Makalah ini memberikan tinjauan mendetail tentang pinion penghancur kerucut, komponen transmisi penting yang terhubung dengan roda gigi bull untuk mentransfer daya motor ke rakitan eksentrik, yang memungkinkan gerakan osilasi kerucut yang bergerak. Makalah ini menguraikan fungsi pinion, termasuk transmisi daya, amplifikasi torsi, dan penyambungan presisi. Komposisi dan strukturnya dirinci, terdiri dari gigi roda gigi, badan poros, jurnal bantalan, bahu/kerah, lubang pelumasan, dan alur pasak/spline, beserta karakteristik strukturalnya. Untuk pinion skala besar, proses pengecoran dijelaskan, meliputi ion material, pembuatan pola, pencetakan, peleburan dan penuangan, pendinginan dan pengocokan, perlakuan panas, dan inspeksi. Untuk pinion tempa, proses pemesinan dan manufaktur diuraikan, termasuk penempaan, pemesinan kasar, perlakuan panas, pemesinan akhir, dan penghilangan gerinda/pemolesan. Selain itu, langkah-langkah pengendalian mutu juga ditentukan, seperti validasi material, pemeriksaan akurasi dimensi, pengujian kekerasan dan mikrostruktur, pengujian kinerja dinamis, pengujian non-destruktif, dan inspeksi akhir. Proses ini memastikan pinion mencapai kekuatan, presisi, dan daya tahan yang dibutuhkan, menjamin transmisi daya yang andal dalam operasi penghancuran yang menuntut.
Pinion penghancur kerucut (juga disebut pinion penggerak atau roda gigi kecil) merupakan komponen transmisi penting dalam sistem tenaga penghancur, yang terhubung langsung dengan roda gigi bull besar untuk mentransfer energi putar dari motor ke rakitan eksentrik. Fungsi utamanya meliputi:
Transmisi Daya: Mengubah putaran motor berkecepatan tinggi (biasanya 1450 rpm untuk motor listrik) menjadi gerakan torsi tinggi dan berkecepatan rendah yang dibutuhkan oleh roda gigi banteng, yang menggerakkan gerakan osilasi kerucut yang bergerak.
Amplifikasi Torsi: Bertindak sebagai peredam kecepatan (rasio roda gigi 5:1 hingga 8:1) untuk melipatgandakan torsi, sehingga penghancur dapat menangani material keras seperti granit atau basal.
Penggabungan Presisi: Mempertahankan keterikatan yang stabil dengan roda gigi banteng untuk memastikan pengoperasian yang lancar, mengurangi getaran dan kebisingan selama penghancuran.
Karena perannya dalam operasi berkelanjutan dan bertekanan tinggi, pinion harus menyeimbangkan kekuatan tinggi, ketahanan aus, dan akurasi dimensi untuk menghindari kegagalan dini.
2. Komposisi dan Struktur Pinion
Pinion adalah roda gigi silinder kecil dengan poros padat atau berongga, yang memiliki komponen dan detail struktural berikut:
Gigi Roda GigiGigi involut eksternal (modulus 6–16, tergantung ukuran crusher) dengan sudut tekanan 20°, dirancang agar menyatu dengan roda gigi bull. Profil gigi mencakup radius fillet pada akar untuk mengurangi konsentrasi tegangan.
Badan PorosPoros silinder yang terintegrasi dengan roda gigi, dengan salah satu ujungnya terhubung ke motor melalui kopling (misalnya, kopling fleksibel atau fluida) dan ujung lainnya ditopang oleh bantalan (bantalan rol atau bola). Diameter poros berkisar antara 50 mm hingga 300 mm, dengan alur pasak atau spline untuk transmisi torsi.
Jurnal Bantalan: Bagian silinder yang dikerjakan secara presisi pada poros tempat bantalan dipasang, dengan toleransi yang ketat (IT5–IT6) untuk memastikan putaran yang halus dan runout yang minimal.
Bahu atau Kerah: Proyeksi aksial pada poros yang memposisikan bantalan dan mencegah gerakan aksial selama pengoperasian.
Lubang Pelumasan: Lubang bor kecil yang mengarah ke gigi roda gigi dan jurnal bantalan, menyalurkan oli atau gemuk untuk mengurangi gesekan dan keausan.
Alur pasak atau Spline: : Slot atau serangkaian tonjolan pada ujung poros yang menyatu dengan kopling motor, memastikan pemindahan torsi tanpa selip.
3. Proses Pengecoran untuk Pinion (untuk Pinion Skala Besar)
Meskipun pinion kecil sering ditempa, pinion besar (diameter poros >150 mm) dapat menggunakan pengecoran demi efektivitas biaya, dengan langkah-langkah berikut:
Pemilihan Material:
Baja cor paduan berkekuatan tinggi (ZG40CrNiMo) lebih disukai, menawarkan kekuatan tarik ≥800 MPa dan ketangguhan impak ≥60 J/cm² untuk menahan beban siklik.
Pembuatan Pola:
Pola busa atau kayu skala penuh dibuat, meniru gigi roda gigi, poros, dan jurnal. Kelonggaran penyusutan (2–2,5%) ditambahkan untuk memperhitungkan kontraksi pendinginan.
Cetakan:
Cetakan pasir berikat resin dibentuk di sekeliling pola, dengan inti pasir sebagai poros berongga (jika ada). Rongga cetakan dilapisi dengan cairan tahan api untuk memastikan permukaan yang halus.
Mencair dan Menuang:
Paduan tersebut dilebur dalam tanur busur listrik pada suhu 1550–1600°C, dengan komposisi kimia dikontrol hingga C 0,38–0,45%, Cr 0,8–1,1%, Ni 1,2–1,5%, dan Mo 0,2–0,3%.
