Dasar-Dasar Power Train Pada Alat Berat

Power train merupakan suatu sistem pada alat berat yang berfungsi untuk meneruskan tenaga atau power dari engine sampai ke penggerak akhir atau final drive.

Komponen Utama Power Train

Pada dasarnya komponen utama dalam rangkaian power train terdiri dari  Flywheel clutch / torque converter, Direct drive / powershift transmission, Differential / bevel gear, Final drive. Pada beberapa tipe power train yang menggunakan sistem penggerak ganda (4 wheel drives), setelah transmission dipasang transfer gear.

1. Clutch

Ada dua macam komponen penghubung antara engine dan transmission pada machine alat berat yaitu Flywheel clutch, dan Torque converter. 

a. Flywheel Clutch

Flywheel clutch merupakan komponen yang menghubungkan engine dengan transmission secara mekanikal. Hubungan tersebut dapat disambung atau diputus sesuai kebutuhan operator dengan cara menginjak pedal kopling. 

b. Torque Converter 

Torque converter merupakan komponen yang menghubungkan engine dengan transmission secara hydraulic, tidak ada hubungan mekanikal langsung antara engine dengan transmission. 

Torque converter ada beberapa macam, antara lain:

·        Torque converter, digunakan pada sebagian besar power shift machine, contohnya  wheel loader tipe kecil, track type tractor .

·         Torque divider, digunakan pada machine track type tractor .

·         Variable capacity torque converter (VCTC), digunakan pada machine wheel loader tipe   besar.

·      Torque converter dengan lock up, digunakan pada machine off high way truck,  articulated dump   truck dan yang lainnya.

·         Gabungan antara impeller clutch dengan lock up, digunakan pada machine wheel  loader besar.

2. Transmission

Transmission berfungsi untuk Mengubah arah, Mengubah kecepatan, dan Mengubah daya atau torsi. Pada unit alat berat terdapat beberapa jenis transmission yaitu: Direct Drive transmission, Power Shift Transmission, Hydrostatic Transmission 

a. Direct Drive Transmission 

Direct drive transmission adalah transmission yang menggunakan flywheel clutch (plat kopling) sebagai media penghubung dan pemutus antara engine dengan transmission. Clutch ini dioperasikan secara manual. Flywheel clutch berguna pada saat awal machine akan bergerak dan pada saat perpindahan gigi (gear shifting). 

Transmission ini dipergunakan pada machine alat berat yang aplikasinya di medan kerja yang relatif rata, tidak terlalu sering mengubah kecepatan ataupun arah dan beban kerja yang relatif ringan. Contohnya pada traktor pertanian, motor grader dan sebagainya. 

b. Power Shift Transmission 

Power shift transmission adalah transmission yang menggunakan clutch fluida dimana perpindahan giginya langsung tanpa harus memutuskan hubungan antara engine dengan transmission. Hal ini mempermudah pada saat pengoperasiannya.Aplikasi dari sistem transmission ini adalah untuk machine yang sering berubah kecepatan dan arah maju mundurnya serta beban kerja yang relatif berubah-ubah dan berat. 

Dari cara perpindahan giginya transmission ada dua macam yaitu: Power shift transmission (manual gear shifting), dan Automatic transmission (automatic shifting). 

Jenis dari powershift transmission adalah sebagai berikut:

·      Planetary gear set : pengaturan kecepatan dan arah kerja dengan cara meng-engaged-kan disc dan plate sehingga salah satu dari komponen planetary gear set meneruskan tenaga ke ke output shaft dari transmission. Bagian-bagian dari planetary gear set adalah sun gear, planet gear beserta carrier dan ring gear.

· Counter shaft : menggunakan constant mesh seperti pada direct drive tetapi pada jenis ini menggunakan clutch pack. Transmission jenis ini biasanya digunakan pada machine backhoe loader. Untuk meng-engaged-kan clutch dipakai transmission control valve, jenisnya antara lain: Konvensional control valve, Electric control valve dengan on / off solenoid, Individual clutch modulation (ICM), Electronic clutch pressure control (ECPC)

c. Hydrostatic Transmission 

Hydrostatic Transmission menggunakan sistem hydraulic pada transmisinya yang berfungsi untuk mengatur kecepatan dan arahnya. System ini menggunakan pompa hydraulic dan motor sebagai aktuatornya. Cara kerjanya yaitu tenaga dari engine langsung menggerakkan pompa hydraulic dan selanjutnya melalui rangkaian hydraulic lainnya menggerakkan motor untuk mengkonversi menjadi energi mekanikal. Transmission ini digunakan pada track type tractor kecil, track type loader dan hydraulic excavator yang pergerakkan / perpindahan operasi machine relatif kecil.

