CHAPTER 3: POWER TRANSMISSON

POWER TRANSMISSION

Power transmission is the movement of energy from its place of generation to a location where it is applied to perform useful work. Power is defined formally as units of energy per unit time.

Penjanaan kuasa adalah pergerakan dari tempat penjanaannya ke lokasi di mana ia digunakan untuk melaksanakan kerja yang berguna. Kuasa ditakrifkan secara rasmi sebagai unit tenaga bagi setiap unit masa.

3.1 DRIVE MECHANISM IN THE PROCESS OF TRANSFORMING POWER FROM ONE POINT TO THE OTHER

• A mechanism is a device designed to transform input forces and movement into a desired set of output forces and movement. Mechanism generally consist of moving component such as gear and gear trains, belt and chain drives. 

3.1 PEMACU MEKANISME DALAM PROSES MENGUBAH KUASA DARI SATU TITIK KE TITIK YANG LAIN

• Mekanisme adalah peranti yang direka untuk mengubah daya input dan pergerakan ke dalam satu set kekuatan dan pergerakan output yang dikehendaki. Mekanisme biasanya terdiri daripada komponen bergerak seperti gear dan gear kereta, pemacu tali pinggang dan pemacu rantai.

3.2 GEAR DRIVE

• A gear is a component within a transmission device that transmit rotational force to another.
• Gear drive means when power transmission process happens.

3.2 PEMACU GEAR

• Gear adalah komponen dalam peranti penghantaran yang menghantar daya putaran kepada yang lain.
• Pemacu gear bermaksud apabila process penghantaran kuasa berlaku.

3.2.1 ADVANTAGES

• Transmit large powers
• High efficiency
• Reliable services

3.2.1 KELEBIHAN

• Menghantar kuasa besar
• Mempunyai kecekapan yang tinggi
• Perkhidmatan yang boleh dipercayai

3.2.2 DISADVANTAGES

• The manufacture of gears require special tools and equipment
• The error in cutting teeth may cause vibration and noise during operation

3.2.2 KEKURANGAN

• Pengilangan gear memerlukan alat dan peralatan khas
• Kesalahan dalam memotong gigi boleh menyebabkan getaran dan bunyi semasa operasi

3.2.3 TYPES OF GEARS

SPUR GEAR

• Teeth is parallel to axis of rotation
• Transmit power from one shaft to another parallel shaft
• Can be meshed together correctly only if they are fitted to parallel shafts

• Gigi selari dengan paksi putaran
• Menghantar kuasa dari satu aci ke aci sejajar dengan yang lain
• Boleh digabungkan bersama dengan betul hanya jika ia dipasang pada aci selari

HELICAL GEAR

• The teeth on helical gear are cut at an angle to face of the gear
• The gradual engagement makes helical gears operate more smoothly and quietly than spur gear

• Gigi pada gear helikal dipotong pada sudut ke arah gear
• Penglibatan secara beransur-ansur ini menjadikan gigi helik beroperasi lebih lancar dan senyap daripada gear spur

BEVEL GEAR

• Mesh at 90 degree angle
• Can be design to fit at other angles as well if needed
• Use to change the direction of a gear
• The teeth can be straight, spiral or hypoid

• Mesh pada sudut 90 darjah
• Boleh direkabentuk untuk dimuatkan pada sudut lain jika perlu
• Digunakan untuk menukar arah gear
• Gigi boleh jadi lurus, lingkaran atau hypoid

WORM GEAR

• Used when large reduction are needed
• Worm is a gear drive in which worm is screw shaped gear having curved teeth with meshes with worm wheel (similar to spur gear)
• Many worm gear have an interesting specialty that no other gear set has the worm can easily turn the gear, but the gear cannot turn the worm
• Worm gears are used widely in material handling and transportation machinery, machine tools, automobiles.

