Perbedaan Kunci Antara Belt Drive dan Chain Drive: Penjelasan Lengkap

Primer mover digunakan untuk menghasilkan energi mekanis dengan mengubah bentuk energi lainnya. Misalnya, motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanis dan menyampaikannya dalam bentuk putaran poros. Demikian pula, turbin hidrolik, turbin uap, angin molen, dll. juga dapat bertindak sebagai primer mover. Penggerak mekanis digunakan untuk mentransfer gerak, torsi, dan daya dari primer mover tersebut (poros penggerak) ke bagian mesin (poros yang dipenggerak). Selain transmisi, mereka juga dapat mengubah arah putaran dan mengubah kecepatan sesuai dengan kebutuhan dalam unit mesin. Terdapat empat jenis penggerak mekanis, yaitu penggerak gigi, penggerak sabuk, penggerak rantai, dan penggerak tali. Penggerak ini juga memanfaatkan elemen transmisi daya lainnya (seperti poros, kunci, kopling, rem, kopling, roda katrol, roda gigi, dll.) untuk transmisi daya yang efisien dan tidak terganggu.

Setiap dari empat penggerak mekanis memiliki manfaat dan keterbatasan masing-masing; dan oleh karena itu cocok untuk tujuan tertentu. Empat penggerak ini dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara berdasarkan kriteria yang berbeda. Salah satu dasar klasifikasi adalah cara transmisi daya. Dalam semua penggerak di mana daya ditransfer melalui gaya gesekan antara dua bagian yang bersesama, disebut penggerak gesekan (misalnya, penggerak sabuk). Ketika daya ditransfer melalui penyandaran, maka jenis penggerak tersebut disebut penggerak penyandaran (misalnya, penggerak gigi dan penggerak rantai). Faktor lain dalam mengklasifikasikan penggerak mekanis adalah keberadaan elemen fleksibel. Semua penggerak di mana terdapat hubungan fleksibel perantara antara poros penggerak dan poros yang dipenggerak disebut penggerak fleksibel; sedangkan jika tidak ada hubungan perantara tersebut, maka dikelompokkan sebagai penggerak rigide. Penggerak sabuk dan penggerak rantai keduanya termasuk dalam penggerak fleksibel; sedangkan penggerak gigi adalah salah satu penggerak rigide.

Penggerak sabuk adalah salah satu penggerak gesekan fleksibel, yang mentransfer daya dan gerak dari poros penggerak ke poros yang dipenggerak melalui gaya gesekan di antara roda katrol dan sabuk. Ini cocok untuk transmisi daya jarak menengah hingga panjang. Namun, kapasitasnya terbatas pada gaya gesekan di antara sabuk dan roda katrol. Jadi ini tidak cocok untuk kebutuhan transmisi daya berat. Di sisi lain, penggerak rantai adalah salah satu penggerak penyandaran fleksibel di mana daya ditransfer melalui penyandaran dan pelepasan berurutan dari rantai dengan roda gigi. Sementara penggerak sabuk rentan terhadap geser, penggerak rantai bebas dari geser; namun, tidak selalu memberikan rasio kecepatan konstan. Berbagai perbedaan antara penggerak sabuk dan penggerak rantai diberikan di bawah ini dalam bentuk tabel.

Tabel: Perbedaan antara penggerak sabuk dan penggerak rantai

Penggerak gesekan dan penggerak penyandaran

Dalam penggerak gesekan, transmisi daya dan gerak terjadi melalui gesekan antara dua bagian. Penggerak sabuk adalah salah satu penggerak gesekan karena gaya gesekan di antara roda katrol dan sabuk bertindak sebagai sarana transmisi daya. Demikian pula, penggerak tali juga adalah salah satu penggerak gesekan. Di sisi lain, ketika transmisi daya dan gerak terjadi karena penyandaran dan pelepasan berurutan dari bagian bergigi, maka disebut sebagai penggerak penyandaran. Di sini gaya gesekan tidak berperan langsung dalam transmisi daya. Misalnya, dalam penggerak rantai, daya ditransfer melalui penyatutan roda gigi bergigi dengan rantai yang sesuai. Demikian pula, penggerak gigi juga adalah salah satu penggerak penyandaran.

Geser dan penggerak positif

Penggerak positif adalah yang menawarkan rasio kecepatan konstan selama operasi. Berbagai fenomena seperti geser, creep, efek poligon, dll. cenderung mengubah kecepatan putaran dan oleh karena itu mengganggu rasio kecepatan. Rasio kecepatan konstan sangat diinginkan dalam berbagai operasi seperti pemotongan ulir di borong. Penggerak gigi adalah satu-satunya penggerak mekanis yang dapat menawarkan penggerak positif yang benar. Penggerak sabuk rentan terhadap geser dan tidak dapat memberikan rasio kecepatan konstan. Meskipun sabuk V dan sabuk berberi cenderung meminimalkan tingkat geser, namun creep juga dapat mengganggu rasio kecepatan. Di sisi lain, penggerak rantai bebas dari geser; namun, efek poligon dapat mengubah rasio kecepatan secara tidak diinginkan.

