BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
3.1 PENDAHULUAN
Salah satu komponen yang digunakan oleh kendaraan HINO FM260TI adalah Gearbox bentuk aplikasi dari rodagigi dimana rodagigi disusun menjadi beberapa stage/tingkat untuk menghasilkan output putaran atau daya yang diinginkan. Gearbox berfungsi untuk merubah kecepatan dan arah putaran dari motor. Gearbox merupakan suatu alat khusus yang diperlukan untuk menyesuaikan daya atau torsi (momen/daya) dari motor yang berputar, dan gearbox juga adalah alat pengubah daya dari motor yang berputar menjadi tenaga yang lebih besar atau sebagai speed reducer. (Booser, E Richard,1997).
3.2 FUNGSI GEARBOX
Gearbox atau transmisi adalah salah satu komponen utama motor yang disebut sebagai sistem pemindah tenaga, transmisi berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tenaga dari motor yang berputar, yang digunakan untuk memutar spindel mesin maupun melakukan gerakan feeding. Transmisi juga berfungsi untuk mengatur kecepatan gerak dan torsi serta berbalik putaran, sehingga dapat bergerak maju dan mundur. Transmisi manual atau lebih dikenal dengan sebutan gearbox, mempunyai beberapafung siantara lain :
a. Merubah momenpuntir yang akan diteruskan kespindel mesin.
b. Menyediakan rasio gigi yang sesuai dengan beban mesin.
c. Menghasilkan putaran mesin tanpa selip.
Selainsebagai “Speed Reducer” fungsilain Gearbox terutama dalam keperluan industri seperti pabrik, pertambangan, perikanan, dan lainnya adalah untuk memperkuat daya/tenaga dari electric motor. Seiring dengan fungsi utama gearbox sebagai pengurang kecepatan,secaraotomatis gearbox juga berfungsi untuk memperkuat torsi dari dinamo atau diesel. Tanpa didukung oleh gearbox yang sesuai, dinamo motor atau mesin diesel akan kesulitan untuk mengangkat benda-benda berat,
jika dipaksaakan dapat mempercepat usia dinamo motor atau bahkan merusak motor tersebut. (Amin, Nugroho, 2005)
3.3TIPE DAN APLIKASI GEARBOX
Ada beberapa tipe dan aplikasi Gearbox diantara lain : 1. SpurGearbox
Gambar 3.1spur gear Keistimewaan :
Poros paralel
Kecepatan dan beban tinggi
Efisiensi tinggi (98%)
Aplikasi : Cocok untuk semua tipe pengangkut dengan rasio kecepatan yang besar
2. Helical Gearbox
Gambar 3.2helical gearbox Keistimewaan :
Poros paralel
Kecepatan dan beban sangat tinggi
Efisiensi sedikit dibawah spur gearbox (96 – 98%) Aplikasi : Cocok untuk kecepatan dan beban tinggi
3. CrossedHelical Gearbox
Gambar 3.3crossed helical gearbox
Keistimewaan :
Poros miring
Kecepatan tinggi
Beban tinggi
Aplikasi : Untuk daya luncur rendah, Beban tekanan tinggi, Digunakan pada roda gigi planetary untuk menghasilkan rasio reduksi besar, Tidak cocok untuk hubungan yang presisi karena keterbatasan desain.
4. Bevel Gearbox
Gambar 3.4bevel gearbox Keistimewaan :
Poros tegak lurus
Kecepatan tinggi
Beban tinggi
Aplikasi : Cocok untuk rasio 1:1, Untuk rasio kecepatan tinggi, Cocok untuk sudut siku-siku, khusus rasio rendah,Tidak untuk presisi tinggi karena bentuk roda gigi yang rumit.
5. Worm Gearbox
Gambar 3.5 worm gearbox Keistimewaan
Poros miring siku-siku
Rasio kecepatan tinggi
Kecepatan dan Beban tinggi
Efisiensi rendah
Aplikasi : Cocok untuk rasio kecepatan tinggi dengan sudut tertentu, Cocok untuk presisi tinggi tetapi terbatas, Cocok untuk kepresisian umum, Sangat tepat untuk kombinasi rasio kecepatan tinggi dan penggerak sudut siku.
6. Planetary Gearbox
Gambar 3.6planetary gear
Planetary gear merupakan system gear yang terdiri dari gear output dan planet gear.
