Sistem Suspensi pada Alat Berat Off-Highway Truck Caterpillar

Sistem suspensi pada Off-highway Truck Caterpillar terdiri dari empat cylinder suspensi yang berisi oli dan nitrogen.

Suspensi merupakan bagian yang penting dari TPMS (Truck Payload Monitoring System) dan pengisian (charging) cylinder suspensi harus benar agar sistem bekerja dengan baik.

cylinder suspensi kiri depan

Perbedaan utama antara dua jenis cylinder tersebut adalah pengunaan sebuah tabung (tube) untuk menahan gland pada posisinya dalam cylinder housing. Cylinder suspensi depan OHT 793B tidak memerlukan tabung tersebut. Cara kerja cylinder suspensi depan sama untuk semua truck.

Semua cylinder suspensi depan memiliki tiga wear ring – terdapat satu wear ring dalam setiap piston, gland dan cylinder housing.

Semua cylinder suspensi depan juga memiliki ball check valve dan dua buah orifice.

Noda hitam atau biru pada krom cylinder suspensi dapat diakibatkan oleh gesekan di antara rod dan wear ring. Noda tersebut dapat dihilangkan dan tidak mempengaruhi masa pakai cylinder suspensi. Semakin lama, wear ring akan tersaturasi dengan oli dan grease, dan friksi sehingga noda akan berkurang.

Rear Suspension Cylinder
silinder suspensi bealakang

Semua cylinder belakang memiliki sebuah wear ring, ball check valve dan orifice.

Cylinder suspensi belakang pada dasarnya sama untuk semua truck, kecuali beberapa diantaranya lebih besar dan beberapa dipasang terbalik (bagian yang di krom dibawah). Cara kerja cylinder suspensi belakang sama untuk semua truck.

Catatan:
Cylinder suspensi versi awal memiliki piston yang dipasang pada rod. Semua truck sekarang memiliki sebuah piston dan rod.

Suspension Cylinder
Kondisi Operasi
suspensi retract

Housing cylinder suspensi depan dipasang pada frame mesin. Rod dihubungkan dengan roda dan dapat bergerak keatas dan kebawah saat roda bergerak naik dan turun.

Kejutan yang dirasakan oleh roda depan dikendalikan oleh banyaknya aliran oli yang mengalir melalui orifice dan ball check valve. Pada saat dirasakan kejutan, roda akan bergerak ke atas, yang menyebabkan rod bergerak naik di dalam housing-nya.

suspensi extend

Saat kejutan menghilang, gerakan cylinder suspensi akan membalik. Berat dari roda dan axle, ditambah tekanan nitrogen, menggerakkan roda keluar dari housing.

Operasi Ball Check Valve dan Orifice
cara kerja suspensi

Di atas ditunjukkan penampang bagian dalam cylinder suspensi yang mendemonstrasikan operasi ball check valve dan orifice pada saat cylinder suspensi sedang mengkompresi atau memanjang.

Berikut ini proses operasi ball check valve dan orifice yang perlu dipahami oleh seorang mekanik alat berat:

  • Kejutan yang dirasakan oleh cylinder suspensi dikendalikan oleh banyaknya aliran oli yang mengalir melalui orifice dan ball check valve. Pada saat dirasakan kejutan, roda akan bergerak ke atas, yang menyebabkan rod bergerak naik dalam housing
  • Gerakan rod ke atas akan mengkompresi nitrogen. Kompresi nitrogen menggerakkan oli dari ruangan di dalam rod melalui orifice dan ball check valve ke rongga di antara rod dan housing
  • Pergerakan oli melalui ball check valve dan orifice memperlambat gerakan rod
  • Menutupnya ball check valve memberikan variabel spring rate dan menutupnya orifice mencegah kejutan cylinder
  • Saat kejutan menghilang, gerakan cylinder suspensi akan membalik. Berat roda dan axle ditambah tekanan nitrogen menggerakkan rod keluar dari housing
  • Saat rod bergerak ke bawah, volume oli dalam rongga antara rod dan housing berkurang dan oli berada di bawah tekanan. Tekanan oli menutup ball check valve. Oli harus mengalir melalui orifice ke ruangan dalam rod
  • Menutupnya ball check valve selama perentangan cylinder memberikan variable spring rate untuk suspensi. Cylinder diperbolehkan mengkompresi pada kecepatan yang lebih tinggi daripada kecepatan untuk memanjang. Pemanjangan cylinder yang perlahan mencegah roda agar tidak terdorong secara cepat ke tanah yang dapat mengakibatkan perjalanan yang keras/kasar
  • Saat rod bergerak turun, orifice bawah ditutup dan aliran oli berkurang. Orifice yang lainnya akan menutup secara perlahan saat rod bergerak turun lebih jauh, yang akan mengurangi aliran oli lebih lanjut. Cylinder suspensi belakang hanya memiliki sebuah orifice
  • Menutupnya orifice akan mencegah rod menyentuh kepala cylinder (untuk cylinder suspensi depan) atau bagian bawah housing (untuk silinder suspensi belakang) dengan kejutan.

