Penyeimbangan Poros Penggerak: Panduan Lengkap

Bayangkan Anda sedang mengemudikan truk dan tiba-tiba merasakan getaran keras atau mendengar bunyi dentuman keras saat berakselerasi atau mengganti gigi. Ini bukan sekadar gangguan — bisa jadi pertanda poros penggerak yang tidak seimbang. Bagi para insinyur dan teknisi, getaran dan suara seperti itu menandakan hilangnya efisiensi, percepatan keausan komponen, dan potensi waktu henti yang mahal jika tidak ditangani.

Dalam panduan komprehensif ini, kami menyediakan solusi praktis untuk masalah keseimbangan driveshaft. Anda akan mempelajari apa itu driveshaft dan mengapa perlu diseimbangkan, mengenali malfungsi umum yang menyebabkan getaran atau kebisingan, dan mengikuti proses langkah demi langkah yang jelas untuk penyeimbangan driveshaft dinamis. Dengan menerapkan praktik terbaik ini, Anda dapat menghemat biaya perbaikan, mengurangi waktu pemecahan masalah, dan memastikan mesin atau kendaraan Anda beroperasi dengan andal dengan getaran minimal.

Daftar Isi

• 1. Jenis-jenis Poros Penggerak
• 2. Kerusakan Penggerak Sambungan Universal
• 3. Penyeimbangan Poros Penggerak
• 4. Mesin Penyeimbang Modern untuk Poros Penggerak
• 5. Persiapan untuk Penyeimbangan Poros Penggerak
• 6. Prosedur Penyeimbangan Poros Penggerak
• 7. Kelas Akurasi Penyeimbangan yang Direkomendasikan untuk Rotor Kaku

1. Jenis-jenis Poros Penggerak

Penggerak sambungan universal (driveshaft) adalah mekanisme yang mentransmisikan torsi antara poros yang berpotongan di tengah sambungan universal dan dapat bergerak relatif satu sama lain pada suatu sudut. Pada kendaraan, driveshaft mentransmisikan torsi dari kotak roda gigi (atau kotak transfer) ke gandar yang digerakkan dalam kasus konfigurasi penggerak klasik atau penggerak semua roda. Untuk kendaraan all-wheel-drive, sambungan universal biasanya menghubungkan poros penggerak gearbox ke poros penggerak kotak transfer, dan poros penggerak kotak transfer ke poros penggerak drive utama as roda yang digerakkan.

Unit-unit yang terpasang pada rangka (seperti gearbox dan transfer case) dapat bergerak relatif satu sama lain akibat deformasi penyangganya dan rangka itu sendiri. Sementara itu, as penggerak terpasang pada rangka melalui suspensi dan dapat bergerak relatif terhadap rangka dan unit-unit yang terpasang di atasnya akibat deformasi elemen elastis suspensi. Pergerakan ini tidak hanya dapat mengubah sudut poros penggerak yang menghubungkan unit-unit tersebut, tetapi juga jarak antar unit.

The universal joint drive has a significant disadvantage: the non-uniform rotation of the shafts. If one shaft rotates uniformly, the other does not, and this non-uniformity increases with the angle between the shafts. This limitation prevents the use of a universal joint drive in many applications, such as in the transmission of front-wheel-drive vehicles, where the main issue is transmitting torque to the turning wheels. This disadvantage can be partially compensated by using two universal joints on one shaft, set to equal joint angles (γ1 = γ2) with the yokes at both ends of the intermediate shaft in the same plane (in phase). Yokes phased 90° apart do not cancel the fluctuation — they add to it. However, in applications requiring uniform rotation, constant velocity joints (CV joints) are typically used instead. CV joints are a more advanced but also more complex design serving the same purpose.

Drive sambungan universal dapat terdiri dari satu atau lebih sambungan universal yang dihubungkan oleh poros penggerak dan penyangga perantara.

Gambar 1. Diagram penggerak sambungan universal: 1, 4, 6 - poros penggerak; 2, 5 - sambungan universal; 3 - sambungan kompensasi; u1, u2 - sudut antar poros

Secara umum, penggerak sambungan universal terdiri dari sambungan universal 2 dan 5, poros penggerak 1, 4, dan 6, serta sambungan kompensasi 3. Terkadang poros penggerak dipasang pada penyangga antara yang melekat pada anggota silang rangka kendaraan. Sambungan universal memastikan transmisi torsi antara poros yang sumbunya berpotongan membentuk sudut. Sambungan universal dibagi menjadi tipe kecepatan tidak seragam dan konstan. Sambungan kecepatan tidak seragam diklasifikasikan lebih lanjut menjadi tipe elastis dan kaku. Sambungan kecepatan konstan dapat berupa tipe bola dengan alur pembagi, tipe bola dengan tuas pembagi, dan tipe cam. Sambungan ini biasanya dipasang pada penggerak roda yang dikendalikan, di mana sudut antara poros dapat mencapai 45°, dan pusat sambungan universal harus berimpit dengan titik perpotongan sumbu rotasi roda dan sumbu putarnya.

Elastic universal joints transmit torque between shafts with intersecting axes at an angle of 2...3° due to the elastic deformation of the connecting elements. A rigid non-uniform velocity joint transmits torque from one shaft to another through the movable connection of rigid parts. It consists of two yokes – 3 and 5, into the cylindrical holes of which the ends A, B, C, and D of the connecting element – the cross 4, are installed on bearings. The yokes are rigidly connected to shafts 1 and 2. Yoke 5 can rotate around axis B–D of the cross and at the same time, along with the cross, rotate around axis A–C, thereby enabling the transmission of rotation from one shaft to another with a changing angle between them.

Gambar 2. Diagram sambungan universal kecepatan tidak seragam yang kaku

If shaft 1 rotates around its axis by an angle α, then shaft 2 will rotate by an angle β over the same period. The relationship between the rotation angles of shafts 1 and 2 is determined by the expression tanα = tanβ × cosγ, where γ is the angle at which the axes of the shafts are positioned. This expression indicates that the angle β is sometimes less than, equal to, or greater than angle α. Equality of these angles occurs every 90° of rotation of shaft 1. Therefore, with uniform rotation of shaft 1, the angular velocity of shaft 2 is non-uniform and varies according to a sinusoidal law. The non-uniformity of shaft 2's rotation becomes more significant as the angle γ between the shaft axes increases.

