Belt (Rantai Karet)

Belt (sabuk) atau rope (tali) digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros yang satu ke poros yang lain dengan memakai pulley yang berputar pada kecepatan yang sama atau pada kecepatan yang berbeda.

Besarnya daya yang ditransmisikan tergantung pada faktor berikut:

1. Kecepatan belt.
2. Tarikan belt yang ditempatkan pada pulley.
3. Luas kontak antara belt dan pulley terkecil.
4. Kondisi belt yang digunakan.

Pemilihan belt yang akan dipasang pada pulley tergantung pada faktor sebagai berikut:

1. Kecepatan poros penggerak dan poros yang digerakkan
2. Rasio kecepatan reduksi,
3. Daya yang ditransmisikan,
4. Jarak antara pusat poros,
5. Layout poros,
6. Ketersedian tempat,
7. Kondisi pelayanan.

Jenis belt biasanya diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok sebagai berikut:

1. Light drives (penggerak ringan). Ini digunakan untuk mentransmisikan daya yang lebih kecil pada kecepatan belt sampai 10 m/s (36 km/h) seperti pada mesin pertanian dan mesin perkakas ukuran kecil.
2. Medium drives (penggerak sedang). Ini digunakan untuk mentransmisikan daya yang berukuran sedang pada kecepatan belt 10 m/s (36 km/h) sampai 22 m/s (79,2 km/h) seperti pada mesin motor.
3. Heavy drives (penggerak besar). Ini digunakan untuk mentransmisikan daya yang berukuran besar pada kecepatan belt di atas 22 m/s (79,2 km/h) seperti pada mesin kompresor dan generator (Mesin Industri).

Ada tiga jenis belt ditinjau dari segi bentuknya adalah sebagai berikut:

1. Flat belt (belt datar). Seperti ditunjukkan pada Gambar 1 (a), adalah banyak digunakan pada pabrik atau bengkel, dimana daya yang ditransmisikan berukuran sedang dari pulley yang satu ke pulley yang lain ketika jarak dua pulley adalah tidak melebihi 8 meter. 
2. V-Belt (belt bentuk V). Seperti ditunjukkan pada Gambar 1 (b), adalah banyak digunakan dalam pabrik dan bengkel dimana besarnya daya yang ditransmisikan berukuran besar dari pulley yang satu ke pulley yang lain ketika jarak dua pulley adalah sangat dekat.
3. Circular belt atau rope (belt bulat atau tali). Seperti ditunjukkan pada Gambar 1 (c), adalah banyak digunakan dalam pabrik dan bengkel dimana besarnya daya yang ditransmisikan berukuran besar dari pulley yang satu ke pulley yang lain ketika jarak dua pulley adalah lebih dari 8 meter.

Material yang digunakan untuk belt dan tali harus kuat, fleksibel, dan tahan lama. Harus juga mempunyai koefisien gesek yang tinggi. Belt, menurut material yang digunakan dapat diklasifikasikan sesuai dengan yang terlihat pada tabel 1 berikut:

 

Koefisien gesek antara belt dan pulley tergantung pada material belt, material pulley, slip dari belt, dan kecepatan belt. menurut C.G.Barth, koefisien gesek antara leather belt dan pulley besi cor adalah mengikuti rumus berikut:

dimana : v = kecepatan belt dalam m/menit.

Tabel berikut menunjukkan nilai koefisien gesek untuk material belt dan material pulley. Tabel 2: Koefisien gesek antara belt dan pulley

Jenis belt datar (flat belt)

Daya yang ditansmisikan dari satu pulley ke pulley lain oleh beberapa jenis belt sebagai berikut:

1. Open belt drive (penggerak belt terbuka). Seperti ditunjukkan pada gambar, belt jenis ini digunakan dengan poros sejajar dan perputaran dalam arah yang sama. Dalam kasus ini, penggerak A menarik belt dari satu sisi (yakni sisi RQ bawah) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM atas). Jadi tarikan pada sisi bawah akan lebih besar dari pada sisi belt yang atas (karena tarikan kecil). Belt sisi bawah (karena tarikan lebih) dinamakan tight side sedangkan belt sisi atas (karena tarikan kecil) dinamakan slack side.

2. Crossed atau twist belt drive (penggerak belt silang). Seperti ditunjukkan pada Gambar 3, belt jenis ini digunakan dengan poros sejajar dan perputaran dalam arah yangberlawanan. Dalam kasus ini, penggerak menarik belt dari satu sisi (yakni sisi RQ) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM). Jadi tarikan dalam belt RQ akan lebih besar dari pada sisi belt LM. Belt RQ (karena tarikan lebih) dinamakan tight side sedangkan belt LM (karena tarikan kecil) dinamakan slack side.

3. Quarter turn belt drive (penggerak belt belok sebagian). Mekanisme transmisi dapat dilihat pada gambar, Untuk mencegah belt agar tidak keluar/lepas dari pulley, maka lebar permukaan pulley harus lebih besar atau sama dengan 1,4b, dimana b adalah lebar belt.