Berbagai Jenis Differential pada Alat Berat beserta Fungsinya

Fungsi differential adalah untuk:

  • Menghantarkan dan membagi tenaga dari transmission ke final drive kiri dan kanan
  • Membedakan putaran roda kiri dan kanan saat machine ber­belok
  • Membagi torsi dari transmission sama besar ke final drive kiri dan final drive kanan.

Jenis-jenis differential yang digunakan pada alat berat antara lain:

  1. Standard Differential
  2. No-SPIN Differential, digunakan pada wheel loader (optional), integrated tool carrier, articulated truck, wheel tractor, soil compactor, landfill compactor, dan backhoe loader dan merupakan pengganti standard differential
  3. Limited Slip Differential, digunakan pada wheel loader menengah (optional), beberapa wheel loader besar dan articulated truck dan merupakan pengganti standard differential
  4. Differential Lock, biasanya digunakan pada motor grader.

Standard Differential
bagian differential

Komponen standard differential adalah:

  • Differential case
  • Pinion gear atau spider gear
  • Spider shaft
  • Side gear.

Differential Case
Differential case assembly merupakan tempat komponen-komponen dari differential group. Bevel ring gear dibaut dengan case assembly. Case assembly akan memutarkan spider shaft dan pinion gear yang bersilangan dengan side gear untuk memutar­kan final drive sun shaft.

Pinion Gear
Pinion gear atau spider gear bergerak berotasi dan berevolusi mengikuti putaran spider shaft dan memindahkan tenaga dari differential case ke side gear dan kemudian ke sun shaft. Pinion gear akan berputar berrotasi (berputar pada sumbunya) hanya pada saat berbelok atau slip, sehingga putaran roda kiri dan kanan akan berbeda.

Spider Shaft
Spider shaft digerakkan oleh differential case dan sebagai tempat dudukan pinion gear.

Side Gear
Side gear displine ke sun gear shaft. Pinion gear akan meng­gerakkan side gear sehingga sun gear shaft akan berputar.

Differential jenis ini tidak efisien pada saat machine slip. Untuk mengatasi hal ini (machine slip pada saat masuk lumpur) pada Off Highway Truck dan pada beberapa jenis Wheel Loader besar, maka dilengkapi dengan Traction Control System (TCS) (sebelumnya disebut Automatic Electronic Traction Aid atau AETA).

Sistem ini akan bekerja secara otomatis pada saat machine mengalami slip.

Non-SPIN Differential
non spin differential

Pada Non-SPIN differential, spider shaft langsung terhubung dengan jaw clutch yang displine dengan side gear. Saat ber­gerak lurus, jaw clutch akan engage dan spider shaft tengah memutar axle dengan kecepatan yang sama.

Prinsip dasar differential adalah bila putaran salah satu roda melebihi putaran penggerak atau overrun, Non-SPIN differential akan memutuskan hubungan dengan roda yang berputar lebih cepat tadi dengan cara memisah kan spider shaft dari jaw clutch. Roda yang berputar lebih cepat tadi akan bebas. Semua torsi dan kecepatan akan dikirimkan ke roda yang putarannya lebih lambat.

Limited Slip Differential
limited slip differential

Limited slip differential dirancang untuk memungkinkan tenaga disalurkan dengan sama pada kedua roda sampai kondisi pijakan menyebabkan variasi cengkraman antara roda kiri dan kanan.

Pada differential jenis ini terdapat dua multidisc clutch. Setiap clutch menghubungkan side gear dengan rotating housing.

Kedua roda akan digerakkan dengan torsi dan kecepatan yang sama saat bergerak lurus bila kondisi pijakan kedua roda cukup bagus.

