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.

Penggerak sambungan universal memiliki kelemahan yang signifikan: rotasi poros yang tidak seragam. Jika satu poros berputar secara seragam, poros yang lain tidak, dan ketidakseragaman ini meningkat seiring dengan sudut di antara poros. Keterbatasan ini mencegah penggunaan penggerak sambungan universal dalam banyak aplikasi, seperti pada transmisi kendaraan penggerak roda depan, di mana masalah utamanya adalah mentransmisikan torsi ke roda belok. Kerugian ini dapat dikompensasi sebagian dengan menggunakan sambungan universal ganda pada satu poros, yang diputar seperempat putaran relatif satu sama lain. Namun, dalam aplikasi yang membutuhkan rotasi seragam, sambungan kecepatan konstan (sambungan CV) biasanya digunakan sebagai gantinya. Sambungan CV adalah desain yang lebih canggih tetapi juga lebih kompleks yang melayani tujuan yang sama.

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.

Sambungan universal elastis mentransmisikan torsi antara poros dengan sumbu berpotongan pada sudut 2...3° karena deformasi elastis elemen penghubung. Sambungan kecepatan non-seragam kaku mentransmisikan torsi dari satu poros ke poros lain melalui sambungan bagian kaku yang dapat digerakkan. Sambungan ini terdiri dari dua kuk – 3 dan 5, ke dalam lubang silinder tempat ujung A, B, V, dan G dari elemen penghubung – palang 4, dipasang pada bantalan. Kuk-kuk tersebut terhubung secara kaku ke poros 1 dan 2. Kuk 5 dapat berputar di sekitar sumbu BG dari palang dan pada saat yang sama, bersama dengan palang, berputar di sekitar sumbu AV, sehingga memungkinkan transmisi rotasi dari satu poros ke poros lain dengan sudut yang berubah di antara keduanya.

Gambar 2. Diagram sambungan universal kecepatan tidak seragam yang kaku

Jika poros 7 berputar mengelilingi porosnya dengan sudut α, maka poros 2 akan berputar dengan sudut β pada periode yang sama. Hubungan antara sudut rotasi poros 7 dan 2 ditentukan oleh ekspresi tanα = tanβ * cosγ, dengan γ adalah sudut di mana sumbu-sumbu poros diposisikan. Persamaan ini menunjukkan bahwa sudut β terkadang lebih kecil dari, sama dengan, atau lebih besar dari sudut α. Kesetaraan sudut-sudut ini terjadi setiap 90° putaran poros 7. Oleh karena itu, dengan putaran seragam poros 1, kecepatan sudut poros 2 tidak seragam dan bervariasi menurut hukum sinusoidal. Ketidakseragaman putaran poros 2 menjadi lebih signifikan seiring bertambahnya sudut γ antara sumbu-sumbu poros.

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

Sudut maksimum antara sumbu poros yang dihubungkan oleh sambungan universal kecepatan non-seragam kaku biasanya tidak melebihi 20°, karena efisiensi menurun secara signifikan pada sudut yang lebih besar. Jika sudut antara sumbu poros bervariasi dalam 0...2%, trunnion dari sambungan silang akan terdeformasi oleh bantalan jarum, yang menyebabkan sambungan universal cepat rusak.

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).

Selama penyeimbangan dinamis, rakitan poros penggerak dengan kuk geser dipasang dan diamankan pada mesin. Salah satu ujung poros penggerak dihubungkan dengan kuk flensa ke flensa kepala penggerak depan, dan ujung lainnya dengan leher penyangga kuk geser ke selongsong beralur kepala penggerak belakang. Kemudian, kemudahan rotasi poros penggerak diperiksa, dan salah satu ujung rangka pendulum mesin difiksasi menggunakan fiksator. Setelah mesin dihidupkan, tungkai penyearah diputar berlawanan arah jarum jam, sehingga jarum milivoltmeter mencapai pembacaan maksimum. Pembacaan milivoltmeter sesuai dengan besarnya ketidakseimbangan. Skala milivoltmeter dinyatakan dalam gram-sentimeter atau gram beban penyeimbang. Dengan terus memutar tungkai penyearah berlawanan arah jarum jam, pembacaan milivoltmeter mencapai nol, dan mesin dihentikan. Berdasarkan pembacaan tungkai penyearah, perpindahan sudut (sudut perpindahan ketidakseimbangan) ditentukan, dan dengan memutar poros penggerak secara manual, nilai ini ditetapkan pada tungkai poros antara. Tempat pengelasan pelat penyeimbang akan berada di atas poros penggerak, dan bagian yang diberi pemberat di bagian bawah pada bidang koreksi. Kemudian pelat penyeimbang dipasang dan diikat dengan kawat tipis pada jarak 10 mm dari las, mesin dihidupkan, dan keseimbangan ujung poros penggerak dengan pelat diperiksa. Ketidakseimbangan tidak boleh lebih dari 70 g cm. Kemudian, lepaskan salah satu ujung dan kencangkan ujung lain rangka pendulum dengan dudukan fiksator, penyeimbangan dinamis ujung lain poros penggerak dilakukan sesuai dengan urutan teknologi yang dijelaskan di atas.

