Makalah ini memberikan penjelasan rinci tentang roda gigi penghancur kerucut, sebuah komponen transmisi inti yang mentransfer daya motor ke poros eksentrik, yang menggerakkan osilasi kerucut yang bergerak. Roda gigi ini berperan penting dalam transmisi daya, pengaturan kecepatan, dan penguatan torsi, yang membutuhkan kekuatan, ketahanan aus, dan presisi tinggi.
Komposisi dan struktur roda gigi diuraikan, termasuk badan roda gigi (baja paduan, padat atau berongga), gigi (profil involut dengan parameter tertentu), sambungan lubang/poros, hub/flensa, alur pelumasan, dan jaringan/rusuk untuk roda gigi besar.
Untuk roda gigi banteng besar, proses pengecorannya terperinci: pemilihan material (ZG42CrMo), pembuatan pola, pencetakan, peleburan, penuangan, pendinginan, dan perlakuan panas. Proses pemesinan meliputi pemesinan kasar, pemotongan gigi (hobbing atau shaping), perlakuan panas pengerasan (karburisasi, quenching, tempering), pemesinan akhir (penggerindaan), dan penghilangan gerinda.
Langkah-langkah pengendalian kualitas meliputi pengujian material (analisis kimia, uji tarik dan impak), pemeriksaan dimensi (CMM, pusat pengukuran roda gigi), pengujian kekerasan dan struktur mikro, pengujian kinerja dinamis (uji mesh dan beban), dan pengujian non-destruktif (MPT, UT). Hal ini memastikan roda gigi memenuhi persyaratan presisi, kekuatan, dan daya tahan, menjamin keandalan operasi dalam skenario penghancuran tugas berat.
Roda gigi penghancur kerucut (sering disebut roda gigi penggerak atau roda gigi pinion) adalah komponen transmisi inti yang mentransfer daya dari motor ke poros eksentrik penghancur, yang menggerakkan gerakan osilasi kerucut yang bergerak. Fungsi utamanya meliputi:
Transmisi Daya: Mengubah energi putar motor menjadi gerak mekanis melalui penggabungan dengan roda gigi eksentrik atau roda gigi banteng, yang memungkinkan siklus penghancuran.
Pengaturan Kecepatan: Menyesuaikan kecepatan putaran poros eksentrik (biasanya 150–300 rpm) agar sesuai dengan desain throughput dan kekerasan material penghancur.
Amplifikasi Torsi: Meningkatkan torsi untuk mengatasi hambatan tinggi yang dihadapi selama penghancuran material, memastikan operasi yang stabil di bawah beban berat.
Mengingat perannya dalam operasi berkelanjutan dengan torsi tinggi, roda gigi harus memiliki kekuatan tinggi, ketahanan aus, dan presisi untuk menghindari kegagalan dini.
2. Komposisi dan Struktur Roda Gigi Cone Crusher
Roda gigi penghancur kerucut biasanya berupa roda gigi taji atau bevel silinder, dengan komponen utama dan fitur struktural berikut:
Badan Roda Gigi: Struktur silinder atau kerucut yang terbuat dari baja paduan berkekuatan tinggi (misalnya, 40CrNiMoA atau 20CrMnTi), dengan gigi eksternal yang dibuat dengan dimensi presisi. Bodinya dapat berupa padat (untuk roda gigi kecil) atau berongga (untuk roda gigi besar) untuk mengurangi berat sekaligus mempertahankan kekakuan.
GigiBagian paling krusial, dengan profil involut (sudut tekanan 20°) untuk memastikan penyambungan yang halus. Parameter gigi meliputi modulus (8–20), jumlah gigi (15–40), dan lebar permukaan (100–300 mm), yang disesuaikan dengan peringkat daya penghancur.
Sambungan Lubang atau Poros: Lubang tengah (untuk roda gigi pinion) atau alur pasak (untuk roda gigi bull) yang terhubung ke poros motor atau rakitan eksentrik. Lubang ini dikerjakan dengan mesin presisi untuk memastikan konsentrisitas dengan gigi roda gigi, sehingga meminimalkan getaran.
Hub atau Flange: Bagian yang diperkuat di ujung roda gigi, dilengkapi lubang baut atau spline untuk mengamankan roda gigi ke poros atau kopling. Hub meningkatkan transmisi torsi dan mencegah perpindahan aksial.
Alur Pelumasan: Alur melingkar atau aksial pada sisi gigi dan permukaan lubang untuk mendistribusikan pelumas, mengurangi gesekan dan keausan selama penyambungan.
Jaring atau Tulang Rusuk: Struktur penguat internal pada roda gigi besar (diameter >500 mm) untuk mengurangi berat dan meningkatkan pembuangan panas tanpa mengorbankan integritas struktural.
3. Proses Pengecoran untuk Roda Gigi (untuk Roda Gigi Besar)
Roda gigi besar (misalnya roda gigi banteng dengan diameter >800 mm) sering diproduksi melalui pengecoran untuk mencapai bentuk yang kompleks dan kekuatan struktural yang tinggi:
Pemilihan Material:
Baja cor berkekuatan tinggi (ZG42CrMo) lebih disukai karena kombinasi yang sangat baik antara kekuatan tarik (≥785 MPa), ketangguhan impak (≥45 J/cm²), dan kemampuan pengerasan.
Pembuatan Pola:
Pola busa atau kayu skala penuh dibuat, meniru diameter luar, gigi, lubang, dan hub roda gigi. Kelonggaran penyusutan (2–3%) dan sudut draft (3°) ditambahkan untuk memperhitungkan kontraksi pasca-pengecoran.
