BAB 1
KOPLING
1.1 Pengertian Kopling
Kopling adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran
dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan tanpa terjadi selip, dan kedudukan kedua sumbu poros dalam satu garis sumbu atau boleh berbeda sedikit. Tanpa kopling, sulit untuk menggerakkan elemen mesin sebaik-baiknya. Dengan adanya kopling pemindahan daya dapat dilakukan dengan teratur dan seefisien mungkin. Beberapa syarat yang harus dipenuhi oleh sebuah kopling adalah :
Mudah dihubungkan atau dilepaskan
Mampu meneruskan daya dan putaran sepenuhnya tanpa selip Kuat terpasang pada porosnya
Tidak terdapat bagian yang mudah lepas Mampu menahan adanya kelebihan beban
Mengurangi getaran dari poros penggerak yang diakibatkan oleh gerakan dari elemen lain.
Mampu menjamin penyambungan dua poros atau lebih Mampu mencegah terjadinya beban kejut.
Untuk perencanaan sebuah kopling kita harus memperhatikan kondisi-kondisi sebagai berikut:
1. Kopling harus mudah dipasang dan dilepas
2. Kopling harus dapat mentransmisikan daya sepenuhnya dari poros 3. Kopling harus sederhana dan ringan
1.2 Komponen Utama Kopling
•
Roda Penerus
Selain sebagai penstabil putaran motor,roda penerus juga berfungsi sebagai dudukan hampir seluruh komponen kopling.
•
Pelat Kopling
Kopling berbentuk bulat dan tipis terbuat dari plat baja berkualitaas tinggi. Kedua sisi plat kopling dilapisi dengan bahan yang memiliki koefesien gesek tinggi. Bahan gesek ini disatukan dengan plat kopling dengan menggunakan keling
(rivet).
•
Pelat Tekan
Pelat tekan kopling terbuat dari besi tuang.pelat tekan berbentuk bulat dan diameternya hampir sama dengan diameter plat kopling. salah satu sisinya (sisi yang berhubungan dengan plat kopling) dibuat halus, sisi ini akan menekan plat kopling dan roda penerus, sisi lainnya mempunyai bentuk yang disesuaikan dengan kebutuhan penempatan komponen kopling lainnya.
•
Unit Plat Penekan
Gambar 1.1 Konstruksi plat kopling dan kelengkapannya
1.3 Mekanisme Penggerak Kopling
Komponen penting lainnya pada kopling ialah mekanisme pemutusan hubungan (tuas tekan). mekanisme ini di lengkapi dengan bantalan bola, bantalan bola diikat pada bantalan luncur yang akan bergerak maju atau mundur pada sambungan. Bantalan bola yang dilengkapi dengan permukaan tekan akan mendorong tuas tekan.
Rumah Kopling
Rumah kopling terbuat dari besi tuang atau aluminium. rumah kopling menutupi seluruh unit kopling dan mekanisme penggerak. rumah kopling umumnyamempunyai daerah terbuka yang berfungsi sebagai saluran sirkulasi udara.
Cara Kerja Kopling
Pada saat pedal kopling ditekan atau diinjak, ujung tuas akan mendorong bantalan luncur ke belakang. Bantalan luncur akan menarik plat tekan melawan tekanan pegas.
Gambar 1.5 Cara Kerja Kopling
Pada saat pelat tekan bergerak mundur, pelat kopling terbebas dari roda penerus dan perpindahan daya terputus. bila tekanan pedal kopling dilepas, pegas kopling aka mendorong pelat tekan maju dan menjepit pelat kopling dengan roda penerus dan terjadi perpindahan daya. Pada saat pelat tekan bergerak
kedepan,pelat kopling akan menarik bantalan luncur, sehingga pedal kopling kembali ke posisi semula. selain secara mekanik, sebagai mekanisme pelepas hubungan. Sekarang sudah banyak digunakan sistem hidrolik dan booster.
Gambar 1.6 Kopling dengan penggerak hidrolik
Gambar 1.7 Gerak bebas pedal kopling
1.4 Macam-Macam Kopling
Kopling dapat digolongkan menurut sifat penyambungannya, yaitu kopling tetap dan kopling tidak tetap.
A.
Kopling Tetap
Hal-hal penting dalam perencanaan Kopling Tetap yaitu :
1. Pemasangan yang mudah dan cepat.
2. Ringkas dan ringan dengan diameter sekecil mungkin.
3. Garis sumbu kedua poros yang dihubungkan harus betul-betul berimpit (centering harus sempurna), kecuali untuk kopling fleksibel.
