Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana daya ditransmisikan di antara mesin? Penggerak sabuk adalah solusi sederhana namun cerdas yang telah merevolusi teknik mesin. Dalam artikel blog ini, kita akan menjelajahi dunia penggerak sabuk yang menarik, mulai dari prinsip-prinsip dasarnya hingga aplikasinya yang beragam. Bergabunglah bersama kami saat kami mengungkap misteri di balik komponen penting mesin modern ini dan temukan bagaimana ia terus membentuk dunia kita saat ini.
Penggerak sabuk adalah sistem transmisi daya mekanis yang mentransfer gerakan rotasi dan torsi dari poros penggerak ke satu atau lebih poros yang digerakkan menggunakan sabuk yang kontinu dan fleksibel. Sistem ini sangat efektif ketika komponen penggerak dan yang digerakkan terpisah secara spasial, sehingga memungkinkan transfer daya yang efisien pada jarak yang cukup jauh.
Penggerak sabuk terdiri dari beberapa komponen utama:
Dibandingkan dengan transmisi mekanis lainnya, belt drive menawarkan beberapa keunggulan:
Namun demikian, belt drive juga memiliki keterbatasan:
Sistem penggerak sabuk adalah mekanisme transmisi daya fundamental yang terdiri dari beberapa komponen utama: katrol penggerak, katrol yang digerakkan, sabuk transmisi yang dipasang dengan erat pada kedua katrol, dan rangka alat berat yang mendukung, seperti yang diilustrasikan pada gambar 8-1. Susunan ini memfasilitasi transfer energi mekanis dari satu poros yang berputar ke poros yang lain melalui gaya gesekan.
Katrol penggerak, biasanya terhubung ke sumber daya seperti motor listrik atau mesin, memulai gerakan sistem. Saat berputar, gesekan permukaan katrol melibatkan sabuk transmisi, menyebabkannya bergerak. Gerakan ini kemudian ditransfer ke katrol yang digerakkan, yang dipasang pada poros mesin atau perangkat yang membutuhkan daya.
Efisiensi dan kinerja sistem penggerak sabuk bergantung pada beberapa faktor:
Penggerak sabuk menawarkan keuntungan seperti penyerapan goncangan, pengurangan kebisingan, dan kemampuan untuk mentransmisikan daya pada jarak yang cukup jauh. Namun, mereka mungkin memerlukan perawatan dan penggantian secara berkala karena keausan dan peregangan dari waktu ke waktu.
1- Katrol penggerak
2- Katrol yang digerakkan
3- Sabuk penggerak
Penggerak sabuk dapat diklasifikasikan ke dalam jenis gesekan dan penyambungan sesuai dengan prinsip penggeraknya. Artikel ini terutama membahas masalah yang terkait dengan penggerak sabuk gesekan.
2.1. Penggerak sabuk gesekan beroperasi dengan mentransmisikan gerakan dan daya melalui gaya gesekan yang dihasilkan antara sabuk penggerak, yang terpasang erat pada katrol, dan permukaan kontak katrol. Berdasarkan bentuk penampang sabuk penggerak, sabuk ini selanjutnya dapat dibagi menjadi sabuk datar, sabuk-V, sabuk multi-gerigi, dan sabuk bundar.
2.1.1 Penampang sabuk datar berbentuk persegi panjang, dan permukaan bagian dalam yang bersentuhan dengan katrol adalah permukaan kerja. Ini terutama digunakan untuk transmisi jarak jauh antara dua poros paralel yang berputar ke arah yang sama.
2.1.2 Penampang sabuk-V berbentuk trapesium, dengan kedua sisi yang menyentuh alur katrol berfungsi sebagai permukaan kerja. Alur katrol juga berbentuk trapesium. Analisis gaya pada permukaan baji menunjukkan bahwa dalam kondisi tegangan dan koefisien gesekan yang sama, gaya gesekan yang dihasilkan oleh sabuk-V lebih besar daripada sabuk datar.
