Penyebab Kerusakan Timing Belt

Kerusakan Sabuk Timing

Penegang sabuk timing dapat diganti bersamaan dengan penggantian sabuk, ini umum terjadi. Pada beberapa mesin yang sabuk timingnya menggerakkan pompa pendingin, pompa pendingin biasanya juga diganti. Mode kegagalan umum pada sabuk timing adalah delaminasi dan terurainya inti serat atau gigi yang aus. Gigi yang aus meninggalkan bagian sabuk di mana roda gigi penggerak akan tergelincir. Putusnya sabuk timing, karena sifat seratnya yang memiliki kekuatan tarik tinggi, tidak umum terjadi. Sabuk timing dapat aus secara perlahan akibat serpihan dan kotoran yang bercampur dengan oli dan gemuk. Hal ini menyebabkan kegagalan sabuk prematur.

Ketegangan sabuk yang tepat sangat penting untuk umur pakai sabuk penggerak. Jika sabuk terlalu longgar, ia akan berayun-ayun, dan jika terlalu kencang, ia akan berdecit dan memberikan tekanan berlebih pada bantalan roda gigi. Dalam kedua kasus tersebut, umur pakai sabuk akan berkurang drastis. Selain sabuk itu sendiri, penegang sabuk juga dapat rusak. Kerusakan lain yang dapat terjadi berasal dari berbagai bantalan roda gigi dan bantalan idler, dan ini menyebabkan sabuk terlepas dari jalurnya.

Penyebab Kerusakan Timing Belt

Berbagai penyebab kegagalan sabuk penggerak (timing belt) meliputi:

Kegagalan Ketidaksejajaran

Salah satu penyebab utama kegagalan penggerak sabuk timing adalah ketidaksejajaran. Ketidaksejajaran disebabkan oleh keausan gigi yang tidak merata atau berlebihan, kegagalan tegangan, dan pergeseran sabuk. Untuk meningkatkan umur pakai sabuk timing Anda, selalu periksa dan sejajarkan poros dan puli timing Anda. Ini akan menghemat banyak waktu henti.

Beban Berlebihan

Beban berlebihan adalah penyebab terjadinya kerusakan gigi pada sabuk penggerak. Beban berlebihan atau beban kejut juga dapat menyebabkan keausan gigi yang tidak merata dan kegagalan tarik. Untuk mengatasi masalah ini, sistem penggerak harus didesain ulang.

Sabuk yang Kurang Tegang

Bunyi berderak, yaitu gigi yang melompat-lompat, disebabkan oleh sabuk penggerak yang kurang tegang. Kurangnya ketegangan mengakibatkan keausan gigi yang berlebihan atau tidak merata, dan kebisingan penggerak yang berlebihan. Untuk mengatur ketegangan yang benar pada sabuk penggerak, gunakan pengukur ketegangan.

Struktur Penggerak yang Lemah

Jika terjadi getaran berlebihan pada penggerak, atau sabuk timing Anda mengalami peregangan berlebihan, mungkin ada struktur penggerak yang lemah. Untuk mengatasi masalah ini, cobalah memperkuat struktur penggerak.

Katrol yang Rusak atau Aus

Masa pakai sabuk penggerak (timing belt) berkurang akibat puli yang rusak atau aus. Jika gigi puli aus, hal itu menyebabkan sabuk aus dan/atau rusak. Sabuk dapat terpotong oleh goresan atau lekukan. Penting untuk memeriksa dan mengganti puli yang menunjukkan tanda-tanda keausan.

Modus Kegagalan Sabuk Timing

Ada banyak penyebab kegagalan sabuk penggerak (timing belt), dan terkadang menentukan mode kegagalan spesifiknya bisa menjadi tantangan. Tujuan dari memorandum aplikasi ini adalah untuk mendefinisikan, mengilustrasikan, dan mengidentifikasi mode kegagalan sabuk penggerak yang umum, sehingga memungkinkan kita untuk menerapkan langkah-langkah pencegahan dan tindakan korektif yang tepat.

