Memilih sistem penggerak yang tepat
Saat membuat konversi penggerak atau merancang sistem transmisi daya baru, manajer pemeliharaan dan insinyur desain memiliki tiga opsi umum:penggerak rantai rol, penggerak sabuk-V, dan penggerak sabuk sinkron.
Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, serta pertimbangan biaya yang mungkin tidak langsung terlihat.
ROLLER CHAIN DRIVE
Popularitas chain drive berasal dari kemampuannya untuk mentransmisikan tingkat torsi tinggi dalam paket kecil, dengan biaya yang relatif rendah, sambil memanfaatkan komponen stok yang tersedia. Sementara biaya awal drive rantai roller standar bisa sangat rendah, biaya pemeliharaannya bisa sangat besar. Perawatan yang tepat sangat penting untuk kinerja penggerak rantai roller yang optimal dan mencakup faktor biaya berikut:
- Pelumasan
- Perataan
- Tegang
- Penggantian komponen penggerak
Menurut perkiraan industri rantai, drive rantai roller yang beroperasi tanpa keausan pelumasan kira-kira 300 kali lebih cepat daripada drive sebanding yang dilumasi dengan benar. Namun, produsen rantai roller memperkirakan bahwa 90 hingga 95 persen dari semua drive yang terpasang tidak dilumasi dengan benar atau tidak dilumasi sama sekali. Menentukan jenis metode pelumasan yang dibutuhkan merupakan pertimbangan desain utama dengan implikasi biayanya sendiri. Rumah rantai penahan oli, misalnya, dapat mewakili hingga 75 persen dari total biaya sistem penggerak rantai. Selain pelumasan, penyelarasan sproket yang tepat dan ketegangan rantai sangat penting untuk meningkatkan masa pakai rantai roller.
Faktor pemeliharaan lain dengan implikasi biaya adalah penggantian komponen penggerak. Kelemahan utama dari penggerak rantai rol adalah keausan rantai, yang mengakibatkan peregangan atau pemanjangan. Pabrikan merekomendasikan penggantian rantai roller ketika terjadi pemanjangan sekitar 3 persen. Sebagian besar produsen rantai roller juga merekomendasikan penggantian sprocket dengan setiap rantai roller baru karena kontak logam-ke-logam menghasilkan keausan sproket yang parah.
Tabel peringkat daya yang diterbitkan dalam industri rantai roller didasarkan pada masa pakai desain teoretis 15.000 jam, dengan asumsi desain penggerak yang tepat, penyelarasan, pelumasan, pemeliharaan, dll. Namun dalam lingkungan pengoperasian yang khas, masa pakai penggerak yang sebenarnya jarang mendekati yang ideal. Penggerak rantai rol tanpa pelumas yang beroperasi dalam kondisi yang keras dapat berumur pendek seperti 100 jam.
Biaya persyaratan pemeliharaan yang disebutkan di atas, ditambahkan ke biaya awal, mendekati biaya sebenarnya dari penggerak rantai rol standar. Namun, di luar biaya pelumasan dan penggantian komponen penggerak adalah biaya tenaga kerja untuk retensi yang sering, yang memerlukan penghentian penggerak, yang mengakibatkan waktu henti produksi. Selain itu, penggerak rantai roller standar beroperasi pada efisiensi 91 hingga 94 persen, tergantung pada aplikasinya, sehingga biaya energi harus diperhitungkan.
Terlepas dari biaya pemeliharaan dan energi, penggerak rantai rol menawarkan kepada perancang dan pengguna beberapa keunggulan dibandingkan sistem penggerak sabuk V atau sabuk sinkron:
-
Keserbagunaan (attachment fungsional dapat ditambahkan untuk membawa produk, sakelar trip, tuas penggerak, dll.)
