BAB II LANDASAN TEORI 2.1
Pengenalan Unit Motor Grader
Gambar 2.1 Motor Grader GD 825A-2 Sumber: product knowledge komatsu
Motor grader berfungsi sebagai alat untuk membuat jalan,seperti membentuk jalan, meratakan jalan dan finishing, karena Motor Grader GD 825A-2 di lengkapi beberapa alat-alat perlengkapan kerja yang terpasang pada Motor Grader GD 825A-2 yang di gunakan untuk memenuhi pekerjaan-pekerjaan tersebut. Blade motor grader ini dapat di atur sedemikian rupa sehinggafungsinya bisa dirubah menjadi angle dozer, bulldozer, ini jelas lebih flexible daripada jenis dozer. Variasi posisi blade ini tidak berarti bahwa motor grader adalah variasi dari bentuk dozer, karena dalam dalam pekerjaan penggusuran tanah, bulldozer jauh lebih efektif daripada grader, hal ini disebabkan tenaga yang tersedia dan juga titik berat pada blade billdozer. Sudut blade yang di pakai dalam pekerjaan perataan mendatangkan problem tersendiri terhadap roda-roda motor grader, alasan inilah yang menyebabkan mengapa dalam perencanaan motor grader, roda-rodanya dapat di atur (flexible), dengan cara memiringkan roda-roda bagian depan. Miringnya roda-roda tersebut yang membentuk sudut dengan arah gerakan memberikan kestabilan dalam pengendalian
5
6
2.2 Final drive motor grader secara umum Ketika Motor Grader beroperasi dengan blade membentuk sudut ke arah depan atau dengan articulate chassis, maka akan terbentuk reaksi dalam hal ini. Gaya yang timbul dari arah depan akan di paksa di teruskan ke sisi samping dan mesin akan cenderung berputar ( berbelok ) ke kanan atau ke kiri tergantung pada sudut yang terjadi saat mesin beroperasi. Dengan hal ini mesin membutuhkan kemampuan untuk menahan (gaya dari depan) dan mesin mampu berjalan dengan lurus ke depan, sehingga secara umum, motor grader di desain tidak memakai differential.
Gambar 2.2 articulate chasiss Sumber: Intermediate komatsu assembly final drive-2.
Namun Motor Grader GD 825A-2 adalah tipe artikulit, sehingga ketika mesin beroperasi dengan beban hanya menumpu di bagian salah satu sisi (di artikulasikan), roda-roda belakang cenderung slip ke samping. Dengan alasan ini , mesin di lengkapi dengan differential, tetapi pada unit motor grader juga di lengakapi differential lock yang dapat di operasikan pada jalan yang tidak sempurna seperti (becek, licin, amblas, jalanan berbatu, salju )
7
2.3 Komponen Wheel Rear Axle
Gambar 2.3. Komponen power train dan rear axle di motor grader Sumber: product knowledge komatsu
Keterangan gambar : (6) Transmission (17) Rear axle (18) Drive shaft (19) Final drives (20) Tandem (21) Chain assembly (22) Wheel group (23) Parking brake.
2.3.1 Fungsi Transmisi Secara umum transmisi sebagai salah satu komponen sistem pemindah tenaga (power train)mempunyai fungsi sebagai berikut :
1. Meneruskan tenaga / putaran mesin dari kopling ke poros propeler. 2. Merubah momen yang dihasilkan mesin sesuai dengan kebutuhan (beban mesin
dan kondisi jalan).
3. Memungkinkan kendaraan dapat berjalan mundur (reserve) pada kendaraan lebih dari 2 roda.
8
2.3.2 Fungsi Drive Shaft Meneruskan putaran dari propeller shaft menuju bevel gear, yang mana putaran dari drive shaft membuat reduksi semakin meningkat ketika bevel gearberputar.
2.3.3 Fungsi Rear axle Rear axle akan menyangga beban dan meneruskan tenaga penggerak ke roda belakang yang disebut juga driving axle.