4. Belt drive with idler pulley (penggerak belt dengan pulley penekan). Dinamakan juga jockey pulley drive seperti ditunjukkan pada gambar, digunakan dengan poros parallel dan ketika open belt drive tidak dapat digunakan akibat sudut kontak yang kecil pada pulley terkecil. Jenis ini diberikan untuk mendapatkan rasio kecepatan yang tinggi dan ketika tarikan belt yang diperlukan tidak dapat diperoleh dengan cara lain.

5. Compound belt drive (penggerak belt gabungan). Seperti ditunjukkan pada gambar, digunakan ketika daya ditransmisikan dari poros satu ke poros lain melalui sejumlah pulley.

 

6. Stepped or cone pulley drive (penggerak pulley kerucut atau bertingkat). Seperti pada gambar, digunakan untuk merubah kecepatan poros yang digerakkan ketika poros utama (poros penggerak) berputar pada kecepatan konstan.

7. Fast and loose pulley drive (penggerak pulley longgar dan cepat). Seperti pada gambar, digunakan ketika poros mesin (poros yang digerakkan) dimulai atau diakhiri kapan saja diinginkan tanpa mengganggu poros penggerak. Pulley yang dikunci ke poros mesin dinamakan fast pulley dan berputar pada kecepatan yang sama seperti pada poros mesin. Loose pulley berputar secara bebas pada poros mesin dan tidak mampu mentransmisikan daya sedikitpun. Ketika poros mesin dihentikan, belt ditekan ke loose pulley oleh perlengkapan batang luncur (sliding bar). 

Rasio kecepatan , slip, creep dari belt

Rasio antara kecepatan penggerak dan yang digerakkan dinamakan rasio kecepatan. Ini dapat dinyatakan secara matematika sebagai berikut:

Misalkan:

d1 = Diameter pulley penggerak,

d2 = Diameter pulley yang digerakkan,

N1 = Putaran pulley penggerak, rpm

N2 = Putaran pulley yang digerakkan, rpm

Panjang belt yang melalui pulley penggerak dalam satu menit = π d1N1

Panjang belt yang melalui pulley yang digerakkan dalam satu menit = π d2N2

Karena Panjang belt yang melalui pulley penggerak dalam satu menit sama dengan panjang belt yang melalui pulley yang digerakkan dalam satu menit, oleh karena itu:

π d1N1 = π d2N2

maka rasio kecepatan: 

Slip dari belt

Bahwa gerak dari belt dan pulley mengasumsikan sebuah pegangan dengan gesekan yang kuat antar belt dan pulley. Tetapi kadang-kadang, gesekan menjadi tidak kuat. Ini mengakibatkan beberapa gerak ke depan dari pulley penggerak tanpa membawa belt. Kejadian ini dinamakan slip dari belt dan secara umum dinyatakan sebagai sebuah prosentase. Hasil dari slip adalah menurunkan rasio kecepatan sistem. Slip dari belt adalah suatu fenomena yang biasa terjadi, jadi belt tidak akan pernah dipakai dimana sebuah rasio kecepatan adalah suatu yang penting (seperti pada kasus arloji).

Misalkan

s1 % = Slip antara pulley penggerak dengan belt,

s2 % = Slip antara pulley yang digerakkan dengan belt

Kecepatan belt melewati pulley penggerak per detik adalah:

Kecepatan belt melewati pulley yang digerakkan per detik adalah:

 

Substitusi nilai v dari persamaan (i) menjadi:

dimana: s = s1 + s2 , yaitu total slip

Jika ketebalan belt (t) diperhitungkan, maka:

Creep (merangkak) dari belt

Ketika belt melewati dari sisi slack (yang kendor) ke sisi tight (yang kencang), sebuah bagian tertentu dari belt memanjang dan mengerut lagi ketika belt melewati dari sisi tight ke sisi slack. Akibat perubahan panjang ini, ada gerak relatif antara belt dan permukaan pulley. Gerak relatif ini diistilahkan sebagai creep (merangkak). Pengaruh total creep adalah menurunkan putaran pulley yang digerakkan. Dengan mempertimbangkan adanya creep, rasio kecepatan menjadi: 

dimana

σ1 dan σ2 = Tegangan dalam belt pada sisi slack dan sisi tight,

E = Modulus elastisitas material belt.

Catatan: Karena pengaruh dari creep adalah sangat kecil, oleh karena itu dapat diabaikan.

Panjang belt

Untuk belt terbuka, kedua pulley berputar pada arah yang sama seperti pada gambar.

Misalkan

r1 dan r2 = radius pulley terbesar dan pulley terkecil.

x = Jarak antara pusat dua pulley.

L = Total panjang belt.

Total panjang belt adalah: 

Untuk belt yang bersilangan, maka kedua pulley berputar dalam arah yang berlawanan seperti pada gambar. 

Total panjang belt adalah: