![Power Train Fundamental (NEW) PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/power-train-fundamental-new-pdf.jpg)
31 0 6 MB
Power Train Fundamental Buku Panduan Siswa
PT.
Training Center Cileungsi Jl. Raya Narogong KM. 19 Cileungsi – Bogor 16820 Phone: +62218233361 Fax: +62218233360
Trakindo Utama Training Center Service Technician Module POWER TRAIN FUNDAMENTAL
Diterbitkan oleh Training Center Dept. PT Trakindo Utama Jl. Narogong Raya Km. 19 Cileungsi Kab. Bogor 16820 Indonesia Versi 1.0, 2005 Hak Cipta © 2005 PT. Trakindo Utama, Indonesia. Hak cipta dilindungi,. Reproduksi bagian dari dokumen ini tanpa ijin dari pemilik Hak Cipta merupakan pelanggaran hukum. Permohonan untuk perijinan atau informasi lebih lanjut harus dialamatkan ke Manager, Asia Pacific Learning, Australia. Materi-materi subyek ini dikeluarkan oleh Trakindo Utama, Indonesia dengan pengertian bahwa: 1. Trakindo Utama, Indonesia, para staff, pengarang, atau siapapun yang terlibat dalam persiapan dari publikasi ini dengan tegas menyangkal seluruh atau yang berkaitan dengan kontrak apapun, kerugian, atau bentuk lain dari pertanggung jawaban kepada siapapun (pemilik publikasi ini ataupun bukan) yang berhubungan dengan publikasi dan segala konsekwensi yang timbul dari penggunaannya, termasuk segala kelalaian yang dibuat oleh siapapun dalam hubungannya dengan keseluruhan atau sebagian isi dari publikasi ini. 2. Trakindo Utama, Indonesia dengan tegas menyangkal seluruh atau segala pertanggung jawaban kepada siapapun yang berhubungan dengan konsekwensi apapun dari segala yang telah dibuat atau kelalaian yang telah dibuat oleh orang-orang yang berkaitan, secara keseluruhan atau parsial, atas keseluruhan atau sebagian atau bagian manapun dari isi subject material ini. Ucapan Terima Kasih Terimakasih kepada keluarga besar Caterpillar untuk kontribusi mereka meninjau kurikulum untuk program ini, khususnya : • •
Para staf dan Instructor Training Center Dept. Trakindo Utama, Indonesia Caterpillar Inc dan Cat Institute Australia
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
PENGENALAN MODUL Judul Modul Power Train Fundamental Uraian Modul Modul ini mencakup pengetahuan yang berhubungan dengan komponen-komponen utama pada Power Train. Dengan menyelesaikan modul ini dengan baik, siswa akan mampu untuk mengidentifikasi komponen utama Power Train. Pra-Syarat Modul berikut merupakan prasyarat yang harus diikuti sebelum pelaksanaan dari modul ini: •
Technical Core Skill
Pembelajaran & Pengembangan Untuk memudahkan penyampaian modul ini, siswa perlu dilengkapi dengan dokumen pendukung berupa publikasi resmi dari PT Trakindo Utama, tempat kerja yang relevan atau simulasi lingkungan kerja dan peralatan untuk mengembangkan ketrampilan tersebut. Referensi yang di perlukan • Tidak ada Sumber Referensi • Training Center PT Trakindo Utama Metode Penilaian Kelas dan Praktikal Untuk memberikan hasil kerja yang memuaskan dari modul ini, anda harus menunjukkan bahwa anda sudah mampu dalam semua materi pelajaran. Sebagai konsekuensinya, setiap hasil pekerjaan dan penilaian akan menjadi ukuran dari penilaian modul tersebut. Dalam modul ini, anda diharuskan untuk berpartisipasi di dalam kelas dan tempat kerja.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
i
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
ii
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
DAFTAR ISI TOPIK 1: DASAR-DASAR POWER TRAIN Definisi ...................................................................................................................................
1
Prinsip-prinsip Powertrain......................................................................................................
1
Komponen Utama Powertrain ...............................................................................................
2
Sistem Drive Train Dasar ......................................................................................................
5
Wheel Type Machine.............................................................................................................
5
Track Type Machine ..............................................................................................................
6
Planetary Gear Set ................................................................................................................
7
TOPIK 2: CLUTCH Clutch.....................................................................................................................................
8
Flywheel Clutch .....................................................................................................................
8
Hydraulic Clutch/Fluid Clutch ................................................................................................ 10 Fluid Coupling........................................................................................................................ 11 Torque Converter................................................................................................................... 15 Conventional Torque Converter ............................................................................................ 20 Torque Divider ....................................................................................................................... 21 Lockup Clutch Torque Converter........................................................................................... 23 One Way Clutch..................................................................................................................... 24 Impeller Clutch Torque Converter ......................................................................................... 26 Variable Capacity Torque Converter ..................................................................................... 27
TOPIK 3: TRANSMISSION Manual Shift Transmission .................................................................................................... 29 Sliding Gear Transmission .................................................................................................... 30 Collar Shift Transmission....................................................................................................... 31 Syncromesh Transmission .................................................................................................... 32 Power Shift Transmission...................................................................................................... 33 Hydraulic Transmission ......................................................................................................... 34 Planetary Transmission ......................................................................................................... 35 Countershaft Transmission.................................................................................................... 38 Power Train Hydraulic System .............................................................................................. 40 Manual Transmission Control Valve...................................................................................... 41 Electronic Transmission Control Valve.................................................................................. 49 Individual Clutch Modulation.................................................................................................. 52 Electronic Clutch Pressure Control........................................................................................ 55 Hydrostatic Drive System ...................................................................................................... 57 Hydraulic Drive System ......................................................................................................... 61
TRAINING CENTER CILEUNGSI
iii
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 4: DIFFERENTIAL Differential.............................................................................................................................. 63 Standard Differential.............................................................................................................. 63 Nospin Differential ................................................................................................................. 65 Limited Slip Differential.......................................................................................................... 66 Differential Lock ..................................................................................................................... 67
TOPIK 5 : FINAL DRIVE Final Drive.............................................................................................................................. 69 Double Reduction Planetary Gear Set .................................................................................. 70
TOPIK 6 : STEERING & BRAKE SYSTEM Steering System .................................................................................................................... 71 Differential Steering System .................................................................................................. 71 Steering Clutch & Brake ........................................................................................................ 75 Steering & Brake Valve ......................................................................................................... 78 Steering dengan Track Motor ................................................................................................ 79 Brake System ........................................................................................................................ 80 Expanding Shoe .................................................................................................................... 81 Contacting Band .................................................................................................................... 82 Caliper Disc ........................................................................................................................... 83 Multiple Disc .......................................................................................................................... 84
TOPIK 7 : SUSPENSION SYSTEM Tujuan.................................................................................................................................... 85 Faktor – faktor Suspensi........................................................................................................ 85 System Suspensi Alat Berat .................................................................................................. 86 Wheel Loader ........................................................................................................................ 86 Backhoe Loader..................................................................................................................... 86 Oscillating Tandem Suspension ............................................................................................ 86 Oval Track Suspension ......................................................................................................... 87 Dead Axle Arrangement ........................................................................................................ 88 Elevated Track Suspension................................................................................................... 90 Pivot Shaft ............................................................................................................................. 91 Equalizer Bar ......................................................................................................................... 92 Pneumatic Suspension.......................................................................................................... 93 Rear Suspension Cylinder..................................................................................................... 94 Suspension Cylinder.............................................................................................................. 95 Kondisi Operasi ..................................................................................................................... 95 Operasi Ball Check Valve dan Orifice ................................................................................... 96
iv
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 1 Dasar-dasar Power Train DEFINISI Power train adalah suatu sistem dan rangkaian komponen yang meneruskan tenaga dari engine, mulai dari torque converter sampai final drive, menuju roda atau track. Fungsi power train adalah : 1. Menghubungkan dan memutuskan tenaga dari engine 2. Mengubah kecepatan gerak dan torsi 3. Mengubah arah gerak machine 4. Menyamakan tenaga yang didistribusikan ke roda penggerak
PRINSIP-PRINSIP POWER TRAIN Power Power atau tenaga adalah suatu istilah yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara work (kerja) dan time (waktu). Tenaga didefinisikan sebagai jumlah kerja yang dilakukan atau energi yang dipindahkan dalam waktu tertentu. Rumusnya adalah :
P=W/t Dimana:
W
= kerja
t
= waktu
Work (Usaha) dan Gaya Usaha adalah gaya yang digunakan untuk menggerakkan suatu benda dikali dengan jarak pergerakkan benda tersebut. Menurut Hukum Newton mengenai gerak, usaha adalah sama dengan gaya (force) dikali dengan jarak pergerakkan benda. Rumusnya adalah :
W=Fxd Dimana:
F
= gaya
d
= jarak
Torque Torsi merupakan gaya putar terhadap benda yang akan membuat benda tadi bergerak berputar. Jumlah torsi yang dihasilkan akan sama dengan besarnya gaya yang digunakan dikali dengan jarak antara pusat putaran dengan titik dimana gaya tersebut bekerja. Rumusnya adalah :
T=Fxr Dimana:
F
= gaya
r
= jarak antara pusat putaran dengan titik dimana gaya tersebut bekerja
TRAINING CENTER CILEUNGSI
1
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
KOMPONEN UTAMA POWER TRAIN Jenis power train yang digunakan Caterpillar dapat dikelompok kan kedalam dua bagian yaitu : 1. Mechanical power train 2. Hydrostatic power train Komponen-komponen utama pada rangkaian mechanical power train adalah : a. Fluid Coupling b. Transfer Gear c.
Transmission
d. Differential e. Final Drive Komponen-komponen utama pada rangkaian hydrostatic power train antara lain : a. Hydraulic pump dan hydraulic motor b. Transmission (bila dilengkapi) c.
Differential (bila dilengkapi)
d. Final Drive
KOMPONEN MECHANICAL POWER TRAIN a. Coupling Coupling menghubungkan tenaga dari engine menuju transmission. Komponen ini dapat juga memutuskan aliran tenaga dari engine. Hal ini memungkinkan engine dapat hidup sementara machine-nya diam. Terdapat dua jenis coupling yang terdapat pada Caterpillar machine yaitu : - Flywheel Clutch - Torque Converter Flywheel Clutch Flywheel Clutch merupakan komponen yang menghubungkan engine dengan transmission secara mekanis. Hubungan ini dapat disambung atau diputuskan sesuai kebutuhan operator Torque Converter Torque converter merupakan komponen yang menghubungkan engine dengan transmission baik secara mekanis maupun secara hidrolis. Namun demikian, tidak ada hubungan mekanis secara langsung antara engine dan transmission. Jenis-jenis dari torque converter adalah : 1. Conventional Torque Converter, digunakan pada sebagian Caterpillar machine seperti, Wheel Loader tipe kecil, Track Type Tractor (D3 – D5). 2. Torque Divider, digunakan pada sebagian besar Track Type Tractor (D6 – D11). 3. Lockup Clutch Torque Converter, digunakan pada Off Highway Truck, Articulated Truck, Wheel Tractor Scraper dan lainnya. 4. Impeller Clutch Torque Converter, digunakan pada Wheel Loader besar misalnya 992 dan 994. 5. Variable Capacity Torque Converter, digunakan pada Wheel Loader menengah seperti 988 dan 990.
2
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
b. Transmission Transmission berfungsi sebagai : -
Pengubah arah gerak
-
Pengubah kecepatan gerak
-
Pengubah torsi
Ada tiga jenis transmission yang digunakan pada Caterpillar machine, yaitu : 1. Manual transmission 2. Power shift transmission 3. Hydrostatict transmission c. Transfer Gear Transfer gear digunakan sebagai penerus tenaga menuju differential dan juga untuk menurunkan sumbu putar dari torque converter menuju transmission Pada beberapa machine, seperti Wheel Loader, memiliki dua buah differential yaitu differential depan dan belakang. Penggunaan transfer gear dalam hal ini untuk membagi tenaga ke differential depan dan belakang. Tergantung posisi penempatannya, terdapat dua jenis transfer gear, yaitu : 1. Input transfer gear, terletak antara torque converter dan transmission 2. Output transfer gear, terletak antara transmission dan differential d. Differential Komponen ini berfungsi untuk meneruskan tenaga dari transmission menuju final drive dan memungkinkan roda berputar dengan kecepatan berbeda saat berbelok. Differential digunakan pada wheel type machine (machine yang menggunakan roda) sedangkan pada track type machine (machine yang menggunakan track) digunakan bevel gear. Jenis-jenis dari differential antara lain : 1. Conventional/standard differential 2. No-SPIN differential 3. Limited slip differential 4. Differential lock e. Final Drive Final drive adalah komponen pengerak akhir pada power train. Fungsinya adalah melipatgandakan torsi yang paling akhir dan sebagai penghubung komponen power train dengan roda atau track.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
3
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
KOMPONEN HYDROSTATIC POWER TRAIN a. Hydraulic Pump Hydraulic pump diputar oleh engine dan akan menghasilkan aliran fluida untuk menggerakkan hydraulic motor. b. Hydraulic Motor Hydraulic motor berfungsi untuk merubah tenaga hidrolis dari oli menjadi tenaga mekanis untuk menggerakkan transmission atau final drive. c. Transmission (bila dilengkapi) Transmission berfungsi sebagai pengatur kecepatan gerak, arah gerak dan torsi. d. Differential (bila dilengkapi) Differential berfungsi untuk meneruskan tenaga menuju final drive dan memungkinkan roda untuk berputar dengan kecepatan yang berbeda. e. Final Drive Final drive berfungsi sebagai penghubung tenaga ke roda dan sebagai peningkat dan sebagai peningkat torsi paling akhir pada komponen power train.