Planetary gear set memberikan efek peningkatan kecepatan, pengurangan kecepatan, perubahan arah, netral, dan penggerak langsung. Planetary gear set juga dapat memberikan variasi kecepatan pada tiap tingkatan operasi, dengan pengecualian netral dan penggerak langsung.
Secara umum planetary gear set digunakan pada transmission di mobil atau alat berat, selain itu pada penggerak akhir tepatnya axle assembly di roda pun terdapat planetarygear set walaupun tidak bisa diatur variasi speed dan direction (tetap).Selain itu mesin cuci pun ada yang sudah menggunakan planetary gear set.
7. Cyclo Gearbox
Gambar 3.7cyclo gearbox
Cyclo gearbox adalah salah satu bentuk variasi dari planetary gear, dimana gearbox ini bekerja berdasarkan prinsip cyclodial untuk mencapai rasio reduksi yang tinggi tanpa mengorbankan efisensi dan kekompakannya (kepraktisannya). Efisiensi yang tinggi ini diperoleh dengan meminimalkan gesekan antara roller shaft dan disknya dan selain itu juga dapat menahan beban kejut hingga 500% dari nilai torsinya.
3.4 BAGIAN-BAGIAN DARI GARDAN
Bagian – bagian dari gardan diantara lain :
Cincin dorong
Mur penyetel
Pinion penggerak
Roda gigi samping atau side gear
Cincin atau O ring
Bantalan belakang
Pinion gear
Spaser
Tutup bantalan
Pengunci mur penyetel
Mur penyetel
Differential caarier
Penahan oli
Baut dan masih banyak lainya.
Putaran roda ban mobil akan bermasalah jika salah satu diantara bagian gardan tersebut mengalami masalah atau gangguan.
3.5 PRINSIP KERJA GEARBOX GARDAN
Pada dasarnya gardan adalah gear antara penghubung asroda kanan dan kiri dari gear putaran mesin, yang melalui gigi transmisi ke penghubung yang dinamakan kopel untuk menuju gearbox gardan, kecepatan putaran mesin diatur oleh transmisi untuk menyesuaikan kecepatan roda yang dibutuhkan, Pada kendaraan HINO FM260TI ini menggunakan gearbox manual yang bekerja pada prinsip yang sederhana dengan menggunakan rasio roda gigi. Sebuah perbedaan output kecepatan dapat dilakukan dengan mengubah rasio roda gigi pada sistem transmisinya.
3.6 DIFERENSIAL
Diferensial adalah suatu rangkaian roda gigi yang berfungsi untuk menggerakkan dua poros keluaran(segaris sumbu) dengan kecepatan yang berbeda untuk mentransmisikan torsi dari satu poros masukan. Pada mobil diferensial digunakan untuk mentransmisikan daya keporos-poros penggerakroda.(Booser E Richard.1997).Saat mobil berbelok, roda sebelah dalam kurva belokan dan berputar lebih pelan dibandingkan dengan roda sebelah luar. Jika tanpa diferensial, roda penggerak akan mempunyai putaran yang sama. Pada saat berbelok (roda sebelah-
dalam kurva – belokan menempuh busur yang lebih pendek dibandingkan dengan roda sebelah luar), salah satu roda akan slip dan kendaraan akan sulit dikendalikan.
Berikut adalah bagian-bagian dari diferensial.
Gambar 3.8 Bagian-bagian diferensial 1. Poros penggerak ( Propeller )
2. Roda gigi pinion ( Drive Pinion ) 3. Roda gigi cincin ( Ring Gear ) 4. Rumah diferensial
5. Poros aksel 6. Roda
3.6.1 Bagian-Bagian Rumah Diferensial
Adapu bagian – bagian dari rumah Diferensial terdiri dari :
Gambar 3.9 Bagian-bagian rumah diferensial a. Rumah dudukan poros roda gigi planet
b. Roda gigi samping
c. Roda gigi pinion 3.6.2 Final Gears
Didalam diferensial terdapat roda gigi penggerak (final gears). Final gears terdiri dari drive pinion dan ring pinion. Final gears diferensial terdiri dari dua type:
Hypoid Bevel Gear
Type hypoid bevel gear digunakan pada kendaraan penggerak roda belakang.
