"
BAB II RODA GIGI DIFEERENSIAL
2.1. .1. Sp Speesif sifika ikasi
Data yang akan digunakan dalam perencanaan ulang defferensial gear pada pada “Mitsubishi Kuda Grandia” Tahun 2003 adalah sebagai berikut : 1
Kapasi Kapasita tass mesin mesin 200 2000 0 cc! day dayaa maksim maksimum um 11" 11" #$ pada pada puta putaran ran %00 %000 0 rpm rpm
dan t&rsi maksimum 1'!3 Kgm pada putaran 3000 rpm 2
M&bi M&bill Mitsub Mitsubish ishii Kuda Kuda ini memi memili liki ki lima lima tingk tingkat at kecep kecepat atan an ma(u ma(u dan satu satu
kecepa kecepatan tan mundur mundur dengan dengan perban perbandin dingan gan transm transmisi isi ahkir ahkir ) final ratio* ratio* "!+,%! "!+,%! adapun ketentuan angka transmisinya adalah sebagai berikut : a Kece Kecepa pata tan n per perta tama ma ) first first speed *
: "!330
b Kecepatan kedua ) second speed *
: 2!33%
c Kece Kecepa pata tan n keti ketiga ga )third speed *
: 1!%0-
d Kece Kecepa pata tan n kee keemp mpat at ) fourth fourth speed * : 1! 1!000 e Kece Kecepa pata tan n keli kelima ma ) fifth fifth speed * .
: 0!+33
Kecep ecepat atan an mundu undurr )reverse )reverse speed *: *: "!1"2
Gambar 21 Mekanisnime pemindah daya ) Hand Book of Mechanic Mechanic Toyota* Toyota *
%
2.2. Pemakaian Differensial Gear
$eiring dengan perkembangan industri &t&m&ti. maka sistem pemindah daya yang berupa differensial gear penggunaannya disesuaikan dengan (enis dan medan peng&perasian M&bil dengan mesin di depan dan berpengerak r&da belakang )/* atau berpengerak empat r&da )"D* mekanisme pemindahan daya dari transmisi ke differensial melalui batang penghubung yang disebut propeller shaft ! namun pada m&bil dengan penggerak r&da depan )//* atau m&bil dengan mesin di tengah dan berpenggerak r&da belakang )M*! differensial dihubungkan langsung dengan transmisi! dieffernsial (enis ini biasa disebut transaxle Differensial tersusun dari beberapa elemen yang ber.ungsi untuk memindahkan daya yang memiliki beberapa kelebihan! antara lain : 1 entuknya sederhana sehingga tidak banyak memakan tempat 2 Mudah dalam peng&perasian dan peraatan 3 Dapat beker(a serempak " Kekuatan tinggi sehingga memiliki umur relati. lama
'
Macam4macan tipe penggerak dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 22 Macam4macam tipe penggerak ) Hand Book of Mechanic Toyota*
,
2.3. Tujuan Dari Differnsial Gear
Differensial dibuat sedemikianrupa sehingga mampu memindahkan daya yang berupa putaran dari mesin ke r&da4r&da penggerak sesuai dengan kebutuhan #ada saat m&bil membel&k! r&da bagian luar harus ber(alan lebih (auh dibanding r&da bagian dalam 5ika r&da gigi pini&n dihubungkan dengan r&da gigi samping yang memegang satu p&r&s dan langsung dihubungkan dengan r&da penggerak! maka masing4masing r&da akan menggelincir dengan putaran yang sama untuk melakukan bel&kan 5ika hal ini ter(adi maka ban tidak akan tahan lama dan m&bil sulit dikendalikan
Gb 6al "41-
Gambar 22 7intasan m&bil saat membel&k ) Hand Book of Mechanic Toyota*
+
#erbedaan (arak atau lintasan yang ter(adi saat m&bil membel&k mengharuskan putaran r&da dalam lebih lambat dibanding putaran r&da luar agar tidak ter(adi slip! untuk mendapatkan k&ndisi yang demikian maka pada m&bil dipasang differensial gear Differensial gear memungkinkan r&da penggerak yang satu berputar lebih cepat dari yang lain pada saat membel&k
