Penggerak Sabuk Datar vs V-Sabuk: Perbedaan Kunci & Wawasan Performa

Mesin dapat didefinisikan sebagai kluster mekanisme yang dapat melakukan tugas tertentu dengan mengeluarkan energi. Mayoritas mesin didorong oleh daya mekanis, yang bukan apa-apa selain torsi poros putar. Penggerak primer digunakan untuk mengubah bentuk energi lain menjadi energi mekanis. Misalnya, motor listrik mengubah energi listrik menjadi daya mekanis. Namun, penggerak primer seperti itu berada jauh dari unit mesin dan oleh karena itu sistem transmisi lain diinginkan. Di sini muncul peran sistem transmisi daya mekanis, yang mentransmisikan gerak, torsi, dan daya dari elemen penggerak (seperti penggerak primer) ke elemen digerakkan (seperti unit mesin). Empat penggerak mekanis, yaitu penggerak gigi, penggerak sabuk, penggerak rantai dan penggerak tali digunakan untuk melayani tujuan ini.

Penggerak sabuk adalah satu penggerak gesekan di mana gerak dan daya ditransmisikan melalui gesekan. Di sini dua katrol pertama dipasang dengan poros penggerak dan poros digerakkan. Sabuk tak berujung kemudian sebagian dililit di sekitar katrol dengan mempertahankan tegangan yang sesuai. Penggerak sabuk cocok untuk transmisi daya jarak pendek hingga jauh dan secara inheren dapat melindungi sistem dari beban berlebih dan getaran. Karena gaya gesekan di antara katrol dan sabuk membantu transmisi daya, kapasitas penggerak sabuk terutama terbatas oleh karakteristik gesekan, sudut kontak, dan tegangan awal. Satu cara untuk meningkatkan kapasitas transmisi adalah dengan meningkatkan pelilit atau sudut kontak. Ini dapat dilakukan dengan mengganti penggerak sabuk terbuka dengan penggerak sabuk bersilang, jika diizinkan.

Cara lain untuk meningkatkan kapasitas transmisi daya adalah dengan meningkatkan luas kontak di antara sabuk dan katrol. Ini direalisikan dengan menggunakan penggerak sabuk V. Dalam penggerak sabuk datar sabuk gabungan dengan penampang persegi panjang digunakan di mana hanya satu muka datar sabuk yang berada dalam kontak dengan katrol. Meskipun kapasitasnya rendah, ia sangat banyak digunakan untuk transmisi daya jarak jauh. Ia dapat memiliki dua susunan—terbuka dan bersilang. Penggerak sabuk V menggunakan sabuk tak berujung trapezoidal (penampang) dengan katrol yang memiliki ranur V yang sesuai. Di sini dua sisi sabuk berada dalam kontak dengan katrol, yang meningkatkan kemampuan transmisi dan mengurangi geser. Namun, ini sangat cocok ketika poros penggerak dan poros digerakkan berada pada jarak pendek. 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: Sabuk datar dipangku di satu titik untuk membuat sabuk tak berujung. Ia memiliki penampang persegi panjang di mana lebar jauh lebih besar dari ketebalan. Hanya permukaan dalam sabuk yang dapat datang dalam kontak dengan katrol. Katrol memiliki bentuk silindris di mana permukaan luar hanya menyentuh sabuk. Oleh karena itu gaya gesekan di antara permukaan luar katrol dan permukaan dalam sabuk digunakan untuk mentransmisikan gerak dan daya dari poros penggerak ke poros digerakkan. Di sisi lain, sabuk V memiliki penampang trapezoidal di mana lebar sabuk di sisi yang lebih besar hampir sama dengan ketebalan. Katrol juga memiliki ranur V untuk menampung sabuk. Sudut V katrol harus cocok dengan sudut di antara dua muka yang tidak sejajar dari sabuk.

Kebisingan dan getaran: Seperti yang disebutkan sebelumnya, sabuk datar dipangku menggunakan baut dan baut untuk membuatnya tak berujung. Selalu ada ranur di pertemuan ini. Karena permukaan dalam yang tidak simetris dari sabuk, penggerak sabuk datar menghasilkan kebisingan dan getaran yang cukup besar. Ini terkadang membatasi aplikasinya pada kecepatan sangat tinggi. Di sisi lain, sabuk V diproduksi dalam bentuk tak berujung dan sehingga tidak ada persambungan. Dengan demikian ia menghasilkan getaran lebih sedikit dan operasinya juga tenang.