4. Titik berat kopling harus terletak pada sumbu poros. 5. Aman pada putaran tinggi.
6. Dapat mencegah pembebanan lebih.
7. Tidak boleh ada bagian-bagian yang menonjol keluar.
8. Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas, dll
Jenis kopling tetap terdiri dari : 1. Kopling kaku 2. Kopling luwes 3. Kopling universal
1. Kopling Kaku
Kopling kaku digunakan bila kedua poros dihubungkan dengan sumbu segaris. Pemasangan kopling ini memerlukan ketelitian yang tinggi agar kedua sumbu poros segaris. Kopling ini banyak digunakan pada poros mesin dan transmisi umum dipabrik-pabrik. Yang termasuk kedalam kopling kaku adalah: a. Kopling Bus
Gambar 1.8 Kopling Bus
Kopling bus terdiri atas sebuah silinder berlubang, dengan diameter dalam sama dengan diameter kedua poros yang dihubungkan. Sambungan pasak kepala digunakan untuk mengikat kedua poros dengan sebuah bus sleeve. (gambar)
Ukuran-ukuran standar yang dianjurkan adalah D = 2d + 13 [mm] dan L = 3.5d
dimana
D = diameter luar bus L = panjang bus
Ukuran diameter d dihitung menurut tinjauan tegangan geser :
T = ( π / 16 ) g ( � −�
T = Torsi yang diteruskan D = diameter luar bus d = diameter poros
g = tegangan geser
Pasak kopling bus biasanya dibagi dua, sehingga panjang pasak tiap bagiannya :
l = � = �
Bila perlu, pengecekan terhadap tegangan geser dan tegangan pantak (crushing stress) dapat dilakukan dengan rumus :
T = l x b g � dan
T = l x � s �
i = panjang pasak [cm] b = lebar pasak [cm] h = tinggi pasak [cm] g = tegangan geser [N/cm2]
s = tegangan pantak (crushing stress) [N/cm2]
b. Kopling Flens Kaku
Kopling flens kaku terdiri atas naaf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau baja dan dipasang pada ujung dengan diberi pasak serta diikat
Gambar 1.9 Kopling Flens Kaku
Ukuran-ukuran utamanya adalah : L = (2.5 sampai 5) d
D = (3 sampai 5) d Dn = (1.4 sampai 2.2) d Dt = (2.4 sampai 3.6) d db = (0.2 sampai 0.4) d dimana :
L = panjang naaf [mm] D = diameter luar [mm] Dn = diameter naaf [mm]
Dt = diameter letak/posisi baut dan mur [mm] db = diameter baut [mm]
Gambar 1.10 Kopling Flens
Gaya dan kekuatan pada kopling flens :
Kedua bagian kopling diikat dengan baut, dimana jumlah baut minimal 4 buah. Macam baut yang digunakan :
- Baut pas, batang baut dibubut teliti, dan ukuran diameternya sama dengan lubangnya
- Baut biasa, baut yang dibuat/dikerjakan secara kasar, maksudnya adalah baut yang batangnya tidak dibubut lagi. Untuk sambungan dengan baut ini, lubang harus lebih besar (0.5 sampai 2 mm) daripada diameter batang baut. Pada umumnya baut hanya digunakan untuk poros yang lebih kecil dari 70 [mm]. Dengan demikian, cara
Gambar 1.11 Gaya tekan yang bekerja pada kopling
a.) Bila memakai baut pas
Ciri khas, karena baut poros masuk secara pas pada lubang flensnya, maka kopel yang harus dipindahkan langsung diterima oleh batang baut, sehingga batang baut tersebut dibebani geseran.
Kopel yang dipindahkan : Mp = 71620 N/n = 0.2 d3 . p ijin [kgcm] Berdasarkan pada sifat dan fungsi p ijin poros, p ditentukan oleh faktor
keamanannya atau sesuai dengan normalisasi. Selanjutnya : Mp = P . Rt
Bila jumlah baut z, maka : z . P = z . F . g ijin [kg]
Berdasarkan rumus empiris : g ijin = 6.25 db kg/cm2 (db dalam mm) Penentuan Rt sesuai dengan : Dt = (2.4 sampai 3.6) d
b.) Bila memakai baut biasa
dua bidang tersebut cukup besar untuk menampung kopel yang harus dipindahkan.
W . P = Mp / Rt
Gaya tekan yang diperlukan : K = W . f Dimana f = 0.25 (untuk permukaan kasar)
Bila jumlah baut z, maka gaya per baut adalah K / z Ketentuan lain : db = (0.2 sampai 0.4) d
c. Kopling Flens Tempa
2. Kopling Luwes
Kopling luwes (flexible coupling), disebut demikian karena dapat menerima sedikit ketidaksegarisan sumbu poros. Kesulitan pemasangan seperti pada kopling kaku tidak ditemui, karena jenis kopling luwes ini tetap dapat bekerja meskipun kedua sumbu poros tidak segaris benar (dengan penyimpangan pada batas tertentu). Dengan demikian, kopling luwes dibuat guna memungkinkan sedikit penyimpangan kesegarisan poros yang dihubungkan.
