bab iii pembahasan a. analisis...

26

Yoka Ismujiarto, 2012 Analisis Middle Differential Articulated Dump Truck Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu

BAB III

PEMBAHASAN

A. Analisis Perbaikan

1. Perawatan dan Perbaikan

Tujuan dilakukannya kegiatan perawatan (maintenance) adalah sebagai

berikut:

a. Memungkinkan tercapainya mutu produk dan kepuasan pelanggan melalui

penyesuaian, pelayanan (service) dan pengoperasian peralatan secara tepat.

b. Meminimalkan biaya total produksi yang secara langsung dapat dihubungkan

dengan pelayanan dan perbaikan.

c. Memperpanjang waktu pakai suatu mesin atau peralatan.

d. Meminimumkan frekuensi dan kuatnya gangguan-gangguan terhadap proses

operasi.

e. Menjaga agar sistem aman dan mencegah berkembangnya gangguan

keamanan.

f. Meningkatkan kapasitas, produktivitas, dan efisiensi dari sistem yang ada.

Perawatan yang dilakukan pada differential Articulated Dump Truck (ADT

A 40 E) ini sangat sederhana, yaitu hanya penggantian oli saja berdasarkan hour

meter pada manual book. Menurut manual book untuk penggantian oli tersebut

dilakukan pada setiap 2000 jam kerja dengan menggunakan oli PERTAMINA

RORED SAE 90 dimana unit telah beroprasi dan itu pun juga jika differential

tidak mengalami masalah yang megharuskan untuk diperbaiki.

27


2. Komponen middle Articulated Dump Truck (ADT A 40 E).

Gambar 3.1 Konstruksi Sistem Middle Differential

(Sumber: Service Information PROSIS VOLVO.CE )

Nama komponen middle differential:

1. Differential housing 11. Cage

2. Screw 12. Screw

3. Washer 13. Shim

4. Part plate 14. O-ring

5. Nut 15. Roller bearing

6. Retaining ring 16. Shaft

7. Lock waser 17. Bearing

8. Companion flange 18. dog clut

9. Sealing ring 19. Washer

10. Sealing ring 20. Retaining ring

21. Neddle baering 31. Spacer sleeve

22. Retaining ring 32. Shim

23. Cover 33. Bearing

24. O-ring 34. Drive gear set

25. Bolt 35. Adjusting ring

26. Nut 36. Spit pin

27. Waser 37. Pin

28. Bearing 38. Roller bearing

29. Spacer 39. Roller bearing

30. Gear 40. Screw

41. Srew 51. Retairing ring

28


42. Differentian housing 52. Screw

43. Differentian housing 53. Lock nut

44. Thrust washer 54. Dog cluth

45. Differential side gear 55. Cluth

46. Thrus washer 56. Induction sensor

47. Differential pinion set 57. O-ring

48. Spider 58. Braket

49. Companion flange 59. Flange screw

50. washer 60. Plug

61. washer

3. Disassembling

a. Meletakan differential pada stand. Lalu memutar final drive sehingga crown

wheel menghadap ke atas.

Gambar 3.2 differential middle

(Sumber: Dokumentasi pribadi Intraco Penta cab. Samarinda)

b. Melepas pin yang ada pada bearing cap dengan menggunakan palu plastik.

Gambar 3.3 Melepas pin pada bearing cap.


c. Melepas lock ring, wahsher, dan drive flange dengan menggunakan snap ring.

29


Gambar 3.4 Melepas lock ring, wahsher, dan drive flange.


d. Melepas pin dengan menggunakan palu dan melelpas dog clutch pada shift fork

dan melepas dog clutch. diff. Lock (6x6).

Gambar 3.5 Melepas pin dan dog clutch (inter wheel)

(Sumber: Service Information PROSIS VOLVO.CE)

e. Setelah itu membuka casing dengan menggunakan kunci 8 ring, lalu melepas

piston dan rod.

Gambar 3.6 Membuka casing, lalu melepas piston dan rod


f. Melepas shift fork dan spring bagian atas dengan menarik spring dengan

menggunakan obeng(-).