Keausan dan Kegagalan Normal Sabuk: Setelah 2 hingga 3 tahun beroperasi, kegagalan sabuk menjadi normal ketika kawat inti mencapai batas kelelahannya. Setelah pengoperasian yang lama, kegagalan sabuk akibat kawat inti mencapai batas kelelahannya merupakan mode kegagalan yang ideal. Gambar 1 menunjukkan pola patahan bergerigi 45 derajat yang khas dari kegagalan kelelahan normal pada kawat inti sabuk.

Gigi sabuk penggerak juga dapat rusak, tetapi ini tidak dianggap sebagai mode kegagalan yang ideal. Selama pengoperasian yang lama, meskipun sabuk mempertahankan ukuran dan bentuk awalnya, keausan gigi terjadi. Serat yang terpapar dari lapisan kain sabuk menyebabkan gigi tampak kasar dan berjumbai, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Sabuk penggerak yang beroperasi selama 2 hingga 3 tahun tidak memerlukan tindakan perbaikan lebih lanjut. Masa pakai sabuk penggerak sangat bervariasi tergantung pada aplikasi dan berbagai faktor objektif. Faktor-faktor yang memengaruhi meliputi peringkat daya transmisi, lingkungan, tegangan pemasangan sabuk, kesesuaian sabuk-pulley, standar kualitas pulley, dan bahkan bagaimana sabuk dipotong, dikemas, diangkut, dan dipasang.

Kegagalan tekuk sabuk penggerak: Kegagalan tekuk pada sabuk penggerak biasanya bermanifestasi sebagai penyelarasan lurus serat inti di sepanjang permukaan patahan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Mode kegagalan ini terjadi ketika serat inti sabuk ditekuk hingga diameter yang sangat kecil. Tekukan mendadak membuat serat inti sabuk mengalami tekanan yang sangat besar, menyebabkan serat tersebut bengkok dan rusak, sehingga mengurangi kekuatan tarik sabuk. Kegagalan tekukan sabuk adalah mode kegagalan yang paling umum, biasanya terkait dengan pengoperasian sabuk yang tidak tepat, tegangan pemasangan yang tidak mencukupi, diameter puli yang terlalu kecil, dan benda asing di dalam puli.

Penyebab sabuk penggerak (timing belt) bengkok akibat pengoperasian yang tidak tepat meliputi: penyimpanan yang tidak tepat, pengemasan yang tidak tepat, dan penanganan yang tidak tepat sebelum dan selama pemasangan sabuk. Sabuk yang beroperasi dengan tegangan yang tidak mencukupi dapat terus melompati gigi hingga mencapai tingkat tegangan yang dapat diterima—fenomena yang dikenal sebagai pengencangan otomatis (self-tensioning).

Pengencangan otomatis paling jelas terlihat pada ujung kendur sabuk timing atau di tempat gigi sabuk masuk ke alur puli. Ketika pengencangan otomatis terjadi, gigi sabuk timing akan keluar dari alur puli hingga peningkatan tegangan pada ujung kencang memaksa gigi kembali ke dalam alur. Ketika sabuk dipaksa kembali ke dalam alur puli, hal itu sering menyebabkan pembengkokan tiba-tiba dan kuat pada titik kontak antara sabuk timing dan puli. Pembengkokan ini dapat merusak kawat inti sabuk. Kerusakan kawat inti jenis ini disebut sebagai bengkokan. Jika tegangan pada sisi kencang tidak cukup untuk memaksa gigi sabuk kembali ke dalam alur puli, sabuk akan melompati gigi, yang juga dapat mengakibatkan kegagalan bengkokan atau kerusakan pada gigi sabuk timing.

