BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Propeller shaft dan universal joint adalah komponen dari sistem pemindah tenaga yang fungsi utamanya adalah untuk meneruskan putaran mesin. Propeller shaft digunakan digunakan pada kendaraan yang menggunakan penggerak roda belakang (FR ataupun 4WD). Ketika mesin dan transmisi dipisahkan dengan poros roda belakang maka tidak ada penerus putaran dari transmisi menuju differensial, untuk itulah propeller shaft digunakan untuk mentransmisikan daya dan juga putaran. Propeller shaft harus memenuhi syarat-syarat tertentu karena daya dan juga putaran yang dihasilkan oleh mesin sangat besar dan juga tinggi.
B. RUMUSAN MASALAH
1. Apa pengertian dan fungsi dari propeller shaft dan universal joint? 2. Apa saja jenis propeller shaft dan universal joint?
3. Bagaimana cara kerja propeller shaft dan universal joint? C. TUJUAN
1. Mengetahui pengerian dan fungsi dari propeller shaft dan universal joint. 2. Mengetahui jenis propeller dan universal joint.
3. Mengetahui cara kerja propeller shaft dan universal joint.
BAB II PEMBAHASAN
A. PROPELLER
Propeller shaft atau poros propeller (pada kendaraan FR dan kendaraan 4WD) berfungsi untuk memindahkan atau meneruskan tenaga dari transmisi ke difrential. Transmisi umumnya terpasang pada chassis frame, sedangkan differential dan sumbu belakang atau rear axle disangga oleh suspensi sejajar dengan roda belakang. Oleh sebab itu posisi diferential terhadap transmisi selalu berubah ubah pada saat kendaraan berjalan, sesuai dengan permukaan jalan dan ukuran beban. Propeller shaft sering juga disebut sebagai drive shaft. Panjang pendeknya propeller shaft tergantung dari panjang kendaraan. Pada kendaraan yang panjang, propeller dibagi menjadi beberapa bagian untuk menjamin supaya tetap dapat bekerja dengan baik.
Gambar Letak Propeller shaft Fungsi Poros Propeller
Poros propeller memiliki 3 (tiga) fungsi utama:
Untuk memindahkan putaran dengan lembut dari transmisi ke poros sambungan roda belakang.
Untuk meneruskan dan menyalurkan tenaga pada roda belakang saat bergerak naik dan turun.
Untuk menyediakan penyesuaian pada gerakan melentur karena perubahan panjang poros penggerak.
Bagian Utama Dan Fungsi Utama Rangkaian Propeller Shaft Sleeve yoke
Bentuk pejal dan pipa yang terhubung melalui alur-alur dan dapat bergeser sepanjang alur tersebut menghubungkan poros keluaran transmisi ke sambungan universal (universal joint) depan
Front Universal Joint
mengikat slip yoke pada poros penggerak (drive shaft) Drive shaft
Benntuk pipa dengan maksud mengurangi berat tetapi tidak mengurangi kekuatannya, berfungsi memindahkan gaya putar dari sambungan universal depan ke sambungn universal belakang (rear Universal joint).
Rear Universal Joint
melenturkan sambungan yang menghubungkan sumbu penggerak dengan yoke deferensial
Yoke rear
Bentuk garpu dan berlubang sebagai memegang sambungan universal belakang dan memindahkan gaya putar ke rangkaian gigi sumbu roda belakang
Balance Weight
Bentuk plat yang dilas titik terhadap poros propeller untuk menghindari gaya sentrifugal
Gambar Bagian Propeller Shaft
Propeller shaft dibuat sedemikian rupa agar dapat memindahkan tenaga dari transmisi ke difrensial dengan lembut tanpa dipengaruhi kondisi permukaan jalan dan ukuran beban kendaraan. Untuk tujuan ini universal joint dipasang pada setiap ujung propeller shaft, fungsinya untuk menyerap perubahan sudut dari suspensi.
Selain itu sleeve yoke bersatu untuk menyerap perubahan anatara transmisi dan diferential.