3. Transfer Gear 

Transfer gear dipakai sebagai penerus tenaga ke differential bagian depan dan belakang pada machine wheel loader. 

4. Differential / Bevel Gear 

Komponen ini berfungsi untuk meneruskan tenaga dari transmission ke final drive kiri dan kanan. Differential digunakan pada machine yang menggunakan roda, sedangkan bevel gear dipasang pada machine yang menggunakan track seperti track type tractor. Jenis differential antara lain: Konvensional differential (standard differential), Nospin differential,Limited slip differential, Differential lock.

5. Final Drive 

Final drive adalah komponen dari power train sebagai penggerak akhir yaitu menuju roda atau track. Fungsinya adalah melipatgandakan torque yang paling akhir.

Komponen Power Train Pada Wheel Loader

Komponen-komponen power train pada wheel loader dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Komponen power train dari wheel loader adalah: Torque Converter, Rear Final Drive, Transmission, Front Drive Shaft, Output Transfer Gear, Front Differential, Rear Drive Shaft, Front Final Drive, Rear Differential.

Komponen Power Train Pada Track Type Tractor

Komponen-komponen power train pada track tipe tracktor / bulldozer yaitu Torque Divider,  Transmission, drive shaft, bevel gear,  dan final drive.

Demikian pembahasan tentang dasar-dasar power train pada alat berat, semoga bermanfaat.

Read More

Hydraulyc Control Valve Pada Alat Berat

Hidraulic control valve adalah salah satu komponen system hydraulic  yang berfungsi untuk menaikkan tekanan, mengatur jumlah dan arah aliran oli yang diisap hydraulic pump dari hydraulic tank untuk mengoperasikan unit alat berat.  Berdasarkan fungsinya hydraulic control valve terbagi atas 3 macam yaitu pressure control valve, directional control valve, dan flow control valve.

1. Pressure Control Valve (Katup Pengontrol Tekanan)

Pressure control valve adalah jenis katup dalam system hidrolik yang berfungsi untuk mengontrol tekanan dengan cara mengembalikan semua atau sebagian oli ke tangki apabila tekanan dalam system hidrolik batas tekanan yang telah diatur. Pressure control valve terbagi atas 3 jenis yaitu tipe poppet, tipe pilot, dan tipe piston.

Tipe Poppet

Kontruksinya terdiri dari valve, spring dan andjusting screw beserta shim/nut.

Tipe Piston

Kontruksi pressure control valve tipe piston dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Tipe Pilot

Kontruksi dari tipe pilot ini dapat dilihat gambar dibawah ini.

Pressure ControlValve, juga dikenal dengan nama relief valve. Fungsi relief valve adalah untuk memberi perlindungan atau membatasi tekanan maksimum kepada sistem hidrolik sehingga komponen sistem tidak mengalami malfungsi, macet atau terbakar dan line / hose tidak terbakar atau bocor pada persambungan. Relief valve ini menjalankan fungsinya dengan cara memberikan jalan bagi zat cair sistem untuk dibelokkan ke reservoir ketika pengaturan tekanan valve telah dicapai.

Bukaan dari relief valve ini dicapai ketika tekanan zat cair pada sistem telah melebihi pengaturan oleh kekuatan spring pada relief valve. Spring yang menahan relief valve berada pada posisi tertutup / close.

 Ketika tekanan zat cair naik mencapai tingkat yang melebihi kekuatan spring, maka relief valve akan membuka dan membuka aliran ke reservoir. Inilah yang dimaksud dengan relief, atau membatasi, yaitu melepaskan tekanan zat cair dalam sistem menurut nilai kekuatan spring dalam relief valve.

2. Flow Control Valve (Katup Pengontrol Aliran)

Flow control valve adalah katup yang berfungsi mengatur aliran oli yang masuk ke komponen actuator. Berbagai jenis katup yang termasuk ke dalamn jenis flow control valve antara lain throttle valve, vacuum valve, flow chek valve, demand valve, dan quick drop valve.

