Powertrain alaat Berat

Komponen Power Train Pada Alat Berat

Power train pada alat berat adalah suatu sistem dan rangkaian komponen yang berfungsi  meneruskan tenaga dari engine, mulai dari torque converter sampai final drive, menuju roda atau track. adapun Komponen Utama Power Train yang digunakan pada Alat Berat seperti Dozer, Wheel Loader, Excavator dapat dikelompokkan kedalam dua bagian yaitu: Mechanical power train dan Hydrostatic power train.

Komponen-komponen utama pada rangkaian mechanical power train adalah clutch / Torque Converter, transmission, transfer gear, differential dan final drive. Fungsi dari masing-masing komponen tersebut adalah:

Clutch / Torque converter berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan tenaga dari engine ke transmission secara mekanik (clutch) atau hidrolik (torque converter). Torque converter menggunakan prinsip hidrodinamik, dimana terjadinya transfer daya melibatkan fluida hidrolik bertekanan relatif rendah namun dengan kecepatan tinggi. Dalam kerjanya, torque converter membebaskan gerakan engine dari unit transmisi sebab transmisi daya dengan gerakan fluida. Jika putaran engine rendah, maka aliran minyak hidrolik akan rendah, sehingga daya yang ditransmisikan akan kecil. Jika putaran engine meningkat, maka gerakan minyak hidrolik semakin cepat yang mengakibatkan daya/torsi yang dihasilkan semakin besar.

Torque converter terdiri atas beberapa komponen utama, yaitu pump impeller, turbine runner, stator, serta one way clutch, serta beberapa komponen tambahan untuk mengoptimalkan kerja torque converter.

a. Pump impeller, berfungsi untuk membangkirkan aliran hidrolik dengan dihubungkan dengan output engine sehingga berputar bersama dengan engine.

b. Turbine runner, berfungsi untuk menerima daya hidrolik akibat gerakan hidrolik yang dihasilkan pump impeller dan meneruskannya ke poros input transmisi. Dalam kata lain, turbine runner mengkonversi daya hidrolik menjadi daya mekanis gerak putar pada poros input transmisi.

c. Stator, berfungsi untuk mengarahkan fluida yang kembali dari turbine runner menuju kembali pada pump impeller agar arahnya searah dengan putaran pump impeller. Sebab, tanpa adanya stator ini, arah fluida yang kembali dari turbine runner justru berlawanan arah dengan arah putaran pump impeller. Dengan stator ini, maka aliran sisa dari turbine runner yang searah dengan putaran pump impeller dapat memperbesar torsi yang dihasilkan turbine runner.

d. One way clutch, berfungsi untuk memungkinkan stator dapat berputar bebas secara searah mengikuti kebutuhan gerakan oli transmisi ketika terjadi peningkatan putaran engine.

Gambar 1. Konstruksi torque converter

Transfer gear

Digunakan sebagai penerus tenaga menuju differential dan juga untuk menurunkan sumbu putar dari torque converter menuju transmission. Pada beberapa machine, seperti Wheel Loader, memiliki dua buah differential yaitu differential depan dan belakang. Penggunaan transfer gear dalam hal ini untuk membagi tenaga ke differential depan dan belakang, Tergantung posisi penempatannya. Terdapat dua jenis transfer gear, yaitu : Input transfer gear, terletak antara torque converter dan transmission dan Output transfer gear, terletak antara transmission dan differential. Tetapi tidak semua sistem powertrain mekanik menggunakan transfer gear.

Transmission                                      

Unit transmisi otomatis berfungsi untuk merubah arah, kecepatan, maupun torsi dari engine sesuai dengan kebutuhan gerakan alat berat. Transmisi otomatis dipasangkan dengan torque converter. Transmisi otomatis bekerja dengan memanfaatkan prinsip planetary gear yang dikontrol secara hidrolik 

Gambar 2. Konstruksi planetary gear

Cara kerja dari planetary gear sendiri dapat kita lihat pada tabel di bawah ini.

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

Kombinasi 1

Dengan ring gear dalam keadaan diam dan sun gear berputar searah dengan arah jarum jam, sun gear akan memutar planetary pinions berlawanan arah dengan jarum jam pada porosnya. Diameter dalam dari setiap planetary pinion mendorong porosnya, menggerakan planetary carrier searah jarum jam. Sun gear akan berputar beberapa kali untuk menggerakkan planetary carrier satu revolusi penuh. Kombinasi ini mewakili gear reduksi paling besar adan menghasilkan torsi maksimal yang dapat dicapai dalam satu planetary gear set.