• Digunakan apabila pengurangan besar di perlukan
• Ulir adalah pemacu gear di mana ulir adalah gear berbentuk skru yang mempunyai gigi melengkung dengan meshes dengan roda ulir (mirip dengan gear memacu)
• Kebanyakan gear ulir mempunyai keistimewaan menarik yang set gear lain tiada, ulir boleh menukar gear dengan mudah tetapi gear tidak dapat menghidupkan ulir
• Gear ulir digunakan secara meluas dalam pengendalian bahan dan jentera pengangkutan, alatan mesin dan kereta.

3.2.4 LUBRICANT FOR GEAR

• Grease lubricant- suitable for any gear system that open and enclosed as long it runs at low speed
• Splash lubricant- normal method for lubricating spur, helical, bevel and worm gear and used with an enclosed system
• Spray lubricant- for the higher speed units

3.2.4 PELINCIR UNTUK GEAR

• Minyak pelincir- sesuai untuk sebarang sistem gear yang terbuka dan tertutup selagi ia bejalan pada kelajuan rendah
• Pelincir percikan- kaedah normal untuk melincirkan gear heliks, serong dan cacing dan digunakan dengan sistem tertutup
• Pelincir penyembur- untuk unit kelajuan yang lebih tinggi

3.2.5 PROCEDURE MAINTENANCE GEAR TRANSMISSION

1. The transmission should be at operating temperature (after about one hour operation)
2. Remove the oil drain plugs from the sump and oil filters and drain the oil. Replace the plugs.
3. Clean the transmission strainer assembly thoroughly, a new gasket should be used when replacing the cover after each cleaning.
4. Filter elements should be replaced whenever the oil is changed. The filter  shells should be thoroughly cleaned. New gaskets (or seal rings) should be used when new filter element are installed.
5. Before starting the engine, remove the breather and refill the transmission with clean oil.
6. When refilling the system, pour enough oil into the transmission to bring the oil level up to the full mark on the oil gauge rod. Start the engine, and let it idle for two or three minutes with the transmission in neutral. Recheck the oil level, and if necessary add oil to bring it up the full mark on the oil gauge rod. Do not overfill the transmission.
7. Carefully inspect the filter components and cover for oil leakage while the engine is running

3.2.5 PROSEDUR PENYELENGGARAAN PENGHANTARAN GEAR

1. Penghantaran hendaklah pada suhu operasi (selepas kira-kira satu jam operasi).
2. Tanggalkan palam pelepas minyak dari penapis minyak dan keluarkan minyak. gantikan plag.
3. Bersihkan penapis pemasangan dengan teliti, gasket baru harus digunakan apabila mengantikan penutup selepas setiap pembersihan.
4. Elemen penapis perlu diganti apabila minyak berubah. Cengkerang penapis perlu dibersihkan dengan teliti. Gasket baru (atau cincin meterai) harus digunakan semasa elemen penapis baru dipasang.
5. Sebelum memulakan enjin, keluarkan nafas dan isi semula penghantaran dengan minyak bersih.
6. Apabila mengisi semula sistem, tuangkan minyak yang mencukupi ke dalam penghantaran untuk meningkatkan tahap minyak sehingga tanda penduh pada tolok minyak. Mulakan enjin, dan biarkan ia selama dua atau tiga minit dengan penghantaran dalam neutral. Perhatikan semula tahap minyak. Jangan terlebih penghantaran.
7. Berhati-hati memeriksa komponen penapis dan tutup kebocoron minyak semasa enjin berjalan.

3.3 CHAIN DRIVE

• Chain drive is a way of transmitting mechanical power from one place to another. It is often used to convey power to the the wheels of a vehicle, particularly bicycles and motorcycles.
• Made up of chains with special structure like teeth on one side a corresponding etch on the other side.
• The chain is a good choice because it is made of metal and lasts longer and easier to repair.

