Perbedaan Antara Penggerak Sabuk dan Penggerak Rantai

Sebuah penggerak utama digunakan untuk menghasilkan energi mekanik dengan mengkonversi dari bentuk energi lain. Misalnya, motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dan mengirimkannya dalam bentuk putaran poros. Demikian pula, turbin hidrolik, turbin uap, kincir angin, dll juga dapat bertindak sebagai penggerak utama. Penggerak mekanis digunakan untuk mentransmisikan gerakan, torsi, dan daya dari penggerak mula tersebut (poros penggerak) ke bagian-bagian mesin (poros yang digerakkan). Selain transmisi, mereka juga dapat mengubah arah putaran dan mengubah kecepatan sesuai dengan kebutuhan di unit mesin. Ada empat penggerak mekanis, yaitu penggerak roda gigi, penggerak sabuk, penggerak rantai, dan penggerak tali. Drive tersebut juga membutuhkan bantuan elemen transmisi daya lainnya (seperti poros, kunci, kopling, rem, kopling, katrol, sproket, dll.) untuk transmisi daya yang efisien dan tanpa gangguan.

Masing-masing dari empat penggerak mekanis memiliki manfaat dan keterbatasan masing-masing; dan dengan demikian cocok untuk tujuan tertentu. Keempat drive ini dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara berdasarkan berbagai dasar. Salah satu dasar klasifikasi tersebut adalah sarana transmisi daya. Dalam semua penggerak seperti itu di mana daya ditransmisikan melalui gaya gesekan antara dua bagian yang berpasangan disebut penggerak gesekan (misalnya, penggerak sabuk). Ketika daya ditransmisikan melalui pengikatan, maka jenis penggerak tersebut disebut sebagai penggerak penggerak (misalnya, penggerak roda gigi dan penggerak rantai). Faktor lain dalam mengklasifikasikan penggerak mekanis adalah adanya elemen fleksibel. Semua penggerak seperti itu di mana terdapat hubungan fleksibel perantara antara poros penggerak dan penggerak disebut penggerak fleksibel; sedangkan, jika tidak ada hubungan antara seperti itu maka dikelompokkan sebagai penggerak kaku. Penggerak sabuk dan penggerak rantai keduanya berada di bawah penggerak fleksibel; sedangkan penggerak roda gigi adalah salah satu penggerak yang kaku.

Penggerak sabuk adalah salah satu penggerak gesekan fleksibel, yang mentransmisikan tenaga dan gerakan dari penggerak ke poros yang digerakkan melalui gaya gesekan di antara puli dan sabuk. Sangat cocok untuk transmisi daya jarak menengah hingga jauh. Namun, kapasitasnya terbatas pada gaya gesek antara sabuk dan puli. Jadi tidak cocok untuk kebutuhan transmisi daya berat. Di sisi lain, penggerak rantai adalah salah satu penggerak pengikatan yang fleksibel di mana daya ditransmisikan melalui penyambungan dan pelepasan rantai secara berurutan dengan sproket. Sementara penggerak sabuk rentan tergelincir, penggerak rantai bebas darinya; namun, mungkin tidak selalu memberikan rasio kecepatan konstan. Berbagai perbedaan antara penggerak sabuk dan penggerak rantai diberikan di bawah ini dalam format tabel.

Tabel:Perbedaan antara penggerak sabuk dan penggerak rantai

Gesekan dan dorongan keterlibatan: Dalam penggerak gesekan, transmisi daya dan gerak terjadi melalui gesekan antara dua bagian. Penggerak sabuk adalah salah satu penggerak gesekan karena gaya gesekan antara puli dan sabuk bertindak sebagai sarana untuk transmisi daya. Demikian pula penggerak tali juga salah satu penggerak gesekan. Di sisi lain, ketika transmisi daya dan gerak terjadi karena keterlibatan dan pelepasan bagian bergigi yang berurutan, itu disebut sebagai penggerak keterlibatan. Di sini gaya gesekan tidak memainkan peran langsung dalam transmisi daya. Misalnya, dalam penggerak rantai, daya ditransfer melalui perkawinan sproket bergigi dengan rantai yang sesuai. Demikian pula, penggerak roda gigi juga merupakan salah satu penggerak keterlibatan.

Slip dan dorongan positif: Penggerak positif adalah penggerak yang menawarkan rasio kecepatan konstan selama operasi. Berbagai fenomena seperti slip, creep, efek poligonal, dll cenderung mengubah kecepatan rotasi dan dengan demikian menghambat rasio kecepatan. Rasio kecepatan konstan sangat diinginkan dalam berbagai operasi seperti pemotongan benang pada mesin bubut. Penggerak gigi hanyalah penggerak mekanis yang dapat menawarkan penggerak positif sejati. Belt drive rentan terhadap slip dan tidak dapat memberikan rasio kecepatan yang konstan. Meskipun V-belt dan ribbed belt cenderung meminimalkan slip rate, tetapi creep juga dapat menghambat rasio kecepatan. Di sisi lain, penggerak rantai bebas dari slip; namun, efek poligonal dapat mengubah rasio kecepatan yang tidak diinginkan.