Jika rotasi poros 2 yang tidak seragam ditransmisikan ke poros unit, beban berdenyut tambahan akan terjadi pada transmisi, meningkat dengan sudut γ. Untuk mencegah rotasi poros 2 yang tidak seragam ditransmisikan ke poros unit, dua sambungan universal digunakan pada penggerak sambungan universal. Mereka dipasang sedemikian rupa sehingga sudut γ1 dan γ2 sama; garpu sambungan universal, yang dipasang pada poros yang berputar tidak seragam 4, harus diposisikan pada bidang yang sama.

Desain bagian-bagian utama penggerak sambungan universal ditunjukkan pada Gambar 3. Sambungan universal kecepatan tak seragam terdiri dari dua yoke (1) yang dihubungkan oleh sebuah salib (3). Salah satu yoke terkadang memiliki flens, sementara yang lain dilas ke tabung poros penggerak atau memiliki ujung beralur (6) (atau selongsong) untuk koneksi ke poros penggerak. Trunnion dari salib dipasang di mata kedua yoke pada bantalan jarum (7). Setiap bantalan ditempatkan dalam sebuah wadah (2) dan dipegang di mata yoke dengan sebuah tutup, yang melekat pada yoke dengan dua baut yang dikunci oleh tab pada ring. Dalam beberapa kasus, bantalan diamankan di yoke dengan cincin jepret. Untuk mempertahankan pelumasan pada bantalan dan melindunginya dari air dan kotoran, ada segel karet yang mengencangkan sendiri. Rongga bagian dalam salib diisi dengan gemuk melalui fitting gemuk, yang mencapai bantalan. Palang biasanya dilengkapi katup pengaman untuk melindungi segel dari kerusakan akibat tekanan gemuk yang dipompa ke dalam palang. Sambungan beralur (6) dilumasi menggunakan fitting gemuk (5).

Gambar 3. Detail sambungan universal kecepatan tidak seragam yang kaku

The maximum angle between the axes of shafts connected by rigid non-uniform velocity universal joints usually does not exceed 20°, as efficiency significantly decreases at larger angles. If the angle between the shaft axes varies within 0...2°, the trunnions of the cross are deformed by the needle bearings, causing the universal joint to fail quickly.

Pada transmisi kendaraan beroda rantai berkecepatan tinggi, sambungan universal dengan jenis kopling roda gigi, yang memungkinkan transmisi torsi antara poros dengan sumbu yang berpotongan pada sudut hingga 1,5...2°, sering digunakan.

Driveshaft biasanya dibuat berbentuk tabung, menggunakan tabung baja khusus yang mulus atau dilas. Kuk dari sambungan universal, lengan bergaris, atau ujung dilas ke tabung. Untuk mengurangi beban melintang yang bekerja pada poros penggerak, penyeimbangan dinamis dilakukan dengan sambungan universal yang terpasang. Ketidakseimbangan dikoreksi dengan mengelas pelat penyeimbang ke poros penggerak atau terkadang dengan memasang pelat penyeimbang di bawah tutup bantalan sambungan universal. Posisi relatif bagian sambungan splined setelah perakitan dan penyeimbangan drive sambungan universal di pabrik biasanya ditandai dengan label khusus.

Sambungan kompensasi dari penggerak sambungan universal biasanya dibuat dalam bentuk sambungan splined, yang memungkinkan gerakan aksial dari bagian penggerak sambungan universal. Ini terdiri dari ujung splined yang pas dengan lengan splined dari penggerak sambungan universal. Pelumasan dimasukkan ke dalam sambungan splined melalui fitting gemuk atau diterapkan selama perakitan dan diganti setelah penggunaan kendaraan dalam waktu lama. Segel dan penutup biasanya dipasang untuk mencegah kebocoran dan kontaminasi gemuk.

Untuk poros penggerak yang panjang, penyangga perantara biasanya digunakan pada penggerak sambungan universal. Penyangga perantara biasanya terdiri dari braket yang dibaut ke anggota silang rangka kendaraan, di mana bantalan bola dipasang dalam cincin elastis karet. Bantalan disegel di kedua sisi dengan tutup dan memiliki perangkat pelumasan. Cincin karet elastis membantu mengimbangi ketidakakuratan perakitan dan ketidaksejajaran bantalan yang mungkin terjadi karena deformasi rangka.

Sambungan universal dengan bantalan jarum (Gambar 4a) terdiri dari kuk, salib, bantalan jarum, dan segel. Cangkir dengan bantalan jarum dipasang pada trunnion salib dan disegel dengan segel. Cangkir diamankan di kuk dengan cincin jepret atau tutup yang diikat dengan sekrup. Sambungan universal dilumasi melalui fitting gemuk melalui pengeboran internal di salib. Katup pengaman digunakan untuk menghilangkan tekanan oli berlebih pada sambungan. Selama rotasi kuk penggerak yang seragam, kuk yang digerakkan berputar secara tidak seragam: maju dan tertinggal di belakang kuk penggerak dua kali per putaran. Untuk menghilangkan rotasi yang tidak seragam dan mengurangi beban inersia, dua sambungan universal digunakan.

Pada penggerak ke roda penggerak depan, sambungan universal kecepatan konstan dipasang. Penggerak sambungan kecepatan konstan pada kendaraan GAZ-66 dan ZIL-131 terdiri dari kuk 2, 5 (Gambar 4b), empat bola 7, dan bola pusat 8. Kuk penggerak 2 merupakan bagian integral dari poros gandar bagian dalam, sedangkan kuk yang digerakkan ditempa bersama dengan poros gandar luar, yang ujungnya dipasang hub roda. Momen penggerak dari kuk 2 ke kuk 5 disalurkan melalui bola 7, yang bergerak di sepanjang alur melingkar di kuk. Bola tengah 8 berfungsi untuk memusatkan kuk dan ditahan oleh stud 3, 4. Frekuensi rotasi kuk 2, 5 adalah sama karena simetri mekanisme relatif terhadap kuk. Perubahan panjang poros dipastikan oleh koneksi splined bebas dari kuk dengan poros.

