Perancangan Ulang Transmisi Integrated Tool Carrier Dengan Kemampuan Setara Caterpillar Model IT 28G

Aji Prabowo, Ir. Sugijarto Prawirosentono

2009 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pada saat ini, alat berat semakin banyak diperlukan untuk menunjang kegiatan manusia. Alat berat adalah mesin yang mengkonversi energi mekanis mesin penggerak menjadi energi untuk traksi, excavasi, transportasi, kompaksi atau untuk memindahkan beban. Integrated toolcarrier merupakan salah satu jenis alat berat yang digunakan untuk memindah material dengan traktor sebagai penggerak utama. Penanganan material dilakukan dengan sistem kendali hidrolis seperti halnya pada jenis alat berat yang lain. Kebanyakan integrated toolcarrier menggunakan bucket sebagai peralatan pemuat beban. Penggunaan integrated toolcarrier pada umumnya untuk memuat dan membawa serta membongkar material. Dalam perancangan ini akan dibahas powershift transmission integrated toolcarrier kapasitas bucket 2 m3 . Dalam perancangan ini, digunakan data-data dari integrated toolcarrier dengan kapasitas bucket 2 m3 sebagai data masukan. Motor penggerak integrated toolcarrier dipilih berdasarkan kebutuhan sistem pengangkutan dan pengangkatan. Berdasarkan hasil perhitungan, digunakan motor penggerak merk perkins yang menghasilkan daya = 106 kW / 2200 rpm. Torque converter dipilih didasarkan pada daya dan putaran engine. Dipilih T/C dengan tipe three element, single stage, single phase. Berdasarkan besarnya capacity factor dari T/C dapat diperoleh besarnya Speed Ratio, Csr= 0,85 dan Torque Ratio, Ctr= 1,17 dengan menggunakan kurva karakteristik T/C. Powershift transmission yang dirancang menggunakan mekanisme sistem roda gigi planet bertingkat. Roda gigi planet tingkat pertama yang dirancang adalah sebagai pengatur arah gerakan sedangkan pada roda gigi planet tingkat kedua adalah sebagai pengatur tingkat kecepatan. Integrated toolcarrier dirancang untuk 4 tingkat kecepatan yakni sebesar 7,9 km/jam, 12,6 km/jam, 25,8 km/jam dan 37,7 km/jam dengan kecepatan untuk gerak maju-mundur sama besar. Integrated toolcarrier yang dirancang mempunyai penggerak roda depan dan roda belakang sehingga perlu dirancang transfer gear dengan menggunakan roda gigi lurus. Carrier gear meneruskan torsi dari drive line ke drive axle dan terdiri dari 2 buah bevel gear dengan sumbu perpotongan antara bevel-pinion dengan bevel-gear sebesar 90º. Angka transmisi carrier gear = 3,4. Differensial gear diperlukan untuk menghasilkan kecepatan roda yang berbeda saat integrated toolcarrier berjalan ditanah yang tidak rata atau pada saat berbelok. Bagian dari differensial gear adalah 2 bevel pinion dan 2 bevel gear. Final drive terdiri dari 1 set roda gigi planet. Effisiensi sistem transmisi integrated toolcarrier = 0,86. Hal ini sesuai dengan efisiensi transmisi pada kendaraan alat berat sebesar 0,8 – 0,87.

Heavy equipment is increasingly essential for supporting human activities. Such equipment consists of machines that convert the mechanical energy of a prime mover into energy for traction, excavation, transportation, compaction, or load displacement. The integrated toolcarrier is a type of heavy equipment used for material handling, utilizing a tractor as its prime mover. Material handling is managed via a hydraulic control system, similar to other types of heavy equipment. Most integrated toolcarriers employ a bucket as the load-handling attachment; they are generally used to load, transport, and unload materials. This design project focuses on the powershift transmission for an integrated toolcarrier with a 2 m³ bucket capacity. Data from a 2 m³ capacity integrated toolcarrier serves as the input for the design. The prime mover was selected based on the requirements of the transport and lifting systems; a Perkins engine producing 106 kW at 2200 rpm was chosen. The torque converter (T/C) was selected based on engine power and rotational speed, specifically a three-element, single-stage, single-phase type. Based on the T/C's capacity factor, a speed ratio (Csr) of 0.85 and a torque ratio (Ctr) of 1.17 were determined using the T/C characteristic curves. The designed powershift transmission utilizes a multi-stage planetary gear mechanism. The first planetary gear stage controls the direction of movement, while the second stage regulates speed levels. The integrated toolcarrier is designed with four speed levels—7.9 km/h, 12.6 km/h, 25.8 km/h, and 37.7 km/h—with equal speeds for forward and reverse motion. As the design features both front- and rear-wheel drive, a transfer gear assembly utilizing spur gears was incorporated. The carrier gear assembly transmits torque from the driveline to the drive axle and consists of two bevel gears, with the axes of the bevel pinion and bevel gear intersecting at a 90° angle. The carrier gear transmission ratio is 3.4. The differential gear assembly is required to allow for different wheel speeds when the integrated toolcarrier operates on uneven terrain or turns; it comprises two bevel pinions and two bevel gears. The final drive consists of a planetary gear set. The transmission system efficiency of the integrated toolcarrier is 0.86, which falls within the typical 0.8–0.87 efficiency range for heavy equipment transmissions.

Kata Kunci : Tool Carrier, Caterpillar