Jarak poros pilihan: Tujuan dasar penggerak mekanis adalah untuk mentransmisikan gerakan dan daya dari poros penggerak (seperti penggerak mula) ke poros yang digerakkan (seperti mesin). Jarak antara pengemudi dan poros yang digerakkan dapat bervariasi berdasarkan banyak faktor termasuk tata letak lantai. Penggerak gigi lebih disukai untuk transmisi daya jarak kecil. Penggerak sabuk datar cocok untuk jarak menengah hingga besar (3 – 15m); namun, V-belt juga dapat digunakan untuk jarak kecil (biasanya hingga 1m). Jika jarak poros lebih jauh maka belt akan cenderung whip (bergetar di antara dua puli). Sisi kendur sabuk juga bisa menekuk ke bawah. Jadi dukungan tambahan mungkin diperlukan. Di sisi lain, penggerak rantai lebih disukai untuk transmisi daya jarak kecil hingga menengah. Rantai biasanya lebih berat dibandingkan dengan sabuk dan dengan demikian dapat meningkatkan berat sistem secara substansial jika digunakan untuk jarak jauh. Sprocket pendukung juga diinginkan jika panjang rantai lebih panjang.

Wajah yang layak: Dalam kasus sabuk datar, hanya bagian dalam sabuk yang bersentuhan dengan katrol. Bahkan dalam pengaturan cross-belt, belt ditekuk dalam dua bidang yang berbeda untuk memastikan hanya bagian dalam yang bersentuhan dengan pulley. Pada sabuk-V, hanya dua sisi miring yang bersentuhan dengan puli yang sesuai. Wajah kontak ini tidak dapat diubah; misalnya, bagian luar dari sabuk datar tidak dapat digunakan untuk transmisi daya. Namun, penggerak rantai memberikan kemungkinan untuk menggunakan kedua sisi (dalam dan luar) tanpa masalah. Bahkan kedua sisi dapat digunakan secara bersamaan, ketika beberapa (setidaknya 3) poros diperlukan untuk digerakkan oleh satu poros pengemudi.

Efisiensi: Menjadi penggerak gesekan, kehilangan daya terjadi pada penggerak sabuk karena gesekan. Ini mengurangi efisiensi drive. Dalam satu tahap, penggerak sabuk dapat menawarkan efisiensi dalam kisaran 92 – 96%, terutama tergantung pada karakteristik gesekan permukaan perkawinan, tegangan awal, jenis sabuk, sudut lilitan, slip dan mulur. Penggerak rantai dapat memberikan efisiensi yang lebih baik karena kerugian gesekan dapat diabaikan. Melumasi rantai baru dengan benar biasanya dapat memberikan efisiensi 95 – 98%.

Suhu ruang kerja: Sebagian besar bahan rekayasa menunjukkan perubahan dimensi dengan suhu; namun, tingkat perubahan tergantung pada koefisien muai panas dari bahan yang bersangkutan. Sabuk biasanya terbuat dari karet, karet kain, kulit lapis, atau bahan sintetis. Menjadi bahan non-logam, sabuk mengalami perubahan dimensi yang signifikan dengan sedikit variasi suhu atmosfer. Bahkan kelembaban dapat mempengaruhi kinerja. Ketika suhu meningkat, panjang sabuk juga meningkat dan ini menghasilkan lebih banyak slip, kehilangan daya, kecepatan yang tidak stabil, dan efisiensi yang menurun. Dengan penurunan suhu atmosfer, panjang sabuk berkurang, yang menghasilkan beban yang lebih tinggi pada bantalan (itu memasang poros). Variasi kecil dalam suhu ruang kerja tidak menimbulkan masalah yang dapat dideteksi dalam penggerak rantai. Karena rantai dilumasi dengan benar, pengaruh kelembapan juga dapat diabaikan.

Orientasi poros dan ketidaksejajaran: Penggerak mekanis yang sesuai diperlukan untuk memilih berdasarkan orientasi penggerak dan poros yang digerakkan. Penggerak sabuk dan rantai hanya dapat mentransmisikan daya antara poros paralel. Meskipun sabuk seperempat putaran dapat digunakan untuk poros tegak lurus yang tidak berpotongan, sabuk ini tidak populer karena banyak batasan dan kinerja yang buruk dibandingkan dengan roda gigi bevel atau cacing. Sebuah misalignment sudut atau lokasi kecil dalam memperbaiki puli dengan poros yang sesuai tidak menimbulkan masalah dalam transmisi daya. Di sisi lain, penggerak rantai tidak dapat digunakan untuk poros non-paralel. Ini selalu membutuhkan penyelarasan sprocket yang tepat, jika tidak slot rantai tidak akan cocok dengan gigi sprocket dan dengan demikian dagu akan cenderung melompat keluar dari sprocket.

Ketegangan awal: Belt drive membutuhkan tegangan awal berdasarkan beban yang dibutuhkan untuk membawa dan kecepatan operasi. Penyesuaian tegangan sabuk yang sering juga diinginkan untuk mengurangi efek peningkatan bertahap pada panjang sabuk. Ketegangan awal ini meningkatkan beban pada bantalan. Namun, penggerak rantai tidak memerlukan ketegangan seperti itu untuk dipertahankan dalam rantai untuk transmisi daya.

Pelumasan: Belt drive hanya membutuhkan pelumasan sesekali. Pelumasan yang lebih tinggi dari yang diinginkan merugikan karena meningkatkan slip yang tidak diinginkan. Penggerak rantai membutuhkan pelumasan yang sering; namun, bukan pelumasan penuh seperti yang diinginkan pada penggerak roda gigi. Biaya oli pelumas adalah faktor lain yang perlu dipertimbangkan dalam penggerak rantai dibandingkan dengan penggerak sabuk.

Perbandingan ilmiah antara penggerak sabuk dan penggerak rantai 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. Desain Mesin oleh R. L. Norton (edisi Kelima; Pearson Education).
3. Buku Teks Desain Mesin oleh R. S. Khurmi dan J. K. Gupta (S. Chand; 2014).