Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan dimana jarak poros lebih besar dari pada tranmisi roda gigi, tetapi lebih pendek dari pada dalam transmisi sabuk.
Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip, jadi menjamin perbandingan putaran yang tetap.
Rantai sebagai transmisi mempunyai keuntungan-keuntungan seperti : mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang besar, tidak memerlukan tegangan awal, keausan kecil pada bantalan, dan mudah memasangnya. Karena keuntungan-keuntungan tersebut, rantai mempunyai pemakaian yang luas sepertirodagigi dan sabuk.
Dipihak lain, transmisirantai mempunyai beberapa kekurangan, yaitu : variasikecepatan yang tak dapat dihindari karena lintasan busur pada sproket yang mengait mata rantai (gambar 5.18), suara dan getaran karena tumbukan antara rantai dan dasar kaki gigi sproket, dan perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus yang diakibatkan oleh gesekan dengan sproket. Karena kekurangan-kekurangan ini maka rantai tak dapat dipakai untuk kecepatan tinggi, sampai ditemukan dan dikembangkannya rantai gigi.
Tabel 2.8 Ukuran Rantai
Rantai dapat dibagi atas dua jenis. Yang pertama disebut rantai rol, terdiri atas pena bus, rol dan plat mata rantai. Yang lain disebut rantai gigi, terdiri atas plat-plat berprofil roda gigi dan pena berbentuk bulan sabit yang disebut sambungan kunci, dalam pembahasan dibawah ini lebih dahulu dibicarakan hal rantai rol.
Rantai rol dipakai bila diperlukan transmisi positip (tanpa slip) dengan kecepatan sampai 600 (m/min), tanpa pembatasan bunyi, dan murah harganya. Untuk bahan pena, bus, dan rol dipergunakan baja karbon atau baja khrom dengan pengerasan kulit. Rantai dengan rangkaian tunggal adalah yang paling banyak dipakai. Rangkaian banyak, seperti dua atau tiga rangkaian dipergunakan untuk transisi beban berat. Ukuran dan kekuatannya distandarkan. dengan kemajuan teknologi yang terjadi akhir-akhir ini, kekuatan rantai semakin meningkat. Dalam gambar 5.20 dapat dilihat bahwa kurva batas kelelahan dari plat mata rantai macam yang baru lebih tinggi dari pada macam yang lama. Hasil penelitian terakhir menunjukan bahwa suatu daerah yang dibatasi oleh dua kurva, yaitu kurva batas ketahanan terhadap tumbukan antara rol dan bus, dan kurva batas las (galling) karena kurang pelumasan antara pena dan bus adalah sangat penting untuk menentukan kapasitas rantai. Kurva kapasitas baru yang
memudahkan pemilihan, kurva tenda tersebut diberi nama menurut nomor rantai dan jumlah gigi sproket, dengan putaran (rpm) sproket sebagai sumbu mendatar dan kapasitas transmisi sebagai sumbu tegak.
Sproket rantai dibuat dari baja karbon untuk ukuran kecil, dan besi cor atau baja cor untuk ukuran besar. Untuk perhitungan kekuatannya belum ada cara yang tetap seperti pada roda gigi. Adapun bentuknya telah distandarkan. Dalam gambar 5.22 ditunjukan dua macam bentuk gigi, dimana bentuk „S” adalah yang biasa dipakai.
Gambar 2.8. Profil Gigi dari sproket Rantai rol.. (Referensi, 2) Tata cara pemilihan rantai dapat diuraikan menurut diagram 22. Daya yang akan ditransmisikan (kW), putaran poros penggerak dan yang digerakan (rpm), dan jarak sumbu poros kira-kira (mm), diberikan terlebih dahulu. Daya yang ditransmisikan perlu dikoreksi menurut mesin yang akan digerakan dan penggerak mulanya, dengan faktor koreksi.