2.3.4 Fungsi Final drive Final drive berfungsi sebagai meneruskan tenaga akhir menuju track atau roda. Final drive/gardan terdiri dari drive pinion gear dan ring gear. Drive pinion gear dibuat lebih kecil dari ring gear, karena untuk mereduksi putaran agar diperoleh momen putar yang lebih besar, dan fungsi dari drive pinion sendiri adalah untuk memberi putaran awal yang diberikan oleh poros propeller yang nantinya akan diteruskan oleh ring gear putarannya. Ring gear (gigi matahari) itu sendiri akan meriduksi putaran yang diberikan oleh pinion gear yang nantinya akan memutar side gear (roda gigi samping)yang akan mengubah gerak putar menjadi gerak lurus pada sistem final drive Sebuah final drive adalah bagian dari sistem transmisi daya antara poros drive dan diferential. Fungsinya adalah untuk mengubah arah gaya yang ditransmisikan oleh poros melewati 90 derajat ke as roda mengemudi. Pada saat yang sama. Memberikan pengurangan tetap antara kecepatan poros penggerak dan poros penggerak roda. Pengurangan atau rasio gigi dari drive akhir ditentukan dengan membagi jumlah gigi pada gigi cincin dengan jumlah gigi pada gigi pinion.
9
Gambar 2.4 Tandem di motor grader Sumber: internet
2.4 Cara Kerja Sitstem Final Drive dan Tandem Final drive adalah sebuah sistem planetary gear yang dapat meningkatkan torsi ke roda, dan final drive mentransfer torsi ke roda. Setiap roda digerakkan oleh rantai yang menghubungkan kendaraan roda gigi akhir ke 9procket roda pada setiap poros roda. Final drive ini juga memberikan titik tumpu point untuk setiap roda tandem. Differential menggerakan sun gear dan shaft. Planet gear digerakkan oleh Sun gear Planet gear berputar pada bagian dalam ring gear. Planet gear mengerakan Carrier. Carrier meneruskan putaran ke poros output kedua sprocket bergerak ke masing-masing poros output dari final drive. Sprocket ini berada di tengah tandem yang bergerak di antara roda. Chain yang berada di antara center dan sprocket roda menggerakan setiap roda pada tandem drive.
2.5
Cara kerja Diferential lock Differential lock umumnya digunakan pada motor grader. Differential jenis
ini dapat diaktifkan dan dikunci menggunakan differential switch pada kabin operator. Bila operator mengingin kan machine bergerak lurus maka differential harus di kunci. Hal ini mengakibatkan semua torsi dipindahkan ke empat roda tandem pada semua kondisi pijakan. Untuk mengurangi radius belok machine dan untuk mengurangi keausan pada ban maka differential lock harus dimatikan.
10
Differential untuk motor grader memiliki clutch antara side gear kiri dan differential housing. Saat differential terkunci, solenoid akan mengalirkan oli ke belakang piston untuk meng-engage –kan clutch sehingga side gear kiri akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan rotating housing. Pinion gear tidak akan berputar pada porosnya sebab spider shaft dan side gear berputar dengan kecepatan yang sama. Pinion gear akan menahan side gear satunya. Kedua axle shaft (kiri dan kanan) kemudian akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan rotating housing. Bila differential switch di-off-kan, solenoid akan menutup aliran oli menuju clutch pack sehingga kedua side gear akan berputar bebas. Differential lock mendorong salah satu dari side gear agar berputar bersama rotating housing. Ini mengakibatkan differential bekerja seperti solid axle dan memindahkan semua torsi ke kedua roda (kiri dan kanan). Hal ini menyebabkan kedua roda berputar dengan kecepatan yang sama, tanpa terpengaruh kondisi pijakan.
Gambar 2.5 Differential lock sumber: internet 2.6 Cara kerja differential 2.6.1
Pada saat jalan lurus. Pada saat kendaraan jalan lurus pada jalan datar tahanan gelinding (rolling
resistance) pada kedua roda penggerak (drive gear) relatif sama. Bila tahanan kedua poros axle belakang sama (A dan B) , pinion tidak berputar sendiri tetapi ring gear, differential case dan poros pinion berputar bersama dalam satu unit. Dengan demikian pinion hanya berfungsi untuk menghubung-kan
11
side gear bagian kiri dan kanan, sehingga menyebabkan kedua drive wheel berputar pada rpm yang sama.