2.. Prinsip Dasar Diffferensial Gear 2..1. Prinsip !erja
#rinsip ker(a differensial gear dapat dipahami dengan dengan menggunakan peralatan yang terdiri dari pinion gear dan dua rack seperti diperlihatakan pada gambar )a* kedua rack dapat menggelincir dengan bebas pada arah 8ertikal se(auh guide )berat rack dan tahanan gelincir terangkat terangkat secara bersamaan* Pinion gear diletakkan diantara dua rack ! pini&n dihubungkan ke shackle dan dapat digerakkan &leh shackle ila beban )* yang sama diletakkan disetiap rack kemudian shackle ditarik ke atas maka kedua rack akan terangkat pada (arak yang sama se(auh shackle ditarik ke atas! selama tahanan yang terdapat pada kedua sisi pinion sama! hal ini mencegah agar pinion tidak berputar Tapi bila beban yang lebih besar diletakkan pada salah satu rack )rack sebelah kiri* dan shackle ditarik ke atas seperti pada gambar )*! pinion akan berputar sepan(ang gerigi rack yang mendapat beban lebih berat disebabkan adanya perbedaan tahanan yang diberikan pada pinion! ini mengakibatkan rack yang mendapat beban lebih kecil terangkat ke atas
-
5arak rack yang terangkat sebanding dengan (umlah putaran pinion! dengan kata lain baha rack yang mendapat tahanan lebih besar tidak bergerak sementara rack yang mendapat tahanan lebih kecil akan bergerak #rinsip rack dan pinion digunakan sebagai perencanaan r&da gigi di..erensial ) Defferensial Gear *
Gb 6al "423 prinsip dasar
Gambar 23 #rinsip dasar unit defferensial gear ) Hand Book of Mechanic Toyota*
2..2. "ara kerja
9ara ker(a differensial gear dapat dibagi ke dalam beberapa bagian menurut .ungsinya! antara lain : 2..2.1. #en$uran$i ke%epa&an ' Speed Reducing Action(
ila propeller shaft berputar! ring gear yang berkaitan dengan drive pinion turut berputar! ring gear yang dipasangkan pada defferential
10
case turut berputar dan tenaga dipindahkan melalui side gear dan memutar p&r&s4p&r&s r&da belakang Kecepatan putaran p&r&s propeller dapat dikurangi sebelum putaran ini mencapai p&r&s4p&r&s r&da belakang 6al ini disebabkan karena (umlah gigi pada ring gear lebih banyak dari pada drive pinion $emakin besar perbandingan ruduksi mengakibatkan kemampuan menggerakkan r&da lebih besar tetapi tidak memungkinkan menambah kecepatan kendaraan $istem reduksi ini disebut “ Final Reduction Gears“ 2..2.2. #eru)a* ara* +a,a ' Power Directional Changing Action(
#ada saat kendaraan ber(alan lurus tenaga yang disalurkan pada kedua r&da penggerak sama halnya dengan di..erensial biasa Tetapi pada aktu kendaraan membel&k! m&men yang dipindahkan dari drive pinion melalui ring gear dan differntial case ke clutch bagian kanan dan clutch bagian kiri melalui differnsial pinion! differensial side gear ke p&r&s r&da4 r&da belakang 2..2.3. #e-akukan per)e+aan pu&aran ' Differntial Action(
ila kendaraan ber(alan pada (alan yang lurus dan rata maka ring gear ! differntial case! side gear dan axle shaft akan berputar dan merupakan satu kesatuan seperti terlihat pada gambar Tetapi pada aktu kendaraan membel&k akan terdapat perbedaan putaran pada r&da! perbedaan ini disebabkan adanya tahanan r&da4r&da pada sebelah kiri atau kanan &da gigi pini&n berputar pada p&r&snya mengikuti r&da gigi samping Gerakan yang lebih cepat pada salah satu gigi samping akan mengakibatkan (umlah
11