Keluwesan sumbu poros kopling flens dijamin oleh konstruksi pin yang ujungnya diberi bus dari karet atau kulit, sedangkan ujung lainnya merupakan baut.
Jika keluwesan garis sumbu poros diperlukan lebih banyak lagi, kopling karet ban dapat memenuhinya. Selain menahan beban kejut, kopling karet ban dapat dipasang pada poros yang sumbunya benar benar tidak segaris.
Jenis-jenis mekanisme kopling flexible :
1. Sejajar tak sesumbu
Poros-porosnya tetap sejajar tapi bergeser, disebabkan oleh gaya sentrifugal yang terjadi pada poros-porosnya akibat putaran.
2. Hentakan dan getaran
Jika motor bekerja, maka akan terjadi hentakan, dan hentakan ini tidak diteruskan ke poros yang digerakkan karena adanya bagian yang fleksibel. Selama poros berputar terjadi getaran-getaran.
3. Mengambang
Karena getaran-getaran yang terjadi, maka poros bergerak kea rah memanjang atau aksial (memanjang dan memendek).
Gambar 1.15 Kopling Fleksibel Mengambang
4. Menyudut
Gambar 1.16 Kopling Fleksibel Menyudut
Macam – Macam Kopling Flexible : a. Kopling Rantai
b. Kopling Karet Bintang c. Kopling Flens Luwes d. Kopling Karet Ban e. Kopling Gigi
a. Kopling Rantai
Gambar 1.17 Kopling Rantai
b. Kopling Flens Luwes
c. Kopling Karet Bintang
Kopling ini terdiri dari dua paruh yang identik dilengkapi dengan pena penggerak dan lubang dalam jumlah yang sama. Keuntungan kopling ini adalah aman tembusan aliran.
d. Kopling Karet Ban
Mesin-mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling flens kaku, memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua sumbu poros yang saling dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus. Selain itu, getaran dan tumbukan yang terjadi dalam penerusan daya antara mesin penggerak dan yang digerakkan tidak dapat diredam, sehingga dapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik. untuk menghindari kesulitan-kesulitan diatas dapat dipergunakan kopling karet ban.
Kopling ini dapat bekerja dengan baik mekipun kedua sumbu poros yang dihubungkannya tidak benar-benar lurus. Kopling ini juga dapat meredam tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi. Meskipun terjadi kesalahan pada pemasangan poros, dalam batas-batas tertentu seperti gambar di bawah ini.
Gambar 1.20 Daerah kesalahan yang diperbolehkan pada kopling karet
ban
Gambar1.21 Susunan kopling karet ban.
Keuntungan dari kopling karet ban ini adalah dimana sebuah ban yang sangat elastis, terdiri dari karet dengan lapisan dalam yang ditenun, ditekan oleh dua buah cincin penekan pada flens kedua peruhan kopling. Karena
keuntungannya demikian banyak, pemakaian kopling ini semakin luas. Meskipun harganya agak lebih tinggi dibandingkan dengan kopling flens kaku, namun keuntungan yang diperoleh dari segi-segi lain lebih besar.
Adapun bentuk dari kopling karet ban dapat dilihat pada Gambar 2.12 di bawah ini.
Gambar1.22 Kopling Karet Ban
Tegangan geser ta antara ban kopling dan logam pemasangan adalah 0,04
Jika pada kopling karet ban, karena flens diikat dengan baut tanam, maka momen yang diteruskan dapat dianggap terbagi rata pada semua baut. Dengan pemakaian baut tanam ini, tegangan geser terjadi pada ulir baut sehingga konsentrasi tegangan sebesar 3,0.
Beberapa produsen kopling ini menyediakan ukuran-ukuran standar. Untuk merencanakan atau melakukan penelitian, perlu diketahui dulu besarnya daya yang akan diteruskan, putaran poros, mesin yang dipakai, persyaratan kerja, dll. Seperti perencanaan pada kopling flens. Setelah tipe yang sesuai dipilih, kemudian diperiksa kekuatan bagian-bagiannya serta beban yang dipakai.
Misalkan momen puntir yang diteruskan ber variasi seperti dalam gambar, garis putus-putus menunjukkan momen puntir Tm (kg.mm) yang dihitung dari daya nominal P (kW) dan putaran n1 (rpm) dari suatu motor listrik, motor tersebut mampu memberikan daya tambahan yang cukup besar sesuai denagan permi ntaan diatas daya rata -rata yang sesungguhnya.
= , � 5�� .
Bila terdapat variasi momen, kalikan harga Tm dengan faktor koreksi fc untuk tumbukan dan umur ban.
Bila variasi momen sangat besar seperti dikemukakan diatas, kalikan harga T max (kg.mm) yang terbesar dalam satu putaran dengan faktor koreksi yang sama fc seperti di atas.