Biasanya propeller shaft dibuat dari tabung pipa baja yang memiliki ketahanan terhadap gaya puntiran atau bengkok. Bandul pengimbang atau balance weight dipasang pada bagian luar pipa dengan tujuan untuk keseimbangan pada waktu berputar. Dengan keseimbangan ini diharapkan poros propeller dapat berputar tanpa menghasilkan getaran yang besar atau dengan kata lain dengan lembut. Pada umumnya propeller shaft terdiri dari satu pipa yang mempunyai dua penghubung yang terpasang pada kedua ujung berbentuk universal joint. Untuk propeller shaft yang panjang digunakan 2 batang dengan 3 joint, hal ini dimaksudkan untuk mencegah timbulnya vibrasi yang besar, propeller shaft mudah melentur dan jalannya kenaraan tidak nyaman. Sehingga pada umumnya, apabila propeller shaft terlampau panjang, dibagi menjadi 2 atau 3 bagian dengan 3 atau 4 joint
B. JENIS JENIS PROPELLER Tipe 2 Joint
Kedua tipe ini memiliki komponen dan cara kerja yang hampir sama, hanya saja terdapat komponen tambahan pada tipe 3 joint. Pada tipe 3 join terdapat 3 universal joint sedangkan pada tipe 2 joint hanya terdapat 2 universal joint. Dan pada tipe 3 joint terdapat center bearing yang berfungsi untuk lebih meredam getaran.
C. CARA KERJA PROPELLER
Cara Kerja Propeller Shaft pada Kendaraan FR (Front Engine Rear Drive) Gaya putar atau gerakan dari batang output transmisi kesumbu belakang diteruskan oleh propeller shaft.
Sumbu propeller shaft bergerak naik atau turun, relatif terhadap transmisi dan propeller shaft harus memindahkan gaya putar dengan baik tanpa terpengaruh perubahan sudut dan panjang. Universal joint dan sleeve yoke dapat melakukan penyesuaian yang dibututhkan sebagai akibat perubahan tempat yang dilalui kendaran selama berjalan. Ini mungkin dilakukan karena sambungan universal memungkinkan 2 (dua) batang bergerak dalam sudut yang berbeda satu dengan yang lain.
Sebagai contoh, bila kendaraan melewati gundukan dijalan, sudut belakang (diferensial) tertekan keatas dan relatif sejajar terhadap bodi mobil. Universal joint memungkinkan jalur penggerak tetap pada posisi melentur tanpa menyebabkan kerusakan pada batang penggerak.
Dalam keadaan yang sama, sleeve yoke yang terpasang pada batang output transmisi memungkinkan adanya perubahan kecil pada panjang penggerak dengan meluncur kedalam atau keluar dari trasnmisi.
Gambar Bentuk rangkaian batang propeller
Cara Kerja Propeller Shaft pada Kendaraan Penggerak Empat Roda (4WD) Kendaraan-kendaraan yang lebih kecil dengan penggerak empat roda menggunakan pengaturan jalur penggerak yang mirip dengan kendaraan dengan mesin dibelakang, Kendaraan dengan penggerak roda depan telah dijelaskan diatas, tetapi dengan tambahan pada batang output yang diperpanjang hingga sumbu depan.
Kendaraan dengan penggerak empat roda memiliki jalur penggerak pada kedua sumbu kendaraan depan dan belakang. Serupa dengan rangkaian sumbu belakang kendaraan yang konvensional. Pada sumbu belakang dan sedikit berbeda unit sumbu pada bagian depan. Sumbu penggerak depan harus meemiliki fasilitas untuk mengemudikan kendaraan. Dua sumbu pemindahan gaya putar dari transmisi dilewatkan unit deferensial dan batang sumbu untuk menggerakkan empat roda kendaraan.
Gambar 4WD Front Propeller Shaft
D. UNIVERSAL JOINT
Universal Joint yaitu salah satu bagian dari sistem pemindah tenaga yang berfungsi untuk memungkinkan poros berputar dengan lancar walaupun terjadi perubahan sudut
E. JENIS JENIS UNIVERSAL JOINT Hook Joint
Pada umumnya poros propeller menggunakan konstruksi tipe ini, karena selain konstruksinya yang sederhana tipe ini juga berfungsi secara akurat dan konstan. Konstruksi hook joint adalah seperti gambar di atas. Ada dua tipe hook joint yaitu shell bearing cup type dan solid bearing cup type. Pada tipe shell bearing cup universal joint tidak bisa dibongkar sedangkan pada tipe solid bearing cup bisa dibongkar. Ilustrasi konstruksi kedua tipe universal joint tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar konstruksi hook joint tipe shell bearing cup
Gambar konstruksi hook joint tipe solid bearing cup Flexible Joint
Konstruksi dari universal joint model flexible joint dapat dilihat pada gambar di atas. Model ini mempunyai keuntungan tidak mudah aus, tidak berisik dan tidak memerlukan minyak / grease.