-
Kemampuan untuk membuat rantai panjang apa pun dengan tautan penghubung
- Tersedia banyak pilihan rantai dan sprocket
DRIVE V-BELT
Penggerak V-belt mentransmisikan daya melalui gesekan antara sabuk dan puli. Dengan efisiensi mulai dari 95 hingga 98 persen saat pemasangan, penggerak ini menggunakan energi lebih efisien daripada penggerak rantai rol, dan agak kurang efisien daripada penggerak sabuk sinkron. Penggerak V-belt adalah standar industri, menawarkan berbagai ukuran dengan biaya yang relatif rendah, bersama dengan kemudahan pemasangan dan pengoperasian yang tenang.
Suku cadang pengganti drive V-belt mungkin lebih sedikit
mahal daripada rantai roller atau drive sinkron
komponen, tetapi retensi reguler dari
V-belt dapat menambah biaya perawatan.
V-belt diproduksi dalam berbagai bahan, penampang dan bahan penguat, dan sering digunakan secara tunggal, dalam set yang cocok atau dalam konfigurasi gabungan. Mereka sangat cocok untuk aplikasi tugas berat, seperti yang melibatkan beban kejut dan beban awal yang tinggi. Drive V-belt standar beroperasi paling baik dalam aplikasi 500 RPM atau lebih tinggi, rasio kecepatan hingga 6:1, dan dalam kisaran suhu pengoperasian minus-40 hingga 130 derajat Fahrenheit. Karena V-belt tergelincir saat kelebihan beban, mereka membantu melindungi peralatan yang lebih mahal dari lonjakan beban. Mereka juga memungkinkan fleksibilitas dalam posisi motor dan beban.
Dalam aplikasi yang sesuai, masa pakai drive V-belt yang dipasang dan dirawat dengan benar berkisar antara 20.000 hingga 25.000 jam. Komponen drive V-belt sederhana relatif murah untuk dibeli, dipasang, diganti, dan dirawat. Setelah dipasang dengan benar dan dikencangkan ke nilai yang direkomendasikan pabrikan sabuk, penggerak ini memerlukan sedikit servis, kecuali untuk retensi selama jadwal perawatan normal. Karena selip sabuk, mereka kehilangan hingga 5 persen efisiensinya setelah pemasangan. V-belt meregang saat dipakai, memperburuk selip, yang dapat menurunkan efisiensi sebanyak 10 persen kecuali dikoreksi dengan retensi berkala. Sabuk V bergigi atau berlekuk dapat meningkatkan efisiensi sebesar 2 persen dibandingkan desain standar.
SYNCHRONOUS BELT DRIVE
Sabuk sinkron bekerja berdasarkan prinsip pegangan gigi. Gigi sabuk lengkung bulat, persegi, atau dimodifikasi bertautan dengan alur pada sproket untuk memberikan transmisi daya positif pada aplikasi torsi tinggi dengan kecepatan tinggi dan rendah.
Jika ukuran drive menjadi masalah, banyak yang sinkron
sistem penggerak sabuk sekarang memiliki yang setara
kapasitas untuk menggulung drive rantai dengan lebar yang sama.
Komponen sistem penggerak sabuk sinkron biasanya lebih mahal pada awalnya dibandingkan dengan rantai roller standar atau penggerak sabuk-V yang sebanding. Sebaliknya, penggerak sabuk sinkron tidak memiliki biaya perawatan yang terkait dengan penggerak rantai rol. Mereka tidak memerlukan pelumasan dan sistem pelumasan, hanya pelindung keselamatan dasar. Sementara rantai roller membutuhkan retensi yang sering dan V-belt memerlukan retensi berkala, belt sinkron biasanya tidak memerlukan retensi selama masa pakai belt.
Untuk mengilustrasikan jumlah pemanjangan yang dapat terjadi pada rantai roller, kelonggaran pengambilan jarak tengah yang direkomendasikan untuk penggerak sabuk dapat dibandingkan dengan pengambilan jarak tengah yang diperlukan untuk rantai roller dengan panjang yang sama. Dengan asumsi panjang 100 inci, rantai roller, V-belt dan sabuk sinkron dapat dibandingkan sebagai berikut:
Rantai rol: Rantai rol akan memanjang sekitar 3 inci (atau 3 persen) selama masa pakainya, membutuhkan sekitar 1,5 inci pengambilan jarak tengah.
V-belt: Sebuah V-belt membutuhkan 1,5 sampai 2,5 inci jarak tengah take-up selama hidupnya, tergantung pada penampang dan produsen sabuk.
Sabuk sinkron: Sabuk sinkron biasanya hanya memerlukan pengambilan jarak pusat 0,04 inci selama masa pakainya, tergantung pada jenis sabuk dan pabrikannya.
Keausan rantai dan sproket merupakan faktor biaya yang signifikan dalam penggerak rantai roller. Belt dan sprocket sinkron mengalami keausan yang jauh lebih sedikit. Dalam sistem penggerak sinkron, misalnya, belt bertahan lebih lama dari rantai roller yang sebanding pada urutan 3 hingga 1, dan sprocket lebih lama dari sprocket rantai roller 10 hingga 1.
Gambar 1. Pengambilan jarak tengah yang diperlukan karena perpanjangan seumur hidup (dalam inci).
Seperti penggerak rantai rol, penggerak sabuk sinkron sensitif terhadap ketidaksejajaran dan tidak boleh digunakan pada sistem yang melekat pada operasi penggerak. Ketidaksejajaran menyebabkan keausan sabuk yang tidak konsisten dan kegagalan tarik prematur karena pembebanan anggota tarik yang tidak merata. Dan sementara sabuk sinkron tahan terhadap abrasi, korosi, dan larutan pencuci kaustik yang digunakan dalam industri penanganan/pengolahan makanan, sabuk ini mungkin tidak cocok untuk lingkungan tertentu yang sangat korosif di mana rantai tahan korosi mungkin merupakan pilihan yang lebih baik.
Salah satu kesalahpahaman tentang sabuk sinkron adalah bahwa mereka tidak cocok untuk drive serpentine. Insinyur desain mungkin berpikir rantai rol adalah satu-satunya pilihan ketika beban harus didorong dari kedua sisi; namun, sabuk karet sinkron dua sisi menawarkan banyak keuntungan penghematan biaya yang sama dibandingkan rantai rol sebagai sepupu satu sisinya.
Karena peringkat efisiensinya yang tinggi (setinggi 99 persen secara berkelanjutan untuk beberapa sistem penggerak), penggerak sabuk sinkron juga dapat menurunkan biaya energi dibandingkan dengan penggerak rantai rol atau sabuk-V.
KESIMPULAN
Ketika dipertimbangkan berdasarkan biaya kepemilikan, sistem penggerak sabuk sinkron dapat lebih hemat biaya daripada penggerak rantai rol yang sebanding atau sistem penggerak sabuk-V. Meskipun sistem penggerak sinkron pada awalnya mungkin berharga rata-rata 30 persen lebih mahal daripada penggerak rantai rol standar yang sebanding, sistem ini memiliki banyak keuntungan penghematan biaya bagi manajer pemeliharaan dan insinyur desain.
Di pasar MRO, drive sinkron dapat sangat mengurangi biaya operasional sehari-hari, dan meningkatkan hasil produksi dibandingkan dengan waktu henti dan produktivitas yang hilang akibat pemeliharaan dan penggantian rantai roller dan drive V-belt yang sering. Insinyur desain sistem drive yang memilih drive sinkron dapat memberikan keunggulan kompetitif pada produk mereka dengan menyediakan produk yang berkinerja lebih baik, tahan lama, lebih bersih, lebih senyap, dan bebas perawatan yang beroperasi dengan biaya keseluruhan yang lebih rendah.
Artikel ini ditulis oleh departemen aplikasi produk transmisi daya di Gates Corporation. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang subjek ini, kunjungi www.gates.com.