Cara kerja differential gear, bila machine diangkat dan salah satu roda direm, roda lainnya akan berputar lebih cepat. Pada limited slip differential, clutch membuatnya lebih sulit terjadi karena faktor yang meningkat secara proporsional terhadap torsi input. Efek penguncian terjadi karena adanya gesekan internal pada gaya pemisahan dalam differential akan menekan clutch pack. Ini mengakibatkan torsi pada roda yang berputar cepat akan disalurkan ke roda dengan kondisi pijakan yang bagus.

Differential Lock
differential 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 dikunci. 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.

Differential untuk motor grader memiliki clutch antara side gear kiri dan differential housing. Saat differential terkunci, solenoid akan mengalirkan oli ke belakang piston untuk mengengage­kan 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 dioffkan, solenoid akan menutup aliran oli menuju clutch pack sehingga kedua side gear akan berputar bebas.

Differential lock mendorong salah satu dari side gear agar ber putar 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.

3 Type Bevel Gear yang Digunakan pada Alat Berat dan Industri

Pada dasarnya bevel gear berfungsi untuk merubah putaran horizontal yang datang dari transmisi (pinion gear) dirubah menjadi putaran yang melintang selanjutnya diteruskan ke steering clutch yang memungkinkan unit bisa bergerak. Selain itu bevel gear juga berfungsi untuk mereduksi putaran yang datang dari pinion transmisi.

Type Bevel Gear
Umumnya ada 3 type bevel gear yang digunakan pada alat-alat berat maupun industri.

1. Plain Bevel Type
Type bevel gear ini giginya dibuat lurus dan dipakai hanya untuk mesin-mesin industri.

plain bevel gear

2. Spiral Bevel Type
Bevel gear ini dipakai untuk jenis putaran tinggi dan kokoh apabila terjadi perpindahan tenaga yang sangat besar dan gigi-giginya dibuat miring yang memungkinkan terjadinya perpindahan torque yang besar. Aplikasinya pada tractor pertanian, alat-alat berat, dll.

spiral bevel gear

3. Hypoid Gear Type
Untuk type ini, konstruksinya hampir sama dengan type spirall hanya saja pinionnya dibuat lebih besar. Sehingga memungkinkan terjadinya putaran yang lebih tinggi, posisi pinion lebih rendah dari garis tengah bevel gear. Aplikasinya pada differential mobil-mobil modern.

hypoid bevel gear

Penyetelan Bevel Gear dan Pinion
Pada bevel gear dan pinion selalu diukur: pre-load, backlash, dan tooth contact. Pre-load, backlash, dan tooth contact tersebut akan mempengaruhi mekanisme kerja dari bevel gear. Oleh sebab itu harus diperhatikan betul metode adjustmentnya. Ada 2 type adjustment untuk alat-alat berat, yaitu dengan menggunakan nut dan menggunakan shim, tapi pada dasarnya semua sama.

1. Pre-Load
Setiap komponen yang menggunakan cones bearing selalu diukur pre-loadnya. Ada dua type pengukuran yaitu dengan pinion yang terpasang atau tanpa menggunakan pinion. Bila pinion tidak terpasang maka yang diukur adalah pre-load memakai satuan kilogram (Kg). Bila pinion terpasang maka yang diukur adalah rotating torque memakai satuan kilogram meter (Kgm).

Urutan adjustment pre-load bevel gear:

  • Siapkan tool pocket balance, shim, torque wrench, & sigmat
  • Pasang shim pada kedua sisi flange dengan tebal yang sama agar bevel gear berada tepat ditengah-tengah dengan tujuan adjustment blacklash lebih mudah
  • Torque nut sesuai standar (lihat shop manual)
  • Ukur pre-load (rotating torque) nya, bila kurang dari std kurangi shim sebaliknya bila lebih dari std, tambahkan shim pada kedua sisi flange dengan tebal yang sama
  • Untuk yang menggunakan type nut, tinggal mengurangi dan menambahkan putaran nutnya pada kedua sisi flangenya.

pengukuran preload

2. Backlash
Backlash adalah celah hubungan kedua gigi, dalam hal ini adalah antara gigi bevel gear dan gigi pinion, setiap contact gigi mempunyai standard masing-masing sesuai dengan specnya. Backlash tidak boleh terlalu besar dan juga tidak boleh terlalu kecil,hal ini akan menyebabkan keausan yang tidak normal pada gigi-giginya.