Pilihlah ukuran sedemikian rupa sehi ngga momen (kg.mm) lebih rendah dari pada momen normal maksimum dari kopling standar (g.mm).
Perlu juga diperiksa apakah momen awal yang dikenakan beberapa kali dalam sehari juga lebi h rendah dari harga ini.
Untuk perhitungan diameter poros, faktor koreksi � untuk poros sudah tercakup didalam . Faktor koreksi lenturan ditentukan atas dasar perkiraan apakah kopling tersebut dimasa mendatang akan diganti dengan alat lain yang menimbulkan momen lentur pada poros. Biasanya perhitungan didasarkan atas harga = 1, yaitu dengan anggapan tidak akan ada pergantian kopling dengan alat lain.
Dengan demikian rumus untuk diameter poros adalah:
= [τ, ]
/
Bagian yang menempel dapat dibagi atas bagian piringan dan bagian silinder. Luas tempelan S1 dan Ss (mm). Jika diameter luar bagian piringan dan silinder adalah d1 dan d2 (mm), maka tegangan geser menempel adalah
� � yang timbul pada bagian yang menempel adalah
( � + � + � ) � =
Tegangan geser yang diizinkan �� antara ban kopling dan logam pemasang adalah 0,04 (kg/mm2).
� ≤ �
Pemeriksaan selanjutnya dilakukan pada baut pengikat antara flens dengan logam pemasang kopling ban.
Dalam hal kopling flens kaku yang diikat dengan baut pas, perhitungan kekuatan didasarkan pada setengah dari jumlah semua baut, karena distribusi gaya gesek yang tidak merata. Tetapi pada kopling karet ban, karena flens pada semua baut. Dengan pemakaian baut tanam ini, tegangan geser terjadi pada ulir baut sehingga konsentrasi tegangan harus diperhatikan. Disini konsentrasi tegangan dapat diambil sebesar 3,0. Maka besarnya tegangan geser yang diizinkan pada baut adalah
� = �
�/
Jika diameter inti baut adalah dr maka
� = ��/ �� � ��
ne = n
Jika jumlah puncak momen tiap putaran adalah v, dan putaran poros adalah
n1 (rpm), maka frekuensi variasi momen puntir adalah vn1dan besarnya frekuensi
adalah 2n1.
Sekarang akan dihitung frekuensi pribadi dari poros, , momen inersia poros yang digerakkan di nyatakan dengan Il (kg.cm.s2). Jika � .
diberikan, maka Ii= 10.4 x GDl 2 / (4 x 980). Ini adalah jumlah inersia beban dan ½ dari momen inersia kopling. Momen inersia kopling dari satu flens dapat diperoleh dari tabel yang besarnya adalah setengah dari selisih antara momen inersia logam pemasang dan momen inersia badan kopling. Momen inersia dari motor induksi dapat diperoleh dari GDm2 dari tabel. Jumlahan dari 104
[image:31.595.155.529.386.626.2]x GDm2/(4 x 980 ) dan ½ dari momen inersia kopling adalah Im.
Tabel 1.5 GDm2 dari motor induksi tiga fasa (tertutup seluruhnya,
didinginkan dengan kipas) dalam (kg/mm2)
Jika roda gigi reduksi dipakai antara motor dan kopling, maka GD 2 dari motor dan pinyon harus dikalikan dengan kuadrat dari perbandingan reduksi i(i>l). hasil perkalian tersebut setelah ditambah dengan GD 2 dari roda gigi kemudian dikalikan dengan (104/4 x 980).
Jika konstanta pegas kopli ng ban adalah k (kg.cm/rad), maka harga ukuran- ukuran yang bersangkutan adalah seperti tertera dalam tabel 2.6, putaran krisisnya nc (rpm) adalah
Adalah suatu hal yang dapat dipandang baik jika frekuensi variasi momen puntir
vn1 tidak lebih dari 0,8 nc
e. Kopling Gigi
[image:33.595.198.443.347.564.2]Kopling ini pada bagian sillinder dalam terdapat gigi-gigi yang dihubungkan dengan silinder luar. Silinder luar ini dihubungkan dengan menggunakan baut. Pada kopling ini terdapat tempat untuk memasukkan minyak. Kopling gigi termasuk kedalam kopling fleksibel yang mampu menyalurkan torsi yang sangat tinggi.
Gambar 1.23 Komponen Kopling Gigi
3. Kopling Universal
Kopling ini biasa disebut universal joint, yang digunakan bila
konstruksinya tidak memungkinkan memakai poros-poros yang sesumbu atau memang dikonstruksi tidak sesumbu (poros-porosnya menyudut). Memilih kopling ini lebih mudah dari memilih kopling fleksibel, karena macam kopling ini lebih sedikit. Sebagian besar kopling ini dapat ditemukan dengan tipe Hooke.
Macam-macam kopling universal adalah: a. Sambungan tunggal (single joint) b. Sambungan ganda (double joint) c. Sambungan tunggal kecepatan tetap a. Sambungan tunggal (single joint)
Pada sambungan ini hanya terdiri dari satu sambungan. Poros-porosnya menyudut, makin besar sudutnya makin mudah perpindahan geraknya. Yang umum digunakan adalah yang bersudut 1500
Gambar 1.24 Kopling Universal sambungan tunggal
b. Sambungan ganda (double joint)
Macam sambungan pada double joint adalah sambungan ganda menyudut dan sambungan ganda sejajar (parallel).
Gambar 1.25 Kopling Universal Ganda Sejajar
[image:36.595.156.544.374.592.2]c. Sambungan tunggal kecepatan tetap
Bila kecepatan sudut yang diinginkan tetap dan yang digunakan adalah sambungan tunggal, maka kita harus menggunakan sambungan tunggal kecepatan tetap. Sambungan ini terdiri dari poros-poros (2 buah poros), dihubungkan satu sama lain dengan peluru-peluru (prinsipnya sama dengan bantalan peluru). Di titik pertemuan sumbu-sumbu poros tersebut terdapat sebuah peluru. Peluru tersebut tidak berpindah tempat, tetapi berputar, berderet menurut ¼ dari sudut sumbu-sumbu poros.
[image:37.595.146.535.210.598.2]Sambungan ini konstruksinya lebih rumit dan lebih mahal. Poros fleksibel juga memberikan kecepatan sudut tetap, tetapi kemampuan memindahkan bebannya relative kecil.
BAB 2
KOPLING TIDAK TETAP (CLUTCH)
Kopling tidak tetap atau Clutch adalah kopling yang digunakan untuk menghubungkan poros penggerak dan poros yang digerakkan dengan putaran yang sama saat meneruskan daya. Kopling juga dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut dalam keadaan diam maupun berputar tanpa harus menghentikan putaran dari poros penggerak.
Kegunaan clutch biasanya ditemukan pada kendaraan seperti sepeda motor, mobil atau truk. Ketika sepeda motor berhenti (poros yang
digerakkan berupa poros roda belakang), tetapi mesin masih terus berputar (mesin tetap hidup).
Kopling tak tetap meliputi: 1. Kopling cakar, terdiri dari:
a. Kopling cakar persegi b.Kopling cakar spiral 2. Kopling kerucut
3. Kopling friwil
4.Kopling pelat, terdiri dari: a.Menurut jumlah pelatnya: - Kopling pelat tunggal - Kopling pelat banyak b.Menurut cara kerjanya: - Kopling pelat cara manual - Kopling pelat cara hidrolik - Kopling pelat cara pneumatik
a. Kopling Cakar
Kontruksi kopling ini adalah yang paling sederhana dari antara kopling tak tetap yang lain. Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar.Dengan demikian tidak dapat dapat sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tak tetap sebenarnya. Sebaliknya kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaaan berputar, tetapi hanya baik hanya untuk satu arah putaran tertentu saja. Namun demikian, karena timbulnya tumbukan yang besar jika dihubungkan dalam keadaan berputar, maka cara menghubungkan semacam ini hanya boleh dilakukan jika poros penggerak mempunya putaran kurang dari 50 Rpm. Lalu kopling ini juga meneruskan momen dengan kontak posotif (tidak dengan perantaraan gesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua bentuk kopling cakar, terdiri dari:
a. Kopling cakar persegi b. Kopling cakar spiral
Gambar 2.1 (a) Kopling Cakar Persegi
[image:39.595.130.507.386.633.2]Jika daya yang akan dieruskan adalah P(kW) dan putaran poros adalah n1
(rpm) serta faktor koreksi Fc dan poros di pilih, maka diameter poros dapat
[image:40.595.111.553.209.406.2]dihitung.
Gambar 2.2 Lambang-lambang untuk kopling cakar
Diameter dalam D1 (mm), diameter luar D2 (mm), dan tinggi h (mm) dari cakar untuk suatu diameter poros d1 (mm)dapat ditentukan secara empiris.
D1 =1,2 ds +10 (mm)
D2 =2 ds +25 (mm)
h =0,5 ds +8 (mm)
Momen puntir yang diteruskan adalah :
T = 9,74 x 105 x fcP/n1 (kg . mm) (4-2) Dan jika gaya tangensial Ft (kg) bekerja pada jari-jari rata-rata rm (mm), maka
Jika luas akar adalah ½ dari (π/4)(D22 –D12), maka tegangan geser τ(kg/mm2) yang timbul pada akar cakar adalah :
Momen lentur yang bekerja pada cakar adalah (Ft/n).h, jika Ft dikenakan pada ujung cakar, dimana n adalah jumlah cakar.
b. Kopling Plat
Merupakan suatu kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang di antara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga daya dapat diteruskan melalui gesekan antara kedua sisi gesek. Dengan demikikan pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan dapat dihindari.Selain itu, karena dapat terjadi slip maka kopling ini sekaligus juga dapat berfungsi sebagai pembatas momen. Menurut jumlah
platnya, kopling ini dibagi aatas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak; dan menurut cara pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, hidrolik dan magnetik. Kopling disebut kering bila plat-plat gesek tersebut bekerja dalam keadaan kering dan disebut basah bila terendam atau dilumasi dengan minyak.Bentuk dari kopling ini cukup sederhana, dapat dihubungkan dan dilepaskan dalam keadaan diam dan berputar.