Gambar 2.6 Pada saat jalan lurus Sumber: Intermediate komatsu assembly final drive-2.
2.6.2
Pada saat membelok. Pada saat kendaraan membelok ke kiri tahanan roda kiri lebih besar dari pada
roda kanan. Apabila differential case berputar bersama ring gear maka pinion akan berputar pada porosnya dan juga pergerak mengelilingi side gear sebelah kiri, sehingga putaran side gear sebelah kanan bertambah, yang mana jumlah putaran side gear satunya adalah 2 kali putaran ring gear. Hal ini dapat dikatakan bahwa putaran rata-rata kedua roda gigi adalah sebanding dengan putaran ring gear.
Gambar 2.7 Pada saat membelok Sumber: modul learning, innovation and development (reman)
12
2.7
Planetary gear set Planetary gear set digunakan pada berbaga sistem, contohnya torque divider,
planetary transmission, final drive dan lain–lain. Dinamakan planetary gear set karena operasinya menyerupai sistem tatasurya. Berikut adalah gambar komponenkomponen planetary gear set.
Gambar 2.8 planetary gear Sumber: shop manual basic powertrain komatsu
a) Komponen pada planetary gear set adalah: 1) Planet gear disebut juga planetary gear, pinion atau idler gear. Selain berputar pada porosnya, planet gear juga berputar mengelilingi sun gear. 2) Carrier. 3) Ring gear. 4) Sun gear disebut juga centered gear.
Agar planetary gear dapat bekerja syaratnya yaitu: -
Diberi input putaran
-
Salah satu komponen harus ditahan (ring gear, carrier atau sun gear).
2.8 Bearing Bearing adalah suatu komponen yang berfungsi untuk mengurangi gesekan pada machine atau komponen-komponen yang bergerak dan saling menekan antara satu dengan yang lainnya, atau mengurangi gesekan data keausan serta hilangnya tenaga akibat bagian yang saling berputar.
13
Gambar 2.9 Bearing. Sumber: Shop Manual “Guidance For Reusable Part”, Bearing.
Bila gerakan dua permukaan yang saling berhubungan terhambat, maka akan menimbulkan panas. Hambatan ini dikenal sebagai gesekan (friction). Gesekan yang terus menerus akan menyebabkan panas yang makin lama semakin meningkat dan menyebabkan keausan pada komponen tersebut. Gesekan yang tidak terkontrol dapat menyebabkan kerusakan pada komponen dan alat tidak 13ias bekerja. Bearing digunakan untuk menahan / menyangga komponen-komponen yang bergerak. Bearing biasanya dipakai untuk menyangga perputaran pada shaft, dimana terjadi sangat banyak gesekan.
Gambar 2.10 bearing pada output shaft Sumber: dokumentasi pribadi
14
Tabel 2.1 Proses pembongkaran final drive motor grader GD825A-2 No
Langkah kerja
1. Lepaskan baut (11), kemudian
lepaskan drive shaft (12) dari coupling
2.
Tarik keluar coupling (13) dari pinion shaft
3.
Lepaskan tube (14) bersama dengan oring
4.
1) lepaskan pipe (17) bersama dengan o-ring
Gambar
15
5.
Lepaskan tube (19) dan (20) kemudian lepaskan flanges (21) dan (22)
6.
Lepaskan side case mounting bolts (23) dan washer (24), kemudian gantung dan lepaskan side case assembly (25) dari center case
7.
Lepaskan bolt (26) kemudian lepaskan plate (27)
8.
Gantung dan lepas carrier assembly
9.
Lepaskan holder (34) dan shim (35)
16
10. Lepaskan sprocket (36) dari shaft
11. Lepas bearing (37) dari shaft
12.