30


Gambar 3.7 Melepas shift fork, dan spring.

(Service Information PROSIS VOLVO.CE)

g. Melepas adusting ring dengan mengunakan special tool.

Gambar 3.8 Melepas adjusting ring


h. Melepas baut pada bearing cap dengan menggunakan kunci socket 22.

Gambar 3.9 Melepas baut pada bearing cap


i. Mengangkat diff. Housing dengan pipa dan belt dengan menggunakan crane

dan meletakan pada stand. Lalu membuka baut pada diff. Housing dan lakukan

pemeriksaan.

31


Gambar 3.10 Memasang pipa dan belt pada diff. housing.


j. Melepas pin dengan menggunakan tank . dan melepas shift fork dan dog clutct

inter axle longitudinal diff. Lock.

Gambar 3.11 Melepas pin dan dog clutct longitudinal


k. Melepas cover diff. Lock longitudinal piston dan rod pada drive housing.

Gambar 3.12 Melepas cover diff. Lock longitudinal, piston dan rod


32


l. Melepas spring dan shift fork bagian bawah, menarik spring yang ada didalam

untuk melepas shift fork.

.

Gambar 3.13 Melepas spring dan shift fork


m. Memutar final drive sehingga mengarah menghadap ke atas.

Gambar 3.14 Memutar final drive


n. Melepas retainer ring, lock washer dan nut pada input shaft dengan

menggunakan kunci socket 35.

Gambar 3.15 Melepas retainer ring, lock washer dan nut


o. Melepas flange pada input shaft dengan menggunakan hidrolic jack pump.

33


Gambar 3.16 Melepas flange pada input shaft


p. Setelah flange terbuka lalu, melepas cage dan shim pada final drive.

Gambar 3.17 Melepas cage dan shim


q. Memsang rantai atau belt pada flange untuk mengangkat input shaft.

Mengangkat diri poros input dan letakkan di permukaan yang rata. Memeriksa

poros input untuk kerusakan dan keausan.

Gambar 3.18 Mengangkat poros input shaft


r. Melepas retainer ring, lock washer dan nut hidrolic jaick adapter.

34


Gambar 3.19 Melepas retainer ring, lock washer dan nut


s. Melepas pinion gear dengan menggunakan hidrolic jaick adapter dan Remove

inner spacer sleeve dan outer spacer sleeve.

Gambar 3.20 Melepas pinion gear


t. Mengeluarkan gear pada casing.

Gambar 3.21 Melepas gear pada casing


35


4. Perbaikan

Langkah perbaikan yang dilakukan antara front, rear dan middle differential

pada prinsip dasarnya sama, hanya untuk middle differential komponennya lebih

komplek karena terdapat komponen tambahan yaitu input shaf. Input shaft ini

berfungsi sebagai alat pemutus dan penyambung moment dari middle differential

ke rear differential dengan putaran yang sama jika diperlukan 6x6 dari 6x4, pada

saat unit mengangkut beban berat dan melewati medan yang berat. Mengapa hal

ini perlu dilakukan, karena beban yang ada ketika unit sedang loading apalagi

beroprasi dimedan yang berlumpur, beban tersebut beban tersebut tertumpu pada

middle differential. Oleh arena itu untuk membantu mengurangi resiko beban,

maka dibantu dengan rear differential. Rear differential tersebut bersifat idler,

artinya kecepatan putaran dan momentnya mengikuti putaran middle differential.

Pembongkaran dilakukan bertujuan untuk menganalisa ketika terjadi

masalah pada komponen, pemeriksaan bila terpadat serbuk-serbuk besi (gram)

akibat terjadinya keausan pada material komponen.

Setelah melakukan pembongkaran, analisa terhadap komponen yang

mengalami kerusakan pada middle differential adalah sebagai berikut:

a. Terjadinya abnormal nois ketika unit sedang beroprasi, analasinya:

1) Bearing pinion gear rusak

2) Bearing input shaft rusak

3) Roller bearing differential housing rusak

4) Backlas clereance berubah.