putaran pada gigi samping yang lain menurun 6al ini memungkinkan r&da bagian luar berputar lebih cepat dari pada r&da bagian dalam #erbedaan putaran antara r&da4r&da disebut differnsial action
Gambar 2" Ker(a de..erensial gear pada (alan lurus dan rata ) Hand Book of Mechanic Toyota*
Gambar 2% Ker(a de..erensial pada saat m&bil membel&k ) Hand Book of Mechanic Toyota*
12
2.. !/ns&ruksi Differensial Gear
#utaran p&r&s engk&l yang diteruskan melalui propeller shaft diperkecil sesuai dengan daya yang diteruskan drive pinion ke ring gear $ebaliknya m&men bertambah dan arah transmisi berubah tegak lurus terhadap arah asalnya $eperti diperlihatakan pada gambar di baah ini! dua )atau empat pada beberapa kendaran* pini&n di..erensial )differntial pinion* dan dua r&da gigi samping ) side gear * terletak di dalam rumah di..ernsial )differential case* yang men(adi satu dengan ring gear $aat
rumah di..ernsial berputar! pini&n
di..erensial yang terikat pada rumah di..erensial melalui p&r&s pini&n di..ernsial ikut berputar menyebabkan r&da gigi samping (uga beputar &da gigi samping dihubungkan ke p&r&s belakang ) Rear xle !haft * dan memindahkan daya ke r&da
Gmbar hal "42" k&nnstruksi r&da gigi )kiri*
Gambar 2' K&nstruksi dasar unit di..erensial ) Hand Book of Mechanic Toyota*
13
2..1
P/r/s
#&r&s merupakan salah satu bagian terpenting dari sebuah mesin #&r&s ber.ungsi untuk mendukung beban atau menetapkan elemen mesin lainnya! seperti r&da gigi! fly"#heel ! k&pling dan lain4lain yang semuanya itu didukung atau ditempatkan di atas sebuah p&r&s $ebuah p&r&s transmisi kemungkinan menderita m&men lengkung! m&men putar atau t&rsi )p&r&s berputar*! gaya aksial yaitu gaya yang se(a(ar dengan sumbu p&r&s #&r&s
sebagai
penerus
daya dapat
diklasi.ikasikan menurut
pembebanannya sebagai berikut : 1 #&r&s transmisi )!haft * #&r&s macam ini mndapat beban puntir murni atau puntir dan lengkung Daya ditransmisikan &leh p&r&s ini melalui k&pling! r&da gigi! puli sabuk atau sepr&ket rantai! dll 2 #&r&s dukunggandar ) xle* #&r&s seperti ini dipasang diantara r&da4r&da kereta barang! dimana tidak mendapat beban pantir! bahkan kadang4kadang tidak b&leh berputar! disebut gandar Gandar ini hanya mendapat beban lentur! kecuali (ika digerakkan &leh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir (uga 3 !pindle #&r&s transmisi yang relati. pendek yang mempunyai ketelitian yang tinggi
dan memiliki de.&rmasi yang kecil #&r&s (enis ini beban
1"
utamanya berupa puntiran! banyak diaplikasikan pada mesin4mesin perkakas! seperti mesin bubut dan .rais #&r&s r&da belakang pada sebuah m&bil men(amin %04+0; berat kendaraan dan pada saat yang sama p&r&s r&da belakang harus menggerakan r&da4r&da Differensial gear terletak diantara kedua u(ung p&r&s r&da belakang dan diletakkan pada bagian tengah yang memungkinkan ter(adinya perbedaan putaran antara r&da kiri dan kanan 6al4hal penting dalam perancanaan p&r&s : 1 Kekuatan p&r&s $uatu p&r&s harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban4beban yang dialaminya 2 Kekakuan p&r&s Kekakuan p&r&s (uga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin dan daya yang akan dilayani p&r&s tersebut! disamping kekuatan p&r&s yang direncanakan 3 #utaran kritis #&r&s harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran ker(anya lebih rendah dari putaran kritisnya untuk mengantisipasi getaran yang sangat besar pada saaat mesin di&perasiakn pada putaran tertentu " K&r&si #emilihan bahan4bahan yang tahan k&r&si (uga diperlukan pada saat perencanaan sebuah p&r&s agar umur pakainya lebih lama ketika p&r&s tersebut digunakan #&r&s4p&r&s mesin yang ter(adi k&ntak dengan .luida