1) tarik
keluar
rear
axle
shaft
assembly (38) 2) lepaskan bolts (39), washer (40) dan plate (41)
17
15. Lepaskan washer (42), o-ring (43) dan shim (44)
16. Gantung dan lepaskan flange (45)
17. 1)Tarik keluar bushing (47) 2)lepaskan washer (49) dari side case (48)
18. Tarik keluar bearing (51) dari shaft (50)
18
19. Lepaskan ring gear (52) dari center case
20. Lepaskan snap ring (53) from axle shaft, kemudian lepaskan collar (54) dan sun gear (55)
21. Lepaskan axle shaft (56) dari center case
19
22. Remove cover (57)
23. Lepaskan bevel pinion assembly (58) bersama dengan shim
24. Gantung bevel gear assembly (60)
20
25. 1) lepaskan
bolts
(65),
kemudian
lepaskan cage (62) dan (63) 2) lepaskan shim (64) cek nomor dan ketebalan dari shim di kiri dan kanan, dan simpan pada tempat yang aman. 3) naikkan bevel gear assembly dan lepaskan dari center case (61) 4) lepaskan
bolts
(67),
kemudian
lepaskan gear (66)
Tabel 2.2 Proses pemasangan final drive motor grader GD 825A-2 1.
Pasang bevel pada cover center case.
2.
Pasang washer pada bagian belakang cover center case.
21
3.
Pasang set gear, kemudian pasang cross shaft pada bagian atas set gear.
4.
Assembly pinion gear untuk di pasang pada center case.
5.
Pasang pinion gear di ke 4 sisi shaft.
6.
Pasang set gear di bagian atas.
22
7.
Pasang bagian case untuk melengkapi center case tersebut.
8.
Tumpuk plate dan disc dengan di selingi oleh oli.
10. Pasang bearing inner ke pinion, tetapi bearing panasi terlebih dahulu agar memuai.
11. -Kemudian pasang case yang telah terpasang outer bearing , setelah itu pasang bearing inner di cage. -Setelah itu just dengan cara di tekan sampai mendapatkan starting torque 1,3kg/m3.
23
12. Case shaft flange di olesi lnp. →lnp berfungsi sebagai pelumas flange agar tidak terjadi keausan, karena grader tidak di lengkapi dengan suspensi.
13. Gabungkan case shaft flange dengan pasangannya bagian atas.
14. -Setelah itu pasang bushing warna hitam. -Kemudian pasang plate, kemudian kencangkan 4 bolt torque 30-40 kg, agar bushing rapat untuk menentukan ketebalan shim.
24
15. Selanjutnya lepas 4 bolt dan bushing di ukur dengan deeph . Kemudian hasil ukuran deeph di tambah 0.1.
16. Setelah itu pasang shim sesuai dengan hasil pengukuran contoh tebal shim 0.5,0.2,0.1. Pasang plate dengan keseluruhan baut dengan bolt torque 36 kg (96kg/m3).
17. -Selanjutnya shaft di beri bearing yang telah di panasi dan di beri spacer. -Kemudian gabungkan shaft dengan carrier , pasang holder dan bolt 36. Dengan torque 96 kg/m3.
18. Gabungkan carrier dan flange.
25
19. Pasang sprocket.
20. Pasang holder di sprocket tetapi jangan terlalu kencang , untuk di pasang shim dan menentukan rotating torque. Kencangkan dengan bolt 24.
21. Lakukan pengejustan dengan cara rotating torque 1.3 kg/m3. (rotating torque > 1,5kg/m3 di tambah shim ) (rotating torque < 1.3 kg/m3 di kurangi shim)
22. Center case assy pasang di housing.
26
23. Cage di pasang di samping kanan kiri housing. -Setelah itu pasang shim di ke 2 cage , semisal pemasangan pertama 2 mili. -Jika rotating torque center sudah di dapat 1,3 kg/m3 dengan catatan bearing inner di center case tidak ada yang bunyi pada saat di putar. Setelah itu angkat case assy. 24. Cage di pasang di samping kanan kiri housing - Selanjutnya pasang shim di ke 2 cage ,semisal pemasangan pertama 2 mili. -Jika rotating torque center sudah di dapat 1,3 kg/m3 dengan catatan bearing inner di center case tidak ada yang bunyi pada saat di putar .setelah itu angkat case assy.