Oleh karena itu, sabuk-V memiliki kapasitas transmisi yang lebih kuat dan struktur yang lebih ringkas, sehingga banyak digunakan pada transmisi mekanis. Tergantung pada lebar dan tinggi relatifnya, sabuk-V dapat dibagi lagi menjadi beberapa jenis seperti sabuk-V biasa, sabuk-V sempit, sabuk-V lebar, sabuk-V mobil, sabuk-V bergerigi, dan sabuk-V sudut tinggi. Saat ini, sabuk-V biasa adalah yang paling banyak digunakan.
2.1.3 Sabuk multi-wedge, hibrida dari sabuk datar dan beberapa sabuk-V, menggabungkan keunggulan keduanya dan sering digunakan dalam sistem transmisi daya besar yang membutuhkan struktur yang ringkas.
2.1.4 Penampang sabuk bundar berbentuk lingkaran dan hanya digunakan pada transmisi berkecepatan rendah dan berdaya rendah seperti mesin jahit dan instrumen.
2.2 Penggerak sabuk meshing mentransmisikan gerakan dan daya dengan menyambungkan gigi sabuk dengan gigi pada katrol. The sabuk sinkron drive, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8-3, adalah contoh tipikal.
Selain mempertahankan keunggulan transmisi sabuk gesekan, sabuk sinkron juga menawarkan transmisi daya tinggi, rasio roda gigi yang presisi, dan sering digunakan dalam situasi yang membutuhkan transmisi yang mulus dan presisi tinggi, seperti pada perekam pita, pencampur makanan, peralatan mesin CNC, dan mesin tekstil. Penampang sabuk sinkron berbentuk persegi panjang, dengan permukaan bagian dalam sabuk bergigi.
Tidak seperti struktur sabuk pada penggerak gesekan, lapisan kekuatan sabuk sinkron sebagian besar terdiri dari tali kawat baja, yang menghasilkan lebih sedikit deformasi di bawah beban. Tepi katrol sinkron juga dibuat dengan bentuk gigi yang tidak rata yang sesuai dengan permukaan bagian dalam sabuk, diproduksi menggunakan proses pembangkitan dengan roda gigi yang tidak rata alat pemotong. Oleh karena itu, dimensi gigi katrol bergantung pada ukuran alat potong yang digunakan.
Belt drive menunjukkan elastisitas yang sangat baik, memungkinkannya untuk secara efektif menahan dan menyerap getaran, memastikan transmisi daya yang mulus dengan kebisingan yang minimal. Selama kondisi beban berlebih, selip yang terkendali antara sabuk dan katrol berfungsi sebagai mekanisme perlindungan, mencegah potensi kerusakan pada komponen drivetrain lainnya. Kesederhanaan sistem transmisi sabuk memfasilitasi kemudahan pembuatan, pemasangan, dan pemeliharaan, sehingga menghasilkan solusi transfer daya yang hemat biaya.
Dalam pengoperasiannya, sabuk transmisi dapat mengalami selip elastis, yang dapat menyebabkan sedikit variasi dalam rasio transmisi. Fenomena ini, meskipun secara umum dapat dikelola, mencegah pemeliharaan rasio kecepatan yang benar-benar konstan. Penggerak sabuk biasanya memiliki dimensi keseluruhan yang lebih besar dibandingkan dengan metode transmisi daya lainnya, yang dapat menghasilkan efisiensi transmisi yang sedikit lebih rendah. Akibatnya, sistem transmisi sabuk paling sering digunakan untuk aplikasi transfer daya ≤ 50kW, dengan kecepatan sabuk optimal berkisar antara 5 hingga 25 m/s. Rasio transmisi yang disarankan untuk operasi yang efisien tidak boleh melebihi 5:1. Di bawah kondisi desain dan perawatan yang tepat, sistem penggerak sabuk dapat mencapai efisiensi antara 92% dan 97%.
Belt drive beroperasi dalam kondisi dinamis di mana deformasi elastis memainkan peran penting dalam transmisi daya dan keandalan sistem. Sabuk penggerak, yang terdiri dari bahan elastomer dan serat penguat, menunjukkan perilaku viskoelastik di bawah beban. Saat tegangan diberikan, sabuk mengalami peregangan elastis, dengan besarnya deformasi berbanding lurus dengan gaya tegangan yang diberikan.