3.3 PEMACU RANTAIAN

• Pemacu rantai adalah satu cara untuk menghantar kuasa mekanikal dari satu tempat ke tempat lain. Ia sering digunakan untuk menyampaikan kuasa kepada roda kenderaan, terutamanya basikal dan motosikal.
• Rantai di buat dengan struktur khas seperti gigi di satu sisi dan etch yang sama di sisi lain.
• Rantaian ini adalah pilihan yang baik kerana ia diperbuat daripada logam dan bertahan lebih lama dan mudah diperbaiki.

3.3.1 ADVANTAGES

• Do not slip
• Maintain constant and precise speed
• Good life service
• Easy to install and repair

3.3.1 KELEBIHAN

• Tidak tergelincir
• Mengekalkan kelajuan berterusan dan tepat
• Jangka hayat perkhidmatan yang baik
• Mudah dipasang dan diperbaiki

3.3.2 DISADVANTAGES

• Noisy
• Need lubrication
• Weight of the chain
• Costly compare to belt

3.3.2 KEKURANGAN

• Pencemaran bunyi (bising)
• Memerlukan pelinciran
• Rantai berat
• Kos mahal berbanding dengan tali sawat

3.3.3 PREVENTIVE MAINTENANCE PROCEDURE IF CHAIN DRIVE.

• Once power is off, locked and tagged the machine components are in safe position, remove the guard and begin the inspection.
• To accommodate for any eccentricities of mounting, the adjustment of the chain should be tested through a complete revolution of the large sprocket. 
• Adjustment is achieved either by the movement of the shafts or by use of the idler sprocket.
• The amount of adjustment provided by either method should be sufficient to take up chain wear amounting to two pitches or 2% elongation above nominal chain length which ever is the smallest

3.3.3 PROSEDUR PENCEGAHAN PENYELENGGARAAN PEMACU RANTAIAN.

• Setelah kuasa dimatikan, dikunci dan menandakan komponen mesin berada dalam kedudukan yang selamat, alihkan pengawal dan mulakan pemeriksaan.
• Untuk menampung sebarang eksentrik pemasangan, pelarasan rantai harus diuji melalui revolusi lengkap sprocket besar.
• Pelarasan dicapai sama ada dengan pergerakan aci atau dengan menggunakan sprocket gegendang.
• Jumlah pelarasan yang disediakan oleh salah satu cara sepatutnya mencukupi untuk memakai rantaian rantai berjumlah dua pitches atau 2% pemanjangan di atas panjang ranai nominal yang terkecil.

3.3.4 PROCEDURE OF CHAIN DRIVE MAINTENANCE

INSTALLATION OF CHAIN:

1. Cleanliness of the sprocket teeth, particularly if debris of an abrasive nature (cement dust, weld spatter) has been prevalent while work was in progress.
2. Temporary positioning of the lower section of a chain case if present. In restricted spaces, maneuvering of large sections is often simplified by using the spaces between shafts that will later be occupied by the chain.

3.3.4 PROSEDUR PENYELENGGARAAN RANTAIAN

PEMASANGAN RANTAI:

1. Kebersihan gigi sproket, terutamanya jika serpihan sifat yang kasar (debu simen, spatter kimpalan) telah berleluasa semasa kerja sedang berjalan.
2. Kedudukan sementara bahagaian bawah penutup rantai jika ada. Dalam ruang yang terhad, bahgaian besar sering di permudahkan dengan mengunakan ruang antara aci yang kemudiannya akan diduduki oleh rantai.

3.3.5 TYPES OF CHAIN DRIVE

ROLLER CHAIN

• Roller chain consists of a series of short cylindrical rollers held together by side links. It is driven by a toothed wheel called a sprocket. It is a simple, reliable, and efficient for power transmission.
• These chains are generally smaller in diameter than the height of the link plates of the chain. The link plates serve as guides when the chain engages the sprockets.
• Chain are also served as a guide to support material carried on it on tracks or ways, as is characteristic of conveyors and some bucket elevators. Roller chains are used for both drive and conveyor application.