Ketika sabuk penggerak (timing belt) bergesekan dengan puli yang berdiameter terlalu kecil, hal itu dapat merusak inti sabuk atau menyebabkan kerusakan akibat tekukan. Diameter puli dan puli penegang yang lebih kecil dari ukuran minimum yang ditentukan, keberadaan puli penegang di antara sabuk dan puli, atau bahkan menekuk sabuk secara manual pada sudut yang tajam, semuanya dapat menyebabkan kerusakan akibat tekukan.

Benda asing yang masuk ke sistem penggerak juga dapat menyebabkan sabuk bengkok. Benda-benda ini menciptakan sudut tajam antara sabuk penggerak dan puli, menyebabkan kawat inti pada titik tersebut bengkok. Memaksa sabuk ke puli dengan alat juga dapat merusak sabuk. Setelah rusak akibat benda asing atau penggunaan alat yang tidak tepat selama pemasangan (seperti obeng), sabuk mungkin tidak langsung rusak, tetapi masa pakainya secara keseluruhan akan berkurang.

Beban Benturan: Ketika beban torsi intermiten atau periodik yang dibutuhkan oleh peralatan yang digerakkan melebihi tingkat normal, beban benturan ini melampaui gaya yang dapat ditahan oleh sabuk penggerak itu sendiri, sehingga mengakibatkan beban benturan di dalam sistem penggerak. Hal ini sering mempercepat kegagalan sabuk penggerak. Sabuk V konvensional dapat mengurangi beban benturan melalui selip sesaat, tetapi sabuk penggerak harus mentransmisikan semua beban.

Beban benturan yang parah dapat menyebabkan inti sabuk retak dengan pola yang kasar dan tidak rata, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Gigi pada sabuk dapat mengalami retakan akar dan/atau patah gigi setelah beban benturan sesaat pada puli. Jika beban benturan hanya terjadi sekali atau berulang secara siklik pada posisi tetap di sabuk, gigi yang tersisa mungkin masih tampak normal. Gambar 5 mengilustrasikan bagaimana retakan akar dapat menyebar di dalam gigi. Retakan yang berasal dari akar terkadang dapat meluas ke ujung gigi. Ketika retakan yang berlebihan menumpuk, gigi dapat patah, hanya menyisakan sebagian gigi yang utuh.

Beban benturan yang dihasilkan oleh peralatan yang digerakkan dapat menjadi bagian inheren dari pengoperasian sistem transmisi atau dapat timbul dari kondisi parah yang terjadi sesekali, seperti penyumbatan. Jika beban benturan pada sistem transmisi tidak dapat dihindari, kekuatan inti sabuk penggerak waktu harus ditingkatkan, atau pengoperasian intermiten dapat dicapai dengan mengganti penggerak sabuk penggerak waktu dengan sabuk V.

Tegangan pemasangan sabuk yang berlebihan: Tegangan sabuk penggerak yang berlebihan dapat menyebabkan putus atau retaknya gigi sabuk. Banyak sabuk yang terlalu tegang menunjukkan tanda-tanda keausan gigi yang jelas pada permukaan giginya. Gambar 6 menunjukkan contoh area permukaan yang tertekan dan retakan akar pada sabuk penggerak. Retakan pada akar gigi biasanya menyebar melalui kawat inti ke retakan yang berdekatan, menyebabkan gigi sabuk secara bertahap terlepas. Gambar 7 menunjukkan tanda-tanda keausan pada puli besar yang disebabkan oleh sabuk yang mengalami tegangan berlebihan. Tekanan permukaan yang berlebihan pada sabuk menyebabkan keausan yang meluas, yang akhirnya mengekspos kawat inti sabuk. Untuk mencegah masalah keausan tersebut, tegangan pemasangan sabuk yang tepat harus diatur dengan tepat.