Bila backlash terlau besar, maka akan terjadi ketukan yang berlebihan sehingga menyebabkan suara ribut dan cepat ausnya gigi tersebut apabila terjadi perpindahan speed dari maju ke mundur. Demikian juga apabila backlash terlalu kecil, beban gigi terlalu besar, hal ini akan menyebabkan keausan yang tidak normal pada gigi tersebut.

pengukuran backlash

Urutan adjustment backlash bevel gear:

  • Siapkan tool magnetic base dan dial indicator
  • Setelah pre-load didapat, ukur backlash antara gear pinion dan gear bevel (lihat std shop manual)
  • Apabila terlalu besar atau kecil, pindah-pindahkan shim sebelah kiri atau sebelah kanan.

Dengan catatan jangan dikurangi atau ditambahkan shim lagi karena akan mempengaruhi pre-load.

3. Tooth Contact
Tooth contact adalah sentuhan gigi pinion terhadap gigi bevel gear dimana sentuhannya harus rata dan 80 % dari permukaannya karena beban yang diterima sangat besar (lebih besar dari 30 %). Bila tooth contact lebih kecil, maka gigi akan cepat aus, hal ini akan mengakibatkan unit cepat break down.

Penyetelan tooth contact hampir sama dengan penyetelan backlash yaitu dengan cara memindahkan shim. Procedure mencari tooth contact adalah sebagai berikut:

  • Lumasi permukaan bevel gear dengan grease atau cat
  • Kemudian putar bevel gear bolak balik sehingga mencapai contact yang sempurna
  • Lihat permukaan yang contact pada bevel gear.

thoot contact

Kemudian yang terjadi:

a. Toe Contact
Jika bevel pinion terlalu jauh dari bevel gear, maka contact yang terjadi hanya sebagian pada permukaan bevel gear yaitu cenderung terkena di bagian sisi luar permukaan bevel gear. Tindakannya gerakan pinion masuk dengan cara menambah shim pada cover transmisi, kemudian pindahkan shim sebelah kanan dari bevel gear ke sebelah kiri dengan tebal yang sama dengan tebal shim di pinion tadi.

toe contact

b. Heel Contact
Terjadi apabila pinion terlalu masuk, maka contact yang terjadi hanya sebagian pada permukaan bevel gear, yaitu cenderung terkena pada sisi bagian dalam bevel gear.

Tindakan, gerakan pinion keluar dengan cara mengurangi tebal shim pada cover transmisi, kemudian pindahkan shim sebelah kiri dari bevel gear ke sebelah kanan dengan tebal yang sama dengan shim yang dikurangi.

heel contact

Sistem Suspensi pada Berbagai Jenis Alat Berat

Wheel loader
Wheel loader Caterpillar menggunakan suspensi jenis axle solid dan mengandalkan pergerakan ban untuk menyerap goncangan jalan, karena itu pada permukaan jalan yang kasar wheel loader mudah bergoyang saat kecepatan rendah. Axle depan dibaut langsung ke frame depan mesin dan mesin tersebut dirancang agar beban yang dibawa oleh bucket dapat distabilkan.

Axle belakang wheel loader ditempatkan pada frame belakang dengan mekanisme oscillating. Hal ini membuat axle belakang dapat bergerak (oscillate) sehingga ban dapat menjaga kontak dengan jalan pada permukaan yang tidak rata.

Backhoe Loader
Susunan axle pada backhoe loader mirip dengan susunan pada wheel loader kecuali axle depan ditempatkan pada frame dengan sebuah centre pivot arrangement dan axle belakang ditempatkan dengan kuat pada rangka.

Oscillating Tandem Suspension

oscilating tandem suspension

Oscillating tandem suspension ini merupakan sebuah variasi dari axle yang solid. Suspensi ini terdiri dari sebuah “live axle”, yang ditempatkan secara langsung pada main frame mesin. Beam axle memiliki sebuah rangkaian bogie yang dipasang disetiap ujungnya. Setiap bogie memiliki “live” axle disetiap ujung housing, dimana hub dan roda ditempatkan.

Susunan bearing mengijinkan bogie atau rumahnya untuk bergerak naik dan turun terhadap gerakan osilasi. Rangkaian pivot juga menyerap setiap gerakan samping yang dihasilkan oleh tandem roda pada saat berbelok atau bekerja pada lereng yang miring.

cat grader

Susunan ini umumnya digunakan pada motor grader dan merupakan jenis susunan load sharing axle. Karena pivot bearing hanya akan naik separuh dari total jarak, salah satu drive wheel akan naik ketika melewati sebuah gundukan dan karena grader dirancang dengan dasar roda yang panjang, blade grader hanya akan terangkat kurang lebih seperempat jarak roda.

Hal ini membuat grader dapat menghasilkan permukaan mulus yang sudah diratakan dengan akurat.