Gambar 4. Sambungan Universal: a - sambungan universal: 1 - tutup; 2 - cangkir; 3 - bantalan jarum; 4 - segel; 5, 9 - kuk; 6 - katup pengaman; 7 - silang; 8 - fitting gemuk; 10 - sekrup; b - sambungan universal berkecepatan konstan: 1 - poros gandar bagian dalam; 2 - kuk penggerak; 3, 4 - kancing; 5 - kuk yang digerakkan; 6 - poros gandar bagian luar; 7 - bola; 8 - bola tengah

2. Kerusakan Penggerak Sambungan Universal

Kerusakan penggerak sambungan universal biasanya bermanifestasi sebagai ketukan tajam pada sambungan universal yang terjadi saat kendaraan melaju, terutama saat perpindahan antar gigi dan peningkatan kecepatan poros engkol mesin secara tiba-tiba (misalnya, saat bertransisi dari pengereman ke akselerasi). Tanda kerusakan sambungan universal dapat berupa panasnya hingga mencapai suhu tinggi (lebih dari 100°C). Hal ini terjadi karena keausan yang signifikan pada bushing dan trunnion sambungan universal, bantalan jarum, sambungan silang, dan sambungan splined, yang mengakibatkan ketidaksejajaran sambungan universal dan beban aksial impak yang signifikan pada bantalan jarum. Kerusakan pada segel gabus pada salib sambungan universal menyebabkan keausan yang cepat pada trunnion dan bantalannya.

Selama perawatan, drive sambungan universal diperiksa dengan memutar poros penggerak secara tajam dengan tangan di kedua arah. Tingkat putaran bebas poros menentukan keausan sambungan universal dan sambungan splined. Setiap 8-10 ribu kilometer, kondisi sambungan baut dari flensa poros yang digerakkan dari gearbox dan poros penggerak gigi transmisi utama dengan flensa sambungan universal ujung dan pengencangan penyangga perantara dari poros penggerak diperiksa. Kondisi sepatu bot karet pada sambungan splined dan segel gabus pada sambungan universal juga diperiksa. Semua baut pengikat harus dikencangkan sepenuhnya (torsi pengencangan 8-10 kgf-m).

Bantalan jarum pada sambungan universal dilumasi dengan oli cair yang digunakan untuk unit transmisi; sambungan splined pada sebagian besar kendaraan dilumasi dengan gemuk (US-1, US-2, 1-13, dll.); penggunaan gemuk untuk melumasi bantalan jarum sangat dilarang. Pada beberapa kendaraan, sambungan splined dilumasi dengan oli transmisi. Bantalan penyangga perantara, yang dipasang di selongsong karet, praktis tidak memerlukan pelumasan, karena dilumasi selama perakitan di pabrik. Bantalan penyangga kendaraan ZIL-130 dilumasi dengan gemuk melalui pemasangan tekanan selama perawatan rutin (setiap 1100-1700 km).

Gambar 5. Penggerak sambungan universal: 1 - flensa untuk mengamankan poros penggerak; 2 - salib sambungan universal; 3 - kuk sambungan universal; 4 - kuk geser; 5 - tabung poros penggerak; 6 - bantalan rol jarum dengan ujung tertutup

Penggerak sambungan universal terdiri dari dua sambungan universal dengan bantalan jarum, dihubungkan oleh poros berlubang, dan kuk geser dengan spline yang tidak rata. Untuk memastikan perlindungan yang andal dari kotoran dan memberikan pelumasan yang baik pada sambungan splined, kuk geser (6), yang terhubung ke poros sekunder (2) gearbox, ditempatkan dalam ekstensi (1) yang terpasang ke rumah gearbox. Selain itu, lokasi sambungan splined ini (di luar zona antara sambungan) secara signifikan meningkatkan kekakuan penggerak sambungan universal dan mengurangi kemungkinan getaran poros ketika sambungan splined geser aus.

Poros penggerak terbuat dari tabung las listrik berdinding tipis (8), yang di dalamnya terdapat dua yok identik (9) yang dipasang dengan metode press-fitting pada masing-masing ujungnya, kemudian dilas dengan las busur. Rumah bantalan jarum (18) dari cross (25) dipasang dengan metode press-fitting pada mata yok (9) dan diamankan dengan cincin penahan pegas (20). Setiap bantalan sambungan universal berisi 22 jarum (21). Tutup yang telah dicap (24) dipasang dengan metode press-fitting pada trunnion cross yang menonjol, tempat cincin gabus (23) dipasang. Bantalan dilumasi menggunakan fitting gemuk sudut (17) yang disekrupkan ke dalam lubang berulir di bagian tengah cross, yang terhubung ke saluran tembus pada trunnion cross. Di sisi berlawanan dari sambungan universal, terdapat katup pengaman (16) di tengahnya, yang dirancang untuk membuang kelebihan gemuk saat mengisi sambungan dan bantalan, serta mencegah peningkatan tekanan di dalam sambungan selama pengoperasian (katup aktif pada tekanan sekitar 3,5 kg/cm²). Perlunya katup pengaman ini dikarenakan peningkatan tekanan yang berlebihan di dalam sambungan dapat menyebabkan kerusakan (ekstrusi) pada segel gabus.