Ketegangan yang tidak mencukupi selama pemasangan sabuk penggerak: Ketegangan yang tidak mencukupi selama pemasangan pada sistem transmisi di bawah beban sedang hingga tinggi juga dapat menyebabkan kegagalan sabuk prematur. Biasanya, kegagalan sabuk yang disebabkan oleh ketegangan yang tidak mencukupi bermanifestasi sebagai loncatan gigi. Loncatan gigi terjadi ketika gigi sabuk keluar dari alur puli yang sesuai, menyebabkan akar gigi kehilangan kapasitas menahan beban. Beban transmisi yang terus menerus bekerja pada sisi sabuk, membengkokkan gigi dan menyebabkan gigi loncat. Saat gigi berputar, karet robek dari akar di sepanjang tali inti. Saat robekan karet menyebar, gigi sabuk mulai terlepas dari sabuk dalam bentuk strip, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Kegagalan akibat loncatan gigi yang berlebihan mungkin tampak mirip dengan adhesi yang tidak cukup antara karet dan tali. Namun, tidak seperti kegagalan loncatan gigi, kegagalan yang disebabkan oleh adhesi yang tidak cukup biasanya meninggalkan tali yang terbuka di dalam sabuk tetap rapi dan teratur.

Ketika gigi sabuk keluar dari alur puli dan menegang sendiri, sabuk penggerak rentan terhadap selip gigi sebelum terjadi sobekan karet dan lepasnya gigi. Kerusakan pada inti sabuk yang disebabkan oleh selip gigi sering menyebabkan kegagalan kekuatan sabuk sebelum waktunya. Pola kerusakan menyerupai patahan bersih akibat kegagalan lentur dan patahan bergerigi dan bersudut akibat beban benturan. Jika sabuk tidak mengalami selip gigi dan terus berjalan selama penegangan sendiri, keausan gigi yang berlebihan sering terjadi. Jenis keausan gigi ini, yang disebut keausan berbentuk kait, dihasilkan dari ketidaksesuaian gigi sabuk dan puli, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Keausan berbentuk kait berasal dari tegangan pemasangan yang tidak mencukupi dan sistem penggerak yang tidak stabil yang mengalami variasi jarak pusat dalam kondisi tegangan rendah.

Meningkatkan tegangan pemasangan sabuk biasanya dapat mencegah selip gigi prematur dan keausan berbentuk kait. Jika peningkatan tegangan pemasangan masih gagal mencegah kegagalan sabuk, hal itu mungkin menunjukkan bahwa struktur sistem penggerak tidak cukup kuat untuk mencegah ketidaksejajaran. Untuk meningkatkan kinerja sabuk, sangat penting untuk meningkatkan gaya penopang struktur transmisi. Jika menaikkan tegangan pemasangan tidak praktis, memperbesar diameter puli memungkinkan sabuk untuk mentransmisikan beban yang lebih tinggi pada tingkat tegangan yang lebih rendah. Nilai tegangan pemasangan yang sesuai dapat diperoleh dari perangkat lunak desain Yonghang, dihitung menggunakan manual desain, atau dengan berkonsultasi dengan tim ahli Yonghang.

Pulley yang tidak sejajar: Saat sabuk beroperasi, poros pulley miring satu sama lain, atau gigi pulley menunjukkan masalah kemiringan selama proses pembuatan. Hal ini mengakibatkan kompresi yang tidak merata antara gigi sabuk karena beban yang tidak seragam yang diterapkan pada sabuk. Kegagalan sabuk sering dimulai sebagai retakan pada akar gigi atau di sepanjang sisi sabuk yang mengalami tegangan maksimum, menyebar ke seluruh lebar sabuk hingga gigi putus. Karena gaya tarik yang tinggi, sisi yang mengalami kompresi parah juga dapat menunjukkan keausan yang signifikan, dan sabuk dapat naik atau menggulung ke arah flensa pulley. Gambar 10 mengilustrasikan keausan parah pada satu sisi sabuk yang disebabkan oleh gaya tarik yang tinggi.