5) Washer differential gear telah aus

36


b. Terjadinya stucking pada middle differential, analisanya:

1) Pinion gear rontok

2) Input shaft rontok

3) Gear rontok

4) Side gear differential rontok

5) Differential housing rusak/jebol

c. Komponen lain yang sekaligus diganti ketika over houl differential:

1) Nut

2) Screw

3) Bolt

4) Retaining ring

5) Washer

6) Lock washer

7) Spacer

8) O-ring

9) Spilt pin

No Angel tightrning Tightening torques Tighteni

ng angel Nm Lbf ft Degrees (°)

1 Bolt joint between diiferent ial

housing halves. Tightening

sequence, see diagram below.

100 74 110-120

2 Bolted joint between diiferential

housing and crown wheel. Teghtening

sequence, see diagram belo

100 74 80-90

3 Bolted joint between bearing cap and

bracket

730±80 590± 59

4 Cover for transvere differential lock 20±5 14,5±3.5

5 Bolted joint between bearing carrier

and final drive housing

85±10 62,5±7.5

37


6 Nut for flange 1300±100 959,5±73,

5

7 Cover for pinion shaft 55±15 41±11

8 Nut for pinion shaft 1628±407 1201±301

9 Cover longitudinal differential lock 20±5 14,5±3.5

10 Stop bolt, longitudinal differential

lock

Stop bolt and lock nut threads, apply

thread locker fluid loctite 243 or

equivalent

65±

48±7

11 Lock nut for crown wheel’s support

bolt support bolt, apply thread locker

fluid, part no. 1161053

300±30

221±22

Tabel 3.1 Differential carrier for tightening torque


Nm Lb ft

Pinion shaft, rolling resistance Reinstalled bearings 3.0-5.3 26.55-46.9

New bearings 2.3-7.4 20.35-65.5

Mm In

Bearing clearance, input shaft 0.01-0.10 0.0003-

0.0039

Gear flank clearence

(backlash), crown

wheel/pinion

Reinstalled gear kit 0.20-0.46 0.008-0.018

New gear kit 0.21-0.45 0.0083-

0.0177

Preload bearing, differential

housing

0.15-0.33 0.0059-

0.0130

Clearance, gear tooth top-gear

tooth bottom in dog clutch for

differential lock, six wheel

drive

0.10 0.004

Max. Permittedpitch on crown

wheel’s rear face

0.20 0.008

Distance between crown wheel

and support bolt

0.65-1.14

including

pitch rear

face

0.025-0.045

including

pitch rear

face

Tabel 3.2 Differential carrier specification

(Sumber:Service Information PROSIS VOLVO.CE )

5. Assembling

a. Memasukan gear pada casing.

38


Gambar 3.22 Memasang gear pada casing


b. Menurunkan sapacer dan pinion ke dalam housing, memastikan bahwa pinion

yang didorong menyeluruh atas. Memasang pinion dan gear dengan

menggunakan hidrolic jaick adapter dan memasang inner spacer sleeve dan

outer spacer sleeve. Lalu kencangkan baut ke bawah pada pegangan pinion

sehingga aman dalam pengepresan ini. jangan melebihi 100 bar (1.450) psi

Gambar 3.23 Memasang pinion dan gear pada casing


c. Memasang gear, washer dan nut. mengencangkan hidrolic jack adapter.

39


Gambar 3.24 Memasang retainer ring, lock washer dan nut


d. Memasang rantai atau belt pada flange untuk mengangkat input shaft.

Mengangkat diri poros input dan letakkan difinal drive.

Gambar 3.25 Memasang rantai atau belt pada flange


e. Memasang cage dan shim pada final drive.

Gambar 3.26 Memasang cage dan shim


f. Memasang drive flange pada input shaft dengan menggunakan hidrolic jack

pump. Mengencangkan baut pada drive flange 85±10 nm

40


Gambar 3.27 Memasang drive flange


g. Memsang retainer ring, lock washer dan nut pada input shaft, dan

mengencangkan baut atau nut 1300±100 Nm

Gambar 3.28 Memasang retainer ring, lock washer dan nut


h. Memutar final drive sehingga mengarah menghadap ke bawah.