4
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
SISTEM DRIVE TRAIN DASAR Berdasarkan konstruksinya, Caterpillar menggunakan dua jenis sistem drivetrain dasar yaitu : Wheel type machine Sistem ini digunakan pada Wheel Loader, Skidder, Integrated Tool Carrier, Wheel Dozer, Soil Compactor, Landfill Compactor, Off Highway Truck, Articulated Truck, Backhoe Loader dan Wheel Tractor Scraper. Track type machine Sistem ini digunakan pada Track Type Tractor, Excavator, Pipe Layer, Track Loader, Cold Planner, Log Loader, Feller Buncher, Asphalt Paver dan Track Skidder.
WHEEL TYPE MACHINE
Gambar 1 - Komponen Power Train pada Wheel Type Machine
Salah satu machine yang menggunakan wheel type adalah Wheel Loader 992G. Komponenkomponen power train pada machine jenis ini adalah : -
Impeller clutch torque converter
-
Upper drive shaft
-
Input transfer gear
-
Transmission
-
Output transfer gear
-
Differential belakang (tidak tampak)
-
Drive shaft belakang
-
Final drive belakang
-
Differential depan (tidak tampak)
-
Drive shaft depan
-
Final drive depan
TRAINING CENTER CILEUNGSI
5
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TRACK TYPE MACHINE
Gambar 2 - Komponen Power Train pada Track Type Machine
Track type tractor adalah machine yang menggunakan sistem track type. Berikut ini adalah komponen-komponen power train yang terdapat pada Track Type Tractor : 1. Torque divider 2. Transmission 3. Final drive 4. Drive shaft 5. Bevel gear
6
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
PLANETARY GEAR SET
Gambar 3 - Planetary Gear Set
Pada Caterpillar machine, planetary gear set banyak digunakan pada berbagai sistem seperti pada torque divider, planetary transmission dan final drive. Sistem ini dinamakan planetary gear set karena sistem kerjanya menyerupai sistem tata surya. Komponen-komponen planetary gear set adalah : 1. Planet gear disebut juga planetary gear, pinion gear atau idler gear. Selain berputar pada porosnya, planet gear juga berputar mengelilingi sun gear. 2. Carrier, sebagai tempat menempelnya poros planet gear 3. Ring gear 4. Sun gear atau center gear Syarat agar planetary gear dapat menghasilkan kerja adalah : -
Adanya input putaran
-
Salah satu komponen harus ada yang ditahan
Contoh, bila sun gear sebagai penggerak dan ring gear ditahan maka gear-gear pada carrier akan dipaksa untuk bergerak sepanjang ring gear dengan arah yang sama dengan arah putaran sun gear. Carrier akan berputar dengan kecepatan yang lebih rendah. Keuntungan menggunakan planetary gear set dibandingkan dengan external tooth gear adalah : -
Lebih praktis karena tidak memerlukan ruangan yang besar
-
Lebih halus dalam memindahkan tenaga
-
Beban pada setiap gear seimbang
-
Variasi pemilihan gear ratio menjadi lebih banyak.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
7
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 2 Clutch CLUTCH Clutch merupakan komponen yang berfungsi sebagai penerus tenaga dari engine ke transmission. Pada Caterpillar Machine terdapat dua macam clutch / coupling, yaitu : 1.
Flywheel clutch
2.
Fluid clutch
FLYWHEEL CLUTCH
Gambar 4 - Flywheel Clutch
Flywheel Clutch menghubungkan engine dengan transmission secara mekanis dan dapat diputus secara manual oleh operator. Terdapat dua macam flywheel clutch, yaitu : 1. Dry Clutch ; didinginkan oleh udara dan sesuai digunakan untuk mesin dengan horse power rendah, dimana initial torquenya rendah selama engagement. Umumnya digunakan pada trctor kecil dan industri Otomotif. 2. Wet Clutch ; didinginkan oli sehingga dapat mengurangi panas akibat gesekan dan meredam beban kejut. Umumnya digunakan pada mesin dengan horse power yang lebih tinggi. Flywheel clutch juga sering diistilahkan sebagai friction clutch. Ada tiga bagian utama pada flywheel clutch: a. Flywheel plate atau disc sebagai driving member yang terpasang pada engine flywheel. b. Pressure plate sebagai driven member yang di splined pada output shaft c.
Actuating collar untuk mendorong serta menyatukan driving plate dan driven plate
8
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Susunan Komponen Flywheel Clutch
Gambar 5 - Susunan Komponen Flywheel Clutch
Jika semua komponen-komponen clutch terpasang, kita dapat melihat hubungan antara driving disc (merah) dan flywheel. Gigi luar dari driving disc di lihat pada gigi dalam dari flywheel. Front pressure plate displine pada clutch shaft. Driving disc diputar oleh flywheel selama engine hidup. Plate dan shaft tetap diam hingga menuggu gaya yang menekan rear pressure plate. Untuk mengengage plate dan disc, rear pressure plate di tekan terhadap driving disc hingga driving disc terhubung dengan rear dan front press plate. Tenaga kemudian di teruskan dari driving disc ke pressure plate Cara Kerja Flywheel Clutch
Gambar 6 - Mekanisme Kerja Flywheel Clutch
Pada gambar diatas hand lever dan rod dipasang pada bagian belakang dari actuating collar yang berwarna kuning. Dengan menekan maju hand lever maka actuating collar akan bergerak mendorong driven plate. Driven plate akan terdorong maju dan menyatu dengan driving plate. Sehingga driving plate akan berputar sesuai dengan kecepatan engine. Saat driving dan driven plate mulai bersentuhan, driven plate dan shaft mulai berputar. Engagement yang sepenuhnya terjadi ketika kedua plate terikat kuat. Shaft akan berputar sesuai dengan kecepatan engine.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
9
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
HYDRAULIC CLUTCH / FLUID CLUTCH Fluid coupling memindahkan tenaga dari engine ke unit yang digerakkan (dalam hal ini adalah transmission) secara hidrolis. Ada dua macam mekanisme hidrolis yang digunakan dalam memindahkan tenaga dari engine yaitu : 1. Fluid Coupling 2. Torque Converter Kedua mekanisme diatas menggunakan fluida yang bergerak untuk memindahkan tenaganya. Fluid Coupling tidak banyak digunakan, namun mengingat cara kerja fluid coupling hampir sama dengan prinsip kerja torque converter, maka pemahaman cara kerja fluid coupling akan sangat membantu dalam mempelajari torque converter.
Gambar 7 - Konsep Penghubung Hidrolis
Konsep Kerja Penghubung Hidrolis Cara kerja fluid coupling (penghubung hidrolis) dapat dibanding kan dengan kerja dua buah kipas angin listrik (gambar diatas) yang diletakkan berdekatan dan saling berhadapan satu sama lain. Bila salah satu kipas tersebut berputar karena dialiri arus, maka kipas yang lainnya juga akan berputar karena adanya tenaga dari angin yang dihembuskan oleh kipas yang berputar. Pada fluid coupling, fluida bekerja sebagai angin pada antara ke-dua kipas tadi. Seperti halnya pada kipas, tenaga fluida yang dialirkan oleh driving component (komponen penggerak) merupakan tenaga yang di gunakan untuk menggerakkan driven component (komponen yang digerakkan). Fluida memiliki massa yang lebih berat dibanding udara karenanya mampu memindahkan tenaga yang lebih besar pula. Tenaga mekanis dari engine diubah menjadi tenaga hidrolis dan tenaga hidrolis ini diubah kembali menjadi tenaga mekanis untuk menggerakkan output shaft.
10
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
FLUID COUPLING
Gambar 8 - Fluid Coupling
Fluid Coupling terdiri dari impeller (gambar kanan) dan turbine (gambar kiri) dengan vane pada bagian dalamnya saling berhadapan. Impeller, kadang juga disebut sebagai pump, dihubung kan dengan engine flywheel dan turbine dihubungkan dengan transmission input shaft. Impeller merupakan komponen penggerak dan turbine adalah komponen yang digerakkan. Impeller mengubah tenaga mekanis dari engine menjadi tenaga fluida dan turbine mengubah kembali tenaga fluida ini menjadi tenaga mekanis untuk menggerakkan transmission. Impeller dan turbine diletakkan berdekatan satu sama lain untuk mendapatkan effisiensi yang tinggi.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
11
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Cara kerja Fluid Coupling
Gambar 9 - Cara Kerja Fluid Coupling
Pada gambar diatas, warna merah menunjukkan impeller dan terhubung langsung dengan engine flywheel. Warna biru menun jukkan turbine yang berhubungan dengan komponen yang akan digerakkan. Warna hijau adalah fuid coupling housing. Impeller dan turbine keduanya berputar dalam housing. Keduanya tidak terhubung secara mekanis. Housing dipenuhi oleh oli. Pada saat engine dihidupkan impeller akan mulai berputar dan mendorong oli dari bagian tengah menuju ujung luar impeller. Bentuk dari impeller dan gaya setrifugal menyebabkan oli menendang turbine blade. Gaya dan tenaga dari oli akan memutarkan turbine dan menghubungkan engine dengan transmission dan memindahkan tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan machine. Setelah menendang turbine, kecepatan aliran fluida ber kurang dan mengalir menuju bagian tengah turbine untuk masuk kembali ke impeller. Saat oli meninggalkan turbine, alirannya berlawanan arah dengan aliran oli pada impeller dan cenderung melawan arah putar impeller. Kondisi inilah yang membedakan antara fluid coupling dan torque converter.
12
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Jenis aliran oli pada flywheel clutch Ada dua jenis aliran oli yang terdapat pada fluid clucth yaitu rotary flow (panah warna merah) dan vortex flow (panah warna kuning). Rotary flow
Gambar 10 - Rotary Flow
Rotary flow terjadi saat oli mengalir mengikuti arah putaran impeller dan turbine. Hal ini terjadi saat kecepatan putar antara impeller dan turbine hampir sama, misalnya pada saat machine bergerak tanpa beban atau bebannya ringan. Oli terlempar keluar oleh adanya gaya sentrifugal pada impeller dan turbine (panah warna kuning). Pada saat terjadi rotary oil flow, terjadi slip yang minimal atau perbedaan putaran antara impeller dan turbine kecil. Torsi yang dihasilkan pada kondisi ini adalah nol.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
13
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Vortex Flow
Gambar 11 - Vortex Flow
Vortex oil flow terjadi pada saat oli mengalir pada impeller, melintasi turbine dan kemudian kembali ke impeller. Impeller digerakkan oleh engine sedangkan turbine tertahan diam oleh beban. Oli yang menendang dan melintasi turbine membatasi aliran oli yang searah dengan putaran impeller. Aliran oli akan menyerupai spiral. Saat terjadi aliran jenis ini, maka terjadi slip yang maksimum antara impeller dan turbine. Torsi yang dihasilkan akan maksimum saat turbine diam. Kedua jenis aliran oli tadi akan terjadi pada saat kondisi kerja normal. Pada fluid coupling, torsi yang masuk dan yang keluar akan relative sama. Fluid coupling dapat memindahkan tenaga tetapi tidak dapat melipatgandakan torsi. Pada saat oli mengalir dari impeller menuju turbine, oli tidak mengalir searah dengan putaran turbine, hal ini akan menghasilkan beban yang tidak perlu pada engine. Stator diperlukan untuk dapat melipatgandakan torsi.
14
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TORQUE CONVERTER
Gambar 12 -Torque Converter
Torque converter adalah fluid coupling yang dilengkapi stator. Seperti halnya fluid coupling, torque converter menghubungkan engine dengan transmission dan memindahkan tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan machine. Tidak seperti fluid coupling, torque converter dapat melipatgandakan torsi dari engine, yang akan meningkatkan torsi menuju transmission. Torque converter menggunakan stator untuk mengarahkan oli kembali menuju impeller dan searah dengan arah putaran impeller. Gaya oli dari stator meningkatkan jumlah torsi yang dipindahkan dari impeller menuju turbine sehingga menghasilkan torsi yang cukup besar. Fungsi utama torque converter adalah : -
Meningkatkan torsi saat output-nya mendapat beban
-
Meredam kejutan (memindahkan tenaga secara halus)
-
Mencegah engine stall (lug) saat beban tinggi
-
Sebagai media penghubung antara engine dengan transmission secara hidrolis
NOTE : Torque converter tidak dapat meningkatkan horsepower.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
15
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Komponen Utama pada Torque Converter Komponen utama pada torque converter adalah : 1. Impeller, dihubungkan dengan flywheel melalui rotating housing dan bekerja sebagai komponen penggerak (driving member) 2. Turbine, dihubungkan dengan output shaft torque converter dan bekerja sebagai komponen yang digerakkan (driven member) 3. Stator, komponen ini tidak bergerak (statis, ditahan oleh torque converter housing) dan bertugas mengarahkan aliran oli dari turbine menuju impeller untuk melipatgandakan torsi.
Gambar 13 - Aliran Oli dari Impeller ke Turbin
Cara Kerja Torque Converter Impeller mendorong oli ke turbine. Impeller merupakan driving member (penggerak) pada torque converter yang dihubungkan dengan flywheel dan berputar saat engine hidup. Pada impeller terdapat blade (sudu-sudu) untuk mendorong oli menuju sudu-sudu turbine. Saat berputar, oli terlempar keluar dari sudu-sudu impeller menendang sudu-sudu turbine. Turbine merupakan driven member (yang digerakkan) oleh adanya aliran oli dari impeller. Putaran turbine menyebabkan output shaft juga berputar karena turbine di-spline dengan output shaft. Oli dari turbine mengalir berlawanan arah dengan putaran engine flywheel.
16
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 14 - Aliran Oli dari Stator kembali ke Impeller
Stator mengarahkan oli kembali ke impeller. Stator merupakan stationary reaction member (komponen yang diam) dengan bentuk vane (sudu-sudu) yang akan melipatganda kan gaya dengan cara mengalirkan fluida dari turbine kembali ke impeller. Tujuan penggunaan stator adalah untuk mengubah arah aliran oli antara turbine dan impeller. Gambar disamping menunjukkan perubahan arah yang akan meningkatkan momentum fluida, sehingga akan meningkatkan kapasitas torsinya. Stator dihubungkan dengan torque converter housing. Oli akan menendang bagian belakang sudu-sudu impeller dan menyebabkan impeller berputar. Hal ini disebut sebagai ‘reaksi’. Aliran Oli pada Torque Converter
Gambar 15 - Aliran Oli dari Stator kembali ke Impeller
Gambar diatas menunjukkan gambar potongan dari torque converter. Rotating housing dan impeller ditunjukkan dengan warna merah, sedangkan turbine dan output shaft berwarna biru dan
TRAINING CENTER CILEUNGSI
17
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
stator berwarna hijau tua. Tanda panah hijau menunjukkan aliran oli pada torque converter. Saluran oil inlet terdapat dibagian atas output shaft dan saluran outlet terdapat pada dudukan converter dibawah output shaft. Oli dari pompa mengalir melalui torque converter inlet relief valve (akan dijelaskan terpisah). Relief valve ini berfungsi mengatur tekanan maksimum oli yang akan memasuki torque converter. Oli mengalir melalui hub menuju impeller dan melumasi bearing pada hub dan kemudian mengalir melalui torque converter seperti yang telah dibahas sebelumnya. Keluar dari torque converter, oli mengalir melalui outlet relief valve yang berfungsi membatasi tekanan oli pada torque converter. Oli bertekanan dipertahankan pada torque converter untuk mengurangi atau meminimalkan kavitasi yang akan mengurangi effisiensi torque converter. Torque Converter Inlet Ratio Valve
Gambar 16 - Torque Converter Inlet Ratio Valve
Gambar diatas menunjukkan torque converter inlet ratio valve. Valve ini terdapat pada transmission control valve. Torque converter inlet ratio valve menggunakan oli P1 (speed clutch oil pressure). Cara kerja valve ini adalah berdasarkan perbandingan effektif area sisi kiri ratio valve. Inlet relief valve jenis ini tidak dapat distel. Pada sebagian machine, torque converter inlet ratio valve terpisah dari transmission control valve dan terletak pada torque converter itu sendiri, contohnya yang terdapat pada Off Highway Truck. Penyetelan ratio valve jenis ini hanya boleh dilaku kan di test bench. Valve ini tidak mengontrol tekanan oli pada torque converter, tetapi membatasi tekanan oli yang akan masuk ke torque converter. Tujuan utamanya adalah untuk mencegah kerusakan pada komponen-komponen torque converter ketika engine di hidupkan saat oli masih dalam keadaan dingin. Tekanan inlet ratio valve dites saat oli dalam keadaan dingin dan rpm engine pada high idle.
18
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Torque Converter Outlet Relief Valve
Gambar 17 - Torque Converter Outlet Relief Valve
Torque converter outlet relief valve berfungsi mempertahankan tekanan oli pada torque converter untuk mencegah kavitasi dan memastikan kerja converter yang effisien. Tekanan oli yang rendah merupakan indikasi adanya kebocoran pada converter, aliran oli yang tidak cukup atau kerusakan pada relief valve itu sendiridan akan menyebabkan turunnya kemam puan converter (low power). Sedangkan tekanan oli yang tinggi merupakan petunjuk adanya kerusakan pada relief valve atau saluran oli yang tersumbat. Hal ini dapat menyebabkan torque converter mengalami panas yang berlebihan (overheating). Outlet relief valve umumnya jenis spool. Oli dari converter mengisi ruangan yang terdapat pada bagian atas spool relief valve. Saat tekanan olinya melebihi nilai tekanan spring, spool akan bergerak ke bawah dan mengalirkan oli dari converter menuju power train oil cooler untuk didinginkan. Dari cooler, oli dikirimkan ke transmission untuk pelumasan transmission. Jenis-Jenis Torque Converter Berdasarkan aplikasinya, terdapat beberapa variasi torque converter yang digunakan pada Caterpillar machine, yaitu : 1. Conventional Torque Converter 2. Torque Divider 3. Lockup Clutch Torque Converter 4. Impeller Clutch Torque Converter 5. Variable Capacity Torque Converter
TRAINING CENTER CILEUNGSI
19
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
CONVENTIONAL TORQUE CONVERTER
Gambar 18 - Conventional Torque Converter
Converter jenis ini adalah seperti yang telah dijelaskan sebelum nya, dimana komponenkomponennya antara lain : 1. Rotating housing (warna merah) 2. Impeller (warna merah, berhubungan dengan rotating housing) 3. Turbine (warna biru) 4. Output shaft (warna biru, berhubungan dengan turbine) 5. Stator (warna hijau, berhubungan dengan torque converter housing)
20
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TORQUE DIVIDER
Gambar 19 - Torque Divider
Torque divider adalah conventional torque converter ditambah dengan planetary gear set di bagian depannya. Konstruksi ini memungkinkan variasi pembagian torsi engine antara converter dan planetary gear set sampai 70/30, tergantung beban machine (artinya, torsi yang disalurkan dapat mencapai 30% direct drive saat beban ringan). Saat kerja normal, torque converter dan planetary gear set bekerja bersama-sama untuk menghasilkan pembagian torsi engine yang paling effisien. Komponen pada torque divider adalah : 1. Impeller 2. Turbine 3. Stator 4. Output shaft 5. Planetary gear set, terdiri dari planet gear dan planet carrier, sun gear, ring gear Torque divider digunakan pada beberapa Track Type Tractor. Cara Kerja Torque Divider Planetary gear set memungkinkan hubungan secara langsung (direct drive) saat beban machine ringan. Saat beban machine berat, torque divider bekerja seperti halnya conventional torque converter untuk meningkatkan torsi output-nya. Planetary gear set terdiri dari sun gear, ring gear, planetary gear dan planetary carrier. Planetary carrier di-spline dengan output shaft. Sun gear dihubungkan dengan engine flywheel dan berputar sama dengan rpm engine.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
21
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Saat beban ringan, planetary carrier memiliki tahanan yang rendah sehingga sun gear, planetary gear, planetary carrier dan ring gear berputar dengan kecepatan yang relative sama. Torsi yang dihasilkan converter dan planetary gear set disalurkan melalui planet carrier menuju output shaft kemudian ke transmission. Pada kondisi ini, yaitu saat kecepatan putarnya sama, baik converter maupun planetary gear set tidak meningkatkan torsi. Saat beban machine berat, hambatan terhadap putaran planet carrier meningkat. Karena sun gear berputar sama dengan kecepatan putar engine, hambatan tadi mengakibatkan planet gear berputar pada porosnya. Arah putar sun gear berlawanan dengan arah putar ring gear. Hal ini mengakibatkan penurunan kecepatan putar ring gear sehingga torsi output-nya menjadi meningkat. Torsi ini kemudian dikirimkan ke planet carrier dan output shaft melalui ring gear. Juga, dengan adanya penurunan kecepatan putar ring gear, torsi dari engine melalui sun gear dan planetary gear set juga dilipat gandakan. Torsi ini juga dikirimkan menuju planet carrier dan output shaft. Bila hambatan terhadap putaran planet carrier menjadi sangat besar, ring gear akan berhenti berputar. Dalam kondisi ini, planetary carrier dan output shaft akan berhenti berputar, hal ini disebut ‘converter stall’. Kondisi ini akan mengakibatkan ring gear berputar perlahan dengan arah yang berlawanan. Pada saat ini torsi yang dihasilkan akan maksimum. Keuntungan Torque Divider -
Penggunaan tenaga engine yang lebih berkelanjutan
-
Meningkatkan torsi output
-
Meredam kejutan
-
Memungkinkan pengoperasian secara direct drive
22
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
LOCKUP CLUTCH TORQUE CONVERTER
Gambar 20 - Lockup Clutch Torque Converter
Lockup clutch torque converter merupakan conventional torque converter yang dilengkapi dengan lockup clutch. Lockup clutch terdiri dari clutch piston, plate dan disc. Lockup clutch control valve yang terletak dibagian luar converter berfungsi mengatur aliran oli untuk meng-engage-kan lockup clutch. Pada beberapa machine, lockup clutch diatur oleh solenoid, yang diaktifkan oleh transmission electronic control module. Lockup clutch torque converter akan bekerja seperti halnya conventional torque converter, yakni melipatgandakan torsi pada saat converter drive. Pada saat direct drive, lockup clutch torque converter menghubungkan secara langsung antara engine dan transmission (lockup clutch engage). Lockup clutch setiap saat akan secara otomatis engage apabila kondisi kerja machine memerlukan hubungan secara langsung antara engine dan transmission. Lockup clutch torque converter dapat ditemukan pada Wheel Tractor Scraper, Wheel Loader besar, Off Highway Truck dan Articulated Truck.
• Converter Drive Kondisi ini adalah pada saat lockup clutch torque converter bekerja sebagaimana halnya conventional torque converter (lockup clutch tidak engage). Selama bekerja rotating housing dan impeller dapat berputar lebih cepat dibandingkan dengan turbine. Stator akan tetap diam sehingga dapat melipatgandakan torsi antara impeller dan turbine. Putaran output shaft juga akan lebih lambat dibanding putaran engine. Pada kondisi ini machine lebih mengutamakan torsi daripada kecepatan. Keadaan ini terjadi pada saat start-up, gigi rendah, mundur dan pada saat perpindahan gigi (contoh pada 793C
TRAINING CENTER CILEUNGSI
23
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
terjadi pada saat neutral, mundur dan gigi satu kecepatan rendah dan pada saat perpindahan gigi).
• Direct Drive Pada saat lockup clutch diaktifkan, oli mengalir melalui saluran oli pada output shaft menuju lockup clutch piston. Lockup clutch piston dan plate terhubung dengan converter rotating housing. Converter rotating housing diputar oleh engine. Disc terhubung dengan adapter yang diikat dengan turbine. Oli bertekanan pada piston akan mendorong piston melawan lockup clutch plate dan disc sehingga plate dan disc akan berputar bersama-sama menyebabkan impeller dan turbine pun berputar bersama dengan converter rotating housing sehingga antara turbine dan impeller tidak terdapat perbedaan putaran dan karenanya tidak terjadi peningkatan torsi saat keadaan ini. Keuntungan Lockup Clutch Torque Converter - Memungkinkan fleksibilitas pada aplikasi machine - Melipatgandaan torsi saat beban berat (converter drive) - Menghubungkan secara langsung antara engine dan transmission (direct drive) saat diperlukan kecepatan gerak tinggi
FREEWHEEL ATAU ONE-WAY CLUTCH
Gambar 21 - Komponen One-way Clutch
Pada lockup clutch torque converter biasanya juga dilengkapi dengan one-way clutch atau freewheel. Komponen ini memungkinkan stator berputar bebas saat tidak diperlukan peningkatan torsi (saat direct drive). Pada converter yang dilengkapi dengan one-way clutch, stator tidak terpasang pada converter housing, melainkan pada oneway clutch.
24
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Komponen pada one-way clutch antara lain : -
Roller
-
Cam
-
Spring
-
Carrier
Stator di-spline dengan cam. Cam dan carrier dihubungkan oleh roller. Sisi kiri opening cam lebih kecil dibandingkan dengan sisi kanannya (opening cam berbentuk tirus). Spring akan menahan roller pada sisi kiri sehingga karena hubungan mekanis ini, cam akan tertahan oleh carrier.