Turnion Joint
Model ini berusaha menggabungkan tipe hook joint dan slip joint, namun hasilnya masih dibawah slip joint sendiri, sehingga jarang digunakan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar konstruksi trunion joint Uniform Velocity Joint
Model ini dapat membuat kecepatan sudut yang lebih baik, sehingga dapat mengurangi getaran dan suara bising. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar konstruksi uniform velocity joint Slip Joint
Bagian ujung propeller yang dihubungkan dengan poros out-put transmisi terdapat alur-alur untuk pemasangan slip joint. Hal ini memungkinkan panjangnya propeller shaft sesuai dengan jarak output transmisi dengan differential. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar konstruksi slip joint
F. PEMERIKSAAN, SERVICE DAN PERBAIKAN PROPELLER SHAFT DAN UNIVERSAL JOINT
Perawatan yang dilakukan pada propeller shaft adalah memberikan pelumasan dengan grease pada universal joint.
Pemeriksaan dilakukan untuk mencegah suatu kerusakan atau untuk memastikan penyebab suatu keusakan. Pemeriksaan pencegahan atau perawatan dilaksanakan secara berkala dan rutin untuk memeriksa/ menjaga kondisi komponen dan kerjanya. Sedang pemeriksaan guna memastikan penyebab kerusakan harus dilakukan dengan betul-betul cermat dan perlu analisa kasus dan perlu pemeriksaan komponen dengan urutan yang cepat, tepat dan benar. Berikut dicontohkan, diagram analisa dan urutan pemeriksaan:
Bunyi pada propeller shaft
Bagan alur diagnosis
Pemeriksaan terhadap bunyi diperlukan pendengaran yang baik, ketelitian dan kecermatan yang tinggi, karena pada kendaraan akan terdapat sumber bunyi yang komplek sehingga kalau tidak cermat sering terkecoh pada bunyi-bunyi yang lain.
Getaran dari propeller shaft
Bagan alir diagnosis
Pemeriksaan terhadap getaran dan bunyi pada propeller shaft harus dilaksanakan secara teliti dan cermat, dengan mengangkat roda penggerak, dan menghidupkan mesin pada posisi gigi transmisi masuk. Naikkan putaran mesin secara bertahap dan amati getaran dan bunyi dari propeller shaft. Jika ditemukan adanya getaran atau bunyi dari propeller shaft maka lakukan pemeriksaan baut-baut pengikat dan atau lepaskan unit propeller dan lakukan pemeriksaan komponen.
Pemeriksaan komponen dilakukan dengan melepas unit propeller, yakni dengan melepas baut pengikat flange yoke ke differential dan melepaskan center bearing (pada propeller 3 joint). Setelah propeller terlepas lakukan pemeriksaan :
1. Kebengkokan poros propeller depan dan belakang. Dengan menggunakan V-blok dan dial tester indicator ukurlah run-out poros (kebengkokan). Run-out max. = 0.8 mm
Pemeriksaan runout poros propeller
2. Keausan dan kekocakan bantalan spider. Putar spider dan pastikan bahwa tidak ada hambatan saat berputar. Periksa juga kebebasan aksial spider bearing oleh putaran yoke ketika tertahan poros dengan kuat. Kebebasan axial max. 0.05 mm.
Pemeriksaan kekocakan dan keausan bantalan spider
3. Periksa clearance antara universal joint spider dan needle roller bearing
Pengukuran clearance spider bearing
4. Keausan dan kerusakan center support bearing Periksalah bahwa bearing dapat berputar dengan bebas tanpa hambatan namun tidak longgar/ goyang/ kocak.