Gambar 6. Perakitan poros penggerak: 1 - ekstensi kotak roda gigi; 2 - poros sekunder kotak roda gigi; 3 dan 5 - pembelok kotoran; 4 - segel karet; 6 - kuk geser; 7 - pelat penyeimbang; 8 - tabung poros penggerak; 9 - kuk; 10 - kuk flensa; 11 - baut; 12 - flensa roda gigi penggerak gandar belakang; 13 - mesin cuci pegas; 14 - mur; 15 - gandar belakang; 16 - katup pengaman; 17 - pemasangan gemuk sudut; 18 - bantalan jarum; 19 - mata kuk; 20 - cincin penahan pegas; 21 - jarum; 22 - mesin cuci dengan ujung toroidal; 23 - cincin gabus; 24 - tutup yang dicap; 25 - salib

Poros penggerak, yang dirakit dengan kedua sambungan universal, diseimbangkan secara dinamis di kedua ujungnya dengan mengelas pelat penyeimbang (7) ke tabung. Oleh karena itu, saat membongkar poros, semua bagiannya harus ditandai dengan cermat agar dapat dipasang kembali pada posisi semula. Kegagalan mengikuti petunjuk ini akan mengganggu keseimbangan poros, menyebabkan getaran yang dapat merusak transmisi dan bodi kendaraan. Jika masing-masing bagian aus, terutama jika tabung bengkok akibat benturan dan menjadi tidak mungkin untuk menyeimbangkan poros secara dinamis setelah perakitan, seluruh poros harus diganti.

Kemungkinan Kerusakan pada Driveshaft, Penyebab, dan Solusinya

Penyebab Kerusakan	Solusi
Getaran Poros Penggerak
1. Pembengkokan poros karena hambatan	1. Meluruskan dan menyeimbangkan poros rakitan secara dinamis atau mengganti poros rakitan
2. Keausan bantalan dan silang	2. Mengganti bantalan dan persilangan serta menyeimbangkan poros yang dirakit secara dinamis
3. Keausan bushing ekstensi dan kuk geser	3. Pasang kembali ekstensi dan kuk geser dan seimbangkan poros yang telah dirakit secara dinamis
Ketukan Saat Memulai dan Meluncur
1. Keausan splines kuk geser atau poros gearbox sekunder	1. Ganti komponen yang aus. Saat mengganti kuk geser, seimbangkan poros yang telah dirakit secara dinamis
2. Baut longgar yang menahan kuk flensa ke flensa roda gigi penggerak gandar belakang	2. Kencangkan baut
Pelemparan Minyak dari Segel Sambungan Universal
Keausan cincin gabus pada segel sambungan universal	Ganti cincin gabus, pertahankan posisi relatif semua bagian poros penggerak selama pemasangan kembali. Jika ada keausan pada salib dan bantalan, ganti bantalan dan salib dan seimbangkan poros yang dirakit secara dinamis

3. Penyeimbangan Poros Penggerak

Setelah memperbaiki dan merakit poros penggerak, poros penggerak diseimbangkan secara dinamis di atas mesin. Salah satu desain mesin penyeimbang ditunjukkan pada Gambar 7. Mesin ini terdiri dari pelat (18), rangka pendulum (8) yang dipasang pada empat batang elastis vertikal (3), untuk memastikan osilasi pada bidang horizontal. Braket dan headstock depan (9), diamankan pada braket (4), dipasang pada tabung longitudinal rangka pendulum (8). Headstock belakang (6) berada pada lintasan yang dapat digerakkan (5), memungkinkan penyeimbangan dinamis driveshaft dengan panjang yang berbeda. Spindel headstock dipasang pada bantalan bola yang presisi. Spindel headstock depan (9) digerakkan oleh motor listrik yang dipasang di dasar mesin, melalui penggerak sabuk-V dan poros perantara, di mana dahan (10) (cakram bertingkat) dipasang. Selain itu, dua dudukan (15) dengan pin pengunci yang dapat ditarik (17) dipasang pada pelat mesin (18), memastikan fiksasi ujung depan dan belakang bingkai pendulum tergantung pada keseimbangan ujung depan atau belakang poros penggerak.

Gambar 7. Mesin Penyeimbang Dinamis untuk Poros Penggerak

1-penjepit; 2-peredam; 3-batang elastis; 4-braket; 5-lintasan yang dapat digerakkan; Headstock 6-belakang; 7-palang; 8-rangka bandul; Headstock penggerak 9-depan; 10-tungkai-disk; 11-milivoltmeter; 12-tungkai poros penyearah komutator; 13-sensor magnetoelektrik; Dudukan 14-tetap; Dudukan 15-fiksator; Penyangga 16; Penyangga 17; Pelat penyangga 18

Dudukan tetap (14) dipasang di bagian belakang pelat mesin, dan sensor magnetoelektrik (13) dipasang di atasnya, dengan batang yang terhubung ke ujung rangka pendulum. Untuk mencegah getaran resonansi rangka, peredam (2) yang diisi dengan oli dipasang di bawah braket (4).

During dynamic balancing, the driveshaft assembly with the sliding yoke is installed and secured on the machine. One end of the driveshaft is connected by a flange-yoke to the flange of the front driving headstock, and the other end by the support neck of the sliding yoke to the splined sleeve of the rear headstock. Then the ease of rotation of the driveshaft is checked, and one end of the machine's pendulum frame is fixed using the fixator. After starting the machine, the limb of the rectifier is rotated counterclockwise, bringing the millivoltmeter needle to its maximum reading. The millivoltmeter reading corresponds to the magnitude of the imbalance. The millivoltmeter scale is graduated in gram-centimeters or grams of counterweight. Continuing to rotate the rectifier limb counterclockwise, the millivoltmeter reading is brought to zero, and the machine is stopped. Based on the rectifier limb reading, the angular displacement (angle of imbalance displacement) is determined, and by manually rotating the driveshaft, this value is set on the intermediate shaft limb. The welding place of the balancing plate will be on the top of the driveshaft, and the weighted part at the bottom in the correction plane. Then the balancing plate is attached and tied with thin wire at a distance of 10 mm from the weld, the machine is started, and the balance of the driveshaft end with the plate is checked. The imbalance should be no more than 70 g·cm (700 g·mm). Then, releasing one end and securing the other end of the pendulum frame with the fixator stand, dynamic balancing of the other end of the driveshaft is performed according to the technological sequence described above.