Semua sistem suspensi yang sudah disebutkan sebelum ini tidak menggunakan suatu suspensi yang nyata, karena sistem-sistem tersebut tidak memiliki spring untuk menyerap beban kejut.

Fungsi Sistem Suspensi pada Kendaraan

Fungsi Sistem Suspensi
Suspensi menghubungkan frame kendaraan (chassis) dengan ban dan termasuk shock absorber. Frame menopang komponen-komponen utama kendaraan dan beban. Sistem suspensi dinilai berdasarkan kemampuan mengangkat bebannya. Sistem suspensi multi-axle diklasifikasikan sebagai load-sharing atau non-load-sharing. Tujuan dari setiap suspension system adalah untuk:

  • Menjaga kontak antara ban dengan permukaan tanah
  • Menopang beban
  • Menjaga kendaraan dan bebannya dari road shock
  • Meneruskan gaya dari steering, brake dan gerakan ke frame
  • Menyediakan reaksi torsi steering dan brake
  • Menahan gerakan axle lateral pada saat berbelok
  • Menahan gerakan axle longitudinal pada saat mengerem atau berakselerasi
  • Menyediakan gerakan roda yang cukup baik pada kondisi jalan yang tidak teratur.

Rating spring, travel suspensi, roll stiffness, frekuensi pitch, redaman, massa dengan spring dan tanpa spring, rating beban, pengaturan dan pembagian beban merupakan faktor-faktor yang diperhitungkan dalam perancangan suspensi. System suspensi yang ideal mengijinkan rangka kendaraan bergerak tanpa ketiga gerakan suspensi dasar yang dibahas pada faktor-faktor Suspensi.

Faktor-Faktor Suspensi
Terdapat tiga faktor dasar suspensi. Antara lain:

  1. Gerak melambung/bounce (baik benturan maupun pantulan), gerakan vertikal kendaraan utuh
  2. Gerak setengah lingkaran (pitch), suatu gerakan seperti kursi roda dari depan ke belakang
  3. Gerak menggulung (roll), gerakan di sekitar axle membujur yang dihasilkan oleh gaya sentrifugal pada saat membelok.

Ban mampu mendefleksikan dan menyerap goncangan jalan yang kecil namun goncangan dan lubang besar ditahan oleh spring suspensi. Sewaktu ban naik dan turun sesuai permukaan jalan, spring menyerap banyak gerakan sehingga rangka bergerak lebih halus dibandingkan roda.

Bagaimana Cara Kerja Full Hydraulic Steering System?

Pada rod dan linkage full hydraulic steering system terdiri dari dua tipe, yaitu:

  1. Follow up linkage
  2. Orbitroll

Follow Up Linkage
Pada sistem ini roda depan digerakkan dengan tenaga hidrolik sehingga apabila engine mati, roda depan tidak akan dapat belok sekalipun steering wheel diputar (kecuali apabila dilengkapi emergency pump, digerakkan dengan tenaga listrik dari battery).

Lokasi antara gear box, steering control valve dan cylinder terpisah satu sama lain. Sedangkan fungsi dari follow up linkage adalah untuk menetralkan kembali steering control valve, agar jangan sampai disupply terus ke cylinder, sehingga akan diperoleh gerakan yang selaras antara banyaknya putaran steering wheel dengan sudut belok roda depan (proportional).

mekanisme follow up linkage steering

cara kerja follow up linkage

follow up linkage diputar ke kiri

Apabila steering wheel diputar berlawanan dengan arah jarum jam (supaya roda depan belok kiri), maka lever D akan bergerak kearah →, sedangkan rod B diam, sehingga lever C akan mendorong rod A untuk menggerakkan steering control valve, sehingga oli dari pump akan diarahkan ke port A dan masuk cylinder melalui port A, sedangkan oli akan keluar dari cylinder melalui port B dan lalu diarahkan oleh steering control valve ke drain.

follow up linkage diputar ke kiri 2

Karena oli masuk ke dalam cylinder port A, maka roda depan akan belok kiri. Dengan beloknya roda maka posisi center lever akan berubah, perubahan dari center lever akan diteruskan ke lever B dan rod B. Rod B akan bergerak kearah → , akibatnya dari bergeraknya rod B kearah → , rod A akan bergerak kearah ← untuk menetralkan kembali steering control valve (proportional). Pada saat rod B bergerak kearah → dan rod A bergerak kearah ← , posisi lever D tidak berubah (tetap diam) lever D akan berubah posisi apabila gerakan steering wheel dirubah.

