Analisis Torsi Pada Roda Gigi Magnetik Radial Secara Simulasi Dan Eksperimen

Roda gigi magnetik merupakan salah satu inovasi dalam perkembangan roda gigi untuk mengatasi berbagai permasalahan yang timbul pada roda gigi mekanik. Namun pada roda gigi magnet torsi yang dihasilkan tidak lebih besar dari torsi yang dihasilkan pada roda gigi mekanik yang menjadikan hal ini sebagai salah satu kelemahan pada roda gigi maknetik. Untuk mengetahui besar torsi yang dihasilkan dari magnetic gear tersebut, maka diperlukan sebuah pengujian secara simulasi menggunakan software serta pengujian eksperimen sebagai validasi dari pengujian secara simulasinya. Pemodelan 3D radial external magnetic spur gear dilakukan dengan menggunakan software Solidwork. Model 3D yang telah dibuat, di-input ke dalam software Ansys Maxwell 3D untuk dilakukan simulasi. Simulasi dilakukan dengan tiga variasi kecepatan pada high speed gear. Lalu dilakukan analisa transient untuk mencari besar dari torsi maksimum pada high speed gear maupun low speed gear. Dalam proses simulasi perlu dilakukan pengaturan untuk mengatur lama pengambilan data dan timeframe pengambilan data. Pada proses eksperimen, dilakukan beberapa tahapan, yakni proses perakitan peralatan dan bahan sesuai dengan skema percobaan. Kemudian setelah semua terangkai, maka dilakukan pengambilan data berupa besar torsi maksimumnya pada tiap tiga variasi kecepatan putar. Setelah itu dilakukan perhitungan efisiensi dari radial external magnetic spur gear yang diuji. Dilakukan pula pengujian dengan lima variasi pembebanan pada LS rotor untuk kemudian diambil hasil berupa torsi dan rasio putarannya. Hasil penelitian mengindikasikan bahwa semakin dekat jarang air gap maka torsi yang dapat disalurkan akan semakin besar karena nilai magnetitation-nya yang lebih besar dan semakin besar kecepatan rotasi input, maka torsi yang dapat disalurkan semakin rendah karena adanya efek fictive torsion spring. Dari perbandingan hasil simulasi dan eksperimen, didapatkan bahwa torsi maksimum yang dihasilkan pada metode eksperimen lebih kecil dibandingkan pada metode simulasi disebabkan oleh adanya factor-faktor penghambat seperti losses pada bearing serta dari beban poros yang digunakan. Dari perhitungan, dapat diketahui efisiensi dari bearing diperkirakan sebesar 97%. Didapatkan pula hasil dari eksperimen berupa efisiensi pada magnetic gear yang mana nilai efisiensinya dipengaruhi oleh daya pada rotor input dan daya pada rotor output dimana pada eksperimen ini nilai efisiensi tertinggi ada pada kecepatan 110 rpm dengan nilai sebesar 24,39%. Pada hasil pengujian dengan variasi beban yang dilakukan pada kecepatan 110 rpm didapatkan penambahan beban pada LS rotor mengakibatkan turunnya rasio putaran serta torsi pada LS gear dengan selisih perbedaan pada tiap variasi beban tidak lebih dari 10%. ================================================================================================================== Magnetic gears are one of the innovations in the development of gears to overcome various problems that arise in mechanical gears. But in magnetic gears the torque generated is not greater than the torque generated in mechanical gears which makes this one of the weaknesses of magnetic gears. To find out the amount of torque produced from the magnetic gear, we need a simulation test using software and experimental testing as a validation of the simulation test. 3D modeling of radial external magnetic spur gear is done using Solidwork software. Then the 3D model that has been made, is input into the Ansys Maxwell 3D software for simulation. The simulation is done with three variations of speed on high speed gear. Then a transient analysis is performed to find the magnitude of the maximum torque on the high speed gear and low speed gear. In the simulation process, it is necessary to make arrangements to adjust the length of data retrieval and timeframe data retrieval. In the experimental process, several stages are carried out, namely the process of assembling equipment and materials by the experiment scheme. Then after everything is has been assembled, the data is taken in the form of maximum torque at each of the three variations in rotational speed. After that, the efficiency of the external magnetic spur gear radial is calculated. Also tested with five variations of loading on the LS rotor to then take the results in the form of torque and rotation ratio. The results indicate that the closer the water gap is, the greater the torque that can be distributed because of the greater magnetitation value and the greater the rotational speed of the input, the lower the torque that can be distributed is due to the fictive torsion spring effect. From the comparison of simulation and experimental results, it is found that the maximum torque produced in the experimental method is smaller than the simulation method caused by the presence of inhibiting factors such as losses on the bearing and from the load of shaft that used. From the calculations, it can be seen that the efficiency of the bearing is estimated at 97%. The results also obtained from the experiment in the form of efficiency on magnetic gear where the efficiency value is influenced by the power at the input rotor and the power at the output rotor where in this experiment the highest efficiency value is at 110 rpm with a value of 24,39%. In the test results with load variations carried out at a speed of 110 rpm, it was found that the additional load on the LS rotor resulted in a decrease in the rotation ratio and torque on the LS gear with the difference between the differences in each load variation of not more than 10%