Poros penggerak memiliki beberapa fitur penyeimbang. Untuk sebagian besar bagian, dasar penyeimbangan dinamis adalah leher penyangga (misalnya, rotor motor listrik, turbin, poros, poros engkol, dll.), tetapi untuk poros penggerak, yang menjadi dasar adalah flensa. Selama perakitan, terdapat celah yang tidak dapat dihindari pada koneksi yang berbeda yang menyebabkan ketidakseimbangan. Jika ketidakseimbangan minimum tidak dapat dicapai selama penyeimbangan, poros akan ditolak. Keakuratan penyeimbangan dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

• Celah pada sambungan antara sabuk pendaratan flensa poros penggerak dan lubang bagian dalam flensa penjepit headstock penyangga kiri dan kanan;
• Lintasan radial dan ujung permukaan dasar flensa;
• Celah pada engsel dan sambungan splined. Adanya gemuk pada rongga sambungan splined dapat menyebabkan ketidakseimbangan "mengambang". Jika hal ini menghalangi tercapainya akurasi keseimbangan yang dibutuhkan, poros penggerak diseimbangkan tanpa gemuk.

Beberapa ketidakseimbangan mungkin sama sekali tidak dapat dikoreksi. Jika terjadi peningkatan gesekan pada sambungan universal driveshaft, maka pengaruh timbal balik dari bidang koreksi akan meningkat. Hal ini menyebabkan penurunan performa dan akurasi penyeimbangan.

Bahasa Indonesia: Menurut OST 37.001.053-74, standar ketidakseimbangan berikut ditetapkan: poros penggerak dengan dua sambungan (dua penyangga) diseimbangkan secara dinamis, dan dengan tiga sambungan (tiga penyangga) – dirakit dengan penyangga antara; flensa (kuk) poros penggerak dan kopling yang beratnya lebih dari 5 kg diseimbangkan secara statis sebelum merakit poros atau kopling; norma ketidakseimbangan sisa untuk poros penggerak di setiap ujung atau pada penyangga antara poros penggerak tiga sambungan dievaluasi dengan ketidakseimbangan spesifik;

Norma ketidakseimbangan sisa spesifik maksimum yang diizinkan pada setiap ujung poros atau pada tumpuan antara, serta untuk poros penggerak tiga sambungan pada posisi apa pun pada dudukan penyeimbang, tidak boleh melebihi: untuk transmisi mobil penumpang dan truk muatan kecil (hingga 1 ton) dan bus sangat kecil – 6 g-cm/kg, untuk sisanya – 10 g-cm/kg. Norma ketidakseimbangan sisa maksimum yang diizinkan untuk poros penggerak atau poros penggerak tiga sambungan harus dipastikan pada dudukan penyeimbang pada frekuensi putaran yang sesuai dengan frekuensi putarannya dalam transmisi pada kecepatan kendaraan maksimum.

Note: OST 37.001.053-74 is a Soviet automotive-industry standard from 1974 and is quoted here as a historical reference. In modern terms, 6 g·cm/kg at 3,000 rpm corresponds to about G 19 and 10 g·cm/kg to about G 31 — the OST requirement sits between G 16 and G 40, consistent with the ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1) grades for drive shafts. Specify new work in ISO 21940-11 grades.

Untuk poros penggerak dan poros penggerak tiga sambungan truk dengan kapasitas beban 4 ton ke atas, bus kecil dan besar, frekuensi putaran pada dudukan penyeimbang dapat dikurangi menjadi 70% dari frekuensi putaran poros transmisi pada kecepatan maksimum kendaraan. Berdasarkan OST 37.001.053-74, frekuensi putaran penyeimbang poros penggerak harus sama dengan:

n_b = (0,7 ... 1,0) n_r,

di mana n_b – frekuensi rotasi penyeimbang (harus sesuai dengan data teknis utama tegakan, n=3000 menit^-1); n_r – frekuensi putaran kerja maksimum, min^-1.

Dalam praktiknya, karena adanya celah pada sambungan dan sambungan splined, driveshaft tidak dapat diseimbangkan pada frekuensi rotasi yang direkomendasikan. Dalam hal ini, frekuensi rotasi lain dipilih, di mana ia seimbang.

4. Mesin Penyeimbang Modern untuk Poros Penggerak

Gambar 8. Mesin Balancing untuk Driveshaft dengan Panjang hingga 2 Meter, Berat hingga 500 kg

Model ini memiliki 2 dudukan dan memungkinkan penyeimbangan dalam 2 bidang koreksi.

Gambar 9. Mesin Penyeimbang untuk Poros Penggerak dengan Panjang hingga 4200 mm, Berat hingga 400 kg

Model ini memiliki 4 dudukan dan memungkinkan penyeimbangan pada 4 bidang koreksi secara bersamaan.

Gambar 10. Mesin Penyeimbang Bantalan Keras Horisontal untuk Penyeimbangan Dinamis Poros Penggerak

1 – Balancing item (driveshaft); 2 – Machine base; 3 – Machine supports; 4 – Machine drive; The structural elements of the machine supports are shown in Figure 11.

Gambar 11. Elemen Pendukung Alat Berat untuk Penyeimbangan Dinamis Poros Penggerak

1 - Penyangga kiri yang tidak dapat disetel; 2 - Penyangga menengah yang dapat disetel (2 buah); 3 - Penyangga tetap yang tidak dapat disetel; 4 - Gagang kunci rangka penyangga; 5 - Platform penyangga yang dapat digerakkan; 6 - Mur penyangga penyetelan vertikal; 7 - Gagang pengunci posisi vertikal; 8 - Braket penjepit penyangga; 9 - Penjepit yang dapat digerakkan pada bantalan perantara; 10 - Gagang pengunci penjepit; 11 - Pengunci braket penjepit; 12 - Spindel penggerak (terdepan) untuk pemasangan barang; 13 - Spindel yang digerakkan

5. Persiapan untuk Penyeimbangan Poros Penggerak

Di bawah ini, kami akan mempertimbangkan penyetelan penyangga mesin dan pemasangan item penyeimbang (poros penggerak empat penyangga) pada penyangga mesin.