Gambar 22 - One-way Clutch
Saat beban berat dan diperlukan torsi yang tinggi, gaya oli pada bagian depan sudu-sudu stator akan mencoba memutar cam searah jarum jam. Hal ini akan menyebabkan roller terkunci antara cam dan hub/carrier, sehingga stator-pun terkunci. Karena itu, stator-pun akan tertahan diam dan akan mengarahkan aliran oli dari turbine menuju impeller untuk melipatgandakan torsi. (Gambar sebelah kiri). Saat kecepatan putar impeller dan turbine meningkat, gaya oli mulai menendang bagian belakang sudu-sudu stator dan membuat stator berputar berlawanan arah jarum jam. Saat berputar dalam arah ini, roller tidak mengunci cam sehingga stator dapat berputar bebas. Karenanya, stator tidak lagi mengarahkan aliran oli kembali ke impeller, menyebabkan torque converter bekerja sebagai flywheel clutch. (Gambar sebelah kanan). Keuntungan One-way Clutch - Dapat melipatgandakan torsi saat beban berat - Mengurangi kemungkinan terjadinya overheating (panas yang timbul lebih sedikit) - Mengurangi converter drag
TRAINING CENTER CILEUNGSI
25
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
IMPELLER CLUTCH TORQUE CONVERTER
Gambar 23 - Impeller Clutch Torque Converter
Impeller clutch torque converter memungkinkan variasi torsi output-nya lebih luas. Converter jenis ini sama dengan conventional torque converter kecuali pada converter ini impeller-nya digerakkan oleh rotating housing melalui impeller clutch. Converter jenis ini digunakan pada beberapa Wheel Loader besar. Impeller clutch terdiri dari multi disc clutch pack dan diaktifkan serta diatur oleh impeller clutch solenoid valve. Solenoid ini diatur oleh transmission electronic control module. Pada gambar diatas impeller clutch, yang terdiri dari impeller clutch piston, plate dan disc, menghubungkan impeller dengan rotating housing. Saat ECM menaikkan arus menuju impeller clutch solenoid, tekanan oli pada impeller clutch akan dikurangi. Bila tidak ada arus yang dialirkan ke solenoid, tekanan impeller clutch akan maksimum dan converter bekerja seperti halnya conventional torque converter. Keuntungan Impeller Clutch Torque Converter - Menurunkan slip pada roda - Mengurangi keausan pada roda - Meningkatkan ketersediaan tenaga engine untuk system hidrolik.
26
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
VARIABLE CAPACITY TORQUE CONVERTER
Gambar 24 - Variable Capacity Torque Converter
Fungsi dari variable capacity torque converter adalah untuk memungkinkan operator membatasi jumlah torsi pada torque converter untuk mengurangi slip pada roda dan mengalihkan tenaga menuju sistem hidrolik.
•
Komponen Utama Komponen pada converter ini adalah inner impeller, outer impeller, impeller clutch, turbine dan stator. Mengingat inner impeller, turbine dan stator telah dibahas sebelumnya, maka yang akan dibahas disini hanya outer impeller dan impeller clutch saja.
•
Cara Kerja Outer impeller merupakan impeller kedua pada torque converter jenis ini. Outer impeller diengage-kan dengan converter rotating housing oleh oli bertekanan pada clutch piston. Bila tekanannya maksimum maka clutch dan outer impeller akan maksimum pula engage-nya. Saat terjadi pengurangan tekanan oli, maka akan terjadi slip pada clutch yang mengakibatkan outer impeller berputar lebih lambat dan torsinya pun akan berkurang. Impeller clutch diaktifkan oleh oli dan diatur oleh transmission hydraulic system. Clutch akan menghubungkan outer impeller dan inner impeller sehingga berputar bersama-sama.
Keuntungan Variable Capacity Torque Converter - Menurunkan slip pada roda - Mengurangi keausan pada ban - Meningkatkan ketersediaan tenaga engine untuk system hidrolik Beberapa Wheel Loader menengah dan Wheel Tractor Scraper dilengkapi dengan variable capacity torque converter.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
27
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
28
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 3 Transmission Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, Caterpillar menggunakan tiga jenis transmission, yaitu : 1. ManualShift transmission 2. Power Shift transmission 3. Hydrostatic transmission
MANUAL SHIFT TRANSMISSION Manual transmission menggunakan gear dan shaft untuk mendapatkan berbagai perbandingan gear. Gear train adalah istilah untuk sekumpulan gear yang saling berhubungan (engage). Gear train memindahkan dan menyerap tenaga engine menuju roda penggerak atau track pada machine. Kecepatan putar output shaft bervariasi untuk setiap posisi gear. Hal ini memungkinkan operator merubah jumlah torsi menuju final drive. Pada gigi rendah, torsi akan dinaikkan dan kecepatan geraknya dikurangi. Pada gigi tinggi, kecepatan geraknya dinaik kan sedangkan torsinya diturunkan. Terdapat tiga jenis manual transmission yang umum digunakan, yaitu :
1. Sliding Gear Manual transmission jenis ini memiliki dua shaft atau lebih yang terpasang secara parallel atau sejajar dengan sliding gear spur yang disusun saling bertautan satu sama lain.
2. Collar Shift / Sliding Collar Collar shift transmission terdiri dari shaft sejajar dengan gear yang bertautan secara tetap (constant mesh). Perpindahan gigi didapatkan dengan cara mengunci gear yang berputar bebas ter hadap shaft-nya menggunakan sliding collar.
3. Synchromesh Synchromesh transmission juga memiliki gear yang bertautan secara tetap (constant mesh). Kecepatan putar pasangan gear di samakan sebelum mereka dihubungkan untuk mengurangi suara berisik.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
29
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
SLIDING GEAR TRANSMISSION
Gambar 25 - Sliding Gear Transmission
Sliding gear transmission dapat ditemukan pada machine yang digunakan di ladang pertanian. Beberapa tracktor Caterpillar D3, D4 dan D6 model lama menggunakan transmission jenis ini. Sliding gear transmission dapat dikenali dengan adanya input dan output shaft yang parallel (sejajar). Output shaft akan meneruskan tenaga. Biasanya ada shaft ketiga (reverse idler idler shaft pada gambar diatas) sebagai pengubah arah untuk mundur atau untuk variasi aliran tenaga. Ketiga shaft tersebut sejajar dan berhubungan saat terjadi perubahan kecepatan. Susunan gear pada gambar diatas menghasilkan 3 kecepatan maju dan satu kecepatan mundur. Pemilihan kecepatan dan arah gerak dilakukan dengan cara menggerakkan fork. Beberapa hal yang perlu diketahui mengenai sliding gear : - Semua gear, kecuali idler gear, di-spline dengan shaft - Bentuk gear adalah spur gear dimana gigi-giginya sejajar dengan shaft - Hanya akan mengunci pada saat memindahkan tenaga.
30
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
COLLAR SHIFT TRANSMISSION
Gambar 26 - Collar Shift Transmission
Collar shift transmission dapat ditemukan pada beberapa tractor Caterpillar D7 dan D8 model lama. Transmission jenis ini memiliki shaft yang sejajar dan gear yang berhubungan tetap (constant mesh). Saat neutral, gear-gear ini berputar bebas dan saat machine bergerak dikunci pada shaft oleh sliding collar. Beberapa hal yang perlu diketahui mengenai collar shift : - Bentuk gear-nya helical - Saling bertautan/berhubungan secara tetap dan gear tidak bergeser maju ataupun mundur - Posisi sliding collar menentukan gear set mana yang bekerja - Setiap driven gear memiliki sliding collar disampingnya.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
31
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
SYNCROMESH TRANSMISSION
Gambar 27 - Syncromesh Transmission
Pada dasarnya synchromesh transmission sama dengan collar shift transmission yang ditambah dengan alat tambahan (clutch gesek khusus yang disebut synchronizer) untuk menyamakan putaran gear yang akan berhubungan. Synchronizer digunakan pada semua jenis manual automotive transmission dan pada machine lain dimana diperlukan perpindahan gigi saat machine bergerak (untuk menghindari perubahan kecepatan gerak saat perpindahan gigi).
32
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
POWER SHIFT TRANSMISSION
Gambar 28 - Power Shift Transmission
Power shift transmission adalah transmission yang menggunakan clutch yang diaktifkan secara hidrolis untuk mengatur aliran tenaga dimana proses perpindahan giginya berlangsung tanpa harus memutuskan hubungan antara engine dengan transmission. Keuntungan utama power shift transmission adalah responnya yang cepat pada saat perpindahan gigi. Transmission dapat berpindah gigi walaupun pada saat beban berat tanpa kehilangan produktifitas. Ada dua jenis power shift transmission gear train yaitu : 1. Planetary 2. Countershaft Untuk meng-engage-kan clutch digunakan transmission hydraulic control valve, antara lain : 1. Manual Control Valve 2. Electronic Transmission Control Valve 3. Individual Clutch Modulation 4. Electronic Clutch Pressure Control
TRAINING CENTER CILEUNGSI
33
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
HYDRAULIC CLUTCH
Gambar 29 - Hydraulic Clucth
Hydraulic clutch terdiri dari clutch pack (disc dan plate) dan clutch piston. Clutch akan engage apabila oli bertekanan mendorong clutch piston melawan disc dan plate. Saat disc dan plate terdorong bersama-sama, gesekan yang timbul akan memungkinkan tenaga mengalir melewati clutch ini. Disc terhubung dengan ring gear dan plate terhubung dengan clutch housing. Power shift transmission menggunakan oli bertekanan untuk meng-engage-kan clutch. Saat operator memilih gigi tertentu, oli akan meng-engage-kan clutch yang akan mengalirkan tenaga ke gear yang dipilih. Setiap kombinasi clutch menghasilkan perban dingan gear yang berbeda sehingga menghasilkan kecepatan yang berbeda pula. Saat clutch engage tidak lagi diperlukan, oli berhenti mengalir dan clutch release (bebas). Gaya spring akan menggerakkan clutch piston menjauhi disc dan plate sehingga keduanya menjadi bebas bergerak. Aliran tenagapun akan terhenti.
34
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
PLANETARY TRANSMISSION
Gambar 30 - Planetary Transmission
Planetary transmission menggunakan planetary gear untuk meneruskan tenaga dan mengubah kecepatan dan arah gerak. Hydraulic clutch mengatur putaran komponen planetary gear yang memungkinkan planetary gear bekerja sebagai penghubung langsung, penurun kecepatan putar dan pembalik arah putar. Pada planetary gear set, beban disebarkan pada beberapa gear sehingga dapat menurunkan beban pada setiap gear tooth. Planetary system juga menyebarkan beban secara merata pada sekeliling sistem sehingga dapat mengurangi sideway stress (tegangan samping) pada shaft. Pada planetary transmission terdiri dari beberapa planetary gear set dan clutch pack yang ditempatkan pada masing-masing housing-nya. Gigi bagian dalam disc bertautan dengan gigi luar ring gear. Notch (takik) pada bagian luar plate berhubungan dengan pin pada clutch housing. Pin berfungsi sebagai penahan agar plate tidak berputar. Sebagaimana telah dijelaskan pada Bab I mengenai planetary gear set, maka untuk dapat menghasilkan output dari planetary gear ada dua syarat yang harus dipenuhi yaitu : - Ada komponen input - Ada komponen yang ditahan Berikut ini beberapa contoh kombinasi planetary gear set : • Bila input-nya adalah sun gear dan komponen yang ditahan adalah carrier, maka outputnya adalah ring gear dengan arah putaran berlawanan dengan arah putaran input. • Bila input-nya adalah sun gear dan komponen yang ditahan adalah ring gear, maka outputnya adalah carrier dengan arah putaran searah dengan putaran input. • Bila input-nya adalah carrier dan yang ditahan adalah ring gear maka output-nya adalah sun gear dengan arah putaran searah dengan putaran input.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
35
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 31 – Aliran tenaga pada planetary transmission
Pada gambar planetary transmission diatas terdapat 6 buah clutch yang terdiri dari 5 buah planetary gear set (#1, #2, #3, #4 dan #6) dan satu buah rotating clutch (#5). Keenam buah clutch tersebut adalah : •
Clutch #1 untuk reverse (gigi mundur)
•
Clutch #2 untuk forward (gigi maju)
•
Clutch #3 untuk 4th speed (kecepatan empat)
•
Clutch #4 untuk 3rd speed (kecepatan tiga)
•
Clutch #5 untuk 2nd speed (kecepatan dua)
•
Clutch #6 untuk 1st speed (kecepatan satu)
Clutch #1 dan #2 disebut sebagai directional clutch. Sedangkan clutch #3, #4, #5 dan #6 disebut sebagai speed clutch. Untuk dapat meneruskan tenaga, maka pada transmission harus ada dua clutch yang engage, yaitu satu speed clutch dan satu directional clutch. Karenanya, pada machine yang menggunakan planetary transmission diatas akan memiliki 4 tingkat kecepatan maju dan 4 tingkat kecepatan mundur, dengan kombinasi clutch engage dapat dilihat pada tabel dihalaman berikut.