Gambar 3.29 Memutar final drive


i. Memasang spring dan shift fork bagian bawah.

41


Gambar 3.30 Memasang spring dan shift fork


j. Memasnga cover diff. Lock longitudinal, piston dan rod pada drive housing.

Gambar 3.31 Memasang cover diff. Lock


k. Memasang dog clutch dan memasukan pin pada shift fork , diff. lock

longitudinal.

Gambar 3.32 Memasang dog clutch


l. Mengangkat diff. Housing dengan pipa dan belt dengan menggunakan crane

dan meletakan pada final drive.

42


Gambar 3.33 Mengangkat diff. Housing


m. Memasang adjusting ring pada bearing cap.

Gambar 3.34 Memasang baut pada bearing cap


n. Mengencangkan baut pada bearing cap, dan adjusting ring dengan

menggunakan multi torque dan torque wrence 730±80 Nm.

Gambar 3.35 Mengencangkan baut bearing cap


1) Mengukur backlash cleareance

43


2) Menempatkan dial indikator disisi drive pada salah satu gigi pada crown

wheel.

3) Mendorong dan menarik crown wheel, lalu membacakan posisi luar pada dial

indikator, yaitu izin (backlash) perhatikan ukuran nilai dan perhatikan

pembersihan gigi sayap di dua tempat lebih. menghitung nilai rata-rata.

mencatat nilai rata-rata.

4) Spesifikasi backles pada middle differential adalah 0.20-0.46 mm.

5) Setelah hasil pengukuran nilai yang di dapat adalah 0.23-0.26mm.

Gambar 3.36 Mengukur backlas


o. Mamsang lock ring, wahsher, dan drive flange dengan menggunakan snap

ring.

Gambar 3.37 Mamsang lock ring, wahsher, dan drive flange


p. Memasang shift fork dan spring inter wheel.

44


Gambar 3.38 Mamsang shift fork dan spring


q. Memasukan rod dan piston lalu memasang cover.

Gambar 3.39 Mamsang rod dan piston


r. Memsang dog clutch inter wheel pada shift fork dan memasang pin untuk

mengunci adjusting ring agar tidak berubah.

Gambar 3.40 Mamsang dog clutch dan pin.


s. Middle differntial telah selesai di kerjakan, lalu siap dipacking.

45


Gambar 3.41 Differential middle


B. Analisis Gangguan

1. Pinion gear

Pinion gear berfungsi sebagai penerus gaya putar dari propeller shaft

menuju ke bevel gear. Perkaitan gigi dari differential dan akan mempengaruhi

besar kecilnya permukaan gesek, dimana permukaan gesek tersebut menentukan

besar kecilnya luas bidang yang menjadi bidang kerja.

Perkaitan gigi tidak baik atau telah terjadi keausan pada pinion gear, maka

ketika kendaraan sedang berjalan akan menimbulkan abnormal nois dan suara

tersebut akan terdengar keras ketika kendaraan berjalan lurus. Perkaitan anatara

pinion gear dan bevel gear tidak boleh terlalu rapat dan tidak boleh terlalu

renggang dan untuk mendapatkan jarak yang tepat, maka anatara pinion gear dan

bevel gear harus di setting tepat.

a. Penyetelan pinion gear dan bevel gear dengan menggunakan feeler guage:

1) Menggerkan pinion gear kedepan kearah pusat bevel gear.

2) Mengukur celah persinggunggan pinion gear dan bevel gear dengan

menggunakan feeler guage sesuai dengan spesifikasi.

3) Back lash terlalu renggang atau terlalu rapat, maka setting adjusting ringnya.

b. Penyetelan pinion gear dan bevel gear menurut hubungan tapak gigi:

46


1) Mengoleskan cat warna ke gigi-gigi bevel gear.

2) Menggerakan bevel gear sehingga pinion gear bersentuhan dengan bevel gear .

3) Memeriksa hubungan dari tapak gigi yang terlihat pada bevel gear, back lash

terlalu renggang atau terlalu rapat. Maka setting adjuster ringnya.

4) Hubungan yang baik apabila tapak gigi terletak di tengah-tengah bidang bevel

gear.

2. Bevel gear

Bevel gear terletak pada differential housing, sedangkan bevel gear sendiri

dapat diputar oleh pinion gear. Daya pemindah yang baik adalah apabila

digearakan dari pinion gear dapat dipindahkan ke differential housing oleh bevel

gear tanpa ada halangan dan juga tidak menimbulan hentakan atau suara. Apabila

bevel gear mengalami kerusakan, giginya patah atau run outnya besar, maka akan

menimbulakan abnormal noise pada bevel gear ketika daya mulai dipindahkan.

Run out gear akan menyebabkan terjadinya gesekan yang tidak normal pada

perkaitan gigi anatara bevel gear dan pinion gear. Gesekan yang tidak normal

akan mengakibatkan keausan dan akan menyebabkan back lash terlalu besar dan

akan menunimbulan abnormal noise ketika kendaraan berjalan.

3. Side gear

Side gear akan menerima gaya yang relatif sama ketika kendaraan berjalan

pada lintasan lurus, tetapi ketika kendaraan berbelok maka akan terdapat

perbedaan putaran antara side gear kiri dan side gear kanan. Gangguan yang

terjadi apabila terjadi keausan pada side gear disebabkan oleh bagian gigi yang

aus atau celah dibentuk dengan differential gear pinion menjadi besar sehingga

47


apabila roda penggerak berputar maka akan menimbulkan abnormal noise. Suara

akan semakin jelas terdengar apabila sedang berbelok dan makin keras ketika side

gear berputar lebih cepat.

C. Faktor Penyebab

Faktor yang dapat menyebabkan terjadinya kerusakan atau kurang maksimal

perfomance differential pada saat unit beroprasi adalah:

a. Kurangnya terkontronya penggantian oli differential sesuai dengan hour meter

yang sesuai dengan manual book.

b. Adanya beban besar yang diangkut oleh unit.

c. Medan operasi yang berat dan berlumpur.

d. Kurang telitinya operator dalam mengoprsikan unit.

e. Terjadinya kerusakan komponen.

D. Analisis Perhitungan

Analisis perhitungan ini dengan mengumpulkan hasil dari data observasi

lapangan. Data tersebut diolah untuk dijadikan analisis perhitungan yang

dimaksud kedalam formula yang tekah disajikan yang susuai dengan teori yang

berhubungan pembahasan dan masalah dalam tugas akhir ini.

Data yang diperoleh dari hasil observasi adalah sebagai berikut:

1. Momen input dari transmisi PT2509 = 25000 kg.m 1200 rpm

48


Tabel 3.3 Spesifikasi Volvo ADT A 40 E

2. Jumlah gigi pada pinion gear = 11

3. Jumlah gigi pada bevel gear = 34

4. Diameter poros pinion gear = 6,17 cm

5. Panjang total poros pinion gear = 27,32 cm

6. Panjang titik beban pinion gear = 22 cm

7. Sudut kemiringan pinion gear = 30°

8. Beban pinion gear = 40000 kg

9. Tekanan udara differential lock = 2 kg/cm²

10. Luas penampang piston differential lock = 19,625 cm²

a. Perbandingan Gear

GR = Bg / Ap

Diketahui:

GR = Bg / Ap

49


GR = 34/11

= 3,1

(Sularso dan Kikatsu Suga. 1980 : 211)

b. Momen Puntir Output Bevel Gear

Mpout = Mpin x GR

= 25000 x 3,1

= 77500 Kg.cm

ⁿOUT = ⁿIN x 1/GR

= 1200 x 1 / 3,1

= 387 rpm

Technical Training Dept. PT. INTRACO PENTA Tbk. (2010)

c. Gaya-gaya pada poros Pinion Gear

Fr

90°

α = 30° W = 40000 kg

Fa

22 cm 5 cm

Gambar 3.42 Arah gaya poros pinion gear.

Jika α (sudut pinion gear) = 30° dan dianggap bahwa arah beban membentuk

sudut siku-siku terhadap sudut pinion gear maka:

β = 90° - α = 60°

50


1) Gaya tangensial

Ft = 2 Mp / d

= 2 x 25000

6,17

= 33714 kg

2) Gaya radial

Fr = w/ cos α

= w/ 90° - β = α

= w/ 90° - 60° = 30°

= 40000 / cos 30°

= 40000 / 0,8660

= 34640 Kg

3) Gaya axial

Fa = w. sin β

= w. (90° - α = β)

= w. (90° - 30° = 60°)

= 40000 x 60°

= 40000 x 0,8660

= 34640 Kg

(Ferdinan L.Singer dan Andrew Pytel. 1980 : 11)

Reaksi gaya dititik A dan B.

Fr = 46189,2 Kg

A Ft C B Fa

22 cm 5 cm

Gambar 3.43 Arah Gaya

∑ MB = 0

= A x 27 - Fr x 5 = 0

51


= A x 27 - 46189,2 x 5 = 0

= A x 27 - 230946 = 0

A = 230946 = 8553,55 Kg

27

∑ MA = 0

= B x 27 – Fr x 22 = 0

= B x 27 – 46189,2 x 22 = 0

= B x 27 – 1016162 = 0

B Ft = 1106162 = 37635,6 Kg

27

4) Momen bending maksimum

MA = A x 0

MC = A x 22

= 8553,55 x 22

= 188178 Kg.cm

MB = A x 27 – Fr x 5

= 8553,55 x 27 – 46189,2 x 5

= 230946 – 230946

= 0 (Ferdinan L.Singer dan Andrew Pytel. 1980 :11)

B B

0 188178 Kg.cm 0

Gambar 3.34 Diagram momen maksimum poros pinion gear.

4. Putaran Ketika Berbelok

52


ⁿ2 = 𝑛𝑠1+𝑛𝑠2

2

= 387+ 387

2 = 387 rpm

Ketika berbelok

Putaran side gear yang dipercepat = 2 x n2

Misalan berbelok kekiri, maka ns1 dalam posisi ditahan

Diketahui: ns1 = 387 rpm

n2 = 387 rpm

Ditanyakan : ns2?

ns2 = 2 x n2

= 2 x 387

=774 rpm

(Sumber: Tecnichal Training Dept. PT. INTRACO PENTA Tbk. 2010)

d. Gaya yang bekaerja pada differential lock

P = F / A

Diketahui: P = 2 Kg/ cm²

A = 19,62 cm²

Ditanyakan: F?

P = F/A

F = P x A

= 2 x 19,62

= 39,25 Kg

(Sumber: http://www.deprin.go.id.ind.teknologi/mekanikafluida/indag/log.htm)

http://www.deprin.go.id.ind.teknologi/mekanikafluida/indag/log.htm

53


E. Alanisis Pembahasan

Perawatan dan Perbaikan bertujuan untuk mengembalikan komponen pada

keadaan standar sebagai spesifikasi standar dari pabrik dengan syarat ada sebagian

komponen yang diganti atau mempertahankan komponen selama masih dalam

batas aman dan dapat direvisi berdasarkan kualifikasi standar pabrik.

Analisis diatas diketahui apa beberapa analisa ada beberapa yang dihitung

yaitu perbandingan gear, moment puntir pada bevel gear, gaya-gaya pada yang

terjadi pada poros pinion gear, putaran ketika berbelok, dan gaya pada differential

lock. Analisa tersebut berfungsi sebagai acuan perhitungan untuk menguatkan

data performance dari middle differential pada unit Articulated Dump Truck A 40

E, dimana life time merupakan penunjang terhadap efesiensi produksi ketika unit

sedang beroprasi.

Contoh pada middle differential yaitu hanya dilakukan penggantian

komponen untuk bearing, differential gear, side gear, washer, nut, bolt, spacer, o-

ring, piston differential lock, dan shim. Sedangkan jika middle differential sudah

dikatakan tidak produktif lagi yaitu terjadinya kerusakan pada poros pinion gear,

bevel gear, dan input shaft. Jika hal tersebut terjadi, maka langkah yang

dilakaukan untuk mengembalikan ke kondisi awal yaitu dengan remanufacture.

bab iii pembahasan a. analisis...

Documents