Gambar 12. Pemasangan Flensa Transisi pada Spindel Mesin Penyeimbang

Gambar 13. Pemasangan Driveshaft pada Penyangga Mesin Penyeimbang

Gambar 14. Meratakan Driveshaft Secara Horizontal pada Penyangga Mesin Balancing Menggunakan Bubble Level

Gambar 15. Memperbaiki Penyangga Antara Mesin Balancing untuk Mencegah Perpindahan Vertikal Poros Penggerak

Putar item secara manual untuk satu putaran penuh. Pastikan benda tersebut berputar dengan bebas dan tidak tersangkut pada penyangga. Setelah itu, bagian mekanis mesin sudah diatur, dan pemasangan item selesai.

6. Prosedur Penyeimbangan Poros Penggerak

Which kit do I need? A two-support machine correcting in two planes (Figure 8) needs the two-channel Balanset-1A. A four-support machine correcting in four planes simultaneously (Figure 9, and the procedure below) needs the four-channel Balanset-4A. The measurement and calculation workflow is identical; only the channel count differs. The procedure below is described for a four-plane setup, while the software screenshots show the same workflow on the two-plane Balanset-1A — on the Balanset-4A the same screens simply add planes 3 and 4.

The process of driveshaft balancing on the balancing machine will be considered using the Balanset-4A measuring system as an example. The Balanset-4A is a portable balancing kit designed for balancing in one, two, three, and four correction planes of rotors, either rotating in their own bearings or mounted on a balancing machine. The device includes up to four vibration sensors, a phase angle sensor, a four-channel measuring unit, and a portable computer.

The entire balancing process, including measurement, processing, and display of information on the magnitude and location of corrective weights, is performed automatically and does not require the user to have additional skills and knowledge beyond the provided instructions. The results of all balancing operations are saved in the Balancing Archive and can be printed as reports if necessary. In addition to balancing, the Balanset-4A can also be used as a regular vibro-tachometer, allowing measurement on four channels of the root mean square (RMS) value of total vibration, RMS of the rotational component of vibration, and control of rotor rotation frequency.

Selain itu, perangkat ini memungkinkan untuk menampilkan grafik fungsi waktu dan spektrum getaran berdasarkan kecepatan getaran, yang dapat berguna dalam menilai kondisi teknis mesin yang seimbang.

Figure 16. External View of the Balanset-4A Device for Use as a Measuring and Computing System of the Driveshaft Balancing Machine

Figure 17. Example of Using the Balanset-4A Device as a Measuring and Computing System of the Driveshaft Balancing Machine

Figure 18. Main window of the Balanset software: F1 - About, F5 - Vibration Meter, F7 - Balancing, F8 - Charts, F6 - Reports

The Balanset-4A device is supplied with vibration sensors. The sensors are accelerometer-based; the software integrates their signal and displays vibration velocity in mm/s RMS.

Figure 19. Installation of Balanset-4A Vibration Sensors on the Supports of the Balancing Machine

The direction of the sensors' sensitivity axis should match the direction of the support's vibration displacement, in this case – horizontal. For additional information on sensor installation, see BALANCING ROTORS IN OPERATING CONDITIONS.

1. Pasang sensor getaran 1, 2, 3, 4 pada penyangga mesin penyeimbang.
2. Sambungkan sensor getaran ke konektor X1, X2, X3, X4.
3. Pasang sensor sudut fase (laser tachometer) 5 sehingga jarak nominal antara permukaan radial (atau ujung) rotor seimbang dan rumah sensor berada dalam kisaran 10 hingga 300 mm.
4. Pasang tanda pita reflektif dengan lebar minimal 10-15 mm ke permukaan rotor.
5. Hubungkan sensor sudut fase ke konektor X5.
6. Sambungkan unit pengukur ke port USB komputer.
7. Bila menggunakan daya listrik, sambungkan komputer ke unit catu daya.
8. Sambungkan unit catu daya ke jaringan 220 V, 50 Hz.
9. Turn on the computer and start the Balanset software.
10. Open the balancing workspace with the “F7 - Balancing” button and set the required number of correction planes in the “Plane count” field, so that vibration is measured simultaneously by the vibration sensors connected to the inputs of the measuring unit.
11. A mnemonic diagram illustrating the connection of the sensors and the measuring unit appears on the computer display, as shown in Figure 18.

Sebelum melakukan penyeimbangan, dianjurkan untuk melakukan pengukuran dalam mode vibrometer (tombol F5).

Figure 20. Vibration Meter mode (F5): total vibration V1s, V2s and rotational components V1o, V2o with phases F1, F2, displayed as vibration velocity in mm/s RMS

Jika besarnya getaran total V1s (V2s) kurang lebih sama dengan besarnya komponen putar V1o (V2o), dapat diasumsikan bahwa kontribusi utama terhadap getaran mekanisme disebabkan oleh ketidakseimbangan rotor. Jika besarnya getaran total V1s (V2s) secara signifikan melebihi komponen putar V1o (V2o), disarankan untuk memeriksa mekanisme – periksa kondisi bantalan, pastikan pemasangan yang aman pada fondasi, pastikan rotor tidak menyentuh bagian yang diam selama rotasi, dan pertimbangkan pengaruh getaran dari mekanisme lain, dll.

Studying the time function graphs and vibration spectra in the charts mode (“F8 - Charts”, the “F5-Spectrum (Hz)” tab) can be useful here.

Gambar 21. Fungsi Waktu Getaran dan Grafik Spektrum

Grafik menunjukkan frekuensi getaran tertinggi. Jika frekuensi ini berbeda dari frekuensi putar rotor mekanisme penyeimbang, sumber komponen getaran ini perlu diidentifikasi dan diambil tindakan untuk menghilangkannya sebelum penyeimbangan.