36
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
SPEED
CLUTCH ENGAGE
1F 2F 3F 4F Neutral 1R 2R 3R 4R
2 dan 6 2 dan 5 2 dan 4 2 dan 3 3 1 dan 6 1 dan 5 1 dan 4 1 dan 3
Keterangan : F = Forward (maju) R = Reverse (mundur) Aliran Tenaga Pada Planetary Power Shift Pada gambar diatas clutch yang engage adalah clutch #2 dan #5. Tenaga dari engine diteruskan melalui input shaft, dimana pada input shaft tersebut terdapat sun gear untuk planetary gear set #1 dan #2. Pada planetary gear set #2, ring gear ditahan. Input-nya adalah sun gear sehingga tenaga keluar melalui carrier pada planetary gear set #2. Carrier pada planetary gear set #2 terhubung dengan planetary gear set #3 dan #4. Karena sun gear pada planetary gear set #4 masih tertahan oleh output shaft maka tenaga mengalir menuju ring gear. Ring gear berhubungan dengan rotating housing #5. Karena clutch #5 juga engage, maka antara rotating housing dengan sun gear menjadi berhubungan. Sun gear di-spline dengan output shaft, karenanya output shaft-pun akan berputar.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
37
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
COUNTERSHAFT TRANSMISSION
Gambar 32 – Countershaft transmission
Countershaft transmission menggunakan clutch untuk memindahkan tenaga melalui gear. Transmission jenis ini menggunakan constant mesh spur gear tetapi tidak memiliki sliding collar. Kecepatan dan arah gerak machine didapatkan dengan cara meng-engage-kan secara hidrolis berbagai clutch pack. Keuntungan transmission jenis ini adalah komponennya lebih sedikit dan lebih ringan. Gambar diatas memperlihatkan komponen-komponen pada countershaft transmission saat posisi neutral. Terdapat tiga buah shaft clutch yang utama. Low forward/high forward dan reverse/second shaft berhubung an secara tetap dan digerakkan oleh input shaft. Reverse/second shaft berhubungan dengan dan menggerakkan third/first shaft. Low forward/high forward shaft tidak berhubungan dengan third/first shaft. Third/first shaft berhubungan dengan dan menggerakkan output shaft, yang akan menggerakkan drive axle depan dan belakang. Saat transmission pada posisi neutral, tidak ada satupun clutch yang engage. Torsi dari engine disalurkan melalui torque converter output shaft menuju transmission. Karena reverse clutch dan forward clutch tidak ada yang engage maka tidak ada torsi yang disalurkan dari input shaft menuju output shaft.
38
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Aliran Tenaga Pada Countershaft Power Shift
Gambar 33 - Aliran Tenaga pada Countershaft Transmission
Gambar diatas menunjukkan countershaft transmission pada posisi 1st gear forward (maju speed 1). Pada 1st gear forward, low forward clutch dan first gear clutch akan engage. Low forward clutch menahan gear pada ujung shaft. Tenaga disalurkan dari gear pada input shaft menuju gear pada ujung forward shaft. Gear yang terdapat pada bagian tengah forward low/high shaft menggerakkan gear pada reverse/ second shaft. First gear clutch menahan gear yang besar pada third/first shaft. Tenaga disalurkan dari gear pada ujung reverse/ second shaft menuju gear besar pada third/first shaft. Saat first gear clutch engage, tenaga disalurkan dari gear menuju shaft. Gear pada third/first shaft memindahkan tenaga ke gear pada output shaft.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
39
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
POWER TRAIN HYDRAULIC SYSTEM
Gambar 34 - Power Train Hydraulic System
Power train hydraulic system menyuplai dan mengatur oli menuju hydraulic clutch dan melumasi serta mendinginkan komponen-komponen transmission. Pada power train hydraulic system terdapat transmission control valve untuk mengatur proses engage-nya clutch. Adapun jenis-jenis dari transmission control valve adalah antara lain : •
Manual transmission control valve
•
Electronic clutch selection transmission control valve (ECS)
•
Individual clutch modulation (ICM)
•
Electronic clutch pressure control (ECPC)
Oli untuk power train hydraulic system didapatkan dari pompa transmission yang mengalir melalui filter menuju transmission control valve. Pada sebagian transmission control valve, sisa oli dari control valve akan dialirkan ke torque converter kemudian menuju transmission oil cooler untuk didinginkan.
40
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
MANUAL TRANSMISSION CONTROL VALVE
Gambar 35 – Transmission Control Valve
Pada manual transmission control valve terdapat 5 komponen utama yaitu : -
Speed selector spool, berfungsi untuk mengarahkan aliran oli menuju speed clutch (P1).
-
Modulation relief valve dan load piston berfungsi menaikkan tekanan oli secara bertahap dan membatasi tekanan maksimumnya.
-
Torque converter inlet ratio valve berfungsi membatasi tekanan maksimum oli yang akan memasuki torque converter.
-
Differential valve berfungsi untuk membedakan tekanan oli antara speed clutch dan directional clutch.
-
Directional selector spool berfungsi mengatur arah aliran oli menuju directional clutch (P2).
Speed dan directional selector spool dihubungkan dengan transmission control lever yang berada pada ruangan operator menggunakan kabel atau tuas. Posisi kedua selector spool ini akan menentukan clutch mana yang terhubung dengan saluran suplai oli dari pompa dan juga clutch mana yang akan terhubung dengan tangki.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
41
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 36 - Transmission Control Valve posisi Neutral
Pada saat transmission pada posisi neutral maka clutch #3 akan engage. Oli dari pompa mengalir menuju modulating relief valve dan directional selector spool. Pada modulating relief valve oli masuk ke orifice sebelah kanan mengisi ruangan disebelah kanan ball check, kemudian mengalir menuju torque converter. Oli juga masuk melalui orifice sebelah kiri pada modulating relief valve mengisi slug chamber. Oli yang menuju directional selector spool kemudian mengalir ke dua arah yaitu : 1. Menuju inlet ratio valve dan mengisi slug chamber pada inlet ratio valve, menyebabkan inlet ratio valve bergerak ke kiri menutup saluran buangan oli. Selain menuju inlet ratio valve, oli juga mengalir menuju dan mengisi ruangan sebelah kiri differential valve serta mengalir juga menuju bagian belakang load piston melewati screened orifice. Pada transmission control valve diatas, pada saat neutral oli tidak akan dapat mengisi directional clutch karena tekanan oli tidak akan mampu mendorong differential valve lebih jauh karena begitu differential valve bergeser sedikit saja ke kanan maka saluran ke drain akan terbuka (mengalir keatas melalui speed selector spool) 2. Oli juga mengalir melewati directional selector spool menuju dan melewati speed selector spool dan kemudian mengisi clutch #3. Setelah clutch terisi oli maka tekanannya akan naik. Kenaikkan tekanan oli juga terjadi pada slug chamber pada modulating relief valve yang akan mendorong modulating relief valve ke kanan melawan gaya spring. Oli dari pompa kemudian mengalir ke torque converter. Pada saat yang bersamaan, tekanan oli pada clutch akan berbeda dengan tekanan oli dibelakang load piston. Ini dikarenakan ada nya screened orifice.
42
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Pada saat tekanan oli dibelakang load piston meningkat, load piston akan bergerak ke kiri mendorong spring dan modulating relief valve sehingga saluran dari pompa menuju torque converter menutup. Karena saluran menuju torque converter menutup maka tekanan pada clutch akan naik lagi dan modulating relief valve akan bergerak ke kanan membuka saluran menuju torque converter. sementara itu load piston tidak dapat bergerak ke kanan karena dibelakangnya terdapat oli. Karenanya, spring akan tertekan yang menyebabkan tekanan spring-nya menjadi naik. Tekanan oli pada load piston, beberapa saat kemudian, akan naik lagi dan akan menggerakkan load piston, spring dan modulating relief valve ke kiri, menutup saluran menuju torque converter. Proses tersebut terjadi berulang-ulang dan tekanan oli akan naik secara perlahan sampai tekanan pada clutch mencapai tekanan maksimumnya. Proses ini disebut dengan istilah “modulasi” yaitu proses menaikkan tekanan pada clutch secara bertahap. Tekanan maksimum dibatasi oleh orifice D, dimana pada saat load piston mencapai orifice ini tekanan oli tidak akan dapat naik lagi karena olinya terbuang ke drain. Torque Converter Inlet Ratio Valve Cara kerja inlet ratio valve adalah menggunakan perbandingan antara tekanan oli dari pompa dan luas penampang bagian dalam valve dengan tekanan oli yang menuju torque converter dan luas penampang kiri bagian luar valve. Modulating Valve Terdapat beberapa jenis modulating valve, diantaranya adalah modulating relief valve dan modulating reducing valve. Differential Valve Differential valve memiliki fungsi : • Membedakan tekanan oli P1 (speed clutch pressure) dengan P2 (directional clutch pressure) sebesar 55 psi • Menahan aliran oli menuju P2 pada saat transmission pada posisi neutral • Membuang oli dari belakang load piston (ruangan sebelah kanan load piston) pada saat perpindahan gigi • Sebagai pengaman apabila engine dihidupkan dan posisi transmission tidak dalam posisi neutral, maka machine tetap tidak akan dapat bergerak. Initial/Primary Pressure Initial atau primary pressure adalah tekanan oli pada saat proses modulasi dimulai. Pada saat itu, clutch sudah terisi oli akan tetapi load piston belum bergerak mendorong spring dan modulation valve. Bila nilai initial pressure berubah (lebih rendah atau lebih tinggi dibandingkan spesisikasinya) maka maximum pressure juga akan ikut berubah. Bila maximum pressure berubah, maka yang harus distel adalah initial pressure-nya, bukan maximum pressure-nya. Penyetelan dilakukan dengan cara menambah atau mengurangi shim yang terdapat pada load piston.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
43
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Screened Orifice Orifice ini berfungsi sebagai pengatur jumlah aliran oli menuju bagian belakang load piston. Sehingga pada saat yang bersamaan, tekanan oli pada clutch dan pada modulation valve akan berbeda dengan tekanan oli dibelakang load piston. Hal ini mengakibatkan terjadinya proses modulasi.
Gambar 37 - Transmission Control Valve posisi First Speed Forward
Gambar diatas menunjukkan transmission control valve pada posisi kecepatan satu).
1st
forward speed (maju
Speed selector spool bergeser ke kanan sehingga membuka saluran oli dari clutch #3 menuju drain dan juga membuka saluran oli dari pompa menuju clutch #5. Gerakkan speed selector spool juga mengakibatkan tertutupnya saluran oli dari sebelah kiri differential valve menuju drain sehingga differential valve dapat bergerak penuh ke kanan. Saat tekanan oli di ruangan sebelah kiri differential valve tersebut melebihi tekanan spring pada differential valve (nilainya biasanya sebesar 55 psi), maka differential valve akan bergerak ke kanan sehingga oli dapat mengalir menuju directional clutch. Maka, kini clutch #2 dan #5 terisi oli sehingga transmission ber gerak pada kecepatan 1 maju.
44
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 3.8 - Transmisison Control Valve D8R
Gambar diatas menunjukkan varian lain dari transmission control valve yang digunakan pada Track Type Tractor D8R. Pada transmission control valve diatas posisi neutral terdapat pada directional selector spool, bukan pada speed selector spool seperti pada pembahasan sebelumnya. Cara kerja masing-masing komponennya adalah sama dengan transmission control valve jenis sebelumnya.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
45
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Neutralizer Valve
Gambar 39 - Neutralizer Valve
Transmission control valve diatas adalah versi yang biasanya digunakan pada Wheel Loader. Pada control valve ini dilengkapi dengan neutralizer valve yang berfungsi untuk mengeluarkan oli dari ruangan disebelah kiri differential valve. Pada saat neutralizer valve mendapatkan sinyal oli, spool pada neutralizer valve akan bergerak kebawah sehingga membuka saluran oli dari ruangan sebelah kiri differential valve menuju tangki. Akibatnya, differential valve bergerak ke kiri dan mengeluarkan oli dari directional clutch ke drain melewati ujung kanan differential valve. Karena oli dari directional clutch di buang maka hanya speed clutch saja yang engage sehingga transmission menjadi neutral walaupun transmission control lever berada pada posisi gigi tertentu. Neutralizer diaktifkan dengan cara menginjak pedal sebelah kiri pada ruang operator. Saat pedal diinjak, oli mengalir menuju neutralizer valve dan mendorong spool pada neutralizer valve kebawah.