Thottle valve, berfungsi untuk mengalirkan oli ke dua arah yang arah aliran kembali diperkecil, sehingga volume oli yang mengalir menjadi kecil. Throttle valve banyak digunakan pada lift silinder.

Vacuum valve, berfungsi untuk mencegah kevakuman di dalam system hidrolik. Biasanya terletak antara actuator dan control valve. Nama lain vacuum valve adalah suction valve, intake valve, suction return valve, atau antivoid valve.

Flow chek valve atau flow reducing valve, berfungsi untuk mengurangi jumlah oli yang mengalir ke actuator sehingga gerakan actuator menjadi lambat sesuai dengan beban. Contoh pemakian flow reducing valve ialah pada tilt silinder pada bulldozer.

Flow Divider Valve, berfungsi untuk membagi aliran oli dari pompa menjadi dua aliran dimana yang salah satu alirannya adalah konstan. Contoh pemakaian flow divinder ini ialah pada motor grader. Konstrusinya terlihat pada gambar dibawah ni.

Demand Valve, berfungsi untuk menjaga aliran oli yang mengalir ke system steering selalu konstan. Demand valve banyak digunakan  pada wheel loader dan dump truck.

Quick Drop Valve, berfungsi untuk mempercepat penurunan blade pada waktu control valve pada posisi lower, dimana oli dari sisi cylinder head dialirkan ke bottom cylinder. Contoh pemakaian katup ini adalah  pada lift silinder (bulldozer).

3. Directional Control Valve (Katup Pengontrol Arah aliran)

Directional Control Valve berfungsi untuk mengontrol atau mengatur arah gerakan aktuator dengan merubah arah aliran oli atau memutuskan aliran oli.

Contoh directional control valve yaitu :

katup 3/2, penggerak manual/lever.

Katup pengarah di bawah ini disebut katup 3/2, penggerak manual/lever.

Artinya pada katup ini terdapat 3 (tiga) saluran (lubang), mempunyai dua posisi yaitu posisi netral (sebelum dioperasikan) dan posisi ON setelah dioperasikan untuk menggerakkan aktuator. Katup ini beroperasinya digerakkan secara manual oleh tuas atau lever.

Katup 4/3, penggerak lever dengan penahan.(4/3, DCV, manually with detent

Saluran-salurannya atau lubang (port) diberi nama sebagai berikut:

·         Saluran P atau 1 adalah saluran masuk yaitu cairan hidrolik dari pompa

masuk ke katup .

·         Saluran A dan B atau 2 dan 4 adalah saluran operasional yang

menghubungkan katup ke/dari aktuator.

·         Saluran T atau 3 adalah saluran buang yang menghubungkan katup

dengan tangki hidrolik. Pada katup ini posisi netral adalah posisi tengah.

Air Pilot-Actuated, Three-Position, Spring-Centered, Four-Way Valve

Single Solenoid-Actuated, Four-Way, Two-Position, Spring Offset DCV

CHECK VALVE

check valve ini memungkinkan aliran oli dalam satu arah, namun mencegah aliran oli dari arah yang sebaliknya. Check valve ini sering disebut sebagai check valve satu arah / one way.

Jenis katup kontrol multiple directional

Katup kontrol multiple directional diklasifikasikan ke dalam tiga jenis, yakni rangkaian paralel, seri dan tandem.

Rangkaian Paralel

Rangkaian paralel adalah suatu rangkaian dimana port katup pengubah multiple tekanan dihubungkan secara paralel. Walaupun katup dapat dioperasikan secara simultan, namun aktuator tekanan beban yang lebih kecil yang akan pertama kali beroperasi karena oli mengalir ke dalam aktuator tekanan beban yang lebih kecil. Oleh karena itu, apabila terjadi fluktuasi beban, maka aktuator yang tidak diharapkan bisa beroperasi. Selanjutnya, dalam hal ini, tekanan oli yang dibangkitkan oleh beban berat dapat mengalir kembali dan mengoperasikan aktuator, dan perlu diberikan check valve beban untuk menghindari insiden ini.

