing-masing wheel. Prinsip
kecepatan dan torque yang sama menjelaskan gear pertama juga digunakan pada penggerak friction
wheel.
Sebuah roda dengan ukuran kecil yang menggerakkan sebuah roda yang berukuran besar menghasilkan
pengurangan kecepatan dan torque bertambah. Roda berukuran besar yang menggerakkan roda
berukuran kecil mengakibatkan torque berkurang dan kecepatan bertambah.
Untuk mengetahui keuntungan mekanisnya, keliling wheel yang digerakkan dibagi oleh keliling wheel
penggerak. Ketika menentukan keuntungan mekanis friction gear, selip harus diperhitungkan.
Disc Drive atau Clutch Drive

Gambar 58 – Disc Drive atau Friction Drive Clutch

Flywheel clutch adalah contoh friction drive dan unit ini menghubungkan dan memutus power dari
flywheel engine ke transmisi (Gambar 58).
Flywheel clutch paling sering digunakan dengan transmisi manual shift dan juga disebut sebagai friction
clutch. Gesekan antara pengerak dan yang digerakkan aktualnya menyerap beberapa
kejutan/guncangan, yang memungkinkan engagement (pertautan) yang baik. Oleh karena itu, dengan
menggunakan friction clutch, engangement tenaga menyebabkan berkurangnya ketegangan dan aus
pada komponen-komponen power train bila dibandingkan dengan hubungan langsung.
Dua jenis utama flywheel clutch adalah dry clutch dan wet clutch. Dry clutch didinginkan dengan udara
dan umumnya cocok untuk mesin-mesin yang memiliki horsepower lebih rendah dimana terdapat torque
awal yang lebih kecil selama pengaktifan. Dry clutch umumnya digunakan pada tractor kecil dan
automobile. Keuntungan dry clutch adalah mampu memberikan area kontak yang lebih besar. Dry clutch
tidak dianjurkan untuk digunakan dalam aplikasi-aplikasi dimana sering dis-engage atau sering selip
karena bahan dry clutch lebih mudah panas. Oleh karena itu, dry clutch tidak digunakan di dalam
sebagian besar aplikasi mesin alat berat. Clutch digunakan di dalam planetary transmission untuk
mengubah rasio kecepatan antara input dan output shaft. Clutch juga digunakan di dalam torque
converter dengan lockup clutch yang berfungsi untuk menghubungkan langsung antara input shaft dan
output shaft.

Page 40

Basic Powertrain

Disc Drive

Gambar 59 – Komponen-komponen Clutch Disc

Clutch disc dan pelat yang diperlihatkan (Gambar 59) di atas menggunakan gesekan untuk engage clutch
pack yang meneruskan power melalui transmisi, atau aplikasi lain yang menggunakan gabungan
planetary gear.
Belt Drive

Gambar 60 – Belt Drive

Belt adalah alat yang umum untuk meneruskan power dari satu roda ke roda yang lain (Gambar 60). Di
dalam sebuah penggerak belt, roda disebut sebagai pulley.
Tidak seperti wheel yang digerakkan oleh kontak friksi langsung, pulley berputar dengan arah yang sama.
Selain itu, belt memberikan transfer power yang lebih efisien bila dibandingkan dengan friction wheel
karena kontak belt lebih luas pada permukaan pulley.
Kecepatan dan torque penggerak belt tergantung dari ukuran tiap pulley. Prinsip kecepatan dan torque
yang sama menjelaskan mengenai friction wheel drive juga berlaku pada penggerak belt.
Pulley yang lebih kecil yang menggerakkan pulley yang lebih besar mengakibatkan berkurangnya
kecepatan dan bertambahnya torque. Pulley besar yang menggerakkan pulley kecil mengakibatkan
berkurangnya torque dan bertambahnya kecepatan.
Keuntungan friction drive adalah kemampuan untuk menimbulkan selip yang disengaja pada mesin dan
sejumlah material yang berbeda juga dapat digunakan. Area kontak yang ideal seharusnya kurang dari

Page 41

Basic Powertrain
180º pada penggerak. Penggerak friction harganya mahal dan selip berlebihan dapat menyebabkan aus
yang lebih cepat dan kerusakan dini.
Penggerak belt jarang digunakan pada machine earthmoving, tetapi digunakan secara luas di dalam alat-
alat pemanen hasil pertanian (agricultural harvester).

Gambar 61 – Challenger

Traktor yang digerakkan dengan belt menggunakan gesekan untuk meindahkan power dari final drive ke
permukaan tanah (Gambar 61).
4.1 HYDROSTATIC DRIVE

Gambar 62 – Mesin dengan penggerak hidrostatis

Page 42

Basic Powertrain
Penggerak dengan menggunakan fluida telah digunakan sejak pembuatan awal mesin. Salah satu bentuk
dasar penggerak fluida adalah kincir air. Banyak penggilingan dan pabrik di dunia memperoleh suplai
tenaga sangat efisien darikincir air. Penggerak fluida sekarang digunakan di dalam mesin modern yang
paling canggih seperti penggerak hydrostatic.
Di dalam penggerak hydrostatic, sesuai dengan namanya, fluida digunakan untuk memindahkan power
engine ke final drive. Power dari engine diteruskan ke sebuah pompa hidraulik. Pompa hidraulik
memberikan aliran oli ke motor penggerak dan motor penggerak meneruskan power ke transmisi atau
langsung ke final drive.
4.2 ELECTRIC DRIVE
Di dalam penggerak electric, arus listrik digunakan untuk meneruskan power engine ke final drive mesin.
Teknologi dikembangkan untuk lokomotif dan digunakan pada kendaraan-kendaraan off-road.
Di dalam sistem penggerak listrik, engine dihubungkan ke sebuah AC alternator dan power engine diubah
menjadi power listrik. Power listrik dari AC generator digunakan untuk menggerakkan roda motor, yang
dipasang pada final drive. Kebanyakan roda motor kendaraan bekerja dengan arus searah (DC) hingga
saat ini dan rodal motor yang digerakkan dengan arus bolak balik (AC) masih digunakan. Di dalam sistem
penggerak arus searah (DC), power arus bolak balik (AC) yang dibangkitkan oleh alternator diubah
menjadi DC dengan menggunakan rectifier.

Gambar 63 – Mesin dengan penggerak electric

Page 43

Basic Powertrain

Page 44


Click to View FlipBook Version