Pemeriksaan keausan center support bearing
5. Pemeriksaan keausan alur-alur sleeve yoke Lakukan pengamatan secara visual terhadap kondisi spline. Lakukan pengujian dengan memasangkan sleeve yoke ke poros lalu putar bolak-balik sleeve yoke dan gerakkan maju-mundur (axial). Pastikan tidak terjadi kekocakan yang berlebihan tetapi bisa bergerak majumundur dengan lancar.
Pemeriksaan keausan alur alur sleeve yoke
6. Pemeriksaan keausan alur-alur ujung propeller depan terhadap flange maupun yoke propeller belakang. Menggunakan metode yang sama dengan di atas lakukan pengecekan alur-alur ujung propeller depan terhadap flange maupun yoke propeller belakang.
7. Pemeriksaan karet bushing maupun penutup debu pada center bearing. Lakukan pengamatan terhadap kondisi karet bushing maupun karet penutup debu pada center bearing.
8. Pemeriksaan keseimbangan/ balance poros propeller. Menggunakan alat khusus (roller instrument) lakukan pengecekan ketidak seimbangan poros propeller. Bila ditemukan tidak seimbang (un-balance) maka lakukan balancing dengan memasang bobot pemberat tertentu.
Setelah pemeriksaan dan penyebab kesalahan atau kerusakan ditemukan maka segera dilakukan perbaikan atau penggantian dengan pembongkaran. Pada saat sebelum melakukan pembongkaran poros propeller sebaiknya diberikan tanda pada bagian-bagian yang berpasangan. Pemasangan poros propeller setelah dilakukan pembongkaran harus memperhatikan tanda-tanda yang telah dibuat atau dengan memperhatikan pola pemasangan poros propeller yang terdapat pada buku manual dari kendaraan tersebut.
Pemasangan U-joint tipe 2 joint
Tanda pemasangan yang harus diperhatikan Penggantian spider bearing
Setelah dilakukan pemberian tanda pada beberapa tempat, maka langkah-langkah pembongkaran dimulai dengan prosedur sebagai berikut :
1. Pukul perlahan-lahan bearing outer race dan keluarkan keempat snap ring dari tempatnya. Pada beberapa tipe yang menggunakan lock plate, lepaskan lock plate.
Melepas snap ring dan atau lock plate
2. Tekan keluar bearing dari tempatnya dengan menggunakan SST, atau dengan alat penekan (mesin/ alat press).
Melepas spider bearing
3. Jepitlah bearing outer race pada ragum dan pukul propeller shaft. Lepaskan bearing pada sisi lainnya dengan prosedur yang sama.
Melepas spider bearing
4. Pasangkan dua outer race bearing yang telah dilepas ke spider sebagai tumpuan penekanan dan dengan menggunakan SST tekan keluar bearing dari yoke.
Melepas spider bearing
5. Jepitlah bearing outer race pada ragum dan pukul propeller shaft. Lepaskan bearing pada sisi lainnya dengan prosedur yang sama.
Melepas spider bearing
Setelah pembongkaran, maka pasangkan kembali dengan spider bearing yang baru dengan prosedur sebagai berikut :
1. Berilah pelumas secukupnya saja dengan pelumas khusus pada spider dan bearing-nya.
Melumasi spider bearing 2. Tepatkan tanda pada yoke (u-joint)
Menepatkan tanda pada yoke
3. Pasangkan spider bearing yang baru ke dalam yoke dengan menggunakan SST
Memasang spider bearing
4. Setel masing-masing bearing sehingga celah snap ring pada maksimum dan lebarnya sama.
5. Pasangkan snap ring dengan ketebalan yang sama dengan kebebasan axial max. 0.05 mm. Jangan menggunakan snap ring bekas.
Memasang snap ring
6. Pukul yoke hingga tidak terdapat celah antara bearing bagian luar dengan snap ring.
Menepatkan snap ring
7. Periksa dan pastikan spider bearing dapat bergerak dengan lembut. Kebebasan axial maksimal 0.05 mm.
Memeriksa kebebasan spider bearing
8. Pasangkan spider bearing pada sisi yang lain dengan prosedur yang sama sebagaimana digambarkan di atas dengan memperhatikan tanda yang telah dibuat.
Pemasangan spider bearing