Orbitrol Tipe
Orbitrol tipe berfungsi sebagai directional control valve untuk mengarahkan aliran oli pada saat engine bekerja (pump bekerja), sedangkan saat engine mati orbitrol akan berfungsi sebagai hand pump dan directional control valve.

steering orbitrol tipe

steering orbitrol tipe 2

bagian orbitrol

cara kerja orbitrol

sirkuit hidrolik orbitrol

Cara Kerja:
Pada saat steering wheel diputar, maka valve orbitrol akan bergerak. Pergerakkan valve ini terbatas, karena adanya slot yang mengunci antara valve & sleeve. Dengan pergerakkan tersebut, maka posisi di valve akan berubah sesuai dengan pergerakkan steering wheel. Sehingga oli yang disupply oleh pump akan diarahkan dari valve ke trochoid selanjutnya ke cylinder.

Cara Kerja Differential Steering System beserta Fungsinya

Differential steering system digunakan pada challenger tractor dan opsi pada beberapa model track type tractor. Differential steering berfungsi untuk menyamakan distribusi tenaga menuju drive wheel.

Differential steering membagi tenaga secara merata ke kedua axle saat machine bergerak maju (lurus). Saat berbelok, steering motor akan bekerja sehingga kecepatan salah satu track akan meningkat dan track yang lainnya akan melambat secara proporsional (sebanding).

Pada gambar di atas memperlihatkan hubungan antar komponen pada differential steering system.

Differential steering system terdiri dari tiga buah planetary gear set, yaitu:

  1. Steering planetary set
  2. Drive planetary set, dan
  3. Equalizing planetary set.

Pada sistem ini terdapat dua suplai tenaga yaitu:

  1. Transmission
  2. Steering motor.

Steering motor merupakan bagian dari closed loop hydraulic system dan tidak akan berputar dan tidak berputar kecuali bila steering control digerakkan.

Sun gear pada ketiga planetary set terhubung dengan center shaft dan ketiganya berputar dengan kecepatan yang sama. Ring gear pada equalizing planetary set selalu diam karena diikatkan pada brake housing sebelah kanan.

Axle shaft sebelah kiri displinekan ke carrier pada steering planetary set sedangkan axle shaft kanan displine ke carrier equalizing planetary set.

Bergerak Lurus

differential steering bergerak lurus

Tenaga dari transmission masuk melalui pinion dan bevel gear set. Bevel gear shaft di-spline ke drive carrier, yang akan membagi tenaga ke drive ring gear dan drive sun gear. Tenaga lalu dialirkan melalui planetary gear.

Tenaga yang melewati drive ring gear memiliki kecepatan yang rendah dengan torsi yang besar. Drive ring gear secara langsung dihubungkan dengan steering carrier, yang terhubung dengan outer axle sebelah kiri.

Tenaga dari sun gear memiliki kecepatan yang tinggi dengan torsi yang rendah dan diteruskan melalui center shaft menuju equalizing sun gear. Equalizing planet gear bergerak menelusuri ring gear yang diam, dan akan menggerakkan carrier. Gerakkan carrier akan lebih lambat dari sun gear, tetapi memiliki torsi yang lebih besar. Equalizing carrier terhubung dengan outer axle kanan.

Karena perbandingan gear telah dirancang sedemikian rupa sehingga axle kiri dan kanan berputar pada kecepatan yang sama dan menghasilkan torsi yang sama pula, pada saat tidak ada input tenaga selain dari transmission.

Cara Kerja Differential saat Kendaraan Berbelok Kiri

differential steering belok kiri

Differential steering system menggunakan tenaga dari hydraulic motor untuk menaikkan kecepatan gerak salah satu track dan secara proporsional menurunkan kecepatan track lainnya. Perbedaan kecepatan putar track akan menyebabkan machine berbelok. Kecepatan dan arah putar dari steering motor ditentukan oleh steering control. Bila steering motor berputar cepat maka radius belok machine menjadi lebih kecil.

Saat berbelok, transmission akan menyuplai sebagian besar tenaga menuju sistem. Steering motor akan bekerja dan memutar kan steering ring gear. Steering motor dihubungkan dengan ring gear melalui pinion dan bevel gear set.

Putaran steering motor akan menyebabkan ring gear berputar berlawanan arah dengan carrier. Hal ini akan memperlambat putaran axle kiri. Planet gear akan bergerak menelusuri ring gear dengan kecepatan yang lebih tinggi. Planet gear akan meneruskan putaran yang lebih tinggi menuju sun gear, sehingga sun gear bergerak lebih cepat. Akibatnya, sisi kanan machine akan bergerak lebih cepat. Begitulah cara kerja gardan saat jalan belok kiri/kanan.