1%
yang korosif atau pada p&r&s4p&r&s mesin yang behenti terlalu lama sampai batas aktu tertentu dapat pula dilakukan perlindungan k&r&si menggunakan
#&k&k utama pada mekanik differensial gear adalah perkaitan antara ring gear dengan drive pinion )pini&n penggerak*! bila kedua bagian ini tidak berkaitan dengan sempurna maka akan menimbulkan bunyi atau gigi akan cepat aus =ntuk memper&leh perkaitan yang sempurna! di..erensial dilengkapi dengan shin dan mur penyetel umah di..erensial )defferensial case* memiliki dua buah r&da gigi samping )differensial side gear * yang berkaitan dengan r&da gigi pini&n ) pinion gear *! bagian dalam side gear ini diberi alur ) spline* yang ber.ungsi untuk perkaitan dengan p&r&s4p&r&s r&da belakang Gigi yang berkaitan yaitu ring gear dan pin&n penggerak ) drive pinion* yang disebut r&da gigi be8el )$evel gear * Bevel gear memiliki beberapa m&del! ada yang mempunyai bentuk gigi lurus! gigi spiral dan hypoid $evel gear
Gambar r&da gigi be8el hal ,
Gambar 2, M&del be8el gear )G% &iemann! 1---*
1'
#erkaitan pini&n penggerak dan ring gear pada r&da gigi hip&id berada di baah garis pusat ring gear ! sehingga propeller shaft dapat dipasang lebih rendah dan memungkinkan ruang penumpang yang lebih besar 2..3. R/+a Gi$i
#emakaian r&da gigi sebagai alat transmisi telah menduduki tempat terpenting di segala bidang ahkir4ahkir ini #enggunaannya dimulai dari alat pengukur yang kecil dan teliti seperti (am tangan sampai pada penggunaan r&da gigi reduksi pada turbin besar yang berdaya puluhan mega#att Tranmisi r&da gigi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan cara meneruskan daya menggunakan rantai atau sabuk! keunggulan keunggulan tersebut antara lain : 1 Daya yang disalurkan lebih besar 2 Dapat menyalurkan putaran yang tinggi dan tepat 3 7ebih ringkas >amun demikian kelebihan itu tidak men(adi alasan selalu dipilihnya r&da gigi disamping cara yang lain! karena r&da gigi memerlukan ketelitian yang besar dalam pembuatan! pemasangan yang relati. lebih sulit! maupun alasan pemeliharaan &da gigi memiliki bermacam4macam bentuk yang penggunaannya disesuaikan dengan kebutuhan Macam4macam r&da gigi terserbut dapat dig&l&ngkan menurut letak p&r&s! arah putaran! dan bentuk (alur gigi erdasarkan pengklasi.ikasian tersebut maka macam4macam r&da gigi dapat dikel&mp&kan sebagai berikut :
1,
a* &da gigi dengan p&r&s se(a(ar! yaitu : 4 &da gigi lurus 4 &da gigi miring ganda 4 &da gigi dalam 4 #ini&n dan batang gigi b* &da gigi dengan p&r&s berpasangan! yaitu : 4 &da gigi kerucut lurus 4 &da gigi kerucut $piral 4 &da gigi permukaan c* &da gigi dengan p&r&s silang! yaitu : 4 &da gigi miring silang 4 &da gigi cacing silindris gl&bal&id 4 &da gigi hip&id ?dapun r&da gigi yang dimaksud adalah seperti gambar berikut :
$ulars& hal 213
Gambar 2+ Macam4macam r&da gigi )!ularso! 2002*
1+