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.

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.

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

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 - Item penyeimbang (poros penggerak); 2 - Dasar mesin; 3 - Penyangga mesin; 4 - Penggerak mesin; Elemen struktural penyangga mesin ditunjukkan pada Gambar 9.

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

Proses penyeimbangan poros penggerak pada mesin penyeimbang akan dipertimbangkan dengan menggunakan sistem pengukuran Balanset-4 sebagai contoh. Balanset-4 adalah kit balancing portabel yang dirancang untuk menyeimbangkan pada satu, dua, tiga, dan empat bidang koreksi rotor, baik yang berputar pada bantalannya sendiri maupun yang dipasang pada mesin balancing. Perangkat ini mencakup hingga empat sensor getaran, sensor sudut fase, unit pengukur empat saluran, dan komputer portabel.

Seluruh proses penyeimbangan, termasuk pengukuran, pemrosesan, dan tampilan informasi mengenai besaran dan lokasi bobot korektif, dilakukan secara otomatis dan tidak mengharuskan pengguna memiliki keterampilan dan pengetahuan tambahan di luar instruksi yang diberikan. Hasil dari semua operasi penyeimbangan disimpan dalam Arsip Penyeimbangan dan dapat dicetak sebagai laporan jika diperlukan. Selain menyeimbangkan, Balanset-4 juga dapat digunakan sebagai vibro-tachometer biasa, yang memungkinkan pengukuran pada empat saluran nilai root mean square (RMS) getaran total, RMS komponen rotasi getaran, dan kontrol frekuensi rotasi rotor.

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.

Gambar 16. Tampilan Eksternal Perangkat Balanset-4 untuk Digunakan sebagai Sistem Pengukuran dan Komputasi Mesin Penyeimbang Poros Penggerak

Gambar 17. Contoh Penggunaan Perangkat Balanset-4 sebagai Sistem Pengukuran dan Komputasi Mesin Penyeimbang Poros Penggerak

Gambar 18. Antarmuka Pengguna Perangkat Balanset-4

Perangkat Balanset-4 dapat dilengkapi dengan dua jenis sensor – akselerometer getaran untuk mengukur getaran (akselerasi getaran) dan sensor gaya. Sensor getaran digunakan untuk pengoperasian mesin penyeimbang tipe pasca-resonansi, sedangkan sensor gaya digunakan untuk mesin tipe pra-resonansi.

Gambar 19. Pemasangan Sensor Getaran Balanset-4 pada Penyangga Mesin Penyeimbang

Arah sumbu sensitivitas sensor harus sesuai dengan arah perpindahan getaran penyangga, dalam hal ini – horizontal. Untuk informasi tambahan tentang pemasangan sensor, lihat MENYEIMBANGKAN ROTOR DALAM KONDISI OPERASIONAL. Pemasangan sensor gaya bergantung pada fitur desain mesin.

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. Nyalakan komputer dan pilih program "BalCom-4".
10. Tekan tombol "F12-empat-bidang" (atau tombol fungsi F12 pada keyboard komputer) untuk memilih mode pengukuran getaran secara simultan dalam empat bidang dengan menggunakan sensor getaran 1, 2, 3, 4, yang masing-masing terhubung ke input X1, X2, X3, dan X4 unit pengukuran.
11. Diagram mnemonik yang mengilustrasikan proses pengukuran getaran secara simultan pada empat saluran pengukuran (atau proses penyeimbangan pada empat bidang) muncul pada layar komputer, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.

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

Gambar 20. Pengukuran Mode Vibrometer

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.

Mempelajari grafik fungsi waktu dan spektrum getaran yang diperoleh dalam mode "Grafik-Analisis Spektral" dapat berguna di sini.

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.

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.

Saat melakukan penyeimbangan empat bidang dalam mode "Primer", diperlukan lima kali kalibrasi dan setidaknya satu kali verifikasi mesin yang diseimbangkan. Pengukuran getaran selama pengoperasian mesin pertama tanpa pemberat uji dilakukan di ruang kerja "Penyeimbangan Empat Bidang". Pengoperasian selanjutnya dilakukan dengan pemberat uji yang dipasang secara berurutan pada poros penggerak di setiap bidang koreksi (di area penyangga setiap mesin penyeimbang).

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.

Gambar 23. Ruang Kerja Penyeimbangan Empat Bidang

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) getaran pada frekuensi rotasi rotor seimbang disimpan di kolom yang sesuai di jendela program. Setelah putaran kelima (Berat di Bidang 4), ruang kerja "Berat Penyeimbang" (lihat Gambar 24) akan muncul, menampilkan nilai massa yang dihitung (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.

Gambar 24. Ruang Kerja dengan Parameter yang Dihitung dari Bobot Koreksi dalam Empat Bidang

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.