Penuangan dilakukan pada suhu 1500–1530°C menggunakan sendok tuang bawah untuk meminimalkan turbulensi, memastikan pengisian cetakan secara menyeluruh.
Pendinginan dan Pengocokan:
Coran didinginkan di dalam cetakan selama 48–72 jam untuk mengurangi tekanan termal, kemudian dihilangkan dengan getaran. Residu pasir dibersihkan menggunakan shot blasting.
Perlakuan Panas:
Normalisasi (880–920°C, didinginkan udara) menyempurnakan struktur butiran, diikuti oleh tempering (600–650°C) untuk mencapai kekerasan 220–250 HBW, meningkatkan kemampuan mesin.
Inspeksi Pengecoran:
Pemeriksaan visual dan pengujian penetran zat warna (DPT) untuk memeriksa retakan permukaan atau lubang sembur.
Pengujian ultrasonik (UT) mendeteksi cacat internal, dengan batasan yang ketat (tidak ada cacat >φ2 mm pada gigi roda gigi atau inti poros).
4. Proses Pemesinan dan Manufaktur (Pinion Tempa)
Kebanyakan pinion ditempa agar kekuatannya lebih tinggi, dengan langkah-langkah pembuatan sebagai berikut:
Penempaan:
Billet baja (40CrNiMoA) dipanaskan hingga 1100–1200°C dan ditempa menjadi bentuk poros-roda gigi kasar menggunakan pengepres hidrolik, yang meningkatkan aliran butiran dan sifat mekanis.
Pemesinan Kasar:
Benda kerja yang ditempa diputar pada mesin bubut CNC untuk mengerjakan diameter luar poros, bahu, dan jurnal bantalan, menyisakan kelonggaran penyelesaian sebesar 2–3 mm.
Gigi roda gigi dipotong kasar menggunakan mesin pemotong roda gigi, dengan kelonggaran 0,5 mm untuk penyelesaian.
Perlakuan Panas:
Karburisasi: Gigi roda gigi dan permukaan poros dikarburisasi pada suhu 900–930°C selama 6–10 jam untuk menciptakan lapisan keras (tebal 0,8–1,2 mm), yang meningkatkan ketahanan aus.
Pendinginan dan Tempering: Didinginkan dengan oli hingga 850–880°C, kemudian ditemper pada suhu 180–200°C untuk mencapai kekerasan permukaan HRC 58–62 (gigi) dan kekerasan inti HRC 30–35 (poros).
Pemesinan Akhir:
Gigi roda gigi digiling menggunakan penggiling roda gigi hingga akurasi AGMA 7–8, dengan deviasi profil gigi ≤0,015 mm dan kekasaran permukaan Ra0,8 μm.
Jurnal bantalan digiling presisi dengan toleransi IT5, dengan kebulatan ≤0,005 mm dan kekasaran permukaan Ra0,4 μm untuk memastikan pengoperasian bantalan yang mulus.
Alur pasak atau splines dibuat dengan toleransi yang ketat (lebar ±0,01 mm) agar pemasangan kopling aman.
Deburring dan Poles:
Tepi gigi dihilangkan gerindanya menggunakan sikat atau roda abrasif untuk mencegah pemusatan tegangan.
Lubang pelumasan dibenamkan dan dipoles untuk menghindari penyumbatan aliran oli.
5. Proses Pengendalian Mutu
Validasi Material:
Analisis kimia (spektrometri) mengkonfirmasi komposisi paduan (misalnya, 40CrNiMoA: C 0,37–0,44%, Ni 1,25–1,65%, Mo 0,15–0,25%).
Pengujian tarik pada sampel tempa memverifikasi kekuatan luluh (≥835 MPa) dan perpanjangan (≥12%).
Pemeriksaan Akurasi Dimensi:
Mesin pengukur koordinat (CMM) memeriksa parameter roda gigi: kesalahan pitch (≤0,02 mm), ketebalan gigi (±0,01 mm), dan runout poros (≤0,02 mm).
Jurnal bantalan diperiksa konsentrisitasnya dengan sumbu roda gigi (≤0,01 mm) menggunakan indikator dial.
Pengujian Kekerasan dan Mikrostruktur:
Kekerasan permukaan gigi diukur menggunakan penguji Rockwell (diperlukan HRC 58–62).
Analisis metalografi memastikan kedalaman lapisan karburasi yang seragam dan tidak ada austenit tertahan yang berlebihan.
Pengujian Kinerja Dinamis:
Uji penyambungan: Pinion dipasangkan dengan roda gigi banteng pada alat uji untuk mengukur kebisingan (≤80 dB pada kecepatan terukur) dan getaran (≤0,05 mm/detik).
Uji beban lebih: Dioperasikan pada torsi terukur 120% selama 2 jam untuk memeriksa deformasi gigi atau bantalan yang terlalu panas.
Pengujian Non-Destruktif (NDT):
Pengujian partikel magnetik (MPT) mendeteksi retakan permukaan pada gigi, bahu poros, dan alur pasak.
Pengujian ultrasonik (UT) memeriksa inti poros untuk mencari cacat internal (tidak ada cacat >φ2 mm).
Inspeksi Akhir:
Audit lengkap atas laporan pengujian, termasuk sertifikat material dan catatan dimensi, dilakukan sebelum persetujuan.
Pinion ditandai dengan nomor bagian, kekerasan, dan tanggal pemeriksaan untuk ketertelusuran.
Melalui proses yang ketat ini, pinion penghancur kerucut mencapai kekuatan, presisi, dan daya tahan yang dibutuhkan, memastikan transmisi daya yang andal dan masa pakai yang lama di lingkungan penghancuran yang menuntut