46
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 40 - Grafik Clutch Engagement
Gambar diatas memperlihatkan grafik clutch engagement. Saat perpindahan gigi terjadi, tekanan P1 dan P2 akan turun karena sebagian olinya dibuang ketangki dan sebagian lagi mengisi clutch yang baru. Tekanan P1 dan P2 pada clutch yang baru akan naik secara ber tahap mulai dari initial pressure sampai maximum pressure. Selama kenaikkan tekanan dari initial pressure ke complete clutch engagement, akan terjadi slip pada speed dan directional clutch. Tekanan P1 selalu berbeda dengan P2 dengan nilai perbedaan yang tetap. Hal ini diatur oleh differential valve.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
47
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 41 – Grafik Pengaruh Initial Pressure
Gambar diatas memperlihatkan grafik pengaruh initial pressure terhadap proses perpindahan gigi. Garis berwarna merah menunjukkan nilai initial pressure yang normal sehingga proses perpindahan gigi menjadi halus. Apabila initial pressure terlalu rendah (garis berwarna hijau) maka proses clutch engagement akan lambat sehingga plate dan disc akan slip lebih lama. Hal ini akan menyebabkan keausan lebih tinggi pada plate dan disc. Maximum pressure juga akan rendah, akibatnya clutch juga akan slip pada saat beban berat. Initial pressure yang terlalu tinggi akan menyebabkan proses clutch engagement yang terlalu cepat sehingga proses perpindahan gigi menjadi kasar (garis berwarna biru). Bila initial pressure tinggi maka maximum pressure juga akan ikut tinggi. Proses modulasi yang lambat dapat pula diakibatkan oleh tersum batnya screened orifice. Namun, maximum pressure akan sesuai dengan spesifikasinya (garis berwarna kuning).
48
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
ELECTRONIC TRANSMISSON CONTROL VALVE
Gambar 42 – Electronic Transmission Control Valve
Transmission control valve jenis ini memiliki struktur komponen yang sama dengan yang terdapat pada manual transmission control valve. Perbedaanya terletak pada cara menggerakkan speed selector spool dan directional selector spool-nya. Penggerakkan selector spool dilakukan dengan cara mengalirkan oli ke salah satu dari kedua ujung selector spool. Aliran oli ini diatur oleh on/off solenoid. On/off solenoid dikirim arus oleh transmission electronic control module (ECM). Pengaturan solenoid mana yang akan dikirim arus dilakukan oleh ECM setelah ECM menerima input dari berbagai komponen input elektronik. Pada gambar diatas terdapat lima buah on/off solenoid yaitu : •
Solenoid #1 untuk mengaktifkan directional clutch #1
•
Solenoid #2 untuk mengaktifkan directional clutch #2
•
Solenoid #3 untuk mengaktifkan speed clutch #3
•
Solenoid #4 untuk mengaktifkan speed clutch #4
•
Solenoid #5 untuk mengaktifkan speed clutch #5
TRAINING CENTER CILEUNGSI
49
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 43 – Power Train Electonic System 992G
Diagram diatas adalah transmission electronic system yang terdapat pada Wheel Loader 992G. Komponen-komponen yang terdapat pada kotak sebelah kiri adalah komponen-komponen input. Sedangkan pada kotak kanan adalah komponen-komponen output. Komponen-komponen input akan mengirimkan sinyal ke ECM (Electronic Control Module). Pada ECM data-data ini diolah untuk menentukan komponen output mana yang akan dikirimi arus oleh ECM. Sebagai contoh, bila operator menginginkan first speed forward dengan menggerakkan STIC (Steering and Transmission Integrated Control) maka STIC akan mengirimkan sinyal ke ECM mengenai posisi transmission yang diminta operator. ECM kemudian, berdasarkan informasi dari STIC, mengirimkan arus ke solenoid #2 dan solenoid #5.
50
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 44 – Power Train Hydraulic System 992G posisi First Speed Forward
Gambar diatas adalah transmission hydraulic system yang digunakan pada Wheel Loader 992G. Sebagai tambahan, 992G menggunakan torque converter jenis impeller clutch dan lockup clutch torque converter. Pada saat transmission lever switch digerakkan ke posisi first speed forward, ECM akan mengirimkan arus menuju solenoid #2 dan #5, sehingga solenoid-solenoid ini akan membuka aliran oli dari pompa menuju masing-masing selector spool. Oli dari solenoid #2 akan mengalir menuju ujung bagian atas directional selector spool sehingga selector spool ini bergerak ke bawah. Gerakan spool ini akan membuka aliran oli dari pompa menuju clutch #2. Dari solenoid #5 oli mengalir menuju bagian bawah directional selector spool menyebabkan spool ini bergerak naik dan membuka aliran oli dari pompa menuju clutch #5.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
51
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
INDIVIDUAL CLUCTH MODULATION (ICM)
Gambar 45 - Transmission ICM Hydraulic System
Individual clutch modulation control valve digunakan pada semua Off Highway Truck (kecuali 797), Articulated Truck, Wheel Tractor Scraper dan Challenger. ICM transmission hydraulic control unit terdiri dari beberapa valve, yaitu : • Downshift solenoid (untuk perpindahan gigi secara elektronis) • Upshift solenoid (untuk perpindahan gigi secara elektronis) • Rotary actuator • Selector valve group • Pressure control group Pada transmission control valve jenis ini berbeda dengan jenis lainnya dimana tekanan pada setiap clutch dimodulasi secara individual (karenanya disebut Individual Clutch Modulation di singkat ICM), untuk menghaluskan proses perpindahan gigi saat beban tinggi. Masing-masing individual control valve tersebut (selanjutnya disebut dengan istilah valve station) ditandai dengan huruf A sampai H ( valve station A, valve station B dan seterusnya). Setiap valve station memiliki setting nilai tekanan oli yang berbeda, sehingga antara tekanan oli clutch satu dengan lainnya akan berbeda pula. Valve station-valve station ini terletak pada pressure control group. Untuk proses perpindahan gigi digunakan tiga buah solenoid yaitu upshift solenoid, downshift solenoid dan lockup solenoid yang akan diatur oleh transmission ECM. Transmission ECM akan memantau berbagai faktor untuk menentukan kapan perpindahan gigi dapat dilakukan. Pada saat shift solenoid dialiri arus, oli pompa akan mengalir menuju rotary actuator. Rotor pada bagian tengah rotary actuator terhubung secara mekanis dengan rotary selector spool yang terdapat pada selector valve group. Posisi rotary selector spool akan menentukan valve station mana pada pressure control group yang akan dialiri oli dari pompa dan valve station mana yang olinya akan dibuang. Setiap valve station akan memodulasi tekanan untuk masingmasing clutch.
52
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 46 - OHT Valve Station
Pada setiap valve station terdapat modulation reduction valve, load piston, selector piston, decay orifice, load piston orifice, slug dan ball check valve. Cara kerjanya pun sama, karenanya akan dibahas disini hanya satu buah valve station saja. Pada saat perpindahan gigi dimulai, pilot oil passage menerima aliran oli dari rotary selector spool. Hal ini akan menyebabkan selector piston dan load piston bergerak melawan gaya spring dan modulation reduction valve pun terdorong ke kiri. Gerakan modulation reduction valve ke kiri akan membuka saluran oli dari pompa menuju clutch dan menutup saluran dari clutch menuju drain. Oli juga akan mengisi ruangan antara selector piston dan load piston. Setelah clutch terisi penuh dengan oli, tekanan oli pada clutch akan naik dan menyebabkan load piston bergerak melawan gaya spring. Oli juga akan masuk melewati orifice pada modulation reduction valve, membuka ball check menuju slug chamber disebelah kiri modulation reduction valve. Tekanan oli pada slug chamber bekerja melawan tekanan dari load piston. Tekanan oli akan naik sampai load piston tidak lagi dapat bergerak ke kiri (menyentuh stopper). Pada saat tersebut maka tekanan pada clutch telah mencapai maksimum. Ada dua faktor yang mengatur berapa lama waktu yang diperlukan tekanan oli pada clutch untuk mencapai maksimum yaitu ukuran load piston orifice dan gaya spring. Perhatikan kode warna pada saat membongkar pressure control valve. Gaya spring dapat distel dengan cara menambah atau mengurangi shim pada load piston. Pada saat clutch penuh oleh oli, modulation reduction valve akan bergerak ke kanan dan ke kiri untuk mempertahankan tekanan pada clutch agar konstan. Saat terjadi lagi perpindahan gigi maka posisi rotary selector spool akan menyebabkan pilot oil didrain. Spring akan menggerakkan selector piston ke kanan. Saluran antara load piston dan selector piston akan terbuka ke drain. Spring juga akan mendorong load piston ke kanan.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
53
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Decay orifice terletak pada saluran menuju drain untuk mengatur berapa lama waktu yang diperlukan untuk men-drain oli. Orifice ini juga diberi kode warna. Hanya clutch untuk reverse saja yang tidak memiliki decay orifice. Berikut ini adalah tabel clutch yang engage yang terdapat pada Off Highway Truck 793C
SPEED
CLUTCH ENGAGE
N1 N2 R 1F 2F 3F 4F 5F 6F
3 1 1 dan 6 1 dan 5 2 dan 5 1 dan 4 2 dan 4 1 dan 3 2 dan 3
Gambar 47 – Trasmission Electronic Control System
Diagram diatas menunjukkan komponen-komponen elektronik yang digunakan pada individual clutch modulation transmission. Ada dua jenis control system yang digunakan pada Off Highway Truck Caterpillar saat ini. Machine yang terdahulu menggunakan Electronic Programmable Transmission Control (EPTC) sedangkan machine terbaru menggunakan Tranmsission Electronic Control Machine. Walaupun namanya berbeda tetapi kedua sistem ini memiliki cara kerja yang sama. Skema diatas adalah yang digunakan pada 793C 4GZ dan ATY.
54
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Fungsi dari control system ini adalah untuk mengatur arah dan kecepatan gerak transmission sesuai dengan yang diinginkan oleh operator. Transmission/Chassis ECM menerima informasi dari berbagai komponen input seperti shift lever switch, Transmission Output Speed (TOS) sensor, transmission gear switch, body position sensor dan hoist lever sensor. Berdasarkan input dari komponen-komponen tersebut, Transmission/Chassis ECM menentukan apakah transmission harus upshift, downshift, meng-engage-kan lockup clutch atau membatasi transmission gear. Tindakan ini didapatkan dengan cara mengirimkan sinyal ke berbagai komponen output. Komponen output termasuk diantaranya upshift, downshift dan lockup solenoid, back-up alarm dan lain-lain.
ELECTRONIC CLUTCH PRESSURE CONTROL (ECPC)
Gambar 48 - 797B Transmission Clutch Engagement
ECPC digunakan pada beberapa Track Type Tractor, Wheel Loader dan Off Highay Truck 797. Pada sistem ini, pengaturan modulasi pada clutch diatur oleh transmission ECM dengan cara mengatur besar kecilnya arus yang dikirimkan ke proportional solenoid pada transmission clutch. Transmission ECM memilih transmission clutch mana yang harus engage dan memodulasi tekanan pada clutch secara elektronis menggunakan proportional solenoid. Proportional solenoid valve akan mengatur modulasi tekanan clutch. Setiap transmission clutch pada planetary group memiliki solenoid valve masing-masing. Gambar diatas adalah skema ECPC yang digunakan pada Off Highway Truck 797B. Untuk mengatur kehalusan proses engagement pada transmission clutch, ECM menggunakan beberapa input antara lain dari transmission speed, engine speed dan power train oil temperature.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
55
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 49 - Transmission Modulating Valve & Proportional Solenoid
Transmission clutch engage secara hidrolis dan di-release oleh tekanan spring. Transmission modulating valve solenoid di aliri arus oleh ECM untuk dapat mengirimkan oli ke clutch. Ketika solenoid di aliri arus, rod akan bergerak ke kanan mendorong ball mendekati orifice. Ball akan mulai menghambat aliran oli menuju drain. Tekanan oli di ujung kiri spool akan naik dan mendorong spool ke kanan sehingga aliran oli dari pompa terbuka ke clutch. Bila arus menuju solenoid diputus, spool akan bergeser ke kiri akibat adanya tekanan dari spring ditambah tekanan oli dari pompa. Kondisi ini akan mengurangi tekanan oli menuju clutch.