Jarak poros yang diinginkan

Tujuan dasar dari penggerak mekanis adalah mentransfer gerak dan daya dari poros penggerak (seperti primer mover) ke poros yang dipenggerak (seperti mesin). Jarak antara poros penggerak dan poros yang dipenggerak dapat bervariasi berdasarkan banyak faktor termasuk tata letak lantai. Penggerak gigi dipilih untuk transmisi daya jarak pendek. Penggerak sabuk datar cocok untuk jarak menengah hingga besar (3 – 15m); namun, sabuk V juga dapat digunakan untuk jarak pendek (biasanya hingga 1m). Jika jarak poros lebih besar, sabuk cenderung goyah (getar di antara dua roda katrol). Sisi longgar sabuk juga dapat melengkung ke bawah. Jadi dukungan tambahan mungkin diperlukan. Di sisi lain, penggerak rantai dipilih untuk transmisi daya jarak kecil hingga menengah. Rantai biasanya lebih berat dibandingkan sabuk dan oleh karena itu dapat secara substansi meningkatkan bobot sistem jika digunakan untuk jarak jauh. Rope gigi pendukung juga diinginkan ketika panjang rantai lebih besar.

Wajah yang memungkinkan

Dalam kasus sabuk datar, hanya bagian dalam sabuk yang bersentuhan dengan roda katrol. Bahkan dalam pengaturan sabuk silang, sabuk dibengkokkan di dua bidang berbeda untuk memastikan hanya bagian dalam yang bersentuhan dengan roda katrol. Dalam sabuk V, hanya dua sisi miring yang bersentuhan dengan roda katrol yang sesuai. Wajah kontak ini tidak dapat diubah; misalnya, bagian luar sabuk datar tidak dapat digunakan untuk transmisi daya. Namun, penggerak rantai memberikan kemungkinan menggunakan kedua sisi (dalam dan luar) tanpa masalah. Bahkan kedua sisi dapat digunakan secara bersamaan, ketika beberapa (paling sedikit 3) poros perlu dioperasikan oleh satu poros penggerak.

Efisiensi

Sebagai penggerak gesekan, kerugian daya terjadi dalam penggerak sabuk karena gesekan. Ini mengurangi efisiensi penggerak. Dalam satu tahap, penggerak sabuk dapat menawarkan efisiensi dalam rentang 92 – 96%, tergantung pada karakteristik gesekan permukaan yang bersesama, tegangan awal, jenis sabuk, sudut pembungkusan, geser, dan creep. Penggerak rantai dapat memberikan efisiensi yang lebih baik karena kerugian gesekan yang bisa diabaikan. Pelumasan rantai baru dengan tepat biasanya memberikan efisiensi 95 – 98%.

Suhu ruang kerja

Sebagian besar bahan teknik menunjukkan perubahan dimensi dengan suhu; namun, tingkat perubahan tergantung pada koefisien ekspansi termal dari bahan yang bersangkutan. Sabuk biasanya terbuat dari karet, karet kain, kulit berlapis, atau bahan sintetis. Sebagai bahan non-logam, sabuk mengalami perubahan dimensi yang signifikan dengan variasi kecil suhu atmosfer. Bahkan kelembaban dapat mempengaruhi performa. Ketika suhu meningkat, panjang sabuk juga meningkat dan ini menghasilkan lebih banyak geser, kehilangan daya, kecepatan tidak stabil, dan efisiensi yang menurun. Dengan penurunan suhu atmosfer, panjang sabuk berkurang, yang menghasilkan beban lebih tinggi pada bearing (yang memasang poros). Variasi kecil suhu ruang kerja tidak menimbulkan masalah yang terdeteksi dalam penggerak rantai. Karena rantai dilumasi dengan baik, jadi dampak kelembaban juga bisa diabaikan.

Orientasi poros dan kesesuaian perataan

Penggerak mekanis yang sesuai perlu dipilih berdasarkan orientasi poros penggerak dan poros yang dipenggerak. Penggerak sabuk dan rantai hanya dapat mentransfer daya antara poros sejajar. Meskipun sabuk putaran separuh dapat digunakan untuk poros tegak lurus yang tidak bersimpang, ini tidak populer karena banyak keterbatasan dan performa buruk dibandingkan gigi sisik atau gigi cacing. Kesalahan sudut atau lokasi kecil dalam pemasangan roda katrol dengan poros yang sesuai tidak menimbulkan masalah dalam transmisi daya. Di sisi lain, penggerak rantai tidak dapat digunakan untuk poros yang tidak sejajar. Ini selalu memerlukan perataan yang tepat dari roda gigi, jika tidak slot rantai tidak akan cocok dengan gigi roda gigi dan oleh karena itu rantai cenderung melompat keluar dari roda gigi.

Tegangan awal

Penggerak sabuk memerlukan tegangan awal berdasarkan beban yang akan dibawa dan kecepatan operasi. Penyesuaian tegangan sabuk yang sering juga diinginkan untuk mengurangi efek peningkatan bertahap panjang sabuk. Tegangan awal ini meningkatkan beban pada bearing. Penggerak rantai, Namun, tidak memerlukan tegangan seperti itu untuk dipertahankan dalam rantai untuk transmisi daya.

Pelumasan

Penggerak sabuk hanya memerlukan pelumasan sesekali. Pelumasan lebih dari yang diinginkan berdampak buruk karena secara tidak diinginkan meningkatkan geser. Penggerak rantai memerlukan pelumasan yang sering; namun, tidak pelumasan penuh seperti yang diinginkan dalam penggerak gigi. Biaya minyak pelumas adalah faktor lain yang perlu dipertimbangkan dalam penggerak rantai dibandingkan penggerak sabuk.

Perbandingan ilmiah antara penggerak sabuk dan penggerak rantai 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. Machine Design oleh R. L. Norton (Edisi Kelima; Pearson Education).
3. A Textbook of Machine Design oleh R. S. Khurmi dan J. K. Gupta (S. Chand; 2014).