• Roller chain terdiri daripada satu siri roller silinder pendek yang dipegang bersama-sama oleh pautan sampingan. Ia didorong oleh roda bergigi yang dipanggil sprocket. Ia mudah, boleh dipercayai, dan cekap untuk penghantaran kuasa.
• Rantaian ini umumnya lebih kecil dalam diameter dari ketinggian plat pautan rantai. Plat pautan berfungsi sebagai panduan apabila rantaian itu melibatkan sprocket
• Rantai juga berfungsi sebagai panduan untuk menyokong bahan yang dijalankan di atas trek atau jalan.

SILENT CHAIN

• The silent chain also called inverted tooth chain, consists of a series of toothed link plates assembled on joint components in a way that allows free flexing between each pitch.
• Silent chains are made up of stacked rows of flat link plates with gear-type contours designed to engage sprocket teeth. The links are held together at each chain joint by one or more pins, which also allow the chain to flex.
• High performance silent chains are available in a wide range of sizes with pitches and in widths and are used on very-high-speed drives where exceptional smoothness and quietness are required. These chains are commonly used in industrial equipment where ultimate smoothness is required.

• Rantaian senyap juga disebut rantai gigi terbalik, terdiri daripada satu siri plat pautan bergigi yang dipasang pada komponen bersama dengan cara yang membolehkan lenturan bebas antara setiap sudut.
• Rantai senyap terdiri daripada baris berindih pada plat pautan rata dengan kontur jenis gear yang direka untuk mengendalikan gigi sprocket. Pautan ini diadakan bersama-sama pada setiap rantai bersama satu atau lebih pin, yang juga membolehkan rantai untuk flex.
• Rantai senyap berprestasi tinggi boleh didapati dalam pelbagai saiz dan lebar dan digunakan pada pemacu berkelajuan tinggi di mana kelancaran dan ketenangan yang luar biasa diperlukan. Rantai ini biasanya digunakan dalam peralatan industri di mana kelancaran amat diperlukan.

CARA MENGETATKAN RANTAI PEMACU

CONTOH: MOTOSIKAL HONDA FUTURE

3.4 BELTDRIVE

A belt is a looped strip of flexible material used to mechanically link two or more rotating shaft. A belt drive offers smooth transmission of power between shafts at a considerable distance. belt drives are used as the source of motion to transfer to efficiently transmit power or to track relative movement.

Tali sawat/Sabuk adalah jalur bergelung bahan fleksibal yang digunakan untuk menghubungkan secara mekanikal dua atau lebih aci yang berputar. Pemacu tali sawat menawarkan penghantaran kuas yang lancar di antara aci pada jarak yang jauh. Pemacu tali sawat digunakan sebagai sumber gerakan untuk dipindahkan untuk menghantar kuasa secara efisien atau menjejaki pergerakan relatif.

3.4.1 ADVANTAGES OF BELT DRIVE

• Belt drives are simple are economical
• Noise and vibration are damped out. Machinery life is increased because load fluctuations are shock-absorbed.
• They are lubrication-free
• Cleaner and runs more smoothly

3.4.1 KELEBIHAN PEMACU TALI SAWAT

• Pemacu tali sawat mudah dan ekonomi
• Kebisingan dan getaran terendam. Jangka hayat jentera meningkat kerana naik turun beban adalah kejutan diserap.
• Mereka adalah bebas pelinciran
• Bersih dan berjalan lebih lancar

3.4.2 DISADVANTAGES

• Non-durable
• Easily slip if the belt is not maintained or checked for signs of damage.

3.4.2 KEKURANGAN

• Tidak tahan lama
• Senang tergelincir atau terkunci jika tali sawat tidak diselenggarakan atau sekurang-kurangnya diperiksa tanda-tanda kerosakan.

