Modul II
Dasar-dasar Power Train
II.1. Definisi
Definisi: Power train merupakan suatu system yang meneruskan tenaga atau power dari engine sampai ke penggerak akhir atau final drive.
Berdasarkan fungsinya maka terminologi power train biasa digunakan sebagai penerus atau penyalur tenaga /power dari penggerak mula ( engine ) mengalami proses perubahan speed maupun torsi hingga menggerakkan unit melalui roda akhir yang digunakan
Gambar 2.1
Komponen Power Train
II.2. Komponen Utama Power Train
Pada dasarnya komponen utama dalam rangkaian power train terdiri dari:
Flywheel clutch / torque converter atau kopling
Direct drive / powershift transmission
Differential / bevel gear
Final drive
Pada beberapa tipe power train yang menggunakan system penggerak ganda (4 wheel drives), setelah transmission dipasang transfer gear.
II.2.1. Penghubung antara engine dengan transmission
Ada beberapa macam penghubung antara engine dan transmission yaitu:
Kopling
Flywheel clutch
Torque converter
II.2.1.1. Kopling
Auto-hide: on
Kopling adalah suatu mekanisme yang dirancang mampu menghubungkan dan melepas/memutuskan perpindahan tenaga dari suatu benda yang berputar kebenda lainnya. Pada bidang otomotif ,kopling digunakan untuk memindahkan tenaga motor keunit transmisi.dengan menggunakan kopling, pemindahan gigi-gigi trasmisi dapat dilakukan, kopling juga memungkinkan motor juga dapat berputar walaupun transmisi tidak dalam posisi netral.
II.2.1.2.Flywheel Clutch
Flywheel clutch merupakan komponen yang menghubungkan engine dengan transmission secara mekanikal. Hubungan tersebut dapat disambung atau diputus sesuai kebutuhan operator.
II.2.1.2.1 Torque Converter
Torque converter merupakan komponen yang menghubungkan engine dengan transmission dengan hydraulic. Jadi tidak ada hubungan mekanikal langsung antara engine dengan transmission.
Torque Converter menghubungkan engine dengan transmisi . Tugasnya adalah untuk memindahkan torsi secara hidrolis dari engine flywheel ke transmisi. Torque converter menggunakan oli untuk meneruskan torsi dari engine ke transmisi .
Saat machine dibebani torque converter dapat melipat gandakan torsi dari engine dan mengirimkan torsi yang lebih besar ke transmisi .
Torque converter terdiri dari empat komponen dalam satu housing yang berisi oli dari transmisi pump ,yaitu :
Impeller (komponen penggerak )
Turbin (komponen yang digerakkan )
Stator (komponen yang diam )
Output shaft
Impeller
Komponen penggerak pada turque converter . Impeler displine ke flywheel dan putaranya sama dengan putaran Rpm engine .sudu-sudu pada impeller akan mendorong oli pada sudu turbin .
Turbin
Komponen yang digerakan pada torque converter , dimana sudu –sudunya menerima aliran oli dari Impeller . Turbin menyebabkan output shaft (yang disupline ke turbin ) untuk berputar pada saat oli dari impeller mendorong sudu-sudu turbin.
Stator
Komponen yang tidak bergerak pada torque converter ,dimana sudu-sudunya dapat melipat gandakan tenaga dengan cara mengarahkan kembali aliran oli dari turbin ke impeller,sehingga dapat meningkatkan momentum oli dan meningkatkan kapsitas torsi pada TC.
Output shaft
Mengirimkan torsi ke input shaft transmisi.
Aplikasi Torque Converter : Track type tractor ,Wheel type machine .
Gamabar 2.2
Komponen Torque Converter
Torque converter ada beberapa macam, antara lain:
Torque converter, digunakan pada sebagian besar power shift machine, contohnya wheel loader tipe kecil, track type tractor (D3- D5) dan yang lainnya.
Torque divider, digunakan pada machine track tractor (D6-D11).
Variable capacity torque converter (VCTC) digunakan pada machine wheel loader tipe besar contohnya 988-992.
Torque converter dengan lock up, digunakan padamachine off high way truck, articulated dump truck dan yang lainnya.
Gabungan antara impeller clutch debgan lock up, digunakan pada machine wheel loader tipe besar antara lain 980, 992, 994 dan yang lainnya.