$esuai dengan uraian didepan! baha p&k&k utama pada mekanik differensial gear adalah pengkaitan antara ring gear dan drive pinion pini&n penggerak ) Drive pinion* berbentuk r&da gigi miring! pada umumnya perbandingan antara (umlah gigi ring gear dan (umlah gigi pini&n penggerak dari 3:1 sampai %:1 #emilihan r&da gigi miring ini karena r&da gigi (enis ini memiliki kelebihan yaitu memiliki (alur gigi yang membentuk ulir pada silinder (arak bagi sehingga (umlah pasangan gigi yang yang saling memebentuk k&ntak serentak )disebut “perbandingang k&ntak * lebih besar daripada r&da gigi lurus! hal ini memungkinkan pemindahan m&men atau putaran melalui gigi tersebut dapat berlangsung dengan halus >amun demikian r&da gigi miring ini memerlukan bantalan aksial dan k&tak r&da gigi yang lebih k&k&h! karena (alur gigi yang berbentuk ulir tersebut menmbulkan gaya reaksi yang se(a(ar dengan p&r&s )gaya aksial* Dimensi dan tata nama dari r&da gigi ini dapat dilihat dari gambar berikut :
hal 222 sulars&
Gambar 2- Garis tekan sudut! datang dan sudut undur )!ularso! 2002*
1-
>ama4nama bagian utama dapat dilihat pada gambar! adapun ukurannya dinyatakan dengan diameter lingkaran (arak bagi! yaitu lingkaran khayal yang menggelinding tanpa selip =kuran gigi dinyatakan dengan “(arak bagi lingkaran”! yaitu (arak sepan(ang lingkaran (arak bagi antara pr&.il dua gigi yang berdekatan
hal 21" sulars&
Gambar 210 >ama4nama bagian r&da gigi )!ularso! 2002*
Tata nama r&da gigi a 7ingkaran (arak bagi
: 7ingkaran te&ritis sebagai dasar perhitungan
b #ermukaan (arak bagi : $uatu silinder yang diameternya adalah diameter (arak bagi c M&dul
: 6asil bagi diameter (arak bagi terhadap (umlah gigi dari satu r&da gigi
d ?ddendum
: 5arak radial dari lingkaran (arak bagi ke lingkaran puncak
e Dendendum
: 5arak radial dari lingkaran (arak bagi ke lingkaran kaki
. Kedalaman ker(a
: Kedalaman ikatan dari sepasang r&da gigi yaitu (umlah ?ddendum dan Dendendum
20
g Kedalaman t&tal
: T&tal kedalaman atau tinggi gigi dari sebuah gigi
yaitu
(umlah
?ddendum
dan
Dendendumnya h uang bebas gigi
: uang antara lingkaran kaki dari suatu gigi dengan dengan lingkaran puncak dan gigi yang lain
i Tebal gigi
: Ketebalan dari gigi yang diukur pada lingkaran (arak bagi
agian de..erensial yang memiliki bentuk r&da gigi selain $evel gear adalah defferesial pinion &da gigi de..erensial pini&n mempunyai bentuk kerucut )r&da gigi kerucut* Terdapat " buah r&da gigi kerucut yang saling berpasangan yang terdiri dari : a 2 r&da gigi pini&n yang merupakan r&da gigi pini&n kerucut yang lebih kecil &da gigi ini menempel pada rumah di..erensial )differensial case* b 2 buah r&da gigi kerucut samping ) side gear * yang merupakan r&da gigi kerucut yang lebih besar &da gigi inilah yang berhubungan langsung dengan p&r&s r&da belakang Gambar tersebut memperlihatkan bentuk dari pinion gear dan side gear ! pada defferensial gear yang dipasang pada sebuah m&bil #ini&n dan gear ini ber(umlah 2 pasang yang berada pada rumah de..erensial )defferensial case*
21
Gambar 211 !ide gear dan pinion gear )G% &iemann! 2002*
2... Ban&a-an
antalan adalah elemen mesin
yang menumpu p&r&s beban!
sehingga putaran atau gerakan b&lak4baliknya dapat berlangsung secara halus! aman! dan aet antalan harus cukup k&k&h untuk memungkinkan p&r&s serta elemen mesin lainnya beker(a dengan baik 5ika bantalan tidak ber.ungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat beker(a dengan semestinya
Gambar bantalan hal 12- sulars&
Gambar 212 Macam4 macam bantalan )!ularso! 2002*