25. Pasang gear pada sisi kanan dan kiri housing.
27
26. Pasang shaft, sun gear dan ring gear.
27. Pasang final drive assy.
28. Pasang coupling ke pinion shaft.
28
29. Pasang drive shaft ke coupling.
2.9 Sifat-sifat mekanik bahan Deformasi terjadi bila bahan mengalami gaya. Regangan (strain) e, adalah besar deformasi persatuan panjang, dan tegangan (stress), adalah gaya persatuan luas. Selama deformasi, bahan menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja sepanjang jarak deformasi. Kekuatan (strength) adalah ukuran besar gaya yang diperlukan untuk mematahkan atau merusak suatu bahan. Keuletan (ductility) dikaitkan dengan besar regangan permanen sebelum perpatahan, sedangkan ketangguhan (toughness) dikaitkan dengan jumlah energy yang diserap bahan sampai terjadi perpatahan. Seorang insinyur perancang menetapkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh sifat-sifat mekanik tersebut. Untuk pipa baja, misalnya umumnya dipersyaratkan kekuatan yang tinggi. Dapat juga dipersyaratkaan keuletan yang tinggi untuk meningkatkan ketangguhan. Karena kekuatan dan keuletan umumnya tidak sejalan, ahli mekanik tersebut kadang kala harus memadu keduanya untuk mencapai optimasi persyaratan. (Candra Irawan). Regangan elastic yang merupakan satu-satunya gejala deformasi dibawah kekuatan luluh, akan terus naik dengan naiknya tegangan sampai terjadi deformasi plastic. a)
Keuletan atau besar regangan plastic sampai perpatahan, dapat dinyatakan dalam presentasi perpanjangan. Sebagaimana halnya regangan besaran ini tidak berdimensi.
b) Kekuatan dan kekerasan ialah ketahanan suatu bahan terhadap deformasi plastic atau tegangan pada waktu patah.
29
c)
Kekerasan di definisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi pada permukaannya.
d) Ketangguhan adalah suatu energi yang diperlukan untuk mematahkan bahan.
2.10
Gaya Gesekan Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung antara
dua permukaan benda, arah gaya gesekan berlawanan dengan kecenderungan arah gerak benda. Besarnya gaya gesekan ditentukan oleh kehalusan atau kekasaran permukaan benda yang bersentuhan. 1.
Gaya gesekan yang terjadi sewaktu benda tidak bergerak disebut gaya gesekan statis.
2.
Gaya gesekan yang terjadi sewaktu benda bergerak disebut gaya gesekan kinetis. Besar gaya gesekan statis lebih besar dari gaya gesekan kinetis.
2.11 Analisa Patahan Patah atau yang lebih dikenal dengan kata rupture pada dunia teknik, dapat disebabkan oleh gaya luar secara spontan. Dalam banyak kasus patah disebabkan oleh kelelahan pada area dimana stress lebih besar dari batas kelelahan dan terjadi dalam waktu yang lama. Untuk mata yang terlatih bentuk rupture akan menceritakan sejarah terjadinya patah tersebut. Pengamatan yang hati-hati terhadap bentuk patahan akan menjelaskan banyak faktor berguna, seperti patah ini karena fatigue rupture atau forced rupture, titik mula patah, arah main stress, besar stress, dan lain-lain. Dalam teknik mesin ada ilmu yang menginvestigasi dan menganalisa kerusakan dari suatu komponen berdasarkan data-data yang ada. Jenis-jenis failure : a) Rupture (putus, patah) :
Forced rupture adalah jenis kerusakan yang disebabkan oleh aplikasi beban satu arah secaratiba-tiba. Terlihat hasil permukaan kasar.
30
Gambar 2.11 contoh forced fracture Sumber: modul learning, innovation and development (reman)
Fatigue rupture (70% penyebab kerusakan pada metal part), adalah kerusakan dimana patahan berasal dari crack membesar secara perlahan akibat aplikasi beban berulang-ulang dalam waktu yang lama. Terlihat halusnya pada permukaan yang rusak
Gambar 2.12 contoh fatigue fracture Sumber: modul learning, innovation and development (reman)
b)
Surface deterioration (kerusakan permukaan)
Wear adalah berkurangnya lapisan material akibat kontak antara dua permukaan atau lebih.
Surface fatigue adalah terkelupasnya permukaan disebabkan oleh stress yang melebihi batas lelah.
31
2.12
Plastic yielding adalah deformasi akibat beban yang besar.