56
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
HYDROSTATIC DRIVE SYSTEM
Gambar 50 - Skema Hydrostatic Drive System
Hydrostatic drive system adalah suatu sistem hidrolik rangkaian tertutup (closed loop hydraulic system) yang menyediakan variasi kecepatan machine yang tidak terbatas. Hydrostatic drive system terdiri dari pompa, motor, control valve, reservoir tank dan saluran yang menghubungkan komponen-komponen tersebut. Perbedaan utama antara hydraulic drive system dengan hydrostatic drive system adalah : -
Pada hydrostatic drive system, arah aliran oli dari pompa menentukan arah gerak machine (maju/mundur) Pada hydrostatic drive, oli dari motor mengalir menuju pompa (closed loop) sementara pada hydraulic drive kembali menuju tangki melalui control valve.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
57
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 51 - Hydrostatic Drive System
Hydrostatic drive system mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolis dan merubah kembali tenaga hidrolis menjadi tenaga mekanis menggunakan sistem hidrolik rangkaian tertutup. Oli hidrolik mengalir dari pompa menuju motor dan kembali menuju pompa. Control valve mengarahkan kerja pompa dan aliran oli. Kelebihan oli yang tidak digunakan oleh sistem mengalir melalui oil cooler dan kembali ke tangki. Komponen-komponen yang diperlukan pada hydrostatic drive system adalah : -
Variable displacement piston pump
-
Saluran untuk oli
-
Control valve
-
Motor penggerak
58
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 52 - Aliran Oli pada Hydrostatic Drive System
Tenaga mekanis, yang disediakan oleh engine, diubah menjadi tenaga hidrolis (aliran oli) oleh variable displacement piston. Jumlah dan arah aliran oli ditentukan oleh sudut swashplate pada pompa. Pompa akan mengalirkan oli, tergantung kebutuhan, menuju motor melalui saluran oli. Motor akan menggerakkan machine, maju atau mundur. Arah aliran oli dari pompa menentukan arah gerak machine. Pada wheel type machine seperti vibratory compactor, motor dapat menggerakkan rear axle dan drum untuk menggerakkan machine. Tekanan oli pada saluran penggerak (drive line) ditentukan oleh beban pada drive motor. Bila beban pada motor meningkat maka tekanannya juga akan naik. Drive line yang mengalirkan oli ke motor disebut “high pressure side/sisi bertekanan tinggi”. Sedangkan saluran yang mengalirkan oli dari motor ke pompa disebut “low pressure side/sisi bertekanan rendah”.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
59
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 53 – Komponen-komponen pada Hydrostatic Drive System
Komponen-komponen lain pada hydrostatic drive system antara lain : 1. Charge Pump berfungsi menyuplai oli ke propel pump dan menyediakan makeup oil untuk sistem. 2. Charge Pressure Relief Valve berfungsi membatasi tekanan charge system. 3. Crossover & Main Relief Valve berfungsi membatasi tekanan maksimum pada high pressure side dan pada saat terjadi high pressure spike (fluktuasi tekanan yang tinggi) memindahkan oli dari high pressure side ke low pressure side. 4. Low Pressure Charge Relief Valve membatasi tekanan oli pada return loop, mengirimkan sebagian oli menuju case drain circuit untuk pendinginan dan pelumasan. 5. Shuttle Valve berfungsi mengalirkan oli dari low pressure side menuju low pressure charge relief valve. Flushing Valve (beberapa sistem menggunakan flushing valve sebagai pengganti low pressure charge relief valve dan shuttle valve) berfungsi mengalirkan oli low pressure side menuju low pressure charge relief valve. 6. Flow Divider Valve (bila dilengkapi) berfungsi membagi aliran oli antara penggerak depan dan belakang. Valve ini hanya digunakan pada sistem yang memiliki satu pompa untuk penggerak depan dan belakang.
60
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
HYDRAULIC DRIVE SYSTEM
Gambar 54 - Hydraulic Drive System
Hydraulic drive system adalah pemindahan tenaga secara hidrolis dari engine menuju track pada Caterpillar machine ter tentu. Tidak seperti pada powershift transmission, hydraulic drive (penggerak hidrolis) tidak memerlukan steering clutch, bevel gear pinion atau komponen penggerak mekanis lainnya untuk mengatur pergerakkan machine. Hydraulic drive terdiri dari pompa, saluran oli, motor, control valve dan reservoir tank. Pada sistem ini aliran oli hidrolik dari pompa akan mengalir menuju motor dan kembali ke tangki. Control valve akan mengatur kemana arah aliran oli.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
61
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 55 - Komponen-komponen pada Hydraulic Drive System
Komponen utama pada hydraulic drive system adalah : 1. Variable displacement piston pump - Hydraulic line 2. Control valve 3. Fixed atau variable displacement piston motor 4. Hydraulic oil tank
62
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 4 Differential DIFFERENTIAL Fungsi differential adalah -
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 antara lain : a. Standard Differential. b. 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. c.
Limited Slip Differential, digunakan pada wheel loader menengah (optional), beberapa wheel loader besar dan articulated truck dan merupakan pengganti standard differential.
d. Differential Lock, biasanya digunakan pada motor grader.
STANDARD DIFFERENTIAL
Gambar 56 - Standard Differential
TRAINING CENTER CILEUNGSI
63
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Komponen standard differential adalah : •
Differential case
•
Pinion gear atau spider gear
•
Side gear
•
Spider shaft
Differential Case Differential case assembly merupakan tempat komponen-kompo nen dari differential group. Bevel ring gear di baut 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 berrotasi dan berrevolusi 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 di-spline ke sun gear shaft. Pinion gear akan menggerakkan side gear sehingga sun gear shaft akan berputar. Differential jenis ini tidak effisien 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.
64
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
NO-SPIN DIFFERENTIAL
Gambar 57 - No-SPIN Differential
Pada No-SPIN differential, spider shaft langsung terhubung dengan jaw clutch yang di-spline dengan side gear. Saat bergerak lurus, jaw clutch akan engage dan spider shaft tengah memutar axle dengan kecepatan yang sama. Bila putaran salah satu roda melebihi putaran penggerak atau overrun, No-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.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
65
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
LIMITED SLIP DIFFERENTIAL
Gambar 58 - 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. Pada standard differential, bila machine di angkat dan salah satu roda di rem, 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.
66
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
DIFFERENTIAL LOCK
Gambar 59 - 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 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. Differential untuk motor grader memiliki clutch antara side gear kiri dan differential housing. Saat differential terkunci, solenoid akan mengalirkan oli ke belakang piston untuk mengengage -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 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.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
67
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
68
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 5 Final Drive FINAL DRIVE Final drive merupakan komponen power train paling akhir yang merubah kecepatan menjadi torsi yang mampu menarik beban yang sangat berat. Hal ini memungkinkan komponen-komponen power train lainnya menerima torsi yang relative ringan sehingga usia pakai komponen power train tersebut menjadi lebih awet. Jenis-jenis final drive yang masih digunakan Caterpillar antara lain : - Bull type final drive - Planetary final drive Dilihat dari proses peningkatan torsinya, final drive dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu : - Single reduction, dimana proses pengurangan torsi terjadi satu kali, biasanya digunakan pada track type tractor kecil. - Double reduction, dimana proses pengurangan torsi terjadi dua kali
Gambar 60 - Jenis-Jenis Final Drive
Gambar diatas menunjukkan jenis-jenis dari final drive antara lain ( dari kiri atas searah jarum jam) : •
Single reduction bull type
•
Double reduction bull type
•
Double reduction planetary gear type
•
Single reduction planetary gear type
TRAINING CENTER CILEUNGSI
69
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 61 - Bull Gear
Gambar diatas memperlihatkan single reduction bull gear. Final drive jenis ini banyak digunakan pada Track Type Tractor.
DOUBLE REDUCTION PLANETARY GEAR SET
Gambar 62 - Double Reduction Planetary Final Drive
Double reduction planetary final drive memiliki dua buah planetary set sehingga terjadi dua kali pengurangan kecepatan.Axle akan menggerakkan first reduction sun gear. Karena first reduction ring gear ditahan oleh spindle maka tenaga mengalir melalui first reduction planet carrier. First reduction planet carrier di-spline dengan second reduction sun gear sehingga second reduction sun gear menjadi input pada second planetary gear set. Second reduction ring gear juga tertahan oleh spindle sehingga tenaga mengalir ke second reduction planet carrier yang tersambung dengan roda.
70
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 6 Steering & Brake System Pada bagian ini dibahas mengenai jenis-jenis steering pada track type machine dan brake system secara umum.
STEERING SYSTEM Steering system pada machine yang menggunakan track terdapat tiga macam, yaitu: 1. Differential Steering System 2. Steering Clucth & Brake 3. Steering dengan Track Motor
DIFFERENTIAL STEERING SYSTEM 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).
Gambar 63 - Komponen Differential Steering
Pada gambar diatas memperlihatkan hubungan antar komponen pada differential steering system. Differential steering system terdiri dari tiga buah planetary gear set, yaitu : 6. Steering planetary set 7. Drive planetary set, dan 8. Equalizing planetary set
TRAINING CENTER CILEUNGSI
71
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
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 di-spline-kan ke carrier pada steering planetary set sedangkan axle shaft kanan di-spline ke carrier equalizing planetary set Bergerak Lurus
Gambar 64 - 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.
72
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Belok Kiri
Gambar 65 - 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.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
73
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Counter rotation
Gambar 66 - 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.
74
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
STEERING CLUTCH & BRAKE
Gambar 67 - Steering Clutch & Brake
Steering clutch & brake digunakan pada pipelayer dan track type tractor yang tidak menggunakan differential steering system. Steering clutch & brake system digunakan untuk membelokkan machine. Pada setiap sisi machine terdapat satu steering clutch & brake group. Saat berbelok secara gradual/bertahap, steering clutch akan disengage (terputus) untuk mengurangi jumlah tenaga menuju salah sisi tersebut. Bila berbelok tajam, steering clutch akan terputus sama sekali dan brake akan bekerja sebagian atau seluruhnya. Perhatikan gambar diatas, steering clutch berpasangan dengan band brake. Pada beberapa CSeries track type tractor kecil menggunakan dua buah steering pedal dan lainnya menggunakan dua buah steering lever. Pada track type tractor terbaru menggunakan Finger Tip Control (FTC). Bila control digerakkan sedikit maka machine akan berbelok secara gradual dan bila digerakkan secara penuh maka machina akan berbelok tajam. Steering clutch akan engage oleh tekanan spring dan akan release (lepas) karena adanya tekanan hidrolik (spring engage, hydraulically release). Tenaga dari bevel gear dan shaft menuju steering clutch driving drum, yang lalu meneruskan tenaga menuju steering clutch. Besarnya tenaga yang mengalir melalui steering drum luar dan shaft menuju hub akan tergantung dari besarnya tekanan oli pada steering clutch. Sprocket dikatkan pada hub. Yoke assembly dan piston diatur oleh steering control valve dibelakang operator seat. Steering clutch outer drum juga merupakan brake drum. Pengaturan oli menuju steering clutch dilakukan oleh steering clutch & brake control valve
TRAINING CENTER CILEUNGSI
75
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 68 - Steering Clutch & Brake
Pada saat steering control valve mengirimkan oli menuju steering clutch cylinder, steering clutch cylinder akan menggerakkan yoke dan pressure plate assembly ke kiri. Hal ini akan mengurangi tekanan dorong pada disc dan plate. Akibatnya track akan terputus dari power train. Pada saat pedal ditekan melewati release point dari clutch, brake band akan menyentuh steering clutch outer drum dan memungkinkan machine berbelok tajam. Besarnya gaya yang digunakan untuk menekan pedal akan menentukan brake engagement.
76
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 69 - Steering Clutch & Brake
Pada track type tractor terkini mempunyai dua set multi disc clutch dan diatur dengan finger tip control (FTC) steering lever. Pada model ini digunakan electrohydraulic system. Pergerakan kecil pada control menyebabkan machine berbelok gradual, dimana steering clutch terlepas hubungannya (release). Steering clutch aktif bila ada tekanan oli. Pergerakkan penuh pada control menyebabkan machine berbelok tajam, dimana steering clutch release dan brake akan bekerja. Brake clutch aktif (engage) karena tekanan spring dan dilepas (release) karena adanya tekanan oli. Karenanya, brake akan aktif apabila tekanan oli hilang (tidak ada oli). Pada gambar diatas, tenaga mengalir dari bevel gear melalui axle shaft sebelah dalam menuju input hub. Steering clucth menghubungkan input hub dengan output hub. Brake clutch menghubungkan brake housing (yang diam) dengan output hub. Saat pergerakkan steering lever menyebabkan steering clutch terlepas (disengage) secara perlahan, steering clutch akan slip sehingga tenaga akan berkurang dan dikirimkan menuju output hub.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
77
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
STEERING & BRAKE VALVE
Gambar 70 - Steering & Brake Valve
Pada saat brake pedal diinjak, brake shaft akan berputar dan menyebabkan cam lobe pada brake pedal shaft menyentuh brake plunger kiri dan kanan. Cam lobe menggerakkan plunger menekan spring dan spring akan menekan brake spool. Brake spool akan bergerak dan menutup aliran oli dari pompa menuju brake. Oli pada brake akan dialirkan ke tangki melalui brake spool. Tekanan spring akan mengaktifkan brake. Saat parking brake engage (aktif), parking brake shaft berputar menyebabkan lever membuka poppet valve. Hal ini akan menyebabkan check valve menutup dan oli tidak akan mengalir menuju brake spool. Oli dari brake dialirkan ke tangki dan spring akan mengaktifkan brake. Saat steering control lever digerakkan, steering shaft berputar dan menyebabkan cam lobe pada steering shaft menyentuh steering clutch plunger tertentu, tergantung kemana arah belok yang diinginkan. Steering clutch plunger akan menggerakkan steering clutch spool. Hal ini akan menyebabkan steering clutch terlepas (release) karena aliran oli menuju clutch tertutup dan oli di dalam steering clutch dialirkan ke tangki. Bila steering control lever bergerak melebihi setengah jalan, cam lobe akan menyentuh brake plunger dan brake mulai aktif (engage). Steering clutch & brake valve dirancang agar pada saat valve mendorong steering shaft cam lobe, steering clutch akan release (terlepas) secara sempurna sebelum steering shaft cam lobe menyentuh brake plunger. Steering clutch harus didrain secara total sebelum brake-nya diaktifkan.