Selama operasi, ada perbedaan tegangan antara sisi yang kencang (F1) dan sisi yang kendur (F2) dari sabuk, dengan F1 > F2. Ketidakseimbangan tegangan ini menghasilkan peregangan elastis yang tidak seragam di sepanjang sabuk. Sisi yang kencang mengalami pemanjangan yang lebih besar karena tegangan tarik yang lebih tinggi, sedangkan sisi yang kendur menunjukkan peregangan yang relatif lebih sedikit. Peregangan diferensial ini sangat penting bagi kemampuan sabuk untuk mengirimkan daya secara efisien.
Sifat elastis sabuk juga berkontribusi pada dua fenomena penting:
Selip elastis adalah fenomena intrinsik dalam operasi penggerak sabuk, yang terjadi secara tak terelakkan selama siklus kerja sabuk penggerak. Perilaku kompleks ini muncul dari sifat elastis material sabuk dan berbagai gaya tegangan yang dialami di sepanjang jalur sabuk.
Saat sisi kencang dari sabuk penggerak berhubungan dengan katrol penggerak di titik A, kecepatan sabuk (v) pada awalnya menyamai kecepatan melingkar (v1) katrol 1. Namun, saat katrol 1 berputar dari titik A ke titik B, gaya tegangan pada sabuk secara bertahap berkurang dari F1 ke F2, sehingga menghasilkan pengurangan perpanjangan elastis yang sesuai. Pemendekan sabuk secara progresif ini menyebabkan selip relatif ke belakang sebentar di sepanjang permukaan katrol, yang menyebabkan kecepatan sabuk (v) menjadi sedikit kurang dari kecepatan keliling (v1) katrol 1.
Sebaliknya, saat sabuk berinteraksi dengan katrol yang digerakkan 2 dari titik masuk C ke titik keluar D, gaya yang diinduksi gesekan menyebabkan ketegangan sabuk meningkat dari F2 kembali ke F1. Peningkatan tegangan ini menyebabkan pemanjangan sabuk secara bertahap. Akibatnya, selip relatif kecil ke depan terjadi pada permukaan katrol 2, menghasilkan kecepatan sabuk (v) yang sedikit melebihi kecepatan sudut (v2) katrol 2. Selip diferensial ini karena deformasi elastis sabuk penggerak disebut selip elastis.
Implikasi dari selip elastis sangat signifikan:
Untuk mengurangi efek selip elastis, teknisi dapat menggunakan strategi seperti mengoptimalkan tegangan sabuk, memilih bahan sabuk yang sesuai dengan elastisitas yang berkurang, atau menerapkan sistem pengencangan aktif pada aplikasi kritis. Memahami dan memperhitungkan selip elastis sangat penting dalam desain dan pemeliharaan sistem penggerak sabuk yang efisien dan andal di berbagai aplikasi industri.
Mode kegagalan utama selama pengoperasian sistem penggerak sabuk adalah selip sabuk pada katrol, keausan sabuk yang dipercepat, dan kegagalan yang disebabkan oleh kelelahan. Masing-masing mode ini dapat secara signifikan memengaruhi kinerja dan keandalan sistem:
Selain itu, mode kegagalan yang kurang umum tetapi sama pentingnya meliputi:
2.1 Selip
Penggerak sabuk beroperasi dengan gesekan. Ketika gaya tegangan awal F₀ konstan, jika gaya keliling efektif F melebihi gaya gesekan batas antara sabuk dan permukaan roda, sabuk akan mengalami pergeseran skala penuh yang jelas pada permukaan roda, sebuah fenomena yang dikenal sebagai selip.
Ketika sabuk mengalami selip, meskipun katrol penggerak terus berputar, baik katrol yang digerakkan maupun sabuk akan mengalami kehilangan kecepatan yang substansial, atau bahkan terhenti sama sekali. Selip adalah fenomena yang merugikan karena menyebabkan kegagalan penggerak dan memperburuk keausan sabuk. Selama operasi normal, selip harus dihindari.