Pengamatan Rupture Penyebab sejarah terjadinya rupture dapat ditunjukkan pada permukaan
yang patah. Tampilan permukaan yang patah ditentukan oleh: a) Bidang geser dan deformasi plastic, menceritakan apakah rupture tersebut disebabkan oleh gaya yang tiba-tiba atau kelelahan bahan. b) Bentuk garis ombak (beach mark), menunjukkan bentuk dan besarnya tegangan (stress), juga kekersan material. c) Posisi, jumlah dan bentuk stress nuclei beach mark dan lokasi dari final zone, menentukan tipe stress, arah stress, rupture starting point dan besarnya stress raiser. Stress raiser adalah nama umum untuk menyebut faktor penyebab konsentrasi stress.
2.13 Fatigue Rupture Fatigue rupture dapat diketahui dengan cara melihat ciri-ciri yang dimiliki yaitu, retakan yang terjadi perlahan lahan selama beberapa jam, hari dan bulan atau tahun. Kerusakan yang halus, tanda retakan dan warna yang cerah atau mengkilat.. Nucleus atau awal mula crack dapat diketahui dengan cara melihat titik dimana beach mark mengembang (convergen), dan posisinya bersebrangan dengan final rupture zone, juga nucleus biasanya berada pada titik dimana rachet mark mengembang.
Gambar 2.13 fatigue crack growth Sumber: modul learning, innovation and development (reman)
32
2.14 MAINTENANCE (PERAWATAN) Maintenance adalah suatu kegiatan service untuk mencegah timbulnya keausan tidak normal (kerusakan) sehingga umur alat dapat mencapai atau sesuai umur yang direkomendasikan oleh pabrik.
2.14.1. Tujuan
Agar suatu alat selalu dalam keadaan siaga siap pakai (High Avaibility : berdaya guna Physic yang tinggi).
Agar suatu alat selalu dalam kondisi yang prima, berdaya guna mekanis yang paling baik (Best Performance).
Mencegah gangguan produksi.
Mengurangi biaya perbaikan yang lebih besar.
2.14.2. Klasifikasi Maintenance 1.
Preventive Maintenance Preventive Maintenance adalah perawatan yang dilakukan dengan tujuan untuk mencegah kemungkinan timbulnya gangguan atau kerusakan pada alat / machine. Perawatan ini dilakukan tanpa perlu menunggu tanda-tanda terjadinya kerusakan.
2.
Periodic Maintenance Periodic Maintenance pelaksanaan service yang harus dilakukan setelah peralatan bekerja untuk jumlah jam operasi tertentu. Jumlah kerja jam ini adalah sesuai dengan jumlah yang ditunjukkan oleh pencatat jam operasi (service meter) yang ada pada alat tersebut. Untuk Periodic Maintanance ini, meliputi :
A. Periodic Inspection Periodic Inspection adalah pemeriksaan atau inspeksi harian sebelum unit di operasikan dan pemeriksaan mingguan, hal ini untuk mengetahui keadaan mesin apakah aman untuk di operasikan. Dalam pelaksanaan Periodic Maintanance
33
terutama dalam pelaksanaan harian (Daily Maintenance), bisa menggunakan alat bantu, antara lain :
Check sheet : suatu form (daftar) yang di pergunakan untuk mencatat hasil operasi dari tiap-tiap mesin dalam satu hari operasi
Daily check
: suatu form (daftar) seperti halnya check sheet,
perbedaannya hanya pada ukurannya yaitu Pocket Size sehingga operator atau service man akan dengan mudah mencatatnya B. Periodic Service Perawatan unit yang teratur adalah sangat penting demi menjamin pengoperasian yang bebas dari kerusakan dan memperpanjang umur unit. Waku dan uang yang di keluarkan untuk melaksakan periodic service (perawatan berkala) akan di kompensasi dengan secukupnya dengan memperpanjang umur unit dan berkurangnya ongkos operasi unit. Semua angka yang menunjukan jumlah jam kerja pada keterangan yang tertera pada check sheet adalah didasarkan pada angka-angka yang dilihat pada service meter. Jadi, periodic service adalah suatu usaha untuk mencegah timbulnya kerusakan yang dilakukan secara berkala atau continue