Kontak antara sabuk dan katrol: Seperti yang disebutkan sebelumnya, hanya permukaan dalam sabuk datar yang tetap dalam kontak dengan permukaan luar katrol silindris. Dalam kasus sabuk V, dua sisi miring secara bersamaan tetap dalam kontak dengan dua sisi katrol berbentuk V.

Kapasitas transmisi daya: Seperti setiap penggerak mekanis, tujuan dasar penggerak sabuk adalah mentransmisikan gerak dan daya dari satu poros ke poros lain. Karena penggerak sabuk adalah satu penggerak gesekan, jadi kapasitas transmisi daya terutama bergantung pada karakteristik gesekan dari permukaan yang bersanding. Kapan pun beban melebihi gaya gesekan, geser terjadi secara otomatis. Semakin tinggi koefisien gesekan di antara sabuk dan katrol, semakin tinggi kapasitas transmisi; namun, pembangkitan panas dan aus juga akan lebih banyak. Alih-alih langsung meningkatkan koefisien gesekan, dapat ditingkatkan secara tidak langsung dengan menggunakan sabuk V alih-alih sabuk datar. Dapat dibuktikan bahwa koefisien gesekan efektif dalam sabuk V 2 – 3 kali lebih tinggi (berdasarkan sudut V sabuk, yang biasanya 40°) dibandingkan sabuk datar dengan material yang sama. Dengan demikian, penggerak sabuk V dapat mentransmisikan daya yang jauh lebih tinggi tanpa geser.

Jarak di antara poros: Penggerak mekanis yang sesuai dipilih berdasarkan jarak pusat di antara poros penggerak dan poros digerakkan. Misalnya, penggerak gigi cocok untuk jarak pusat kecil, biasanya hingga 1m. Penggerak rantai dapat digunakan untuk jarak kecil hingga menengah, biasanya hingga 3m dengan bantuan roda gigi pengintai. Penggerak sabuk dapat digunakan untuk rentang jarak pusat yang luas—dari di bawah 1m hingga sejauh 15m. Penggerak sabuk datar sangat cocok untuk transmisi daya jarak jauh; sementara, sabuk V disukai hanya untuk jarak pendek (biasanya di bawah 1m).

Reduksi kecepatan: Unit mesin didorong oleh penggerak primer. Biasanya poros penggerak dari penggerak primer berputar pada kecepatan yang lebih tinggi daripada yang diperlukan di poros digerakkan dari mesin. Dengan demikian reduksi kecepatan rotasi diperlukan dan ini dapat dicapai dengan mengubah diameter katrol penggerak dan katrol digerakkan. Namun, setiap penggerak mekanis dapat mengubah rasio kecepatan dalam rentang. Penggerak sabuk datar dapat menawarkan reduksi kecepatan hingga 1:4; lebih dari ini dapat secara tidak diinginkan meningkatkan geser. Karena koefisien gesekan efektif yang lebih tinggi, sabuk V menawarkan reduksi kecepatan yang lebih tinggi, bahkan hingga 1:7.

Pemindahan sabuk: Kadang-kadang satu unit mesin memerlukan kecepatan yang berbeda pada berbagai tahap operasi. Juga, satu penggerak primer dapat digunakan untuk menggerakkan beberapa mesin, masing-masing memerlukan kecepatan operasi yang berbeda. Dalam skenario seperti itu, katrol bertingkat diadopksi di mana sejumlah katrol dengan diameter berbeda dipasang pada satu poros. Jika sabuk datar digunakan maka sabuk dapat dengan mudah dipindahkan dari satu katrol ke katrol lain dalam kondisi berjalan. Dengan demikian kecepatan rotasi poros digerakkan dapat diubah tanpa menghentikan unit penggerak (penyesuaian panjang sabuk yang mekanisasi sangat diperlukan untuk mempertahankan tegangan sabuk). Pengaturan perpindahan seperti ini tidak tersedia dalam penggerak sabuk V karena mereka memerlukan katrol khusus dengan ranur V.

Aspek Ekonomi: Konstruksi sabuk datar dan katrol yang sesuai sederhana. Panjang sabuk datar juga dapat disesuaikan beberapa kali karena dipangku dengan baut dan baut. Ketahanan dan konstruksi yang mudah membuat unit penggerak ini lebih murah. Sabuk V dan katrol yang sesuai lebih mahal. Panjangnya tidak dapat disesuaikan dan sehingga ia memiliki umur pakai yang lebih pendek.

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

1. Design of Machine Elements oleh V. B. Bhandari (Edisi Keempat; McGraw Hill Education).
2. A Textbook of Machine Design oleh R. S. Khurmi dan J. K. Gupta (S. Chand; 2014).