Reading the spectrum of a driveshaft: 1x is unbalance, 2x may be the joint itself. A dominant peak at the rotational frequency (1x) points to unbalance — this is what balancing removes. A dominant peak at twice the rotational frequency (2x), especially together with strong axial vibration, points to the joint angles, worn crosses or splines, or ketidaksejajaran: a universal (cardan) joint working at an angle γ makes the driven yoke lead and lag twice per revolution, so it produces a 2x component even when the shaft is perfectly balanced. Balancing will not remove it — equalise the joint angles (γ1 = γ2) and check the joints first. In the charts mode (“F8 - Charts”) the “F5-Spectrum (Hz)” tab shows the spectrum and the “F3-1x vibration” tab the rotational component; at 3000 min^-1 1x = 50 Hz and 2x = 100 Hz.

Juga penting untuk memperhatikan stabilitas pembacaan dalam mode vibrometer - amplitudo dan fase getaran tidak boleh berubah lebih dari 10-15% selama pengukuran. Jika tidak, mekanisme mungkin beroperasi di dekat wilayah resonansi. Dalam hal ini, kecepatan rotor harus disesuaikan.

When performing four-plane balancing of a new rotor, five calibration runs and at least one trim run (Run T) of the balanced machine are required. Vibration measurement during the first machine run without a trial weight is performed as Run 0 in the balancing workspace. Subsequent runs are performed with a trial weight, sequentially installed on the driveshaft in each correction plane (in the area of each balancing machine support).

Sebelum menjalankan setiap kali, langkah-langkah berikut ini harus dilakukan:

• Hentikan putaran rotor mesin seimbang.
• Lepaskan pemberat uji coba yang dipasang sebelumnya.
• Pasang pemberat percobaan di bidang berikutnya.

Figure 22. Balancing workspace (“F7 - Balancing”) during a measurement run: Run 0 - Initial, trial-mass runs Run 1 and Run 2, and the trim run Run T

Setelah menyelesaikan setiap pengukuran, hasil frekuensi putaran rotor (N_ob), serta nilai RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) dan fase-fase (F₁, F₂, F₃, F₄) of the vibration at the rotational frequency of the balanced rotor are saved in the corresponding fields in the program window. After the fifth run (Weight in Plane 4), the balancing results with the polar plot (see Figure 23) appear, displaying the calculated values of the masses (M₁, M₂, M₃, M₄) dan sudut pemasangan (f₁, f₂, f₃, f₄) dari pemberat korektif yang perlu dipasang pada rotor di empat bidang untuk mengimbangi ketidakseimbangannya.

Figure 23. Polar plot of the balancing result: calculated correction masses and angles for each plane, measured from the trial weight position in the direction of rotation

Perhatian! Setelah menyelesaikan proses pengukuran pada putaran kelima mesin penyeimbang, putaran rotor perlu dihentikan dan beban uji yang telah terpasang sebelumnya dilepas. Baru setelah itu, beban korektif pada rotor dapat dipasang (atau dilepas).

Posisi sudut untuk penambahan (atau pengurangan) bobot korektif pada rotor dalam sistem koordinat polar diukur dari lokasi pemasangan bobot uji. Arah pengukuran sudut bertepatan dengan arah putaran rotor. Dalam kasus penyeimbangan dengan bilah, bilah rotor yang diseimbangkan, yang secara kondisional dianggap sebagai bilah pertama, bertepatan dengan lokasi pemasangan bobot uji. Arah penomoran bilah yang ditunjukkan pada layar komputer mengikuti arah putaran rotor.

In this version of the program, it is assumed by default that the corrective weight will be added to the rotor. This is indicated by the mark set in the “Add mass” field. If correcting the imbalance by removing the weight (e.g., by drilling) is necessary, set the mark in the “Remove mass” field using the mouse, after which the angular position of the corrective weight will automatically change by 180 degrees.

After installing the corrective weights on the balanced rotor, carry out the trim run (Run T) to check the effectiveness of the balancing operation. After completing the trim run, the results of the rotor's rotation frequency (N_ob) dan nilai RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) dan fase (F₁, F₂, F₃, F₄) of the vibration at the rotational frequency of the balanced rotor are saved. Simultaneously, the balancing results (see Figure 23) are updated, displaying the calculated parameters of additional corrective weights that need to be installed (or removed) on the rotor to compensate for its residual imbalance. Additionally, this workspace shows the values of the residual imbalance achieved after balancing. If the values of residual vibration and/or residual imbalance of the balanced rotor meet the tolerance requirements specified in the technical documentation, the balancing process can be completed. Otherwise, the balancing process can be continued. This method allows for correcting possible errors through successive approximations that may occur when installing (removing) the corrective weight on the balanced rotor.

If the balancing process continues, additional corrective weights must be installed (or removed) on the balanced rotor according to the calculated parameters shown in the balancing results.

The rotor balancing coefficients (dynamic influence coefficients) calculated from the results of the five calibration runs are saved in the computer's memory and can be reused with the “Load Coefficients” function when balancing rotors of the same type.

7. Kelas Akurasi Penyeimbangan yang Direkomendasikan untuk Rotor Kaku

The grades below are the balance quality grades G of ISO 1940-1, superseded without change of values by ISO 21940-11:2016. The grade is defined as G = e_per·Ω, where e_per is the permissible specific residual unbalance (g·mm/kg = µm) and Ω = 2πn/60 is the service angular velocity (rad/s). The permissible residual unbalance follows as U_per = 9549·G·M/n [g·mm], split between the correction planes. See our ISO 1940-1 glossary entry.

The default grade for a road-vehicle driveshaft is G 40; G 16 applies when the drawing or the OEM specification calls for special requirements. Note that residual unbalance and vibration are separate acceptance criteria: the vibration of the assembled machine is assessed to ISO 20816 (formerly ISO 10816) — see our Standar ISO10816-1 glossary entry.

The G-grade table applies to rigid rotors only — rotors whose service speed stays below roughly 0.5…0.7 of the first bending critical speed. Long driveshafts (2 m and above, and any shaft with an intermediate support) can approach that limit: check the shaft's first critical speed against both the service speed and the balancing speed. If the shaft is flexible at speed, use a modal / multi-speed procedure (ISO 21940-12) — a two-plane rigid-rotor correction will not hold.

Tabel 2. Kelas Akurasi Balancing yang Disarankan untuk Rotor Kaku.