Geseran elastis dan selip adalah dua konsep yang sangat berbeda. Perbedaannya diuraikan dalam Tabel 8-1.
Tabel 8-1 Perbedaan antara geseran elastis dan tergelincir
| Item | Geser elastis | Tergelincir |
| Fenomena | Geseran sabuk lokal pada permukaan roda lokal | Pergeseran relatif terjadi antara sabuk dan permukaan roda pada seluruh busur kontak |
| Penyebab terjadinya | Perbedaan tegangan pada kedua sisi sabuk | Gaya tarikan efektif mencapai atau melebihi gaya gesekan utama antara sabuk dan permukaan roda |
| Kesimpulan | Tak terhindarkan | Dapat menghindari |
2.2 Kegagalan Kelelahan dari Sabuk
Tekanan pada sabuk transmisi bervariasi saat beroperasi, membentuk tekanan bolak-balik. Semakin tinggi kecepatan rotasi dan semakin pendek sabuk, semakin sering sabuk membungkus katrol per unit waktu, yang mengarah ke perubahan tegangan yang lebih sering. Seiring waktu, efek berulang dari tegangan bolak-balik dapat menyebabkan sabuk terkelupas dan sobek, yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan fatik, yang berakibat pada kegagalan transmisi.
Sabuk transmisi, ketika dipasang pada katrol, harus memiliki tegangan tertentu untuk memastikan pengoperasian normal penggerak sabuk. Namun, setelah beroperasi untuk jangka waktu tertentu, deformasi plastis sabuk dapat menyebabkan kelonggaran, secara bertahap mengurangi tegangan awal dan mengurangi kapasitas penahan beban sabuk.
Untuk mengontrol tegangan awal sabuk transmisi dan memastikan kemampuan operasional penggerak sabuk, perangkat penegang yang sesuai harus digunakan. Beberapa perangkat penegang yang umum digunakan ditunjukkan pada Gambar 8-11.
Pada penggerak sabuk yang diatur secara horizontal atau agak miring, perangkat penegang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8-11(a) dapat digunakan. Posisi motor, yang dilengkapi dengan katrol, disesuaikan menggunakan sekrup untuk meningkatkan jarak tengahsehingga mencapai pengencangan. Metode penyetelan adalah dengan memasang motor pada rel geser, dan selama pengencangan awal sabuk, motor didorong ke posisi yang diinginkan dengan menggunakan sekrup penyetelan.
Pada penggerak sabuk vertikal atau hampir vertikal, perangkat pengencangan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8-11(b) dapat digunakan. Dengan menyesuaikan posisi rangka ayun (pusat poros motor), jarak pusat ditingkatkan untuk mencapai pengencangan. Metode penyetelan melibatkan penyetelan mur pada sekrup, yang menyebabkan alas mesin berayun di sekitar poros penyangga tetap untuk menyetel tegangan awal. Setelah posisinya disesuaikan, mur harus dikunci.
Gambar 8-11(c) menggambarkan perangkat pengencangan otomatis, di mana motor yang dilengkapi dengan katrol dipasang pada rangka ayun mengambang. Memanfaatkan berat motor dan rangka ayun, katrol dan motor berayun di sekitar poros penyangga tetap, secara otomatis menyesuaikan jarak tengah untuk mencapai pengencangan. Metode ini biasanya digunakan untuk penggerak sabuk dengan transmisi daya rendah dan pengaturan hampir vertikal.
Gambar 8-11 (e) menunjukkan roda penegang secara otomatis menekan sabuk karena beban, sehingga mencapai pengencangan. Metode ini sering digunakan pada penggerak sabuk datar dengan rasio transmisi yang besar dan jarak tengah yang kecil, dan metode ini memiliki dampak yang signifikan pada umur sabuk.
Jika jarak tengah penggerak sabuk tidak dapat disetel, katrol penegang dapat digunakan untuk mengencangkan sabuk, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8-11(d). Katrol penegang umumnya dipasang di bagian dalam sisi yang kendur untuk memungkinkan sabuk mengalami pembengkokan searah. Untuk mencegah sudut lilitan katrol kecil berkurang secara berlebihan, katrol penegang harus dipasang sedekat mungkin dengan katrol besar.