3.4.3 APPLICATION OF BELT DRIVE

• Rotary power is created by electric motor, combustion engines, wind mills and etc.
• Motor generally operate too fast and deliver too low a torque to be appropriate for the final drive application.
• The torque is increased in proportion to the amount that rotational speed is reduced.
• The high speed of the motor makes belt drives good for the first stage of reduction.
• A smaller drive pulley (sheave) is attracted to the motor shaft while a larger diameter pulley is attracted to a parallel shaft that operates at a correspondingly lower speed.

If very large ratios of speed reduction are required in the drive, gear reduces are desirable because they can typically accomplish large reductions in a rather small package.

3.4.3 PEMAKAIAN PEMACU TALI SAWAT

• Kuasa putar dicipta oleh motor elektrik, enjin pembakaran, kilang angin dan lain-lain.
• Motor biasanya beroperasi terlalu cepat dan menyampaikan tork terlalu rendah untuk menjadi sesuai untuk aplikasi pemacu akhir.
• Tork ditingkatkan berkadaran  dengan jumlah yang kelajuan putaran dikurangkan.
• Kelajuan tinggi motor menjadikan tali sawat mendorong baik untuk peringkat pertama pengurangan.
• Kren memandu yang lebih kecil (sheave) tertarik dengan aci motor manakala kren diameter yang lebih besar tertarik kepada aci yang selari yang beroperasi pada kelajuan yang sepadan yang lebih rendah.

Jika nisbah yang sangat besar pengurangan kelajuan diperlukan dalam pemacu, gear mengurangkan adalah wajar kerana meraka biasanya boleh melakukan pengurangan besar dalam pakej yang agak kecil.

3.4.4 BELT DRIVE MAINTENANCE PROCEDURE

Recommended steps should help operators reduce problems with V-belt drives. Here is a brief checklist:

• Test to make sure that the power is off. Lock the control box and tag it.
• Lock down all machine components and put them in a safe or neutral position.
• Remove the guard and inspect it for damage.
• Inspect the belt for excessive wear or damage and replace as needed..
• Inspect the sheaves or sprockets for excessive wear or damage and replace if worn (always wear gloves when inspecting metal parts to prevent cuts)
• Inspect other drive components (such as the bearings, shaft, etc)
• Inspect the static conductive grounding system, if present.
• Check the belt tension and adjust, if necessary.
• Repeat the previous steps as needed until tension and alignment are properly adjusted.
• Reinstall the belt guard.
• Turn on the power, and restart the drive.

Before replacing belts on a multiple belt drive, ensure that the belts match. Major manufacturers have matching systems to ensure that the belts are from the same batch. Replace all the belts on a multiple drive system at one time.

3.4.4 PROSEDUR PENYELENGGARAAN  PEMACU TALI SAWAT

Langkah-langkah yang disyorkan dapat membantu pengendali mengurangkan masalah dengan pemacu V-belt. Berikut adalah senarai semak:

• Uji untuk memastikan kuasa dimatikan. Kunci kotak kawalan dan tandakannya.
• Kunci semua komponen mesin dan letakkannya dalam kedudukan yang selamat atau neutral.
• Keluarkan pengawal dan periksa untuk kerosakan.
• Periksa tali sawat untuk memakai atau kerosakan yang berlebihan dan gantikan dengan yang diperlukan.
• Periksa kepingan atau sprockets untuk memakai atau kerosakan yang berlebihan dan gantikan jika dipakai (sentiasa memakai sarung tangan semasa memeriksa bahagian logam untuk mengelakkan luka)
• Periksa komponen pemacu lain (seperti galas, aci dan sebagainya)
• Periksa sistem asas konduktif, jika ada.
• Semak ketegangan tali sawat dan laraskan, jika perlu.
• Ulangi langkah-langkah sebelumnya seperti yang diperlukan sehingga ketegangan dan penyelarasan disesuaikan dengan betul.
• Pasang semula pengawal tali sawat.
• Hidupkan kuasa, dan mulakan semula pemacu.