[image:43.595.147.475.426.623.2]1. Konstruksi Kopling Plat
2. Konstruksi Plat Gesek
Gambar 2.5 Konstruksi Plat Gesek
Jika
T : torsi yang ditransmisikan
P : tekanan aksial untuk kontak antar plat r1 : jari-jari bidang kontak luar (eksternal) r2 : jari-jari bidang bagian dalam (internal) r : jari-jari rata-rata bidang kontak
µ : koefisien gesek bidang gesek
a. Torsi yang dapat diteruskan
• Besar torsi dan jari-jari berdasarkan tekanan merata (uniform pressure) T = µ . Fa . r (N.m)
Dengan : Fa : gaya aksial bidang kontak r : jari-jari rata-rata bidang gesek
Torsi (T) = µ . Fa .
r =
+• Jika tekanan maksimum terjadi di bagian dalam dari bidang gesek (r2) dan bersifat tetap, maka berlaku persamaan :
p
max. r
2= C
• Jika tekanan minimum terjadi di bagian luar dari bidang gesek (r1) dan bersifat tetap, maka berlaku persamaan :
p
min. r
1= C
• Tekanan rata-rata bidang gesek :
Dengan C : konstanta (maksimum atau minimum)
• Besar torsi dapat dihitung dengan persamaan :
b.Beberapa catatan penting untuk desain kopling plat
• Jika jumlah plat banyak (z), maka torsi :
T = z . µ . Fa . r
z : jumlah plat kopling
• Untuk uniform pressure :
• Untuk uniform wear :
r =
+•Jika Z1 : jumlah plat penggerak Z2 : jumlah plat digesekkan
Maka Ztotal = Z1 + Z2 - 1 (bidang kontak ekvivalen)
• Pada plat kopling baru, pendekatan perhitungan dengan : uniform pressure. Pada plat kopling lama : pendekatan perhitungan dengan : uniform wear
• Uniform pressure akan memberikan gesekan yang lebih besar
Bahan permukaan kontak kopling pelat dapat berupa besi cor dengan besi cor, besi cor dengan perunggu, atau asbes. Tiap jenis bahan memberikan efek gesek dan besar tekanan permukaan yang berbeda. Besarnya harga koefisien gesek dan tekanan pada berbagai jenis bahan gesek untuk kopling pelat disajikan dalam tabel
Kering Dilumasi
Besi cor dan besi cor 0,10 - 0,20 0,08 - 0,12 0,09 - 0,17
Besi cor dan perunggu 0,10 - 0,20 0,10 - 0,20 0,05 - 0,08
Besi cor dan asbes (ditenun) 0,35 - 0,65 - 0,007 - 0,07
Besi cor dan serat 0,05 - 0,10 0,05 - 0,10 0,005 - 0,03
Besi cor dan besi cor 0,10 - 0,35 0,02 - 0,03
[image:47.595.146.533.208.353.2]Bahan permukaan m Pa
Tabel 2.1 Harga m dan Pa
3. Contoh Soal
1. Kopling gesek digunakan untuk meneruskan daya 15 HP, pada 3000 r/min. Jika
digunakan plat tunggal dengan dua sisi menjadi bidang kontak efektif (both sides of
the plate effective), tekanan aksial 0,9 kg/cm2 dengan tekanan maksimum dibagian
dalam, tentukan dimensi bidang gesek yang diperlukan. Asumsikan diameter luar
bidang gesek 1,4 x diameter dalam, µ = 0,3 dengan uniform wear.
Jawab : P = 15 HP = 11,25 kW = 11 250 W n = 3000 r/min
p = 0,9 kg/cm2 = 9 N/cm2 µ = 0,3
3. Sebuah kopling dengan plat banyak mempunyai 3 buah plat kopling di poros penggerak dan dua buah di poros yang digerakkan. Diameter luar bidang kontak 240 mm dan bagian dalam D = 120 mm. Asumsikan : Uniform wear dan koefisien gerak µ = 0,3. Hitung tekanan maksimum agar kopling dapat meneruskan daya 25 kW pada putaran 1 575 r/min.
Jawab : Z1 = 3 Z2 = 2
µ = 0,3
P = 25 kW = 25 000 W n = 1575 r/min
c. Kopling Kerucut
Gambar 2.5 Kopling Kerucut
Gambar 2.6 Gaya-gaya Pada Kopling Kerucut
Teori Keausan Seragam
Hubungan tekanan pada kopling ini juga sama dengan kopling aksial, yaitu :
r d p p atau
d p r p
a a
2 .
2 . .
Kemudian, sesuai dengan gambar 2-5, maka dapat dilihat bahwa elemen luar dA pada jari-jari r dan lebar dr/sin . Sehingga diperoleh luasan pada permukaan tersebut adalah :
sin . . .
2 r dr dA
D d
d p dr d p dr r r d p dA p F a D d a D d a
2 . . sin sin 2 2 . sin . . 2 2 2 2 Adapun Torsi merupakan integrasi perkalian gaya gesek differensial dengan jari-jari, sehingga dihasilkan :
2 2
2 2 2 2 sin 8 . . . . sin . . sin . . . 2 2 . d D d p f dr r d p f dr r r d p f r dA p f r T a D d a D d a
Teori Tekanan yang Merata
Dengan menggunakan p = pa, gaya gerak diperoleh
2 2
3 3
2 2 sin 12 sin . . . 2 . . . . d D p f dr r p f r dA p f r T a D d d a
Contoh Soal1. Sebuah engine dengan daya 60 hp bekerja pada putaran 1000 rpm dihubungkan dengan kopling kerucut. Sudut kerucut adalah 12,5 dan maksimum rata-rata diameter 50 cm. Jika koefisien ges 0,2 dan tekanan normal maksimal 1 kg/cm2, maka carilah lebar permukaan kopling
kerucut yang dibtuhkan dan gaya aksial pegas yang dibutuhkan untuk menjaga kopling
Penyelesaian
Daya, P = 60 hp Putaran, N = 1000 rpm Sudut kerucut, = 12,5
Maksimum rata-rata diameter, d = 50 cm Koefisien gesek, m = 0,2
Tekanan normal maksimal, pn = 1 kg/cm2
cm kg m kg N P T 4300 43 1000 . . 2 4500 . 60 . . 2 4500 .
Lebar permukaan yang dibutuhkan, w adalah :
cm r p T w w r p T n n 47 , 5 25 . 2 . 1 . 2 , 0 4300 2 . . . 2 . . 2 2 2 m m
Gaya aksial pegas yang dibutuhkan adalah :
kg w r p P P n n a 186 5 , 12 sin 47 , 5 . 25 . 2 . 1 sin 2 . sin 2. Sebuah kopling kerucut didesain untuk mentransmisikan daya 7,5 kW pada putaran 900 rpm. Sudut kerucut 12. Lebar permukaan adalah setelngah dari rata-rata jari-jari dan tekanan normal antara permukaan kontak maksimal 0,09 N/mm2. dengan mengasumsikan teori keausan seragam dan koefisien gesek 0,2 , maka carilah dimensi kopling dan gaya aksial pegas.
Daya, P = 7,5 x 103 W Putran, N = 900 rpm Sudut kerucut, = 12
Tekanan normal max = 0,09 N/mm2
Koefisien gesek = 0,2 Lebar permukaan, w = r/2
Torsi yang ditransmisikan adalah :
mm N N P T 3 3 10 . 56 , 79 900 . . 2 60 . 10 . 5 , 7 . . 2 60 .
Dengan menggunakan persamaan untuk mencari Torsi kopling, maka : mm r mm p T r r r p w r p T n n n 4 , 112 10 . 1421 10 . 1421 09 , 0 . 2 , 0 . 10 . 56 , 79 2 . 2 . 2 . 3 3 3 3 3 3 3 3 m m m
mm r w 2 , 56 2 4 , 112 2
Jari-jari terluar dari kopling tersebut adalah :
mm mm w r r 118 83 , 117 43 , 5 4 , 112 12 sin 2 2 , 56 4 , 112 sin 2 1
Dan untuk jari-jari terdalam kopling adalah :
mm mm w r r 107 97 , 106 43 , 5 4 , 112 12 sin 2 2 , 56 4 , 112 sin 2 2
d. Kopling Friwil
Kopling friwil diperlukan untuk memenuhi kondisi hubungan poros yang terlepas dengan sendirinya, bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat daripada poros yang digerakkan. Kopling friwil mempunyai bola-bola rol
[image:58.595.113.562.295.551.2]sedemikian, sehingga jika poros penggerak (bagian dalam) berputar searah jarum jam, maka gesekan yang timbul akan menyebabkan bola rol terjepit diantara poros penggerak dan cincin luar, sehingga cincin luar berputar bersama poros yang digerakkan.
Tipe Clutch
Ada dua tipe clutch yang biasa digunakan pada praktik keteknikan, yaitu: A. Positive clutch (kopling pasti)
B. Friction clutch (kopling gesek)
A. Positive clutch (kopling pasti)
Positive clutch digunakan ketika gerak positif dibutuhkan. Tipe yang paling sederhana dari
[image:59.595.111.547.400.557.2]positive clutch adalah jaw atau claw clutch (kopling jepit atau cakar). Jaw clutch menggunakan satu poros untuk menggerakkan poros lain melalui sebuah kontak langsung dari sambungan jepit (jaw). Itu terdiri dari dua bagian, satu bagian secara permanen dikunci ke poros penggerak oleh pasak (sunk key). Bagian yang lain dari clutch adalah bergerak dan bebas meluncur secara aksial pada poros yang digerakkan, tetapi bisa dihindari dari putaran balik ke poros dengan memakai pasak (feather key). Jaw clutch tipe persegi seperti ditunjukkan pada Gambar 1.3 (a) atau tipe spiral seperti pada Gambar 1.3 (b).
Gambar 2.8 Jaw Clutch
B. Friction clutch (kopling gesek)
Kopling gesek mempunyai aplikasi utama dalam mentransmisikan daya poros dan mesin
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan:
1. Permukaan kontak akan menimbulkan gaya gesek yang dapat menahan beban dengan
tekanan agak rendah antara permukaan kontak.
2. Panas gesek yang ditimbulkannya, dengan cepat bisa hilang dan cenderung sangat kecil.
3. Permukaan gesek dipengaruhi oleh kekakuan material yang cukup untuk menjamin
distribusi tekanan yang agak seragam (uniform).
Material yang digunakan untuk lapisan permukaan gesek dari sebuah kopling mempunyai ciri ciri (karateristik) sebagai berikut:
1. Koefisien gesek yang tinggi dan uniform.
2. Tidak diperngaruhi oleh embun (uap basah) dan minyak (oil). 3. Tahan pada temperature tinggi akibat slip.
4. Konduktivitas panas yang tinggi. 5. Ketahanan aus yang tinggi.
Tipe-Tipe Kopling Berdasarkan Konstruksinya
Selain dibedakan menurut cara kerjanya, tipe kopling juga bisa dibedakan sebagai berikut:
a) Kopling tipe piringan
Gambar 2.9 Konstruksi kopling tipe piringan
Keterangan :
1.Strengthening ring (cincin penguat) 2. Diaphragm spring (pegas diapragma) 3. Pressure plate (plat penekan)
Selain kopling piringan yang digerakkan secara manual di atas, kopling piringan juga bisa digerakkan secara otomatis berdasarkan gerakan sentrifugal.
b) Kopling sepatu sentrifugal
[image:62.595.125.500.339.605.2]Kopling sepatu sentrifugal (the shoe-type centrifugal clucth) terdiri dari susunan sepatu atau kanvas kopling yang akan bergerak ke arah luar karena gerakan sentripugal saat kopling berputar. Kopling tipe ini akan meneruskan putaran dari mesin ke transmisi setelah gerakan sepatunya ke arah luar berhubungan dengan rumah kopling (drum) sampai rumah kopling tersebut ikut berputar
Gambar 2.10 Kopling Sentrifugal
c) Kopling "V“ Belt
Gambar 2.10 Kopling tipe sabuk V belt
Tipe-Tipe Kopling Berdasarkan Kondisi Kerja
a) Wet clutch (kopling basah)
Kopling basah merupakan salah satu tipe yang ditinjau berdasarkan kondisi kerja kopling, yaitu merendam bagian dalam kopling yang terdapat dalam crank case (bak poros engkol) dengan minyak pelumas/oli. Pelumas berfungsi sebagai pendingin untuk mencegah kopling terbakar. Fungsi lainnya adalah untuk
melumasi bushing (bos) dan bearing (bantalan) yang terdapat pada rumah kopling dan melumasi kanvas dan gigi yang terdapat pada plat kopling. Bahan-bahan yang bergesekan pada kopling basah dirancang khusus agar dapat bekerja dalam
rendaman oli dan bisa membuat kerja kopling sangat lembut. Oleh karena itu, kopling basah banyak digunakan pada sepeda motor.
b) Dry clutch (kopling kering)
DAFTAR PUSTAKA
1. http://www.kancil.id/2016/03/pengertian-dan-jenis-jenis-kopling.html
2. Madsuha. 2002. Perhitungan Elemen Mesin untuk SMK Tingkat 2. Bandung: Titian Ilmu
3. http://haiurie.blogspot.co.id/2014/09/materi-elmes-ii-kopling.html
4. Suryanto. 1995. Elemen Mesin 1. Bandung : Unit Penerbit Politeknik.
5. Sularso, K. Suga. 2013. Elemen Mesin. Jakarta : PT AKA
6. http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Drive/Drive_couplings.html