Momen lentur akan selalu terjadi pada poros. Karena itu periksalah kekuatan lentur poros bila diameternya telah diberikan. Dengan menggunakan putaran (rpm) dari poros yang berputaran tinggi dan daya yang telah dioreksi
(kW), carilah nomor rantai dan jumlah gigi sproket kecil yang sesuai. Jumlah gigi ini sebaiknya merupakan bilangan ganjil dan lebih dari 15. Jumlah gigi minimum yang diizinkan adalah 13. Jumlah gigi untuk sproket besar juga dibatasi, maksimum 114 buah. Perbandingan putaran dapat diizinkan sampai 10/1. Sudut kontak antara rantai dan sproket kecil harus lebih besar dari 120˚. Transmisi rantai akan lebih halus dan kurang bunyinya jika dipakai rantai dengan jarak bagi kecil dan jumlah gigi sproket yang banyak rangkaian banyak dipakai bila rangkaian tunggal tidak mempunyai kapasitas cukup. Perlu diperhatika bahwa kapasitas rangkaian banyak tidak sama dengan kelipatan kapasitas satu rangkaian. Dalam hal demikian perlu diperhitungkan dalam faktor perkalian. Dipandang dari segi pembagian beban diantara rangkaian, pembagian pada masing-masing rangkaian akan semakin efektif bila jumlah rangkaian semakain kecil, efektifitas terbesar diperoleh dengan suatu rangkaian.
Periksalah apakah naf sproket cukup besar untuk lubang poros yang diperlukan dengan atau tanpa pasak. Seringkali nomor rantai yang akan dipilih juga tergantung pada pemeriksaan ini. Nomor rantai ataupun jumlah rangkaian dapat berubah sesuai dengan ruangan yang tersedia.
Pengerasan gigi sproket dengan pencelupkan dingin lebih diutamakan untuk sproket dengan jumlah gigi kurang dari 24, sproket kecil dimana perbandingan putarannya melebihi 4/1, sproket besar dan sproket kecil dari transmisi yang mempunyai putaran rendah tetapi bebannya berat, dan sproket-sproket yang harus bekerja dalam lingkungan yang abrasiv. Sebagai bahan sproket biasanya dipakai besi cor kelabu (FC25), baja karbon rol konstruksi umum (SS41), baja karbon konstruksi mesin (S35C), dan baja cor (SC46).
Diameter lingkaran jarak bagi dp dan Dp (mm), diameter luar dk dan Dk
(mm) untuk kedua sproket dapat dihitung dengan rumus berikut:
⁄
⁄
{ ⁄ }
{ ⁄ }
Bila perhitungan percobaan untuk menentukan diameter poros menghasilkan ukuran yang terlalu besar untuk naf yang tersedia, periksalah apakah diameter poros dapat dikecilkan dengan menggunakan bahan yang lebih kuat.
Jarak sumbu poros pada dasarnya dapat dibuat sependek mungkin sampai sumbu kedua sproket hampir bersentuhan. Tetapi, jarak yang ideal adalah antara 30 sampai 50 kali jarak bagi rantai. Untuk beban yang berfluktuasi, jarak tersebut harus dikurangi sampai lebih kecil dari pada 20 kali jarak bagi rantai. Setelah jumlah gigi sproket dan jarak sumbu poros ditentukan, panjang rantai yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus :
⌊ ⁄ ⌋
Dimana :
Lp : Panjang Rantai dinyatakan dalam jumlah rantai. Z1 : Jumlah gigi sproket kecil
Z2 : Jumlah gigi sproket besar
C : jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai ( dapat berupa bilangan pecahan ).
Bila Lp ternyata merupakan bilangan pecahan, maka perlu dibulatkan keatas untuk mendapatkan bilangan bulat, yang selanjtnya disebut L (dalam jumlah mata rantai). Periksalah apakah C dapat disetel untuk mengatur tegangan rantai. Jika jumlah mata rantai merupakan bilangan ganjil, maka perlu dipakai satu mata rantai khusus yang disebut mata rantai offset. Pemakaian mata rantai ini sebenarnya tidak dikehendaki untuk transmisi yang aman.
Jika jumlah mata rantai dan jumlah gigi kedua sproket sudah lebih dahulu ditentukan, maka jarak sumbu poros dapat dihitung dengan rumus-rumus dibawah ini
{( ) √( )
}
Kecepatan rantai v (m/s) dapat dihitung dari rumus sebagai berikut :
Dimana :
P : Jarak bagi rantai (mm)
Z1 : Jumlah gigi sproket kecil, dalam hal reduksi putaran. N1 : putaran sproket kecil, dalam hal reduksi kecil.