Kombinasi 2

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.  Untuk menghasilkan satu kali putaran output dibutuhkan lebih dari satu kali putaran input.  Hasilnya adalah penggandaan torque dan besarnya reduksi tidak sebesar seperti dalam kombinasi 1. 

Kombinasi 3

Dengan ring gear dalam keadaan diam dan pinion gear akan berputar mengelilingi ring gear sambil memutarkan sun gear. Pada posisi ini dibutuhkan kurang dari satu putaran carier untuk dapat memutarkan sun gear satu putaran yang disebut sebagai 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

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 sehingga 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

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 porosnya.  Planetary pinion menggerakkan 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 berukuran sedang maka hasilnya adalah mundur perlahan (reduksi).

Kombinasi 6.

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.

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 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.

Kombinasi 8

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.

Differential

Differential berfungsi untuk mendistribusikan daya putar engine yang telah diatur oleh transmisi ke masing-masing roda kanan dan kiri sesuai dengan kebutuhan pengendaraan serta memungkinkan terjadinya perbedaan putaran saat berbelok. Differential hanya digunakan pada alat berat dengan penggerak roda, sedangkan alat. 

Final Drive Alat Berat

Final drive adalah bagian sistem pemindah daya yang berfungsi untuk meneruskan serta melakukan peningkatan torsi putaran dari transmisi/diferensial ke masing-masing penggerak (roda atau track). Final drive tersusun atas set roda gigi-roda gigi lurus atau planetary. Terdapat beberapa jenis final drive yang diaplikasikan pada alat berat, yaitu: (1) Single reduction final drive, (2) Double reduction final drive, dan (3) Planetary gear final drive.

Gambar 3. Final gear model Planetary gear

Perawatan Sistem Pemindah Daya Alat Berat

Sistem pemindah daya pada alat berat membutuhkan perawatan berkala untuk menjaga agar sistem dalam kondisi yang baik. Perawatan yang diperlukan dalam sistem pemindah daya meliputi:

Preventive maintenance

Preventive maintenance atau perawatan preventif adalah perawatan alat berat yang dilakukan untuk mencegah kemungkinan terjadinya kerusakan atau ganggun pada mesin dan alat berat. Perawatan ini dilakukan tanpa menunggu adanya tanda-tanda kerusakan yang terjadi.

Periodic maintenance

Periodic maintenance atau perawatan berkala dilakukan setiap kali peralatan digunakan dalam jumlah jam operasi tertentu. Jumlah jam operasi ini sesuai dengan jumlah waktu yang ditunjukkan alat yang mencatat jam operasi pada alat tersebut.

Daily maintenance

Daily maintenance atau perawatan harian merupakan bagian dari periodic maintenance. Perawatan ini dilakukan setiap hari sebelum alat digunakan. Perawatan ini bertujuan untuk mengetahui apakah keadaan mesin berat tersebut layak untuk diperasikan atau tidak. Perawatan harian ini meliputi:

§  Pemeriksaan oli sebelum mesin dihidupkan,

§  Pemeriksaaan air radiator,

§  Pemeriksaan bahan bakar,

§  Pemeriksaan fungsi hidrolik,

§  Pemeriksaan baterai dan kabel-kabelnya,

§  Pemanasan pada mesin.

Overhaul maintenance

Overhaul maintenance adalah perawatan yang dilakukan untuk mengembalikan performa mesin kembali ke kondisi standar pabrik. Perawatan ini juga memberikan ‘usia kedua’ pada mesin dengan melakukan penggantian atau pemakaian ulang komponen yang sesuai dengan petunjuk pemakaian komponen menurut standar pabrik. Overhaul ini dilakukan berbeda-beda untuk setiap mesin. Overhaul ini terbagi lagi menjadi beberapa macam misalnya saja overhaul mesin (engine overhaul), transmission overhaul, general overhaul, dan final drive overhaul.

Condition Base Maintenance

Condition Base Maintenancemerupakan perawatan yang dilakukan sesuai dengan kondisi mesin. CBM dilakukan hanya ketika ada indikator kerusakan yang terjadi pada mesin, baik itu kerusakan berat atau ringan. Tujuan dari CBM adalah menemukan kerusakaan yang mungkin terjadi sehingga perawatan bisa dilakukan saat dibutuhkan, bukan sebelumnya.