Counter Rotation

differential steering counter rotation

Counterrotation adalah suatu pergerakkan machine dimana kedua track bergerak berlawanan arah, sehingga machine akan berputar/berbelok di tempat. Hal ini akan meningkatkan kemampuan maneuver pada area yang terbatas, bukan situasi yang produktif.

Counterrotation terjadi apabila steering control digerakkan sementara transmission dalam kondisi netral, sehingga input gerakkan hanya dari steering motor saja. Tenaga dari ring gear di teruskan ke carrier dan sun gear.

4 Komponen Utama pada Kopling (Clutch) beserta Fungsinya

1. Disc
Bentuk dan jenis disc tergantung pada tujuan penggunaan clutch tersebut. Standar bentuk disc dan penamaan bagian-bagiannya (nomenclature) ada pada gambar di atas.

Pada disc dibuat dengan pola alur yang berbeda. Bentuk pola alur (pattern) sengaja dibuat pada permukaan bidang gesek (facing material) dari disc dengan tujuan untuk pendinginan clutch, mengurangi kerugian gesek/slip dan untuk memungkinkan oli terbebas/keluar pada saat engaged.

bentuk pola pattern disc

Di bawah ini menunjukkan bahan facing material dan koefisien gesek (µ) pada disc untuk tipe pendinginan yang berbeda:

koefisien gesek disc

2. Plate dan Pressure Plate
Pressure plate yang menekan/menjepit clutch disc ke flywheel karena adanya daya dari clutch spring. Syarat plate yang baik adalah sebagai berikut:

  • Mempunyai koeffisien gesek yang besar
  • Tahan terhadap keausan
  • Cukup kasar, permukaan harus rata/datar agar kontak dengan disc juga bisa merata.

pressure plate

3. Clutch Spring

  • Main Spring

Spring ini digunakan hanya pada main clutch type spring dan berfungsi sebagai sumber tenaga yang akan menekan pressure plate agar disc dan plate dapat engage.

  • Return Spring

Spring ini bertugas untuk menarik kembali pressure plate pada saat clutch diposisikan disenganged. Pemeriksaan dilakukan terhadap load pressure (gaya tekan) dan panjang spring baik pada saat bebas (free) dan dibebani (loaded). Pemeriksaan terhadap kondisi spring (coil spring) dilakukan dengan menggunakan spring tester dan juga secara visual check.

pemeriksaan gaya tekan

4. Adjuster
Pada saat clutch disc sudah aus, clutch akan cenderung slip ketika mendapat beban berat. Untuk mengatasinya (sebelum disc benar-benar aus/habis) dapat dilakukan dengan mengencangkan adjuster. Pada prinsipnya dengan mengencangkan adjuster tersebut berarti akan menekan pressure plate lebih jauh agar celah/clearance antara disc dan plate kembali menjadi kecil/rapat.

Struktur dan Fungsi Dasar Torque Converter

Torque converter dipasang antara engine dan transmisi, berfungsi memindahkan tenaga engine ke transmisi. Dimana tenaga mekanis menjadi tenaga kinetis (oil flow), yang selanjutnya output shaft torque converter digerakkan oleh energi kinetis dari oil flow tersebut.

Torque converter dapat memindahkan tenaga engine ke transmisi secara halus, tidak berisik dan tidak ada shock, yaitu dengan menggunakan oli sebagai media perantara. Sehingga tidak menimbulkan benturan-benturan yang keras pada roda gigi dan poros transmisi dan apabila unit mendapat benturan atau beban kejutan pada attachmentnya tidak akan diteruskan ke engine. Sebaliknya, vibrasi yang mungkin timbul pada setiap perubahan torque engine, akan diserap oil flow dalam torque converter.

Ditinjau dari kebutuhan unitnya, torque converter memiliki keunggulan utama yang tidak diperoleh dari jenis-jenis komponen pemindah tenaga yang lain. Dimana torque output dapat berubah secara otomatis disesuaikan dengan besar kecilnya beban unit, tanpa mengubah putaran dan torque engine.