Cetakan:
Cetakan pasir berikat resin dibentuk di sekeliling pola, dengan inti pasir digunakan untuk membuat lubang tengah. Rongga cetakan dilapisi dengan cairan tahan api untuk memastikan permukaan akhir yang halus.
Mencair dan Menuang:
Baja paduan dilebur dalam tungku busur listrik pada suhu 1550–1600°C, dengan komposisi kimia dikontrol menjadi C (0,40–0,45%), Cr (0,9–1,2%), dan Mo (0,15–0,25%).
Penuangan dilakukan pada suhu 1480–1520°C menggunakan sendok tuang bawah untuk meminimalkan turbulensi, memastikan pengisian rongga cetakan yang seragam.
Pendinginan dan Pengocokan:
Coran didinginkan di dalam cetakan selama 72–96 jam untuk mengurangi tekanan termal, kemudian dihilangkan dengan getaran. Residu pasir dibersihkan menggunakan shot blasting.
Perlakuan Panas:
Normalisasi (860–900°C, didinginkan udara) menyempurnakan struktur butiran, diikuti oleh tempering (600–650°C) untuk mencapai kekerasan 220–250 HBW, meningkatkan kemampuan mesin.
4. Proses Pemesinan dan Manufaktur
Pemesinan Kasar:
Roda gigi kosong dipasang pada mesin bubut CNC untuk memutar diameter luar, permukaan, dan lubang, dengan sisa kelonggaran finishing 3–5 mm. Alur pasak atau spline dikerjakan secara kasar menggunakan mesin frais.
Pemotongan Gigi:
Untuk roda gigi taji: Gigi dipotong menggunakan mesin hobbing roda gigi (dengan hob dengan modulus yang sesuai), menghasilkan profil kasar dengan kelonggaran penyelesaian 0,3–0,5 mm.
Untuk roda gigi bevel: Pembentuk roda gigi atau generator roda gigi bevel CNC digunakan untuk memotong profil gigi kerucut, guna memastikan penyambungan yang akurat dengan roda gigi pasangannya.
Perlakuan Panas untuk Pengerasan:
Roda gigi mengalami karburisasi (900–930°C selama 8–12 jam) untuk menghasilkan lapisan permukaan yang keras (ketebalan 0,8–1,5 mm), diikuti dengan pendinginan (pendinginan oli hingga 850–880°C) dan tempering suhu rendah (180–200°C). Hal ini menghasilkan kekerasan permukaan HRC 58–62 (untuk ketahanan aus) dan inti yang kuat (HRC 30–35).
Pemesinan Akhir:
Gigi digiling menggunakan penggiling roda gigi untuk mencapai akurasi AGMA 6–8, dengan deviasi profil gigi ≤0,02 mm dan kekasaran permukaan Ra0,8–1,6 μm.
Permukaan lubang dan pemasangan digiling secara presisi hingga toleransi IT6, memastikan konsentrisitas dengan sumbu roda gigi (runout ≤0,03 mm).
Deburring dan Poles:
Tepi gigi dihilangkan gerindanya menggunakan sikat atau roda abrasif untuk mencegah pemusatan tegangan dan mengurangi bunyi selama penyambungan.
Alur pelumasan dipoles untuk memastikan aliran oli tidak terhalang.
5. Proses Pengendalian Mutu
Pengujian Material:
Analisis komposisi kimia (melalui spektrometri) memverifikasi kandungan paduan (misalnya, 40CrNiMoA: C 0,37–0,44%, Ni 1,25–1,65%).
Pengujian tarik pada kupon mengonfirmasi kekuatan luluh (≥835 MPa) dan ketangguhan impak (≥68 J/cm² pada -20°C).
Pemeriksaan Akurasi Dimensi:
Mesin pengukur koordinat (CMM) memeriksa parameter utama: kesalahan pitch gigi (≤0,02 mm), ketebalan gigi (±0,015 mm), dan konsentrisitas lubang.
Pusat pengukuran roda gigi mengevaluasi profil involut, sudut heliks, dan jarak gigi, memastikan kepatuhan terhadap standar AGMA.
Pengujian Kekerasan dan Mikrostruktur:
Kekerasan permukaan diukur menggunakan penguji kekerasan Rockwell (HRC 58–62 diperlukan untuk permukaan gigi).
Analisis metalografi memeriksa kedalaman dan mikrostruktur lapisan karburasi (tidak ada jaringan austenit atau karbida tertahan yang berlebihan).
Pengujian Kinerja Dinamis:
Pengujian jaring roda gigi: Roda gigi dipasangkan dengan roda gigi pasangannya pada alat pengujian untuk mengukur kebisingan (≤85 dB pada kecepatan terukur) dan getaran (≤0,1 mm/dtk).
Pengujian beban: Uji torsi berperingkat 120% dilakukan selama 2 jam untuk memeriksa deformasi atau keretakan gigi.
Pengujian Non-Destruktif (NDT):
Pengujian partikel magnetik (MPT) mendeteksi retakan permukaan pada gigi dan area hub.
Pengujian ultrasonik (UT) memeriksa badan roda gigi untuk mencari cacat internal (misalnya, pori-pori penyusutan >φ3 mm ditolak).
Dengan mematuhi proses ini, roda gigi penghancur kerucut mencapai presisi, kekuatan, dan daya tahan yang dibutuhkan, memastikan transmisi daya yang andal dan masa pakai yang lama dalam aplikasi penghancuran yang menuntut.