Rangkaian tandem

Rangkaian tandem tidak dapat mengoperasikan aktuator multiple secara simultan. Bahkan apabila aktuator multiple dioperasikan secara simultan, karena oli yang mengalir mengoperasikan aktuator pada pompa ke arah upstream dan kembali ke tangki, maka aktuator pada pompa ke arah downstream tidak dapat beroperasi. Apabila perlu mengoperasikan secara simultan dengan menggunakan semua alat, maka torak pipa yang ke arah upstream akan dirubah sedikit ke posisi netral dari posisi naik dan turun untuk mengalirkan oli ke torak pipa yang mengarah kebawah dan pada saat yang sama torak pipa ke hilir akan dipasang pada posisi naik dan turun. Sehingga kemungkinan dua silinder bisa beroperasi secara simultan.

Rangkaian seri

Rangkaian seri adalah suatu rangkaian dimana oli pembalik dari actuator upstream mengalir ke dalam port aktuator downstream pompa dan terus mengoperasikan aktuator ini. Oleh karena itu, memungkinkan untuk mengoperasikan lebih dari dua aktuator yang terlepas dari beban yang terpakai. Namun demikian, rangkaian ini tidak beroperasi kecuali jika total tekanan operasi pada operasi simultan tidak berada dibawah tekanan katup relif utama yang telah ditentukan.

Demikian pembahasan jenis katup pada alat berat, semoga bermanfaat.

Read More

Cara Kerja Planetary Gear Set

Pada alat berat, planetary gear set digunakan pada berbagai sistem, contohnya torque divider, planetary transmission, final drive dan lain–lain. Berikut adalah gambar komponen-komponen planetary gear set.

Komponen pada planetary gear set adalah Planet gear disebut juga planetary gear, pinion atau idler gear. Selain berputar pada porosnya, planet gear juga berputar mengelilingi sun gear, Carrier, Ring gear, dan Sun gear disebut juga centered gear. Sun gear adalah gear terkecil dalam susunan dan terletak di tengah poros. Sun gear dapat juga berupa spur gear atau helical gear.

Sun gear bertautan dengan planetary pinion gear.  Planetary pinion gear adalah gear kecil yang disusun dalam kerangka yang disebut planetary carrier. 

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 berfungsi seperti sebuah pengikat yang menahan keseluruhan gear set bersama dan memberikan kekuatan yang besar pada unit. 

Keuntungan planetary gear set dibanding dengan external gear yaitu Lebih praktis karena tidak memerlukan ruang yang besar, Lebih halus dalam memindahkan power, Beban dari masing-masing gears seimbang,      Pemilihan rasio gears yang sangat besar.

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.

Tabel Cara Kerja Planetary Gear

Sun Gear	Carrier	Ring Gear	Speed	Torque(torsi)	Direction
1. Input	Output	Ditahan	Reduksi maksimum	Meningkat	Sama dengan input
2. Ditahan	Output	Input	Reduksi minimum	Meningkat	Sama dengan input
3. Output	Input	Ditahan	Kenaikan maksimum	Reduksi	Sama dengan input
4. Ditahan dengan masukan	Input	Tertahan	Kenaikan maksimum	Reduksi	Sama dengan input
5. Input	Ditahan	Output	Reduksi	Meningkat	Kebalikan dari output
6. Output	Ditahan	Input	Pningkatan	Reduksi	Kebalikan dari input
7.       Bila dua komponen ditahan bersama, kecepatan dan arah sama dengan input. sehingga rasio gear 1:1 atau direct drive.
8.       Bila tidak ada komponen planetary gear yang ditahan atau terkunci bersama, maka tidak ada output yang dihasilkan atau gigi pada  kondisi netral.

Kombinasi 1, Maximum Forwad Reduction .

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.

Kombinasi 2, Minimum Forward Reduction.  

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.

Kombinasi 3, Overdrive Maksimum.  

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.

Kombinasi 4, Slow Overdrive. 

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.

Kombinasi 5, Slow Reverse.

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).

Kombinasi 6: Fast Reverse.

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).

Kombinasi 7, Direct Drive.

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 komponen input dan output dan menyediakan direct drive. Untuk direct drive, kedua anggota  input harus berputar pada kecepatan yang sama.

Kombinasi 8, Pengoperasian Netral.

Kombinasi komponen planetary gear 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. Pada kombinasi 8, tidak ada komponen yang ditahan akan ada input dalam gear set, tetapi tidak ada output. Hasilnya adalah kondisi netral.

Kesimpulan Operasi Planetary Gear Set

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

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

3.  Ketika planetary carrier ditahan, gear tersebut akan menghasilkan arah mundur.

Demikian pembahasan planetary gear set, semoga bermanfaat.

Read More