Prinsip Kerja dan Aplikasi Pompa Roda Gigi Internal

Prinsip Meshing: Cara Kerja Pompa Roda Gigi Internal

Pompa roda gigi internal terdiri dari roda gigi penggerak (roda gigi bergerigi luar, ditempatkan di dalam) dan roda gigi yang digerakkan (roda gigi bergerigi dalam, ditempatkan di luar) kedua roda gigi berputar ke arah yang sama, dengan ujung gigi keduanya saling menutup pada satu titik kontak guna memisahkan sisi hisap dari sisi pengiriman.

Terdapat dua arsitektur utama pompa roda gigi internal. Tipe bulan sabit menggunakan pelat partisi berbentuk bulan sabit di antara ujung gigi untuk mencegah kebocoran antara ujung gigi roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Sedangkan tipe tanpa bulan sabit mengandalkan kontak langsung antara bagian ujung gigi kedua roda gigi pada satu titik guna memisahkan bagian hisap dan pengiriman, dengan celah sangat kecil yang tetap disediakan dalam praktiknya untuk menghindari penguncian .

Desain tanpa bulan sabit menawarkan keunggulan efisiensi utama: karena volume di antara gigi roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan lebih besar, pompa ini mampu mencapai perpindahan teoretis yang lebih besar ketika lebar gigi, diameter ujung roda gigi penggerak, dan diameter luar roda gigi yang digerakkan identik dengan pompa tipe bulan sabit. Sebagai alternatif, dengan perpindahan yang sama, diameter luar roda gigi yang digerakkan dapat dibuat lebih kecil, sehingga mengurangi torsi gesek akibat geseran oli kental pada bagian geser roda gigi serta meningkatkan efisiensi mekanis—alasan utama mengapa tipe ini banyak digunakan dalam transmisi otomatis kendaraan bermotor, termasuk CVT .

Perhitungan Perpindahan untuk Pemula

Terdapat dua pendekatan mendasar untuk menghitung perpindahan pompa roda gigi internal. Metode geometris menghitung volume ruang yang dibatasi oleh gigi roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Metode torsi teoretis terlebih dahulu menghitung torsi teoretis pompa, kemudian menurunkan perpindahannya berdasarkan prinsip bahwa energi hidrolik yang diberikan kepada minyak sama dengan daya yang dibutuhkan untuk memutar poros pompa (mengabaikan kehilangan energi) .

Bagi pemula, perhitungan aliran praktis adalah:

Q = Vd × N

di mana Q adalah laju aliran volumetrik, Vd adalah volume perpindahan per putaran, dan N adalah kecepatan putar .

Metode perpindahan teoretis secara historis sulit diterapkan secara akurat karena memerlukan integrasi volume antar gigi roda gigi pada setiap perubahan kecil sudut rotasi—yang mengharuskan gambar roda gigi untuk setiap posisi rotasi. .

Dalam praktiknya, perpindahan pompa roda gigi berkorelasi dengan kuadrat modul roda gigi. Dengan asumsi diameter lingkaran pitch tetap, modul yang lebih besar menghasilkan perpindahan pompa yang lebih besar. .

Batas Tekanan Isap

Kinerja isap secara langsung memengaruhi apakah pompa dapat beroperasi secara andal tanpa kavitasi. Untuk pompa roda gigi internal, batas-batas berikut berlaku:

Batas umum pompa roda gigi: Ketinggian isap aktual tidak boleh melebihi 0,5 m.

Batas khusus seri NBL: Tinggi pengisapan mandiri tidak boleh melebihi 500 mm, setara dengan vakum masuk maksimal 0.03 MPa (0.3 bar). Jika menggunakan metode pasokan paksa, tekanan pasokan tidak boleh melebihi 0.5 MPa; jika tidak, harus digunakan segel minyak tahan tekanan .

Referensi seri Rexroth PGH: Tekanan hisap minimum (tanpa beban) adalah 0.8 bar; tekanan hisap maksimum (tanpa beban) adalah 2 bar .

Melewati batas-batas ini berisiko menyebabkan kavitasi, yang mengakibatkan presipitasi gas, penguapan minyak, kebisingan, serta keausan dipercepat pada permukaan internal .