1. Kecepatan linier sabuk-V tidak boleh melebihi 25 meter per detik, dan kecepatan linier sabuk datar umumnya 10-20 meter per detik. Dalam kasus khusus, ini dapat dikurangi. Kecepatan linier sabuk dapat dihitung dengan rumus berikut:
V = πDn / 60 x 1000 (meter/detik)
Di mana
2. Berapa kali katrol sabuk kecil dilewati oleh sabuk datar per detik, C, tidak boleh melebihi 3-5 kali, dan untuk sabuk-V, tidak boleh melebihi 20 kali.
C = V / L (kali/detik)
Di mana L- Panjang sabuk (m)
3. Sudut pembungkus katrol V-belt kecil tidak boleh kurang dari 120 ° (150 ° untuk sabuk datar), jika tidak, perbedaan diameter antara kedua katrol sabuk harus dikurangi, jarak tengah harus ditingkatkan, atau katrol tekanan harus dipasang.
4. Diameter katrol sabuk kecil tidak boleh terlalu kecil untuk menghindari pembengkokan sabuk yang berlebihan, yang memperpendek masa pakainya.
Untuk penggerak sabuk datar, diameter katrol sabuk kecil umumnya harus lebih dari 25-30 kali ketebalan pita kain.
Diameter minimum katrol sabuk datar kecil, D_min, dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dmin = C³√N / n1 (mm)
Di mana
Untuk penggerak V-belt, diameter katrol V-belt kecil tidak boleh kurang dari nilai berikut ini. Jika tidak, sudut pembungkusan tidak cukup, dan sabuk rentan terhadap selip dan kerusakan.
| Model V-Belt | O | A | B | C | D | E | F |
| Diameter Minimum Katrol Kecil (mm) | 70 | 100 | 148 | 200 | 315 | 500 | 800 |
5. Jarak tengah katrol sabuk datar harus lebih dari dua kali jumlah kedua diameter roda; jarak tengah katrol sabuk-V harus lebih dari setengah jumlah kedua diameter roda, tetapi tidak boleh melebihi dua kali jumlah tersebut.
6. Panjang sabuk L dapat dihitung dengan rumus berikut:
L = 2A + π/2(D1+D2) + (D2-D1)²/4A [mm (transmisi terbuka)]
Dalam rumus, A menunjukkan jarak tengah antara dua katrol sabuk (mm), dan D2 serta D1 masing-masing menunjukkan diameter katrol sabuk besar dan kecil (mm).
7. Ketegangan awal sabuk harus dikencangkan dengan kekuatan sekitar 16-18 kg per sentimeter persegi luas penampang sabuk.
1. Untuk transmisi sabuk datar, luas penampang sabuk dapat dihitung berdasarkan daya yang digunakan untuk transmisi dan kecepatan linier sabuk.
F = P/K (cm²)
Dalam rumus ini,
K mewakili tegangan efektif aktual, kg/cm². Untuk sabuk karet, K dapat dipilih dalam kisaran 10-25 kg/cm². Ketika kecepatan linier tinggi, dampak beban besar, beban awal besar, waktu kerja terus menerus lama, dan sudut pembungkus kecil, nilai yang lebih kecil dapat dipilih; jika tidak, nilai yang lebih besar dapat dipilih.
Berdasarkan luas penampang yang dihitung, lebar dan ketebalan sabuk dapat ditentukan. Dengan setiap lapisan sabuk kira-kira setebal 1,2 mm, jumlah lapisan dalam sabuk datar dapat diperkirakan.