Drive pinion terpasang offset dengan garis tengah ring gear seperti diperlihatkan pada gambar dibawah. Perbandingan persinggungan roda-roda giginya besar dan bekerjanya sangat halus. Selama roda-roda gigi berkaitan satu sama lainnya, type hypoid bevel gear harus dilumasi dengan oli hypoid gear yang memiliki oil film yang kuat.
Gambar3.10 Hypoid Bevel Gear
Helical Gear
Tidak seperti hypoid gear, untuk menghasilkan puntiran, gigi helical gear drive pinion selalu bersinggungan dengan gigi ring gear pada lokasi yang sama tanpa ada celah antara kedua gigi tersebut. Oleh sebab itu bunyi dan getaran yang timbul sangat kecil, dan momen dapat dipindahkan dengan lembut.
Gambar 3.11 Helical gear
3.6.3 Prinsip Dasar Unit Rodagigi Diferensial
Prinsip dasar unit rodagigi diferensial dapat dipahami dengan menggunakan peralatan yang terdirii dari pinion gear dan dua. Kedua rack dapat menggelincir dengan bebas pada arah vertical sejauh guide (berat rack dan tahanan gelincir terangkat secara bersamaan). Pinion gear diletakkan diantara dua rack, pinion dihubungkan keshackle dan dapat digerakkan oleh shackle.
Bila beban (W) yang sama diletakkan pada setiap rack kemudian shackle ditarik keatas maka kedua rack akan terangkat keatas pada jarak yang sama sejauh shackle ditarik keatas, selama tahanan yang terdapat pada kedua sisi pinion sama, hal ini akan mencegah agar pinion tidak berputar.
Tetapi bila beban yang lebih besar diletakkan pada rack sebelah kiri dan shackle ditarik keatas, pinion akan berputar sepanjang gerigi rack yang mendapat beban lebih berat disebabkan adanya perbedaan tahanan yang diberikan pada pinion.
Dan ini mengakibatkan rack yang mendapat beban lebih kecil akan terangkat. Jarak rack yang terangkat sebanding dengan jumlah putaran pinion. Dengan kata lain bahwa rack mendapat tahanan lebih besar tidak bergerak sementara rack yang tahanannya lebih kecil akan bergerak. Prinsip gerakan rack dan pinion, digunakan pada perencanaan roda-roda gigi diferensial.
3.6.4 Konstruksi Dasar Unit Roda Gigi Diferensial
Putaran poros engkol yang diteruskan oleh propeller shaft diperkecil sesuai tenaga yang diteruskan drive pinion ke ring gear. Sebaliknya momen bertambah dan arah transmisi berubah tegak lurus terhadap arah asalnya. dua (atau empat pada beberapa kendaraan) diferensial pinion dan dua roda gigi sisi (side gear) terletak didalam rumah diferensial yang menjadi satu kesatuan dengan ring gear. Bila rumah diferensial berputar, pinion diferensial yang terikat pada rumah diferensial melalui poros pinion diferensial ikut berputar . Side gear dihubungkan ke poros belakang (rear axle shaft).
3.6.5 Fungsi Dasar Roda Gigi Diferensial
Secara garis besar ada 3 fungsi dasar dari unit roda gigi diferensial, yaitu : a. Jalan Lurus
Tahanan gelinding (rolling resistance) pada kedua roda penggerak (drive gear) hampir sama pada saat kendaraan bergerak lurus pada jalan datar. Oleh karena itu kedua side gear berputar sebanding dengan putaran pinion diferensial dan semua komponen berputar dalam satu unit. pinion diferensial tidak berputar sendiri tetapi berputar bersama dengan ring gear, rumah diferensial, dan poros pinion (pinion shaft). Dengan demikian pinion diferensial hanya akan berfungsi untuk menghubungkan side gear bagian kiri dan kanan. Dengan demikian pinion diferensial hanya berfungsi untuk menghubungkan side gear bagian kiri dan kanan. Dengan demikian kedua side gear berputar merupakan satu unit dengan putaran pinion diferensial menyebabkan kedua drive wheel berputar pada rpm yang sama.
b. Membelok
Pada saat kendaraan membelok (turning), jarak tempuh roda bagian dalam lebih kecil (busurnya lebih pendek) dari pada roda bagian luarnya. Bila dibandingkan dengan kendaraan pada saat berjalan lurus. Pada saat side gear bagian kiri ditahan seperti pada gambar dibawah, tiap pinion diferensial berputar mengelilingi shaftnya masing-masing dan juga bergerak mengelilingi axle belakang. Akibatnya putaran side gear bagian kanan bertambah. Dengan kata lain pada saat pinion diferensial berputar mengelilingi salah satu side gear dan bergerak bersama-sama dengan yang lainnya (tergantung pada tahanan yang diberikan pada roda), jumlah putaran side gear satunya adalah dua kali dari putaran ring gear. Hal ini dapat dikatakan bahwa putaran rata-rata roda gigi kedua adalah sebanding dengan putaran ring gear.
c. Satu Roda Pada Permukaan Jalan Yang Berlumpur
Bila salah satu roda berada dilumpur maka akan trjadi slip bila pedal accelerator ditekan. Hal ini disebabkan karena tahanan gesek yang sangat rendah dari permukaan Lumpur. Ini akan menyulitkan untuk mengeluarkan roda dari limpur, karena lebih banyak terjadi slip (putaran dua kali lebih banyak dari pada ring gear) dari pada bergerak. Jenis roda gigi yang terdapat pada diferensial adalah roda gigi kerucut. Sehingga pada perhitungan roda gigi akan didasarkan pada teori perhitungan roda gigi kerucut.
3.7 RODA GIGI KERUCUT
Roda gigi yang termasuk dasar adalah roda gigi dengan poros sejajar, dan dari jenis ini yang paling dasar adalah roda gigi lurus. Namun, bila diingini transmisi untuk putaran tinggi, daya besar dan bunyi kecil antara dua poros sejajar. Dengan alasan inilah kenapa diferensial menggunakan roda gigi kerucut. Karena berfungsi untuk meneruskan putaran dari poros penggerak ke roda kendaraan yang mampu untuk menahan beban yang besar.
3.8 CARA MENGANALISA KEGAGALAN PADA GEARBOX
Salah satu cara menganalisa kegagalan gearbox adalah dengan pengamatan manusia:
a. Teknik yang paling tua dan mungkin yang paling efektif untuk menilai kondisi unit gigi adalah dengan menggunakan tiga keterampilan dasar manusia untuk mendengarkan, melihat dan menyentuh.
b. Dengarkan unit yang sedang berjalan, semua mengetuk, bergemuruh atau bersiul tinggi harus dicatat dan diselidiki.
c. Lihat bagian sistem pelumasan.Apakah pompa bekerja dengan baikdan apakah tangki memiliki pelumas di dalamnya.
d. Rasakan gear case di dekat rumah pengaman.
e. Selamabertahun-tahun, industri pertambangan mengandalkan keterampilan manusiawi ini dan kepentingan mereka tidak dapat diremehkan.
3.9 JENIS KEHAUSAN PADA GEARBOX
Bagian ini menjelaskan jenis kehausan pada Gearbox yang menyebabkan terjadi nya kerusakan pada Gearbox.
3.9.1 Keausan/Wear
Keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adanya gesekan antara permukaan padatan dengan benda lain. Definisi gesekan itu sendiri adalah gaya tahan yang menahan gerakan antara 2 permukaan solid yang bersentuhan maupun solid dengan liquid. Keausan pada dasarnya memiliki berberapa mekanisme, yaitu Abrasi, Erosi, Adhesi, Fatik dan Korosi. Secara umum, mekanisme keausan dapat dijelaskan sebagai berikut. Ketika terjadi kontak antara 2 permukaan material, Bagian kasar dari suatu material akan terlibat kontak. Saat Beban ditambahkan, Bagian kasar pada logam akan terdeformasi secara plastis dan menghasilkan sub-
.Keausan pada Roda gigi terjadi karena putaran yang ditimbulkan secara
terus menerus sehingga roda gigi akan mengalami gesekan dan menyebabkan hilangnya sebagian material pada bearing tersebut. Ada beberapa macam jenis keausan yaitu :
Gambar 3.12 Contoh kehausan pada roda gigi
Penyebab : keasuan normal karena kekasaran pada saat baru pertama kali beroperasi, beban yang tunggi, sistem pelumasan yang kurang baik
Perbaikan : Haluskan permukaan. Gunakan roda gigi baru. Kuras, bersihkan dan ganti pelumas setelah pemakaian
Gambar 3.13 Contoh Gigi gear patah akibat terjadi selip
Penyebab : Kerusakan seperti gambar diatas adalah dikarekan adanya benda selip atau kerak dari sisa oli.