78
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
STEERING DENGAN TRACK MOTOR
Gambar 71 - Track Motor Circuit
Steering yang dilengkapi dengan track motor digunakan pada machine yang menggunakan hydrostatic transmission seperti wheel loader kecil, bulldozer tipe kecil, compactor, dan lainnya dan juga excavator. Kecepatan berbelok machine ditentukan oleh jumlah aliran oli dari pompa menuju track motor. Pengaturan jumlah aliran oli menuju track motor dilakukan oleh travel control valve
TRAINING CENTER CILEUNGSI
79
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
BRAKE SYSTEM
Gambar 72 - Brake System
Fungsi brake system pada suatu machine adalah untuk memperlambat dan menghentikan atau menahan machine agar diam. Mekanisme pengereman menggunakan gaya gesekan untuk melakukan fungsi tersebut. Berdasarkan rancangannya, brake terdapat beberapa jenis yaitu: •
Expanding shoe
•
Contracting band
•
Caliper disc
•
Multiple disc
Berdasarkan kegunaannya, brake system terbagi menjadi: 1. Service brake, berfungsi untuk menghentikan atau memperlambat laju machine. Perlambatan dapat dilakukan dengan: a. Service brake pedal, yakni menggunakan kaki b. Manual retarder, pengaktifannya menggunakan tangan sehingga lebih presisi dibandingan dengan menggunakan pedal c.
Automatic retarder, pengaturannya dilakukan secara otomatis oleh sistem, sehingga sangat presisi.
2. Parking brake, berfungsi untuk mencegah agar machine tidak bergerak pada saat machine sudah berhenti atau tidak bergerak lagi. 3. Emergency/secondary brake, berfungsi untuk menghentikan machine dalam keadaan darurat. Sistem dan komponen yang digunakan sama dengan yang digunakan untuk parking brake tetapi pengaturannya dilakukan oleh tangan atau kaki sehingga mudah terjangkau saat terjadi keadaan darurat.
80
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Pengaktifan brake dapat dilakukan dengan cara: •
Hydraulic
•
Air over hydraulic
•
Nitrogen over hydraulic
•
Air
Expanding Shoe
Gambar 73 - Expanding Shoe
Jenis brake ini digunakan pada, antara lain, wheel loader, wheel tractor scraper dan compactor. Saat kerja normal, gaya spring akan menarik shoe dan brake lining menjauhi brake drum sehingga brake akan release. Saat brake diaktifkan, shoe akan bergerak menyentuh brake drum. Gaya gesekan antara brake lining dan brake drum akan menyebabkan laju machine melambat atau berhenti, tergantung dari besarnya gaya yang digunakan untuk menggerakkan brake shoe.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
81
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
CONTRACTING BAND
Gambar 74 - Contracting Band
Brake jenis ini digunakan pada track type tractor kecil model lama, track type loader 933 dan 939 dan beberapa pipelayer Saat operator menginjak kedua brake/steering pedal atau brake pedal, linkage mekanis akan mengikat/menahan steering clutch outer drum. Gaya spring akan mengembalikan pedal ke posisi semula bila operator tidak lagi menekan brake.
82
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
CALIPER DISC
Gambar 75 - Caliper Disc
Caliper disc brake digunakan pada berbagai jenis machine seperti articulated dump truck dan off highway truck. Pada brake jenis ini, brake lining menyentuh kedua sisi disc. Saat kerja normal, brake akan release. Brake lining tidak menyentuh disc. Oli selalu terdapat pada cylinder untuk mempertahankan zero clearance antara brake lining dan disc untuk menjaga agar disc tetap bersih. Apabila brake diinjak, tekanan oli akan menggerakkan kedua piston dan proses pengereman pun berlangsung.
Gambar 76 - Caliper Disc Brake Engaged
TRAINING CENTER CILEUNGSI
83
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
MULTIPLE DISC
Gambar 77 - Multiple Disc
Multiple disc brake digunakan pada machine diantaranya off highway truck, articulated dump truck, motor grader dan elevated sprocket – track type tractor Brake jenis ini memiliki beberapa pasangan disc (kuning, yang di-spline ke rotating wheel) dan plate (biru, di-spline ke wheel spindle yang diam). Saat brake release, spring akan mendorong piston menjauhi plate dan disc sehingga plate dan disc terpisah dan dapat berputar bebas. Brake cooling system akan menyuplai oli melalui disc dan plate untuk mendinginkannya. Saat brake diinjak, oli akan masuk ke ruangan dibelakang piston, mendorong piston untuk menekan disc dan plate. Gaya gesek terjadi pada disc dan plate dan plate akan menahan disc untuk diam. Proses pengeremanpun berlangsung.
84
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
TOPIK 7 Suspension System TUJUAN 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 Faktorfaktor 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.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
85
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
SISTEM SUSPENSI 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
Gambar 78 – Oscillating 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.
86
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 79 – Motor 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.
OVAL TRACK SUSPENSION
Gambar 80 - Oval Track
Beberapa mesin menggunakan rancangan rigid track frame. Rancangan ini dipasang dengan kokoh dibagian depan main frame, demikian halnya pada bagian belakang. Tidak ada relative movement antara track frame dan main frame. Fitur ini memberikan stabilitas yang jauh lebih baik dan digunakan pada loader dan excavator yang menggunakan track.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
87
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
DEAD AXLE ARRANGEMENT
Gambar 81 – Track Frame dengan penahan diagonal.
Track frame berputar pada sebuah “dead” axle atau pivot shaft yang juga merupakan penopang sprocket. Axle ditahan pada posisi stasioner pada main frame. Bearing pada ujung luar axle memungkinkan track frame berputar ke atas dan ke bawah, dan juga menopang ujung luar sprocket hub. Track frame diposisikan benar-benar sejajar dengan main frame mesin oleh penahan diagonal (diagonal braces). Ujung dalam dari diagonal brace dipasang pada sebuah block bearing yang ditempatkan pada dead axle di bawah main frame traktor. Dalam beberapa kasus pihak pabrik pembuat menyebut penahan diagonal sebagai A-Frame.
Gambar 82 - Track Frame
Track frame dipasang pada final drive bearing case, pada streeing clutch dan bevel gear case. Diagonal brace memberikan stabilitas serta menjaga track frame agar tetap paralel. Frame tersebut dapat digerakkan naik dan turun secara terpisah.
88
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 83 - Equaliser bar
Main frame memiliki sebuah equaliser bar yang berputar dalam sebuah dudukan. Bagian depan roller frame ditempatkan pada ujung equliser bar. Susunan ini memungkinkan roller frame berputar dengan sudut yang kecil secara vertikal namun tidak secara horisontal.
Gambar 84 - Kerja Equaliser Bar
Tack roller frame berputar di sekitar axle belakang. Bagian depan frame dapat bergerak ke atas atau ke bawah oleh equaliser bar dibagian depan mesin. Susunan ini meningkatkan stabilitas mesin, serta setiap track kontak secara maksimum dengan tanah.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
89
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
ELEVATED SPROCKET TRACK SUSPENSION
Gambar 85 - Eleveated Sprocket Track
Salah satu karakteristik desain yang paling mudah terlihat dari desain elevated sprocket adalah susunan track yang berbentuk segitiga. Alasan dari desain ini adalah sprocket dan final drive berada dalam posisi terangkat (dinaikkan) diatas track roller frame. Pada posisi ini, final drive dipasang pada titik tengah yang segaris dengan bevel gear dan streering clutch & brake. Selain itu, final drive dinaikkan diatas menghindari keausan yang lebih cepat selama operasi. Karena tidak terhubung langsung roller frame, final drive tidak menopang berat dari mesin. Hal ini membuat undercarriage dan suspensi lebih elastis (fleksibel).
Gambar 86 - Undercarriage arrangement
Desain seperti ini dipasang pada traktor jenis D4 hingga D11. Model D8 keatas dipasang suspended undercarriage dan model di bawah D8 digunakan desain roller bawah yang kaku. Gambar diatas menunjukkan lokasi dari komponen-komponen dalam susunan suspended undercarriage. Susunan undercarriage yang kokoh akan lmenjaga agar track selalu berada ditanah, membantu mengurangi kerusakan undercarriage, serta meningkatkan kenyamanan operator. Bogie adalah komponen yang menyangga idler dan track roller yang terdiri dari dua jenis yaitu major bogie dan minor bogie. Terdapat dua major bogie yang menyangga idler depan dan belakang dan masing-masing juga menyangga sebuah minor bogie. Minor bogie terpasang pada major bogie untuk tempat pemasangan track roller.
90
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Major bogie dan minor bogie terpasang menggunakan cartridge pin yang memiliki pelumas oil dan penyekat. Pada masing masing major bogie terdapat rubber pad dan rubber pad pasangannya terpasang pada roller frame. Delapan rubber pad digunakan secara berpasangan pada setiap roller frame. Sebuah rubber pad dipasang pada bagian atas dari masing-masing keempat major bogie. Keempat rubber pad lainnya dipasang pada bagian dasar roller frame sejajar dengan pad pada major bogie. Pad membatasi gerakan keatas major bogie dan beroperasi mirip seperti shock absorber untuk menahan goncangan mesin.
Gambar 87 – Bantalan Rubber
PIVOT SHAFT
Gambar 88 – Pivot Shaft
Pivot shaft menghubungkan bagian belakang roller frame dengan main frame. Masingmasing roller frame dapat berputar terhadap pivot shaft sebesar 3 derajat kebawah dan 3 derajat keatas. Bushing yang terbuat dari bronze menjadi bantalan antara lubang rear roller frame dan pivot shaft dan untuk pelumasan dipergunakan oil yang disekat oleh seal guna menghindari kotoran masuk dan kebocoran oil.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
91
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
EQUALIZER BAR
Gambar 89 – Equalizer Bar
Sisi depan rear roller frame terhubung dengan main frame melalui sebuah equalizer bar. Pada bagian atas setiap sisi equalizer bar terdapat rubber pad yang berguna mengontrol gerakan equalizar bar dan meningkatkan kestabilan machine saat menanjak dan beroperasi pada permukaan yang kasar. Bagian tengah equalizer bar terhubung dengan main frame menggunakan sebuah pin yang dilengkapi bantalan non metalik yang tidak memerlukan pelumasan. Setiap ujung equalizer bar terhubung dengan bagian depan rear roller frame menggunakan sebuah pin. Pin tersebut dipasang pada saddle dengan menggunakan tekanan. Selama operasi, equilizer bar berputar di tengah pin.
Gambar 90 – Equalizer Bar Pin
Pin-pin dalam ujung equilizer bar memiliki spherical bearing, yang mengijinkan osilasi dan mencegah kebengkokan (kebengkokan yang diakibatkan oleh osilasi) selama operasi. Pada saat mesin dikirim, sebuah plug dipasang di setiap ujung equlizer bar. Pada saat diperlukan pelumasan pada spherical bearing, lepas plug dan pasang grease fitting. Setelah pelumasan, lepas fitting dan pasang plug kembali.
92
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 91 - Equalizer Bar dengan Roller Frame
Gambar diatas merupakan bagian bawah mesin yang menunjukkan hubungan antara equalizer bar dengan roller frame. Dua buah bearing cap digunakan disetiap ujung pin pada roller frame. Sebelum equilizer bar dilepas dari mesin, maka salah satu roller frame harus dilepaskan terlebih dahulu.
PNEUMATIC SUSPENSION
Gambar 92 – OHT Suspension
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.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
93
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Gambar 93 – Cylinder Suspensi Depan, Kiri: 769C-789B / kanan: 793B
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 dan noda akan berkurang.
REAR SUSPENSION CYLINDER
Gambar 94 – Cylinder Suspensi Belakang
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.
94
TRAINING CENTER CILEUNGSI
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Catatan: Cylinder suspensi versi awal memiliki piston yang dipasang pada rod. Semua truck sekarang memiliki sebuah piston dan rod.
SUSPENSION CYLINDER Kondisi Operasi
Gambar 95 – Selama Kompresi
Housing cylinder suspensi depan dipasang pada frame mesin. Rod dihubngkan 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.
Gambar 96 – Selama Perpanjangan (Extension)
Saat kejutan menghilang, gerakan cylinder suspensi akan membalik. Berat dari roda dan axle, ditambah tekanan nitrogen, menggerakkan roda keluar dari housing.
TRAINING CENTER CILEUNGSI
95
FUNDAMENTAL POWER TRAIN
Operasi Ball Check Valve dan Orifice
Gambar 97 – Cylinder suspensi, kiri: kompresi / tengah: pada posisi di tengah / kanan: memanjang.
Diatas ditunjukkan penampang bagian dalam cylinder suspensi yang mendemonstrasikan operasi ball check valve dan orifice pada saat cylinder suspensi sedang mengkompresi atau memanjang. 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.
96
TRAINING CENTER CILEUNGSI