Pada umumnya torque converter mempunyai tiga bagian utama, yaitu: Pump (impeller), Turbin (runner), dan Stator (reactor). Pump dihubungkan dengan flywheel oleh drive case dan digerakkan langsung oleh engine, menghasilkan energi kinetis pada oli dalam torque converter. Turbin dipasang tetap pada out put shaft, dimana sudu turbin menerima energi kinetis (oil flow) dari pump yang kemudian mengubahnya menjadi energi mekanis.

torque converter 1

torque converter 2

Jika pump diputar, dan pada sudu-sudunya penuh oli, maka pump akan menghasilkan oil flow dan masuk ke sudu-sudu turbin, dan turbin akan ikut berputar. Sisa oil flow yang dari turbin mengalirmasuk ke sudu-sudu stator, selanjutnya mengalir ke arah mana pump berputar. Jika torque converter kekurangan oli maka turbin tidak dapat berputar dan tenaga engine tidak dapat dipindahkan

Struktur dan Fungsi Torque Converter

toque converter 3

toque converter 4

bagian torque converter

Kode Torque Converter
Pada torque converter terdapat kode untuk membedakan penggunaannya, misalkan pada unit D65S dilengkapi dengan torque converter TCS38-1A dan D155A dengan TCS43-4B. Pengkodean ini berdasarkan dari KES (Komatsu Engineering Standard). Formatnya adalah sebagai berikut:

kode torque converter

Type code:

Kolom 1 -+ T = Torque converter

Kolom 2 -+ A = Round type, 1 stage type torque converter dimana posisi turbin dan pompa simetris.

B = Round type, 1 stage type torque converter dilengkapi direct clutch.

kode torque converter 2

Kolom 3 -+ = Menunjukkan stall torque ratio:

H = High stall torque ratio (ts = 3,5)

M = Medium stall torque ratio (ts = 3,0)

L = Low stall torque ratio (ts = 2,5)

  • Size Code: menunjukkan diameter luar dari impeller jika dikalikan dengan ±10 (terdapat table khusus)
  • Model Number: merupakan kode urutan pengembangan
  • Suffix: pada kolom ini diisi dengan huruf yang menunjukkan modifikasi torque converter.

TAH30-4B merupakan salah satu contoh pengkodean pada torque converter. Tipe ini menunjukkan round type torque converter dengan diameter luar dari impeller 302 mm dan high stall torque ratio. Torque converter ini merupakan model ke empat untuk primary torque coefficient atau perubahan bentuknya dan telah dimodifikasi satu kali. Selain pengkodean diatas, torque converter juga diklasifikasikan berdasarkan jumlah dari komponen utamanya, stage, dan phase. Komponen yang dihitung adalah pump, turbin, dan stator. Apabila torque converter memiliki satu pump, turbin, dan stator maka disebut 3 komponen torque converter.

Kondisi stator ketika torque converter bekerja adalah diam maka torque converter dinamakan single phase. Apabila stator berjumlah satu dan dapat berotasi satu arah dinamakan 2 phase dan seterusnya. Dibawah ini beberapa contoh torque converter.

type torque converter

Cara Menghitung Kapasitas Kopling (Torque Transmitting Capacity)

Kapasitas kopling (friction clutch) ditentukan oleh:

  • Besarnya tekanan spring pada pressure plate
  • Koefisien gesek dari bidang kontaknya
  • Diameter clan disc plate
  • Jumlah disc plate (jumlah permukaan yang bersinggungan).

Jika torque transmitting capacity clan suatu clutch lebih kecil dari maximum torque yang dikeluarkan engine, maka tidak akan tercapai maximum torque pada transmisi karena terjadinya slip pada clutch. Sebaliknya jika torque transmitting capacity suatu clutch terlalu besar dibanding torque maximum yang dikeluarkan engine, maka akan mengakibatkan engine stall (mati) pada saat transmisi mendapat beban berlebihan (over load).

Rumus untuk menghitung kapasitas kopling:

torque capacity

rumus torque capacity

torque ratio

Besarnya torque ratio pada suatu kendaraan kendaraan tersebut, secara umum tergantung dari aplikasi:

  • Gasoline truck = 1,1 – 1,3
  • Diesel truck = 1,3 – 2,3
  • Industrial engine = 1,0 – 3,0.

Setelah penggunaan, biasanya nilai torque transmitting capacity suatu clutch mungkin akan menurun. Hal ini yang akan menyebabkan terjadinya slip (dirasakan low of power).

Pada dry type clutch, slip yang terjadi umumnya diakibatkan oleh:

  • Pada permukaan clutch terdapat oli
  • Tekanan terhadap clucth berkurang
  • Keausan pada facing material disc/driven plate.

Image credit: otosia.com