Sebelum mengganti tali sawat pada pemacu tali sawat berbilang, pastikan tali sawat itu padan. Pengeluar utama mempunyai sistem padanan untuk memastikan bahawa tali sawat adalah dari kumpulan yang sama. Ganti semua tali sawat dalam sistem pemacu berganda pada satu masa.

3.4.5 TYPES OF BELT

1. ROUND BELTS

Round belts are generally made of rubber. This type of belts is generally used for light loads, such as in a sewing machine or a vacuum cleaner.

2. V BELTS

V belts are arguably the most widely used belts in industry. V belts have a V shaped cross-section, which rests against the side of V pulley under tension. The V shaped cross-section prevent belt from slipping off.

3. FLAT BELTS

Flat belts are also used to transmit power from one shaft to another. They are generally classified as either small woven endless belts or higher power flat belts. The woven endless belts are especially useful where minimum vibration is required at the driven pulley due to semi-elastic material used in construction. The higher power flat belts are often useful because they eliminate the need to high belt tension used to grip pulleys, which in turn reduces the load on the shaft bearings. The material used for high power flat belts is sticky yet abrasion-resistant rubber compounds.

4. TIMING/ TOOTHED BELTS

Timing belts are toothed belts that use their teeth for power transmission, as opposed to friction. This configuration results in no slippage, and therefore, the driving and driven shafts remain synchronized. It's more expensive to manufacture due to complexity of the belt and pulley shapes.

1. TALI SAWAT PUSINGAN

Tali sawat bulat biasanya diperbuat daripada getah. Jenis tali sawat ini biasanya digunakan untuk beban ringan, seperti mesin jahit atau vakum pembersih.

2. TALI SAWAT V

Tali sawat V boleh dikatakan sebagai tali sawat  yang paling sering digunakan dalam industri. Tali sawat V mempunyai bahagian silang berbentuk V, yang terletak di sebelah sisi ketinggian V di bawah ketegangan. Keratan rentas berbentuk V menghalang tali sawat daripada tergelincir.

3. TALI SAWAT RATA

Tali sawat rata juga digunakan untuk menghantar kuasa dari satu tempat ke yang lain. Mereka umumnya diklasifikasikan sebagai tali sawat tanpa tali tenunan kecil atau tali sawat rata kuasa yang lebih tinggi. Tali tanpa tali tenunan ini amat berguna apabila getaran minimum diperlukan pada kren yang dipandu kerana bahan semulajadi yang digunakan dalam pembinaan. Kuasa tali sawat rata yang lebih tinggi digunakan dalam pembinaan. Kuasa tali sawat rata yang lebih tinggi seringkali berguna kerana mereka menghilangkan keperluan untuk ketegangan tali sawat tinggi yang digunakan untuk menggenggam kendi, seterusnya mengurangkan beban pada galas aci. Bahan yang digunakan untuk tali sawat rata kuasa tinggi adalah sebatian getah yang melekit tetapi tahan lelasan.

4. TALI SAWAT MASA/ BERGIGI

Tali sawat masa adalah tali sawat bergigi yang mengunakan gigi untuk penghantaran kuasa, berbanding dengan geseran. Hasil konfigurasi ini tidak tergelincir, dan oleh itu, aci memandu dan didorong tetap disegerakkan. Ia lebih mahal untuk dihasilkan kerana kerumitan tali sawat dan bentuk takal.

CONCLUSION

There are nine types of gear drives, Spur gears, Helical gears, Bevels gears, Miters gears, Screw gears, Internal gears, Rack and Pinion, Worm and Worm gear.

There are five different types of chain drives that used in power transmission, Roller chain, Silent chain, Leaf Chain, Flat-top Chain and Engineering Steel Chain. Most of people used the roller chain in their daily life. Gear drives find a very prominent place in mechanical power transmission

There are 5 types of belt drives, Flat belt, V belt, Circular belt, Timing/toothed belts and Round belts. There are three commonly used types of belts are Flat belt, V belt and Circular belt.