II.2.2. Transmission
Transmission berfungsi untuk :
Mengubah arah
Mengubah kecepatan
Mengubah daya atau torque
Gambar2.3
Mekanisme Kerja Transmisi
Transmisi manual adalah sistem transmisi otomotif yang memerlukan pengemudi sendiri untuk menekan/menarik seperti pada sepeda motor atau menginjak kopling seperti pada mobil dan menukar gigi percepatan secara manual. Gigi percepatan dirangkai didalam kotak gigi/gerbox untuk beberapa kecepatan, biasanya berkisar antara 3 gigi percepatan maju sampai dengan 6 gigi percepatan maju ditambah dengan 1 gigi mundur (R). Gigi percepatan yang digunakan tergantung kepada kecepatan kendaraan pada kecepatan rendah atau menanjak digunakan gigi percepatan 1 dan seterusnya kalau kecepatan semakin tinggi, demikian pula sebaliknya kalau mengurangi kecepatan gigi percepatan diturunkan, pengereman dapat dibantu dengan penurunan gigi percepatan.
Caterpillar mempunyai tiga jenis transmission yaitu:
Direct Drive Transmission
Power Shift Transmission
Hydrostatic Transmission
Gambar 2.4
Coutershaft Transmisi
II.2.2.1. Direct Drive Transmission
Direct Drive Transmission adalah transmission yang menggunakan flywheel clutch sebagai media penghubung dan pemutus antara engine dengan transmission. Clutch ini dioperasikan secara manual. Flywheel clutch berguna pada aat awal machine akan bergerak dan pada saat berpindahan gigi (gear shifting).
Transmission ini dipergunakan pada machine caterpillar 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.
II.2.2.2. Power Shift Transmission
Power shift transmission adalah transmission yang menggunakan clutch fluida dimana perpindahan giginya langsung tanpa harus memutuskan hubungan antara engine dengan transmission (on the go shifting). Hal ini mempermudah pada saat mengoperasikannya.
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)
Automatic transmission ( automatic shifting)
Adapun 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 output shaft dari tansmission. 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 backoe 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)
II.2.2.3. Hydrostatic Transmission
Hydrostatic Transmission menggunakan system hydraulic pada transmisinya yang berfungsi untuk mengaur kecepatan dan arahnya. Cara kerjanya yaitu tenaga dari engine langsung menggerakan pompa hydraulic dan selanjutnya melalui rangkaian hydraulic lainnya menggerakan motor untuk mengkorversi menjadi energy mekanikal.
Transmission ini digunakan pada track type tractor kecil, track type loader dan hydraulic excavator yang pergerakkan / perpindahan operasi machine relative kecil.
II.2.3. Transfer Gear
Tranfer gear dipakai sebagai penerus tenaga ke differential bagian depan dan belakang pada machine wheel loader.
II.2.4. Differential/Bevel Gear
Komponen ini berfungsi untuk menghantarkan tenaga dari transmission ke final drive kiri dan kanan. Differential digunakan mechine yang menggunakan roda, sedangkan bevel gear dipasang pada machine yang menggunakan track seperti track type tractor.
Gambar 2.5
Limited Slip Differential
Jenis differential antara lain :
Konvensional differential (standard differential)
Nospin differential
Limited slip differential
Differential lock
II.2.5. Final Drive
Gambar 2.6
Komponen Final Drive
Final drive adalah komponen dari power train sebagai penggerak akhir yang menuju roda atau track, fungsinya adalah melipatgandakan torque yang paling akhir. Yang termasuk komponen power train dari wheel loader adalah :
Torque Converter
Transmission
Output Transfer Gear
Rear Drive Shaft
Rear Differential
Rear Final Drive
Front Drive Shaft
Front Differential
Front Final Drive
Yang termasuk komponen dari power train dari track type tractor adalah :
Torque Divider 4. Transmission
Final Drive 5. Drive Shaft
Bevel Gear
Pada Unit alat berat, planetary gear set digunakan pada berbagai system, contohnya torque divider, planetary transmission, final drive dan lain-lain. Dinamakan planetary gear set karena operasinya menyerupai system tata surya. Berikut adalah gambar komponen-komponen planetary gear set.
Gambar.2.7
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
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).
Sebagai contoh, jika sun gear digerakkan dan ring gear ditahan maka gear-gear pada carrier akan dipaksa untuk bergerak sepanjang ring gear dengan arah yang sama seperti sun gear dan carrier akan berotasi dengan kecepatan yang lebih rendah.
Keuntungan planetary gear set disbanding dengan external tooth gear :
Lebih praktis karena tidak menggunakan ruang yang besar
Lebih halus dalam memindahkan power
Beban dari amsing-masing gears seimbang
Pemilihan rasio gears yang sangat besar
Sebagai contoh, planetary gear digunakan pada planetary transmission dan planetary final drive.