Beban yang bekerja pada satu rantai F (kg) dapat dihitung seperti pada sabuk dengan rumus :
Jika dipakai motor listrik sebagai penggerak, maka pada waktu distart dan dihentikan, harga gaya F akan lebih besar dari pada yang dihitung. Dalam hal ini, kekuatan rata-rata dibagi dengan beban maksimum yang diizinkan, yaitu faktor keamanan harus diambil sebesar 6 atau lebih untuk satu rangkaian, 8 sampai 11 untuk dua rangkaian atau lebih. Harga F yang dihitung dari persamaan diatas tidak boleh lebih dari beban maksimum yang diizinkan Fu (kg). Jika ternyata melebihi, yang berarti kapasitas rantai tidak mencukupi, pakailah rangkaian ganda atau lebih, atau pakailah nomor rantai yang lebih besar.
Pemasangan sproket atau rantaisecara mendatar adalah yang baling baik. Pemakaian tegak akan menyebabkan rantai mudah lepas dari sproket. Dalam hal ini rantai harus dibuat cukuptegang dengan menggunakan sproket pengiut atau sproket penegang. Dalam hal transmisi mendatar rentangan rantai bagian bawah harus merupakan sisi kendor, dan jarak kekendoran kebawah tidak boleh lebih dari 4 % jarak rentangnya. Dalam hal-hal tertentu untuk transmisi tegak, jarak sumbu poros yang besar (lebih dari 1 meter), sering start dan putaran terbalik dengan tiba-tiba, kekendoran yang diizinkan harus dikurangi menjadi 2 %.
Sekarang akan ditinjau gerakan rantai, yang membelit sproket dan berayun ke atas dan ke bawah seperti dalam gambar 5.23. Kecepatan horizontal pada titik A adalah v cos θ, di B adalah v, dan di A kembali ke v cos θ, gerakan ini disebabkan oleh efek busur dari sproket. Jika jmlah gigi adalah z, harga θ bervariasi dari 0 sampai π/z bila mata rantai bergerak dari A ke A‟. Maka perbandingan kecepatan ε adalah :
⁄
⁄
Gambar 2.9. Gerakan Rantai Rol. Referensi, 2, Hal. 199
Gambar 2.10. Perbandingan variasi kecepatan dari rantai rol. Referensi, 2, Hal. 199
gigi. Baik dari gambar maupun dari persamaan dapat dilihat bahwa makin besar jumlah gigi sproket, makin kecil perbandingan variasi kecepatannya, yang berarti makin halus jalannya.
Rantai kadang-kadang bergetar dengan hebat karena fluktuasi kecepatan, variasi beban, dll. Untuk menghindari hal ini dapatdipakai alat penegang, sproket pengikut, atau peredam dari karet.
Sekarang akan ditinjau perpanjangan rantai, karena keausan. Sebelum aus, rol rantai akan mengait pada permukaan dasar kaki gigi. Hal ini akan membawa akibat buruk pada transmisi terutama jika jumlah giginya besar, sehingga rantai dapat meloncat keluar dari sproket. Batas perpanjangan rantai telah ditemukan secara empiris sebesar 1 sampai 2 % panjang mula-mula. Atas dasar angka inilah jumlah gigi sebanyak pada sproket besar dibatasi sampai 114.
Sebagai pelumas, minyak bermutu baik, seperti minyak pada roda gigi yang mengandung ramuan penahan tekanan, umum dipakai. Minyak berat dan gemuk tidak sesuai untuk rantai. Dalam Tabel 5.19 dapat ditemui viscositas dan cara pelumasan yang cocok. Untuk kecepatan tinggi harus harus dipakai minyak dengan viskositas rendah, sedangkan viskositas tinggi dipakai untuk temperatur lingkungan yang tinggi. Sebagai patokan kasar, SAE 20-30 (65-130 cSt, 300-600 pada 37,8 ˚C) dapat dipergunakan untuk temperatur normal, dan SAE 30-40 (130-200 cSt, 600-900 SUS pada 37,8 ˚C) untuk temperatur lebih dari 40 ˚C, viskositas rendah untuk jarak bagi kecil, dan viskositas besar untuk jarak bagi besar.
Untuk transmisi dengan kondisi kerja seperti dalam lingkungan zat kimia, obat-obatan, korosi, dan temperatur tinggi, terdapat rantai rol dari baja tahan karat.
Jika n1(rpm) adalah putaran dari poros motor listrik dan T (kg.mm) adalah torsi pada poros motor listrik, maka besarnya daya P (kW) yang diperlukan untuk menggerakkan sistem adalah :
1 5 10 74 , 9 n T P ...(Referensi, 2) (2.28) Dimana :
P = Daya motor listrik (kW) T = Torsi (kg.mm)