Diagnosis Kesalahan Umum

Hisapan Tidak Cukup atau Tidak Ada Hisapan

Penyebab umum meliputi: rotor dalam tidak berputar (periksa roda gigi cacing, roda gigi cacing atau roda gigi lainnya pada sistem penggerak, sekrup pengikat atau pin penentu posisi rotor dalam untuk kekenduran); arah putaran tidak sesuai dengan penggerak utama, sehingga menyebabkan pembalikan port masuk dan keluar; saluran keluar tersumbat; saringan masuk tersumbat; keausan parah pada rotor dalam dan luar yang menghalangi terbentuknya rongga tertutup; ujung pipa masuk bersentuhan dengan dasar tangki oli; udara masuk di inlet hisap pompa; atau level oli terlalu rendah .

Fluktuasi Tekanan Besar

Hal ini sering disebabkan oleh: kesalahan eksentrisitas berlebihan atau celah berlebihan antara rotor luar dan badan pompa (kesalahan eksentrisitas harus berada dalam kisaran ±0,02 mm; celah antara rotor luar dan badan pompa harus 0,04–0,06 mm); akurasi profil gigi rotor dalam dan luar yang buruk (sering terjadi pada rotor cetak metalurgi bubuk); runout radial dan aksial berlebihan; celah sisi gigi berlebihan (harus berada dalam kisaran 0,07 mm); atau udara bercampur ke dalam pompa .

Tekanan Tidak Naik

Periksa: masuknya udara di hisap pompa; kecepatan rotor dalam terlalu rendah (periksa sambungan transmisi daya dari poros utama ke rotor dalam untuk kelonggaran atau selip); penyumbatan sebagian pada port hisap; atau meshing roda gigi cacing/roda gigi cacing yang buruk atau meshing roda gigi yang menyebabkan fluktuasi kecepatan rotor dalam .

Kebisingan Berlebihan

Penyebab meliputi: level oli rendah yang menyebabkan udara terhisap, atau penyumbatan sebagian pada saringan filter yang menyebabkan hisapan tidak cukup; keausan komponen parah; atau perubahan posisi titik meshing transmisi daya pompa .

Kebocoran Oli Eksternal

Periksa: sekrup pengikat badan pompa atau konektor yang longgar; seal yang rusak; segel flens port buang yang buruk; atau badan pompa atau tutup yang cacat/rusak .

Catatan Pemilihan Seri NBL

Seri NBL adalah pompa roda gigi internal konjugat bergerigi lurus yang dirancang untuk kinerja self-priming yang andal. Pertimbangan utama dalam pemilihan bagi pemula:

Perpindahan dan kecepatan: Sesuaikan perpindahan pompa dengan kebutuhan aliran sistem pada kecepatan operasi yang ditentukan. Pompa roda gigi internal umumnya menghasilkan aliran halus dengan pulsasi rendah, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan output stabil.

Konfigurasi hisap: Seri NBL memerlukan ketinggian pengisian mandiri ≤500 mm (vakum inlet ≤0,03 MPa). Jika menggunakan pasokan bertekanan paksa, tekanan tidak boleh melebihi 0,5 MPa tanpa peningkatan ke segel minyak tahan tekanan .

Pemasangan dan poros: Verifikasi jenis flens (standar SAE atau ISO) dan spesifikasi poros (beralur atau bersplin) agar sesuai dengan sistem Anda. Antarmuka pemasangan standar SAE dan ISO tersedia pada pompa roda gigi internal seri QT dan sejenisnya .

Kesesuaian aplikasi: Pompa roda gigi internal menawarkan keunggulan dalam kinerja kecepatan tinggi, kebisingan rendah, serta pulsasi aliran kecil, tetapi memiliki profil gigi kompleks dan biaya produksi lebih tinggi dibandingkan pompa roda gigi eksternal pompa-pompa ini dipilih utamanya ketika diperlukan operasi halus dan suara diam.

Poin-Poin Utama bagi Pemula

Pompa roda gigi internal menghasilkan aliran yang halus dan berpulsasi rendah dengan menyegel sisi hisap dan sisi pengiriman pada titik kontak antara ujung gigi roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Perpindahan volume paling akurat dihitung berdasarkan prinsip torsi teoretis, sedangkan aliran praktis diberikan oleh rumus Q = Vd × N. Batas hisap sangat ketat — umumnya ketinggian pengisian sendiri (self-priming) maksimal 0,5 m dan kevakuman masuk maksimal 0,03 MPa untuk pompa seri NBL. Sebagian besar kegagalan di lapangan disebabkan oleh masuknya udara, arah putaran yang salah, penyaringan masuk yang terkontaminasi, atau keausan berlebih pada celah rotor. Saat memilih pompa seri QT atau seri NBL, pastikan volume perpindahan, rating tekanan, rentang kecepatan, konfigurasi hisap, serta antarmuka pemasangan sesuai dengan kebutuhan sistem Anda.