Jenis-jenis Mesin (Rotor)	Kelas Akurasi Penyeimbangan	Balance quality grade G = eper·Ω, mm/s
Poros engkol penggerak (secara struktural tidak seimbang) untuk mesin diesel laut berkecepatan rendah yang besar (kecepatan piston kurang dari 9 m/s)	G 4000	4000
Poros engkol penggerak (seimbang secara struktural) untuk mesin diesel kelautan berkecepatan rendah yang besar (kecepatan piston kurang dari 9 m/s)	G 1600	1600
Poros engkol penggerak (secara struktural tidak seimbang) pada isolator getaran	G 630	630
Menggerakkan poros engkol (secara struktural tidak seimbang) pada penyangga yang kaku	G 250	250
Mesin reciprocating yang dirakit untuk mobil penumpang, truk, dan lokomotif	G 100	100
Poros engkol penggerak (seimbang secara struktural) pada isolator getaran	G 40	40
Car wheels, wheel rims, wheel sets, drive shafts (cardan shafts)	G 40	40
Mesin pertanian	G 16	16
Menggerakkan poros engkol (seimbang) pada penyangga yang kaku	G 16	16
Penghancur	G 16	16
Drive shafts (propeller / cardan shafts) with special requirements	G 16	16
Turbin gas pesawat terbang	G 6.3	6.3
Sentrifugal (pemisah, pemukim)	G 6.3	6.3
Motor listrik dan generator (dengan tinggi poros minimal 80 mm) dengan kecepatan putaran nominal maksimum hingga 950 menit-1	G 6.3	6.3
Motor listrik dengan tinggi poros kurang dari 80 mm	G 6.3	6.3
Kipas	G 6.3	6.3
Penggerak roda gigi	G 6.3	6.3
Mesin serba guna	G 6.3	6.3
Mesin pemotong logam	G 6.3	6.3
Mesin pembuat kertas	G 6.3	6.3
Pompa	G 6.3	6.3
Turbocharger	G 6.3	6.3
Turbin air	G 6.3	6.3
Kompresor	G 6.3	6.3
Drive yang dikendalikan komputer	G 2,5	2.5
Motor listrik dan generator (dengan tinggi poros minimal 80 mm) dengan kecepatan putaran nominal maksimum lebih dari 950 menit-1	G 2,5	2.5
Turbin gas dan uap	G 2,5	2.5
Penggerak mesin pemotong logam	G 2,5	2.5
Mesin tekstil	G 2,5	2.5
Drive peralatan audio dan video	G 1	1
Penggerak mesin gerinda	G 1	1
Spindel dan penggerak peralatan presisi tinggi	G 0,4	0.4

Pertanyaan Umum tentang Penyeimbangan Poros Penggerak

Apa itu penyeimbangan poros penggerak?

Penyeimbangan poros penggerak adalah proses mengoreksi ketidakseimbangan massa pada poros penggerak agar berputar dengan lancar tanpa menimbulkan getaran. Proses ini melibatkan pengukuran di satu sisi poros yang lebih berat, lalu menambahkan atau mengurangi sedikit beban (misalnya, pengelasan pada beban penyeimbang) untuk mengatasi ketidakseimbangan tersebut. Poros penggerak yang seimbang akan berjalan secara merata, sehingga mencegah getaran dan keausan berlebih pada komponen kendaraan.

Mengapa penyeimbangan poros penggerak penting?

Poros penggerak yang tidak seimbang dapat menyebabkan getaran yang kuat, terutama pada kecepatan tertentu, dan dapat menimbulkan bunyi dentuman saat akselerasi atau perpindahan gigi. Seiring waktu, getaran ini dapat merusak bantalan, sambungan universal, dan komponen drivetrain lainnya. Menyeimbangkan poros penggerak akan menghilangkan getaran ini, memastikan pengendaraan yang lebih mulus, mengurangi tekanan pada komponen, dan mencegah kerusakan atau waktu henti yang merugikan.

Apa saja gejala umum dari poros penggerak yang tidak seimbang?

Gejala umum poros penggerak yang tidak seimbang atau rusak meliputi getaran atau getaran yang terasa di lantai atau jok kendaraan, terutama saat kecepatan meningkat. Anda mungkin juga mendengar suara ketukan atau derak saat perpindahan gigi atau saat akselerasi dan deselerasi. Dalam beberapa kasus, sambungan universal dapat mengalami panas berlebih karena ketidakseimbangan. Jika Anda mengamati tanda-tanda ini, kemungkinan poros penggerak perlu diseimbangkan atau diperbaiki.

Bagaimana cara menyeimbangkan poros penggerak?

Drive shaft balancing is usually done using a specialized balancing machine. The drive shaft is mounted and spun at high speed while sensors detect any imbalance. A technician then attaches small weights to the drive shaft (or removes material) at specific positions based on the machine's readings. This process is repeated until the drive shaft rotates without significant vibration. Modern systems like the Balanset-4A can guide this process and calculate exactly where and how much weight to add for precise balancing.

Kesimpulan

Kesimpulannya, penyeimbangan poros penggerak yang tepat sangat penting untuk keselamatan, kinerja, dan penghematan biaya. By detecting and correcting imbalance, you prevent unnecessary wear on parts, avoid damaging breakdowns, and maintain optimal machine performance. Modern balancing systems like our Balanset-1A and Balanset-4A devices make the process efficient, helping even small workshops achieve professional results.

Jika Anda mengalami getaran driveshaft yang terus-menerus atau membutuhkan solusi penyeimbangan yang andal, jangan ragu untuk bertindak. Terapkan langkah-langkah yang diuraikan dalam panduan ini atau konsultasikan dengan pakar kami untuk mendapatkan bantuan. Dengan pendekatan dan peralatan yang tepat, Anda dapat memastikan driveshaft Anda berjalan lancar dan andal selama bertahun-tahun mendatang. Hubungi kami untuk mempelajari lebih lanjut atau menjelajahi peralatan penyeimbang poros penggerak terbaik untuk kebutuhan Anda.