Perbedaan Antara Penggerak Sabuk Datar dan Penggerak V-Belt

Mesin dapat didefinisikan sebagai sekelompok mekanisme yang dapat melakukan tugas tertentu dengan memperluas energi. Sebagian besar mesin digerakkan oleh tenaga mekanik, yang tidak lain adalah torsi poros rotasi. Sebuah penggerak utama digunakan untuk mengubah bentuk energi lain menjadi energi mekanik. Misalnya, motor listrik mengubah energi listrik menjadi tenaga mekanik. Namun, penggerak utama tersebut terletak jauh dari unit mesin dan dengan demikian sistem transmisi lain yang diinginkan. Di sinilah peran sistem transmisi tenaga mekanik, yang mentransmisikan gerak, torsi dan daya dari elemen penggerak (seperti penggerak utama) ke elemen yang digerakkan (seperti unit mesin). Empat penggerak mekanis, yaitu penggerak roda gigi, penggerak sabuk, penggerak rantai, dan penggerak tali digunakan untuk mencapai tujuan ini.

Belt drive adalah salah satu penggerak gesekan di mana gerakan dan daya ditransmisikan melalui gesekan. Di sini dua puli pertama kali dipasang dengan poros penggerak dan penggerak. Sabuk tak berujung kemudian sebagian melilit katrol mempertahankan ketegangan yang sesuai. Belt drive cocok untuk transmisi daya jarak kecil hingga jarak jauh dan secara inheren dapat melindungi sistem dari beban berlebih dan getaran. Karena gaya gesekan antara puli dan sabuk membantu mentransmisikan daya, kapasitas penggerak sabuk terutama dibatasi oleh karakteristik gesekan, sudut kontak, dan tegangan awal. Salah satu cara untuk meningkatkan kapasitas transmisi adalah dengan meningkatkan wrap atau sudut kontak. Ini dapat dilakukan dengan mengganti penggerak sabuk terbuka dengan penggerak sabuk silang, jika diizinkan.

Cara lain untuk meningkatkan kapasitas transmisi daya adalah dengan meningkatkan area kontak antara sabuk dan puli. Hal ini diwujudkan dengan menggunakan penggerak V-belt. Di penggerak sabuk datar sabuk yang disambung dengan penampang persegi panjang digunakan di mana hanya satu permukaan datar sabuk yang tetap bersentuhan dengan katrol. Meskipun kapasitasnya rendah, ia banyak digunakan untuk transmisi daya jarak jauh. Itu dapat memiliki dua pengaturan — terbuka dan bersilangan. Penggerak sabuk-V menggunakan sabuk trapesium (penampang melintang) tak berujung dengan puli yang memiliki alur-V yang sesuai. Di sini, dua permukaan sisi sabuk tetap bersentuhan dengan katrol, yang meningkatkan kemampuan transmisi dan mengurangi slip. Namun, ini sangat cocok ketika poros pengemudi dan poros penggerak berjarak kecil. Berbagai perbedaan antara penggerak sabuk datar dan penggerak sabuk-V diberikan di bawah ini dalam format tabel.

Tabel:Perbedaan antara penggerak sabuk datar dan penggerak sabuk-V

Konfigurasi sabuk: Sebuah sabuk datar berengsel pada satu titik untuk membuat sabuk tak berujung. Ini memiliki penampang persegi panjang di mana lebarnya jauh lebih besar dari ketebalannya. Hanya permukaan bagian dalam sabuk yang dapat bersentuhan dengan puli. Katrol berbentuk silinder dimana permukaan luarnya hanya menyentuh sabuk. Oleh karena itu gaya gesekan antara permukaan luar puli dan permukaan dalam sabuk digunakan untuk mentransmisikan gerak dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan. Di sisi lain, sabuk V memiliki penampang trapesium di mana lebar sabuk di sisi yang lebih besar hampir sama dengan ketebalannya. Katrol juga memiliki alur-V untuk menampung sabuk. Sudut-V katrol harus sesuai dengan sudut antara dua permukaan sabuk yang tidak sejajar.

Kebisingan dan getaran: Seperti disebutkan sebelumnya, sabuk datar berengsel menggunakan mur dan baut untuk membuatnya tak berujung. Sebuah alur selalu ada di persimpangan ini. Karena permukaan bagian dalam sabuk yang tidak simetris, penggerak sabuk datar menghasilkan kebisingan dan getaran yang cukup besar. Ini terkadang membatasi penerapannya pada kecepatan yang sangat tinggi. Di sisi lain, V-belt diproduksi dengan cara yang tidak ada habisnya dan dengan demikian tidak ada penyambungan. Sehingga menghasilkan lebih sedikit getaran dan pengoperasiannya juga cukup.

Kontak antara sabuk dan katrol: Seperti disebutkan sebelumnya, hanya permukaan bagian dalam dari sabuk datar yang tetap bersentuhan dengan permukaan luar katrol silinder. Dalam kasus V-belt, dua permukaan miring secara bersamaan tetap bersentuhan dengan dua permukaan samping puli berbentuk V.

Kapasitas transmisi daya: Seperti setiap penggerak mekanis, tujuan dasar penggerak sabuk adalah untuk mentransmisikan gerakan dan daya dari satu poros ke poros lainnya. Karena penggerak sabuk adalah salah satu penggerak gesekan, maka kapasitas transmisi daya terutama bergantung pada karakteristik gesekan permukaan perkawinan. Setiap kali beban melebihi gaya gesek, slip terjadi secara otomatis. Semakin tinggi koefisien gesekan antara sabuk dan katrol, semakin tinggi pula kapasitas transmisi; namun, pembangkitan panas dan keausan juga akan lebih banyak. Alih-alih secara langsung meningkatkan koefisien gesekan, itu dapat ditingkatkan secara tidak langsung dengan menggunakan sabuk-V sebagai ganti sabuk datar. Dapat dibuktikan bahwa koefisien gesek efektif pada sabuk-V adalah 2 – 3 kali lebih tinggi (berdasarkan sudut-V sabuk, yang biasanya 40°) dibandingkan dengan sabuk datar dari bahan yang sama. Dengan demikian, penggerak V-belt dapat mengirimkan daya yang jauh lebih tinggi tanpa slip.

Jarak antar poros: Penggerak mekanis yang sesuai dipilih berdasarkan jarak tengah antara poros penggerak dan poros yang digerakkan. Misalnya, penggerak roda gigi cocok untuk jarak pusat yang kecil, biasanya hingga 1m. Penggerak rantai dapat digunakan untuk jarak kecil hingga sedang, biasanya hingga 3m dengan bantuan sprocket idle. Belt drive dapat digunakan untuk berbagai jarak tengah—dari bawah 1m hingga sepanjang 15m. Penggerak sabuk datar sangat cocok untuk transmisi daya jarak jauh; sedangkan, V-belt lebih disukai untuk jarak kecil saja (biasanya di bawah 1m).

Pengurangan kecepatan: Unit mesin digerakkan oleh penggerak utama. Biasanya poros penggerak penggerak utama berputar pada kecepatan yang lebih tinggi daripada yang diperlukan dalam poros penggerak mesin. Jadi pengurangan kecepatan rotasi diperlukan dan ini dapat dicapai dengan mengubah diameter penggerak dan puli yang digerakkan. Namun, setiap penggerak mekanis dapat mengubah rasio kecepatan dalam suatu jangkauan. Penggerak sabuk datar dapat menawarkan pengurangan kecepatan hingga 1:4; lebih tinggi dari ini dapat meningkatkan slip yang tidak diinginkan. Karena koefisien gesekan efektif yang lebih tinggi, V-belt menawarkan pengurangan kecepatan yang lebih tinggi, bahkan hingga 1:7.

Pergeseran sabuk: Terkadang satu unit mesin memerlukan kecepatan yang bervariasi pada tahap operasi yang berbeda. Juga, penggerak utama tunggal dapat digunakan untuk menggerakkan beberapa mesin, masing-masing membutuhkan kecepatan operasi yang bervariasi. Dalam skenario seperti itu, katrol melangkah diadopsi di mana sejumlah katrol dengan diameter berbeda dipasang pada satu poros. Jika sabuk datar digunakan maka sabuk dapat dipindahkan dengan mudah dari satu puli ke puli lainnya dalam kondisi berjalan. Dengan demikian kecepatan rotasi poros yang digerakkan dapat diubah tanpa menghentikan unit penggerak (penyesuaian mekanis dari panjang sabuk sangat diperlukan untuk mempertahankan tegangan sabuk). Ketentuan pemindahan gigi seperti itu tidak tersedia di penggerak V-belt karena memerlukan puli khusus dengan alur-V.

Aspek ekonomi: Penyempitan sabuk datar dan katrol yang sesuai sederhana. Panjang flat juga dapat disesuaikan beberapa kali karena disambung dengan mur dan baut. Umur panjang dan konstruksi yang mudah membuat unit penggerak ini lebih murah. V-belt dan katrol yang sesuai lebih mahal. Panjangnya tidak dapat disesuaikan sehingga memiliki masa pakai yang lebih pendek.

Perbandingan ilmiah antara penggerak sabuk datar dan penggerak sabuk-V disajikan dalam artikel ini. Penulis juga menyarankan Anda untuk membaca referensi berikut untuk pemahaman topik yang lebih baik.

1. Desain Elemen Mesin oleh V.B. Bhandari (Edisi Keempat; McGraw Hill Education).
2. Buku Teks Desain Mesin oleh R. S. Khurmi dan J. K. Gupta (S. Chand; 2014).