Ketika sabuk berjalan pada puli yang tidak sejajar dengan dinding samping, keausan parah terjadi di kedua sisi jika sabuk terjepit di antara dua dinding samping yang berlawanan. Dalam kasus seperti itu, sabuk dapat robek dari pangkal gigi atau terbelah di sepanjang kedua sisi. Robekan ini akhirnya menyebar ke seluruh sabuk, menyebabkan kegagalan geser pada gigi.

Ketika sabuk berjalan pada satu puli dengan flensa dan puli lain tanpa flensa, dan puli-puli tersebut tidak sejajar, sabuk akan sebagian bergeser ke arah puli tanpa flensa. Bagian sabuk pada puli tanpa flensa ini akan menanggung seluruh beban dan dapat mengembangkan area keausan yang terkonsentrasi setelah berjalan dalam jangka waktu tertentu. Gambar 11 mengilustrasikan keausan terkonsentrasi di sebagian besar permukaan gigi, tanpa keausan di tempat lain. Retakan akar dapat terbentuk di bawah area yang aus. Kegagalan kekuatan sabuk atau kelelahan permukaan gigi pada akhirnya akan menyebabkan kegagalan sabuk prematur.

Ketidakseimbangan atau ketidaksesuaian puli: Baik disebabkan oleh pembuatan puli yang tidak memenuhi standar atau keausan yang berlebihan, kegagalan sabuk yang prematur seringkali sulit diidentifikasi. Hal ini sebagian karena ketika sabuk gagal, hanya sedikit orang yang memeriksa puli secara teliti, seringkali menganggap masalah tersebut hanya disebabkan oleh sabuk penggerak itu sendiri. Ketika sabuk penggerak berjalan pada puli yang dimensinya cacat, giginya menunjukkan keausan yang signifikan di sisi-sisinya, sementara kain sisi sabuk menjadi berbulu, berjumbai, atau terkelupas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12.

Ketika sabuk bergigi (HTD, GT2) beroperasi dalam sistem puli dengan diameter yang terlalu kecil, sabuk tersebut dapat mengalami keretakan dan kegagalan tarik yang luas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13. Sabuk bergigi trapesium (XL, L, H, T5, T10, T20) biasanya menunjukkan retakan akar atau pemotongan gigi, meskipun kegagalan tarik relatif jarang terjadi.

Ketegangan yang berlebihan dapat menyebabkan peningkatan keausan puli. Pada sabuk yang telah beroperasi dalam jangka waktu lama, permukaan gigi atau kanvas terkadang dapat benar-benar aus, yang menunjukkan bahwa keausan puli juga telah terjadi. Setelah sabuk aus, kawat intinya akan bersentuhan dengan puli, menyebabkan keausan pada alur lingkar luar puli. Tonjolan yang terangkat pada puncak gigi puli merupakan tanda keausan puli, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14. Perhatian: Permukaan yang terkikis sangat tajam. Gunakan obeng untuk merabanya agar tidak melukai tangan Anda. Dalam kasus seperti itu, puli harus diganti.

Keausan puli terjadi paling cepat di lingkungan korosif. Puli yang aus parah biasanya menunjukkan keausan alur dan pengurangan diameter luar yang dikerjakan. Keausan puli yang menyebabkan kegagalan sabuk ditandai dengan kerusakan polesan pada dasar gigi sabuk dan deformasi dimensi lokal di area gigi. Puli berlapis krom keras dapat memperpanjang masa pakainya di lingkungan korosif. Selain itu, jika sabuk yang baru diganti menunjukkan masa pakai yang lebih pendek daripada pendahulunya, periksa puli dengan cermat untuk melihat adanya keausan yang berlebihan.

Keausan Pulley: Ketika sabuk beroperasi dalam sistem pulley yang menunjukkan keausan radial, tegangan sabuk berfluktuasi secara periodik saat pulley berputar. Semakin besar keausan, semakin tinggi tegangan puncak. Efek ini menyebabkan dasar gigi tampak remuk, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 15. Badan sabuk yang remuk mungkin menyerupai kerusakan yang disebabkan oleh tegangan berlebihan pada sabuk yang berjalan pada pulley yang ukurannya terlalu kecil. Variasi tegangan periodik yang ekstrem sering menyebabkan robekan tepi gigi atau kegagalan pemanjangan sabuk.