Perbaikan : Harus dilakukan pergantian gigi gear yang baru.
3.10 PENYEBAB KEGAGALAN PADA GEARBOX DAN PERBAIKANNYA Ada beberapa penyebab kegagalan pada gearbox dan cara perbaikannya.
a. Leak
Leak adalah masalah kebocoran yang terjadi pada gear box. Leak biasanya tampak dari housing gear box yang terdapat banyak oli yang tertumpah. Leak umumnya tidak berpengaruh pada kerja dari gearbox itu sendiri.
Penyebabnya terdiri dari banyak factor yang memungkinkan terjadinya leak ini, diantaranya:
Kurang kuatnya penguncian bolt and nut pada housing gearbox
Gasket kurang memadai
Oil Seal kurang memadai
Oring kurang memadai
Akibat dari masalah ini tidaklah terlalu serius. Hanya saja jika dibiarkan terus maka oli dalam gearbox akan berkurang dan mengakibatkan kerugian materi.
Cara untuk mengatasi masalah ini tidak rumit yang di perlukan hanya penggantian gasket , oil seal dan oring .
b. Noise
Noise adalah masalah dimana gearbox mengeluarkan suara bising. Hal ini dapat diketahui hanya dengan didengar .
PenyebabNois terdiri daribeberapa factor diantara lain:
Rusaknya atau termakannya bearing
Tidak centernya gear
Tidak nyatunya gear
Dampak dari noise memiliki dampak yang serius ketimbang dengan leak. Apabila dibiarkan maka akan menyebabkan kerusakan pada gearbox itu sendiri.
Cara mengatasi noise adalah sebelum di repair gearbox terlebih dahulu di test di atas running testmachine untuk mengetahui bagian manakah yang mengalami kerusakan. Apakah bearing , gear atau bagian shaft nya.Untuk mengatasinya maka perlu dilakukan penggantian material yang rusak.Namun setelah di repair dilakukan kembali testing gear box untuk menguji kualitas suara gear box
c. High Noise
High noise adalah masalah dimana gearbox memiliki suara yang sangat bising.
Suaranya lebih kuat daripada noise.
Penyebabnya sama saja seperti noise namun bila dibiarkan akibatnya lebih fatal.
Dampaknya lebih fatal dari pada masalah noise dan malahbisa berujung pada junk yard.
Cara mengatasinya diperlukan penggantian material. Namun apabila cost penggantiannya sangat tinggi maka pihak CPI lebih memilih gearbox baru.
d. Broken
Berarti gearbox dalam keadaan rusak berat. Bisa saja kerusakan pada gear ataupun shaft nya.
Penyebab terjadi nya Broken karena masalah noise ataupun high noise yang dibiarkan terlalu lama tanpa ada penanganan.
Dampaknya gearbox tidak dapat digunakan lagi dengan layak sebelum adanya perbaikan. Dan untuk mengatasinya maka harus dilakukan penggantian material.
3.11 CARA PERAWATAN PADA GEARBOX GARDAN HINO FM260TI Untuk perawatan pada gearboxyaitu dengan mengganti oli gardan secara rutin tiap 10.000 Km. Pergantian oli gardan diusahakan harus rutin dilakukan pergantianagar gardan tidak mengalami kehausan yang mengakibatkan kerusakan dan yang akhirnya juga mengalami kerugian karena harus melakukan pergantiangearbox. Oli gardan berfungsi sebagai pelumas gear yang ada di dalam gardan, gear yang terus bergesekan dan rentan haus dilindungi oleh oli. Oli juga memiliki banyak fungsi yaitu untuk mendinginkan gardan dan penyekat, Melindungi komponen mesin dari karat, pembersih mesin, dan penutup celah yang ada pada dinding mesin.
Melakukan pengecekan pada seal gardan juga diperlukan agar mengetahui terjadinya kebocoran pada oli gardan. Karena akibat dari kebocoran seal gardan pun dapat menyebakan kehausan pada gearbox. Apabila tidak segera ditangani akan mengakibatkan oli habis karena terus menerus keluar melalui seal gardan. Dan jika terjadi kebocoran pada seal gardan segera dilakukan pergantian seal gardan dan penambahan oli yang telah berkurang dikarenakan kebocoran seal.
Gambar 3.14 Contoh KendaraanHINO FM260TI
Gambar 3.15 Contoh rumah Gardan