Dalam versi program ini, diasumsikan secara default bahwa bobot korektif akan ditambahkan ke rotor. Hal ini ditunjukkan dengan tanda yang ditetapkan pada kolom "Tambah". Jika koreksi ketidakseimbangan dengan menghilangkan bobot (misalnya, dengan mengebor) diperlukan, tandai pada kolom "Hapus" menggunakan tetikus. Setelah itu, posisi sudut bobot korektif akan otomatis berubah 180 derajat.

Setelah memasang bobot korektif pada rotor yang seimbang, tekan tombol "Keluar – F10" (atau tombol fungsi F10 pada papan ketik komputer) untuk kembali ke area kerja "Penyeimbangan Empat Bidang" sebelumnya dan periksa efektivitas operasi penyeimbangan. Setelah menyelesaikan proses verifikasi, hasil frekuensi putaran rotor (N_ob) dan nilai RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) dan fase (F₁, F₂, F₃, F₄) getaran pada frekuensi rotasi rotor yang seimbang disimpan. Bersamaan dengan itu, ruang kerja "Bobot Penyeimbang" (lihat Gambar 21) muncul di atas ruang kerja "Penyeimbangan Empat Bidang", menampilkan parameter terhitung bobot korektif tambahan yang perlu dipasang (atau dilepas) pada rotor untuk mengkompensasi ketidakseimbangan residualnya. Selain itu, ruang kerja ini menampilkan nilai ketidakseimbangan residual yang dicapai setelah penyeimbangan. Jika nilai getaran residual dan/atau ketidakseimbangan residual rotor yang seimbang memenuhi persyaratan toleransi yang ditentukan dalam dokumentasi teknis, proses penyeimbangan dapat diselesaikan. Jika tidak, proses penyeimbangan dapat dilanjutkan. Metode ini memungkinkan koreksi kemungkinan kesalahan melalui pendekatan berurutan yang mungkin terjadi saat memasang (melepas) bobot korektif pada rotor yang seimbang.

Jika proses penyeimbangan berlanjut, pemberat korektif tambahan harus dipasang (atau dilepas) pada rotor yang seimbang sesuai dengan parameter yang ditentukan di ruang kerja "Pemberat Keseimbangan".

Tombol "Koefisien – F8" (atau tombol fungsi F8 pada papan ketik komputer) digunakan untuk melihat dan menyimpan dalam memori komputer koefisien penyeimbangan rotor (koefisien pengaruh dinamis) yang dihitung dari hasil lima kali kalibrasi.

7. Kelas Akurasi Penyeimbangan yang Direkomendasikan untuk Rotor Kaku

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

Kelas Akurasi Penyeimbangan yang Direkomendasikan untuk Rotor Kaku

Jenis-jenis Mesin (Rotor)	Kelas Akurasi Penyeimbangan	Nilai 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
Suku cadang mobil: roda, pelek roda, set roda, transmisi
Poros engkol penggerak (seimbang secara struktural) pada isolator getaran	G 40	40
Mesin pertanian	G 16	16
Menggerakkan poros engkol (seimbang) pada penyangga yang kaku
Penghancur
Poros penggerak (poros penggerak, poros sekrup)
Turbin gas pesawat terbang	G 6.3	6.3
Sentrifugal (pemisah, pemukim)
Motor listrik dan generator (dengan tinggi poros minimal 80 mm) dengan kecepatan putaran nominal maksimum hingga 950 menit-1
Motor listrik dengan tinggi poros kurang dari 80 mm
Penggemar
Penggerak roda gigi
Mesin serba guna
Mesin pemotong logam
Mesin pembuat kertas
Pompa
Turbocharger
Turbin air
Kompresor
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
Turbin gas dan uap
Penggerak mesin pemotong logam
Mesin tekstil
Drive peralatan audio dan video	G 1	1
Penggerak mesin gerinda
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?

Penyeimbangan poros penggerak biasanya dilakukan menggunakan mesin penyeimbang khusus. Poros penggerak dipasang dan diputar dengan kecepatan tinggi sementara sensor mendeteksi adanya ketidakseimbangan. Teknisi kemudian memasang pemberat kecil pada poros penggerak (atau memindahkan material) pada posisi tertentu berdasarkan pembacaan mesin. Proses ini diulang hingga poros penggerak berputar tanpa getaran yang signifikan. Sistem modern seperti Balanset-4 dapat memandu proses ini dan menghitung dengan tepat di mana dan berapa banyak beban yang perlu ditambahkan untuk penyeimbangan yang presisi.

Kesimpulan

Kesimpulannya, penyeimbangan poros penggerak yang tepat sangat penting untuk keselamatan, kinerja, dan penghematan biaya. Dengan mendeteksi dan mengoreksi ketidakseimbangan, Anda mencegah keausan yang tidak perlu pada komponen, menghindari kerusakan yang merusak, dan mempertahankan kinerja mesin yang optimal. Sistem penyeimbang modern seperti perangkat Balanset-1 dan Balanset-4 kami menjadikan prosesnya efisien, membantu bengkel kecil sekalipun mencapai hasil yang profesional.

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.