Saat memasang puli pada bushing tirus, atau setelah melakukan pengeboran ulang pada lubang puli terkecil, seringkali terjadi penyimpangan putaran. Petunjuk terperinci tentang prosedur pemasangan standar dan memastikan kesesuaian lubang poros yang tepat disediakan dalam manual desain Yonghang yang relevan.

Atmosfer Korosif: Ketika sabuk beroperasi di lingkungan udara korosif—seperti mixer pengecoran, peralatan pengolahan bijih besi, atau konveyor penambangan fosfat—sisi gigi dan tinggi dasar gigi akan aus, seringkali meninggalkan area yang dipoles di zona yang terpengaruh. Gambar 16 menunjukkan sabuk Power Strong GT2 yang aus di lingkungan yang sangat korosif. Pulley biasanya lebih cepat aus di udara korosif, jadi baik pulley maupun sabuk harus diganti bersamaan. Untuk memperpanjang masa pakai sabuk dan pulley, pasang penutup tertutup yang diberi tekanan udara bersih untuk mencegah kontaminasi dari partikel debu korosif.

Pengerasan ini, dikombinasikan dengan pembengkokan selama pengoperasian, menyebabkan keretakan di sepanjang bagian belakang sabuk. Keretakan ini sejajar dengan arah gigi dan sering terjadi di tengah gigi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 17. Gaya geser pada gigi juga dapat menyebabkan kegagalan tarik pada sabuk.

Struktur sabuk karet tahan suhu tinggi cocok untuk aplikasi yang membutuhkan lingkungan seperti itu. Desain sabuk khusus ini meningkatkan masa pakai.

Untuk mengetahui apakah sabuk tahan suhu tinggi khusus dapat meningkatkan kinerja dalam aplikasi tertentu, silakan hubungi perwakilan penjualan Yonghang.

Degradasi Kimia: Kegagalan sabuk karet yang terpapar pelarut organik volatil dan ozon menyerupai kegagalan yang diamati pada kondisi suhu tinggi. Komponen karet mengeras, menyebabkan retak pada permukaan belakang sabuk. Namun, pola retaknya tidak konsisten karena pengerasan struktur karet sebagian besar terjadi di dekat permukaan sabuk. Hal ini dapat mengakibatkan retak memanjang dan melintang, berpotensi membentuk berbagai macam bentuk.

Gambar 18 menunjukkan peleburan sabuk penggerak GT2 PU pada suhu tinggi.

Kemasukan Benda Asing: Ketika benda asing masuk di antara puli dan sabuk, benda tersebut menyebabkan kerusakan pada gigi sabuk dan untaian inti. Untaian inti biasanya putus di bagian dalam (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 19 ) atau gagal tak lama kemudian karena tekukan yang berlebihan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20 ). Putusnya sebagian kawat inti secara signifikan mengurangi kekuatan tarik sabuk. Hal ini juga menyebabkan penurunan masa pakai sabuk yang nyata. Jika sabuk penggerak waktu ditemukan rusak, sabuk tersebut harus diganti, dan puli harus diperiksa. Puli yang rusak juga harus segera diganti.

Dengan memahami pola kerusakan dan penyebabnya secara sistematis, tingkat kegagalan sabuk timing dapat dikurangi secara efektif, sehingga meningkatkan keandalan dan umur pakai sabuk tersebut. Semoga ini bermanfaat bagi Anda yang saat ini menggunakan sabuk timing.

Saya Lucy, penulis artikel ini. Jika Anda memiliki kebutuhan terkait sabuk sinkron, silakan kirimkan pertanyaan kepada saya.