2. Untuk transmisi V-belt, lihat tabel berikut ini untuk menentukan jenis V-belt berdasarkan daya yang ditransmisikan.
Kisaran daya yang berlaku untuk berbagai jenis sabuk-V.
| Transmisi Daya (kW) | 0.4-0.75 | 0.75-2.2 | 2.2-3.7 | 3.7-7.5 | 7.5-20 | 20-40 | 40-75 | 75-150 | di atas 150 |
| Model yang Direkomendasikan | O | O 、 A | O, A, B | A, B | B, C | C, D | D, E | E, F | F |
Jumlah sabuk-V, Z, dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Z = N / (Z0 * C1 * C2) ^ 0.5
Dimana:
| Sudut pembungkus sabuk a° | 180 | 170 | 160 | 150 | 140 | 130 | 120 | 110 | 100 |
| C1 | 1.0 | 0.97 | 0.94 | 0.91 | 0.88 | 0.85 | 0.82 | 0.79 | 0.76 |
C2 - Koefisien Kondisi Kerja; 0,6-0,7.
Dimensi alur katrol sabuk-V (lihat gambar) dapat ditemukan pada tabel di bawah ini.
Daya (dalam kW) yang ditransmisikan oleh sabuk-V tunggal.
| Model | Diameter Katrol Sabuk Kecil D1 (mm) | Kecepatan Sabuk (m/s) | |||
| 5 | 10 | 15 | 20 | ||
| O | 50～63 | 0.31 | 0.59 | 0.88 | 1.07 |
| 80 | 0.38 | 0.74 | 1.04 | 1.29 | |
| ＞90 | 0.42 | 0.82 | 1.14 | 1.40 | |
| A | 80～90 | 0.59 | 1.04 | 1.32 | 1.33 |
| 100 | 0.66 | 1.18 | 1.51 | 1.64 | |
| ＞125 | 0.81 | 1.47 | 1.87 | 2.21 | |
| B | 125 | 1.02 | 1.84 | 2.43 | 2.58 |
| 140 | 1.12 | 2.06 | 2.80 | 3.10 | |
| ＞180 | 1.32 | 2.41 | 3.28 | 3.94 | |
| C | 2OO | 1.98 | 3.60 | 4.80 | 5.52 |
| 250 | 2.41 | 4.45 | 6.14 | 7.00 | |
| ＞280 | 2.67 | 4.95 | 6.77 | 7.72 | |
| D | 315 | 3.98 | 7.00 | 9.20 | 9.95 |
| 400 | 5.07 | 9.10 | 12.30 | 14.40 | |
| ＞450 | 5.45 | 9.95 | 13.30 | 15.40 | |
Diagram Dimensi Alur Katrol V-Belt
Saat menghitung rasio transmisi, diameter katrol mengacu pada posisi D dalam diagram, bukan tepi luar roda. Selain itu, pertimbangkan bahwa sabuk memiliki selip 1%.
Dimensi alur katrol v-belt:
| Dimensi Alur (mm) | Model | ||||||
| O | A | B | C | D | E | F | |
| a | 10 | 13 | 17 | 22 | 32 | 38 | 50 |
| ι | 10 | 13 | 17 | 22 | 30 | 36 | 48 |
| c | 3 | 4 | 5 | 7 | 9 | 12 | 16 |
| t | 12 | 16 | 21 | 27 | 38 | 44 | 58 |
| s | 9 | 12 | 15 | 18 | 23 | 26 | 32 |
| Sudut slot yang sesuai φ | Diameter minimum katrol sabuk-V (dalam milimeter) | ||||||
| 34° | 70 | 100 | 148 | 200 | 315 | 500 | 800 |
| 36° | 90 | 125 | 180 | 250 | 400 | 710 | 1000 |
| 38° | ≥112 | ≥160 | ≥225 | ≥315 | ≥500 | ≥800 | ≥1250 |
Sebagai pendiri MachineMFG, saya telah mendedikasikan lebih dari satu dekade karier saya untuk industri pengerjaan logam. Pengalaman saya yang luas telah memungkinkan saya untuk menjadi ahli di bidang fabrikasi lembaran logam, permesinan, teknik mesin, dan peralatan mesin untuk logam. Saya terus berpikir, membaca, dan menulis tentang subjek-subjek ini, terus berusaha untuk tetap menjadi yang terdepan di bidang saya. Biarkan pengetahuan dan keahlian saya menjadi aset bagi bisnis Anda.
ID 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR