ELEMEN dan MESIN 1 KOPLING

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kopling sebagai elemen mesin yang saat ini banyak digunakan pada mesin – mesin industri, kendaraan bermotor, dan lain - lain. Dengan berjalannya waktu dan penggunaan kopling yang terus menerus maka komponen – komponen kopling akan pasti mengalami hal – hal seperti plat cepat aus, usia kopling tidak tahan lama, biaya perawatan yang mahal, dan lain - lain. Dengan adanya hal - hal tersebut maka perlu adanya perancanaan kopling yang tepat dan teliti.

Kopling yang akan di bahas pada tugas elemen mesin 1 ini adalah kopling mobil truk Mitsubishi coltdiesel roda empat dengan daya 110 ps atau 80 kW dangan 2900 putaran, dengan spesifiksi sbb :Model engine (4D34-2AT5), type (direc injection 4 troke, water cooling with turbo intercooler), configuration (4 cylinder in line), max output (110Ps/2900 rpm), trnsmisi (M025S5), Cluth (single dry cluth : C3W28D).

sistem kopling yang akan kita bicarakan disini adalah sistem kopling manual yang selanjutnya kita sebut dengan kopling saja.

komponen penting pendukung kopling, secara urut : Fly wheel atau roda gila, Clutch disc atau plat kopling, Clutch cover atau dekrup dan Clutch release bearing atau Drek lahar.

Susunanya di dalam mobil adalah : Kopling atau Clutch yaitu peralatan transmisi yang menghubungkan poros engkol dengna poros roda gigi transmisi. Fungsi kopling adalah untuk memindahkan tenaga mesin ke transmisi, kemudian transmisi mengubah tingkat kecepatan sesuai dengan yang diinginkan.

kapan tenaga mesin di teruskan dan kapan tenaga mesin tidak diteruskan, hal ini dilakukan oleh kaki kita saat menginjak atau melepas Sistem Kopling

Kopling (clutch) terletak di antara motor dan transmisi, dan berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan putaran motor ke transmisi. Syarat-syarat yang harus dimiliki oleh kopling adalah : Harus dapat menghubungan putaran motor ke transmisi dengan lembut.

1.2 Tujuan Perencanaan

1. Untuk merencanakan kopling yang lebih efisien dan efektif.

2. Untuk mengetahui permasalahan – permasalahan yang timbul akibat penggunaan kopling yang terus menerus.

3. Menganalisa unit transmisi kopling gesek dengan menggunakan data dan spesifikasi yang ada.

1.3 Batasan Masalah

Kopling merupakan suatu sistem yang sangat luas, oleh sebab itu penulis akan membatasi permasalahan yang akan dibahas pada mobil untuk kendaraan type MITSUBISHI COLT DIESEL dengan daya 110 Ps pada putaran 2900 Rpm, meliputi beberapa elemen – elemen penting yaitu : analisa kopling, poros, plat gesek, pegas dan paku keling, agar tidak terjadi kesalahan dalam analisa kopling dan perhitungan maka penulis akan memperhatikan faktor – faktor koreksi dan faktor – faktor internal yang digunakan.

1.4 Metode Penulisan

Dalam melakukan perencanaan ini dilakukan dengan dua metode:

a) Studi literatur yaitu tinjauan pustaka untuk memperoleh dasar – dasar teori dan rumusan yang akan dipergunakan dalam perhitungan.

b) Studi lapangan yaitu melakukan peninjauan langsung kelapangan guna memperoleh data sebagai pembanding dan melihat secara langsung.

1.5 Sistematika Penulisan

Bab I : Pendahuluan

Bab ini berisikan tentang latar belakang perencanaan, tujuan perencanaan, batasan masalah, metode penulisan serta sistematika penulisan.

Bab II : Tinjauan Pustaka

Bab ini menjelaskan macam – macam kopling, kegunaan, cara kerja, komponen komponen pda kopling, gambar, daftar tabel dan rumus-rumus dalam perencanaan sebuah kopling.

Bab III : Analisa Perencanaan Kopling

Bab ini menguraikan perhitungan yang berkaitan dengan kopling seperti daya, plat yang digunakan, poros, pegas, dan paku keling.

Bab IV : Kesimpulan dan saran

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

(KOPLING)

2.1 Pengertian

Kopling adalah suatu mekanisme yang dirancang mampu menghubungkan dan melepas/memutuskan perpindahan tenaga dari suatu benda yang berputar kebenda lainnya.

Pada bidang otomotif ,kopling digunakan untuk memindahkan tenaga motor keunit transmisi.dengan menggunakan kopling, pemindahan gigi-gigi trasmisi dapat dilakukan, kopling juga memungkinkan motor juga dapat berputar walaupun transmisi tidak dalam posisi netral.

2.2 Penggunaan Kopling

Secara garis besar penggunaan kopling antara lain sebagai berikut :

a. Untuk menjamin mekanisme dan karakteristik getaran yang terjadi akibat bagian – bagian mesin berputar.

b. Untuk menjamin hubungan antara poros yang digerakkan yang dibuat secara terpisah.

c. Untuk mengurangi beban lanjut atau hentakan pada saat melakukan transmisi dari poros penggerak ke poros yang akan digerakkan.

Dalam penggunaan kopling sering kita jumpai beberapa gangguan – gangguan atau masalah, antara lain :

a. Biasanya pada kopling sering terjadi keausan antara kedua permukaan kontak dan akan mengakibatkan kehilangan tenaga.

b. Beban yang terlalu besar atau pegas tidak dapat lagi menjadi gigi – gigi yang tetap tertekan, maka kopling akan menggelincir dan bersamaan dengan terdengarnya suara menyentak.

Untuk mengatasi masalah yang terjadi tersebut, maka dalam perencanaan kontruksi kopling kita harus memperhatikan hal – hal sebagai berikut :

a. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil b. Kopling harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah c. Dapat mencegah pembebanan lebih

d. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai garis tengah yang sekecil mungkin.

e. Bagian yang menonjol harus dicegah dan ditutupi sedemikian rupa sehingga tak berbahaya.

f. Garis sumbu yang hendak harus sejajar dan disambung dengan tepat terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastis.

g. Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada garis sumbu poros, dan kopling harus mengalami keseimbangan dinamis kalau tidak kopling akan berayun (apabila titik berat terletak pada garis sumbu maka kopling telah diseimbangkan secara statik)

h. Pada ukuran – ukuran aksial dan radial harus ditentukan batas – batasnya.

2.3 Klasifikasi Kopling

Ditinjau dari bentuk dan cara kerjanya, kopling dapat dibedakan atas tiga golongan yaitu :

1. Kopling Tetap 2. Kopling Fluida 3. Kopling tak Tetap

2.3.1 Kopling Tetap

2. Kopling Fleksibel ( luwes ) 3. Kopling Elastis

2.3.1.1 Kopling Kaku

Kopling kaku digunakan apabila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik – pabrik.

kopling ini terdiri dari beberapa macam antara lain : a. Kopling Bus

b. Kopling Flens Kaku c. Kopling Flens Tempa d. Kopling Jepit

e. Kopling Bumbung Tekan Minyak

a. Kopling Bus

Kopling bus terdiri atas sebuah selongsong ( bus ) dan baut – baut yang dibenamkan pada kedua poros. Dan sering juga dipakai berupa pasak yang dibenamkan pada ujung – ujung poros.

Pada saat pemasangannya harus dijaga agar sumbu kedua porosnya berada pada satu garis lurus. Kopling ini mempunyai kontruksi yang sangat sederhana dan harganya murah. Kopling ini hanya digunakan untuk mentrasmisikan daya – daya kecil.

Gambar 2.1 kopling bus (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

Kopling flens kaku terdiri dari atas naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau baja cor dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidaklurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi tumbukan getaran transmisi. Pada saat pemasangan sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelum baut – baut flens dikeraskan.

Gambar 2.2 kopling flens kaku (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

c. Kopling Flens Tempa

Pada kopling flens tempa masing – masing ujung poros terdapat flens yang dilas atau ditempa dan kedua flens diikat dengan baut – baut. Pada kopling ini momen dipindahkan melalui pergeseran baut atau pergesaran antara kedua flens.

Gambar 2.3 Kopling flens tempa (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

sama dengan bagian dalam silinder. Minyak atau gemuk dipres dengan tekanan tinggi melalui tabung berulir ditengah – tengah bus ( bumbungan ) sehingga batang tertekan. Sambungan jepit yang ditimbulkan dapat memindahkan momen – momen putaran yang besar karena gesekan.

Gambar 2.4 Kopling bumbungan tekan minyak tempat memasukkan minyak

Cincin - o Silinder luar

Silinder dalam

Gambar 2.4 kopling bubungan tekan minyak (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

2.3.1.2 Kopling Luwes (Fleksibel)

Kopling luwes atau fleksibel ini digunakan apabila kedudukan yang baik antara kedua ujung poros satu sama lain tidak dapat diharapkan sehingga kedua ujung poros itu disambungkan sedemikian rupa sehingga dapat bergerak satu sama lain.

Dalam hal ini kita dapat mengenal tiga bentuk kefleksibelan yaitu dalam arah aksial, radial, dan poros satu sama lain mengepit kedua sudut.

Kopling ini terdiri dari : kopling roda gigi, kopling universal.

a. Kopling Roda Gigi

Kopling roda gigi kedua poros dilengkapi dengan naf bergigi, dimana sisi gigi dan puncak gigi sedikit banyak berbentuk bulatan. Gigi ini merangkap didalam sistem gigi dalam sebuah longsongan yang cocok dan menyambung kedua naf, lubang ulir dalam naf berfungsi untuk melepas baut.

Gambar 2.5 kopling roda gigi (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

b. Kopling Universal

Kopling universal dipakai untuk menyambung dua poros yang tidak terletak dalam sebuah garis lurus atau yang garis sumbunya saling memotong

Gambar 2.6 kopling universal (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

2.3.1.3 Kopling Elastis

Pada kopling ini elemennya terbuat dari karet buatan atau pegas baja yang menyambung kedua bagian yang dipasang pada poros yang hendak disambung. Dengan kopling elastis dicoba untuk diperoleh:

a. Mengatasi timbulnya kejutan-kejutan pada saat pemindahan momen putaran. b. Peredam getaran torsi

keadaan terbatas juga memungkinkan dan dapat juga memberikan putaran sudut kecil antara sambungan ujung – ujung poros. Kerugian yang timbul adalah berupa panas, sehingga sifat – sifatnya berubah atau elastisitasnya hilang.

Kopling ini terdiri dari kopling piringan karet, kopling piringan karet, kopling cincin karet, kopling ban karet, kopling selongsong pena.

a. Kopling Piring Karet

Pada kopling ini momen dipindahkan lewat sebuah elemen yang berbentuk bintang dari karet. Kedua perubahan kopling adalah identik dan dilengkapi dengan cakar yang sesuai dalam rumpangan dalam ban

Gambar 2.7 Kopling Piring Karet (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

b. Kopling Ban Karet

Gambar 2.8 Kopling karet ban (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

c. Kopling Selongsong Pena

Kopling ini terdiri dari dua paruh yang identik dilengkapi dengan pena penggerak dan lubang dalam jumlah yang sama. Dalam lubang ini dipasang pena dengan selongsong untuk paruhan kopling yang lain. Keuntungan kopling ini yaitu aman tembusan aliran, artinya bahwa tidak memungkinkan aliran berjalan dari bagian kopling yang satu ke bagian kopling yang lain.

Kopling ini juga memiliki keburukan yaitu tidak cocok dalam lingkungan yang sangat panas. Prinsip kerja kopling ini yaitu mengambil daya elastis pada perubahan bentuk elemen – elemen yang elastis dan peredam terjadi oleh gesekan pada waktu terjadi perubahan bentuk.

Gambar 2.9 kopling selongsong pena (karet bintang) (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

mekanis. Kopling ini sangat cocok untuk memindahkan putaran tinggi dan daya yang besar. Keuntungan kopling ini yaitu getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan demikian juga pada saat pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan terkena momen yang melebihi batas kemampuannya sehingga umur mesin menjadi lebih panjang.

Gambar 2.10 kopling fluida (Sumber; sularso 2000. Hal 44)

2.3.3 Kopling Tak Tetap

Kopling tak tetap adalah suatu elemen mesin yang dapat memutuskan dan menghubungkan dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan kedua hubungan poros tersebut pada keadaan diam maupun berputar.

Sifat – sifat kopling ini adalah :

 Poros output relatif bergerak terhadap poros input

 Pemutusan hubungan dapat terjadi pada saat kedua poros berputar maupun tidak berputar.

Klasifikasi kopling ini adalah sebagai berikut : kopling cakar, kopling plat, kopling kerucut, kopling friwil.

2.3.3.1 Kopling Cakar

Gambar 2.11 kopling cakar spiral (sumber ; sularso, 2000 hal 58)

2.3.3.2 Kopling Plat

Kopling plat adalah kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya. Kontruksi kopling ini cukup sederhana dan dapat dihubung dan lepaskan dalam keadaan berputar kopling plat ini dapat dibagi atas kopling plat tunggal, dan kopling plat banyak.yatu berdasarkan banyaknya plat gesek yang dipakai, kopling ini juga dibedakan atas kopling kering dan kopling basah, serta atas dasar kerjanya yaitu : manual, hidrolik, numatik, dan elektromagnetik.

Gambar 2.12 kopling plat (Sumber; sularso 2000. Hal 62)

2.3.3.3 Kopling Kerucut

Gambar 2.13 kopling kerucut (sumber ; sularso.2000. hal 73)

2.3.3.4 Kopling Friwel

Kopling ini adalah kopling yang dapat lepas dengan sendirinya, bila poros penggerak berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros yang digerakkan.

Gambar 2.14 kopling friwel (Sumber; sularso 2000. Hal 76)

2.4. komponen Utama Kopling 2.4.1 Roda Penerus

Selain sebagai penstabil putaran motor,roda penerus juga berfungsi sebagai dudukan hampir seluruh komponen kopling.

1.4.2 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 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.

2.4.4. Unit Plat Penekan

Sebagai satu kesatuan dengan plat penekan, pelat penekan dilengkapi dengan sejumlah pegas spiral atau pegas diaphragma. tutup dan tuas penekan. Pegas digunakan untuk memberikan tekanan terhadap pelat tekan, pelat kopling dan roda penerus. jumlah pegas (kekuatan tekan) disesuikan dengan besar daya yang harus dipindahkan

2.4.5. Mekanisme Penggerak

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/mundur pada sambungan. Bantalan bola yang dilengkapi dengan permukaan tekan akan mendorong tuas tekan

2.4.6. Rumah Kopling

Rumah kopling terbuat dari besi tuang atau aluminium. rumah kopling menutupi seluruh unit kopling dan mekanisme penggerak. rumah kopling umumnya mempunyai daerah terbuka yang berfungsi sebagai saluran sirkulasi udara.

2.5. Cara Kerja Kopling

Pada saat pedal kopling ditekan/diinjak, ujung tuas akan mendorong bantalan luncur kebelakang. bantalan luncur akan menarik plat tekan melawan tekanan pegas

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. secara umum, sistem hidrolik dan hidrolik booster adalah sama. perbedaannya adalah pada sistem hidrolik booster , digunakan booster untuk memperkecil daya tekan pada pedal kopling. pemilihan sistem yang digunakan disesuikan dengan kebutuhan. Pada sistem hidrolik, pada saat pedal kopling ditekan, maka batang penerus akan mendorong piston pada master silinder kopling, fluidapada sistem akan meneruskan daya ini keselinder pada unit kopling, dan piston silinder unit kopling akan mendorong tuas, dan seperti pada sistem mekanik, pelat kopling terlepas, sehingga penerusan daya dari motor ke transmisi terputus.

2.6 Pegas

Pegasberfungsi untuk melunakkan gaya tumbukkan dengan memanfaatkan sifat elastis, menyimpan energi, serta mengurangi getaran.

1). Jenis Pegas menurut beban yang dapat diterimanya: 1. Pegas tekan atau kompresi.

2. Pegas tarik 3. Pegas puntir

2). Macam-macam pegas (Sumber; sularso 2000. Hal 311) a. Pegas tekan. e. Pegas daun b. Pegas tarik f. Pegas piring c. Pegas puntir g. Pegas cincin

d. Pegas volut h. Pegas batang puntir .

3). Bahan Pegas

Kawat yang ditemper dalam minyak diberikan perlakuan panas pada waktu proses pembuatan kawat berlangsung untuk memperoleh sifat fisik yang ditentukan dan digulung dalam keadaan lunak lalu diberi perlakuan panas. Pegas dari bahan macam ini agak mahal harganya.

Data yang paling umum dipakai untuk pegas yang dibentuk panas adalah baja pegas (SUP) karena pembentukannya dilakukan pada temperatur tinggi, maka perlu diberi perlakuan panas setelah dibentuk. Baja tahan karat (SUS) dipakai untuk keadaan lingkungan yang korosif, terdapat dalam ukuran diameter kecil. Inconel dipakai untuk temperatur tinggi dan korosif.

2.7 Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin menggunakan poros sebagai penerus tenaga dan putaran. Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya:

a) Poros transmisi b) Spindel

c) Gandar

Dalam merencanakan suatu poros harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut: 1) kekuatan poros.

2) kekakuan poros.

3) putaran kritis poros dan ketahanan terhadap korosi.

Bahan poros yang digunakan untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, Baja karbon konstruksi mesin bahan S C yang dihasilkan dari baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilicon dan dicor.

Tabel 2.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang difinis dingin untuk poros

Standar dan macam Lambang Perlakuan panas

Kekuatan tarik

Baja karbon

2.8 Paku Keling

Fungsi paku keling adalah untuk menyambung pelat dan batang profil, paku keling dipasang yang dilantak. Dalam bangunan pesawat terbang dan pada umumnya pada konstruksi logam ringan, banyak dipergunakan paku keling aluminium. Selanjutnya paku keling tembaga dan aluminium dipergunakan antara lain pada pemasangan bahan gesek pada kopling dan rem (jenis rem tromol).

Rusaknya sambungan paku keling itu disebabkan berbagai hal: a. Gerakan plat antara satu sama lain.

b. Patah plat antara lubang paku keling pada baris yang sama. c. Dalam praktek terbukti bahwa dengan jarak (1,5-2) cukup aman.

2.9 Rumus Analisa Perhitungan Perencanaan Kopling Gesek 2.9.1 Rumus analisa perhitungan poros

1. Daya yang ditransmisikan (Pd) (Sumber; sularso 2000. Hal 7)

Pd = fc. P(kW)... pers 2.1 Dimana:

P = Daya nominal output dari motor penggerak ( kW ) (Sumber; sularso 2000. Hal 30)

Tabel 2.2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan (fc)

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimim yang diperlukan Daya normal

1,2 - 2,0 0,8 - 2,0 1,0 - 1,5

(Sumber; sularso 2000. Hal 7)

2. Momen rencana ( T )

T = 9,74 x 105

Pd

n

_{1 (kg.mm) ... pers 2.2}

Dimana:

n1 = Putaran poros ( rpm ) (Sumber; sularso 2000. Hal 2)

3.Tegangan puntir ( a )

a =

τ

_b

sf

₁

x sf

_{2 (kg/mm}2_{) ... pers 2.3}

Dimana:

b = Kekuatan tarik bahan ( kg/mm2 )

Sf1= Faktor keamanan untuk pengaruh massa dari bahan

S-C dengan harga = 6,0 ... pers 2.4 Sf2= Faktor keamanan kedua akibat pengaruh konsentrasi

tegangan cukup besar sehingga harganya sebesar

( 1,3 - 3,0 ) ... pers 2.5 4. Diameter poros ( ds )

d =[

5,1

¿

τ

a

¿

Kt = Faktor koreksi untuk puntiran

( 1,0 - 1,5 ) jika beban dikenakan secara halus

( 1,5 - 3,0 ) jika beban dikenakan dengan kejutan besar ... pers 2.7 Cb = Faktor koreksi untuk lenturan

( 1,2 - 2,3 ) ... pers 2.8

5. Jari - jari fillet ( r )

r =

(

D

_b

−

d

_s

)

2

_{(mm) ... pers 2.9}

Dimana :

Db = Diameter bantalan (mm)

2.9.2 Rumus analisa perhitungan pasak 1. Alur pasak (b)

b =

d

s

4

_{(mm) ... pers 2.10}

2. Tinggi pasak (h)

h =

d

s

8

_{(mm) ... pers 2.11}

3. Fillet pasak (c)

c =

h

Gbr 2.16 Faktor konsentrasi tegangan α

Gbr 2.15 Faktor konsentrasi tegangan β(Sumber; sularso 2000. Hal 11) 5. Tegangan geser (g)

g =

T

(

π d

s3

16

)

₌

5,1 T

d

s3 _(kg/mm2_{) ... pers 2.14}

6. Perbandingan tegangan geser yang terjadi selama mengalami faktor konsentrasi tegangan dari poros :

t

_a

x Sf

₂

α

_{> x Kt x Cb(kg/mm}2_{)... pers 2.15}

(sumber ; jack stolk & Kros.C, 1994 hal 64) 2.9.3 Rumus Analisa Perhitungan Plat Gesek

1. Momen puntir yang diteruskan ( T )

T = 9,74 x 105 _{x fc x P (kg.mm)... pers 2.16}

n1

2. Besar gaya tekan pada permukaan bidang gesek ( f )

D1 = Diameter dalam bidang gesek ( cm )

Besi cor dan besi cor Besi cor dan perunggu Besi cor dan asbes Besi cor dan serat Besi cor dan kayu

0,10 - 0,20

2.9.4 Rumus Perhitungan Umur Kopling

1. Momen puntir yang dihitung dari daya penggerak mula ( T )

T = 9,74 x 105

fc x P

n

_{1 (kg.m)... pers 2.23}

Dimana :

2. Kecepatan relatif ( nr ) (sumber ;Sularso ; 2000 hal 70 )

nr = n1 - n2 (rpm)... pers 2.24

Dimana :

n1 = Putaran poros kopling

n2 = Putaran beban ( diasumsikan )

3. Momen percepatan yang diperlukan untuk mencapai waktu

perhubungan yang direncanakan (Tdo) (sumber ;Sularso ; 2000 hal 70 )

Ta =

GD

2

x n

1

375

x t

_e

+

T

l1

(kg.m)... pers 2.25

Dimana :

GD2 _{= Efek gaya terhadap kopling ( kg.m}2 ₎

te = Waktu penghubungan rencana ( s )

Tl1 = Momen beban saat start (kg.m)

4. Kapasitas momen gesek dinamis ( Tdo ) (sumber ;Sularso ; 2000 hal 70 ) Tdo  Ta x f (kg.m)... pers 2.26

Dimana :

f = Faktor keamanan

Tdo = Momen gesek dinamis ( kg.m )

5. Momen beban saat start (Tl1)

Tl1 T  T12 (kg.m) ... pers 2.27

Dimana :

Tl2 = Momen beban setelah start ( kg.m )

6. Kerja penghubung ( E )

E  Ea (kg.m/hb)... pers 2.29

8. Waktu penghubungan yang sesungguhnya ( tae )

tae =

GD

2

. nr

375

(

Tdo - T

)

_{(sekon)... pers 2.30}

9. Waktu penghubungan

tae < te (sekon)... pers 2.31

10. Umur plat gesek dalam jumlah penghubungan ( Nml )

Nml =

L

3

E x w

_{(hb)... pers 2.32} Dimana :

L3 _{= Volume keausan yang diizinkan dari plat gesek (cm}3₎

w = Laju keausan permukaan bidang gesek ( cm2_{/kg.m )}

Tabel 2.4 Laju keausan permukaan plat gesek

Bahan permukaan w [ cm3/(kg.m)]

Paduan tembaga sinter

Tabel 2.5 Batas keausan kopling

Nomor kopling/rem 1,2 2,5 5 10 20 40 70 100

Batas keausan

permukaan ( mm ) 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5

Volume total pada

Nl = Umur plat dalam hari

N = Frekuensi penghubungan ( hb/min ) h = Jumlah hari kerja dalam seminggu. th = Jumlah hari kerja dalam setahun

2.7.5 Rumus Analisa Perhitungan Pegas

1. Gaya tekan pegas ( F )

c = Fungsi indeks pegas

c = D/d... pers 2.38 (Sumber; sularso 2000. Hal 323)

D = 8 x d (mm)... pers 2. 41

Gbr 2.17 Tegangan maksimum dari pegas tekan (Sumber; sularso 2000. Hal 312)

Keterangan gambar :

1. Kawat musik kelas B 2. Kawat musik kelas A 3. Kawat baja keras kelas C 4. Kawat baja keras kelas B 5. Kawat baja tahan karat no. 2 6. Kawat baja tahan karat no. 1 7. Kawat musik kelas V

8. Baja karbon, kawat ditemper dengan minyak, kelas B

9. Kawat baja Cr-V ditemper dengan minyak, untuk pegas katup 10. Baja paduan

11. Baja pegas ( SUP4 )

Gbr 2.18 Faktor tegangan Wahl (Sumber; sularso 2000. Hal 316)

8. Panjang lilitan pegas ( H )

H/D ≤ 4 (mm)... pers 2.44

Tabel 2.6 Harga modulus geser G

Bahan Lambang Harga G( kg/mm2 ₎

Baja pegas Kawat baja pegas Kawat piano

2.9.6 Rumus Analisa Perhitungan Paku Keling

1. Tegangan tarik izin (t) (sumber ;Sularso ; 2000 hal 7 )

t =

τ

_b

sf

₁

xsf

_{2 (kg/mm}2_{)... pers 2.45}

Dimana :

b = Kekuatan tarik paku keling ( kg/mm2) (sumber ;Sularso ; 2000 hal 7 )

2. Tegangan geser izin (g)

g = 0,18 x t (kg/cm2)... pers 2.46

3. Gaya tekan paku keling ( P )

T = P x r (kg.mm)... pers 2.47 Maka :

P =

T

r

_{(kg)... pers 2.48}

Dimana :

P = Gaya tekan (kg)

T = Momen puntir (kg .mm) r = Jarak paku keling (mm)

4. Harga P tiap paku keling

(Sumber; sularso 2000. Hal 324)

P1 =

P

n

_{pk (kg) ... pers 2.49} Dimana :

npk = Jumlah paku keling (buah)

5. Diameter paku keling ( D ) (sumber ;Sularso ; 2000 hal 26 )

D =

(

P

₁

.

x

4

π

.

τ

_g

)

(mm)... pers 2.50

PERENCANAAN KOPLING GESEK

Berdasarkan spesifikasi dari tugas yang diberikan yaitu rancangan kopling gesek untuk kendaraan “ HINO “ dengan spesifikasi daya 235 PS dan putaran 2.500 rpm, maka akan dibahas perhitungan dari masing-masing bagian kopling tersebut.

3.1 Analisa Perhitungan poros

Sesuai dengan spesifikasi daya (P) 235 PS dan putaran poros (n1) adalah 2.500

rpm. Untuk mencari daya yang ditransmisikan (Pd) dapat digunakan persamaan (2.1 halaman 19)

Pd = fc x P

Dimana :

1 PS = 0,735 kW Sehingga, 110 PS = 110 x 0,735 = 80,85 kW fc = diambil 1,0 (tabel 2.2 halaman 19)

Pd = 1,0 x 80,85 kw Pd = 80,85 kW

Momen puntir (T) dapat dicari dengan persamaan (2.2 halaman 23)

T = 9,74 x 105

Pd

n

1 _{kg . mm}

T = 9,74 x 105

80,85 kW

2900rpm

T = 27154,45 kg. mm T = 2715,445 kg. cm

a =

Diameter poros (ds) dapat dihitung dengan persamaan ( 2.6 halaman 20 )

ds =

[

Sehingga diameter poros yang diambil adalah ds= 45 mm.

Jika direncanakan diameter tempat bantalan adalah Db= 47 mm. Maka jari-jari fillet dihitung dengan persamaan ( 2.9 halaman 20 )

Maka alur pasar, tinggi pasak dan fillet dapat dihitung dengan persamaan (2.10

2. Tinggi pasak (h) dapat dihitung dengan persamaan (2.11 halaman 20)

h =

3. Fillet pasak (c) dapat dihitung dengan persamaan (2.12 halaman 20)

c =

Tegangan geser (g) dihitung dengan persamaan (2.14 halaman 21)

Dari gbr 2.14 halaman 25 dan gbr 2.15 halaman 25 dapat diketahui faktor konsentrasi tegangan α dan β   untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi fillet .

r/ds = 1/45 = 0,022 Sehingga:

α = 2,3 β = 1,7

Perbandingan tegangan geser yang terjadi selama mengalami faktor konsentrasi tegangan dari poros didapat dari persamaan (2.15 halaman 22)

τ

a

x Sf

2

α

_{ g x Kt x Cb}

5,5

x

2,0

2,3

_{ 1,52 x 1,5 x 2}

4,8  4,56

τ

a

x Sf

2

α

_{ g x Kt x Cb, baik}

Maka perbandingan di atas dinyatakan baik karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar.

Gambar 2.19 Poros kopling

3.2 Analisa Perhitungan Plat Gesek

Momen puntir yang diteruskan ( T ) dapat dihitung dengan persamaan (2.16 halaman 226)

T =

9

,

74

x

10

5

fc

×

P

T = 9,74 x 105

9

1 x 80,85 kW

2500 rpm

T = 27154,45 kg. mm

Besar gaya tekan pada permukaan bidang gesek ( F ) dihitung dengan persamaan ( 2.17 halaman 22 )

F =

π

4

_{( D2}2 _{- D}

12 ) x Pa

Perbandingan diameter D1 : D2 adalah 0,6 - 0,8 diambil 0,7 ( pers 2.21 hal 23). Besar tekanan rata-rata (Pa) dipilih bahan asbes dan besi cor 0,007-0,07 kg/mm2 _{(tabel 2.3 hal 22), sehingga diambil 0,02 kg/mm}2_{, dengan}

 0,35 – 0,65 maka

Maka, jari-jari rata-rata (rm) dapat dihitung dengan persamaan (2.19 halaman 22)

rm =

Diameter luar (D2) dihitung dengan persamaan (2.20 halaman 23)

T =  . F . rm

= 0,6 x 0,0047 D22 x 0,4 D2

27154,45 = 0,00119 D23

Diameter dalam (D1) dihitung dengan persamaan (2.22 halaman 23)

D1 = 0,7. D2

= 0,7 x 283,63 mm = 198,55 mm

Luas plat gesek (A) dihitung dengan persamaan (2.18 halaman 22)

A =

π

4

_(D22 _{– D} 12)

=

π

4

_{( (283,63)}2 _{– (198,55)}2

= 53294,56 mm2

Besar tekanan pada permukaan plat gesek (F) dihitung dengan persamaan (2.17 halaman 22)

F = A . Pa

= 53294,56 mm2 _{x 0,02 kg/ mm}2

= 1065,9 kg

Gambar 2.20 Plat gesek

3.3 Perhitungan Umur Kopling a. Momen Puntir

T = 974

fc x P

n

₁

=

974

1,0

x

80

,

85

2500

= 31,3 kg.m

Momen beban saat start dihitung dengan persamaan (2.27 halaman 24). Tl1 » T » T12

Dimana :

T12 = Merupakan momen maksimum pada saat kecepatan penuh.

Efek total gaya roda terhadap poros kopling adalah GD2 _{= 3 kg}

m2_.

Kecepatan relatif (putaran penuh) pada poros kopling (nr) dihitung dengan persamaan

(2.24 halaman 23).

nr = n1 – n2

Bila: n1 = Putaran poros kopling = 2900 rpm

n2 = Putaran beban (diasumsikan) = 2500 rpm

Tl1 = 974

fc x P

n

₂

=

974

1,0

x

80

,85

2500

= 31,5 kg.m Maka :

nr = n1 – n2

Bila jangka waktu penghubung (dari saat kopling dihubungkan hingga kedua poros mencapai putaran yang sama) adalah te = 0,1 – 5 (s) diambil 0,7 s (waktu

penghubung rencana).

Faktor untuk keamanan kopling tetap diambil f = 1

Maka momen percepatan yang diperlukan mencapai jangka waktu penghubung yang direncanakan adalah (Ta) dihitung dengan persamaan (2.25 halaman 23)

Maka : dengan kapasitas momen gesek dinamis (Tdo) dalam daerah berikut :

T do > Ta . f (pers 2.26 halaman 23) > 64,64 kg. m x 1

 64,64 kg.m

Maka harga Tdo untuk kopling gesek plat tunggal kering diperoleh dari grafik adalah :

- Nomor tipe kopling 100

- T do = 90 kg.m > 128,44 kg.m

a. Kerja Penghubung

Kerja penghubung (E) dapat dihitung dengan persamaan(2.28 halaman 29)

Bila jumlah penghubung tiap menit N = 0,7 hb/menit dan kerja penghubung yang diizinkan adalah Ea (kg.m/hb).

Maka :

E  Ea (pers 2.29 halaman 24)

E  96 kg.m/hb

b. Waktu Pelayanan dan Penghubungan (Waktu Kerja)

Waktu penghubung sesungguhnya dihitung dengan persamaan (2.30 halaman 24)

tae =

GD

2

. n

r

375

(

Tdo - T

)

_(s)

=

3

x

400

375

(

90

−

27

,

15

)

tae = 0,0547 s

tae < te ( pers 2.31 halaman 24)

c. Perhitungan Panas

Pada saat terjadi penghubungan, maka poros pada kopling akan panas akibat gesekan, sehingga temperatur permukaan plat gesek biasanya naik sampai 2000_C

dalam sesaat. Namun untuk seluruh kopling umumnya dijaga agar suhunya tidak lebih dari 800 _C.

Jika harga penghubung untuk satu kali pelayanan direncanakan lebih kecil dari pada penghubung yang diizinkan, maka pada dasarnya pemeriksaan temperatur tidak diperlukan lagi.

d. Umur Plat Gesek

Umur plat gesek dalam jumlah penghubungan (Nml ) dihitung dengan (pers

2.32 halaman 29)

Nml =

w = Laju keausan permukaan bidang gesek (5 – 10 ) x10-7 _cm3_/kg.m

( tabel 2.4 hal 24) diambil = 8,5 x 10-7 _cm3_/kg.m

Maka :

Nml =

L

3

E

.

w

Nml =

210

96

x

5

x

10

−7 = 257352,94 hb

Bila jumlah penghubung tiap menit N = 1 hb/menit dan kerja kendaraan 10 jam/hari (direncanakan).

maka :

Nl =

N x h x t

h

(pers 2.34 hal 25)

Nl =

1

x

60

x

8

x

365

hari

Nl = 175200 hb/tahun

Sehingga umur kopling dapat dihitung dengan persamaan (2.33 halaman 30)

Nmd =

N

_ml

N

₁

=

338813,5

175200

= 1,46 tahun = ± 1 tahun 5 bulan

3.4 Analisa Perhitungan Pegas a. Pegas Kejut

- Bahan pegas yang dipakai SUP4

- Tegangan maksimum pegas = 6500 kg/cm2 _{(gambar 2.21 hal 26)}

- Jumlah pegas (n1) = 6 buah

- Jumlah lilitan (n2) = 6 buah

- Jumlah lilitan aktif (n3) = 4 buah

F =

Bila jumlah pegas (n1) adalah 6 buah maka didapat gaya tekan untuk

masing-masing pegas dihitung dengan persamaan (2.40 halaman 26)

Wl =

Tegangan geser (g) dihitung dengan persamaan (2.36 halaman 30)

g = 0,8 x a

= 0,8 x 6500 kg/cm2

= 5200 kg/cm2

Faktor tegangan dari Wahl (K) dihitung dengan persaman (2.37 halaman 30)

K =

Diameter kawat pegas (d) dihitung dengan persamaan (2.39 halaman 31)

d =

√

Diameter lingkaran pegas (D) dihitung dengan persamaan (2.41 halaman 31) D/d = 6

D = 6 x 1,2 mm = 7,2 mm

Lendutan pegas (d) dihitung dengan persamaan (2.42 halaman 27)

d =

Konstanta pegas (k) dihitung dengan persamaan (2.43 halaman 27)

k =

Maka: H/D < 4 Diambil: H/D  2

H < 2 D

< 2 x 7,2 mm H < 14,4 mm

Gambar 2.21 Pegas kejut b. Pegas Tekan

Bahan pegas dari SUP4

- Jumlah pegas (n1) = 6 buah

- Jumlah lilitan (n2) = 6 buah

- Jumlah lilitan aktif (n3) = 4 buah

- Jarak sumbu pegas ketitik pusat poros r = 8

Gaya tekan (W) dapat dihitung dengan persamaan (2.40 halaman 26)

W=

T

r

=

2715,4 kg.cm

8 cm

= 339,43 kg Gaya tekan tiap pegas

W1 =

W

n

₁

=

339,43 kg

6

_{= 56,57 kg}

= 5200 kg/cm2

Faktor tegangan dari Wahl (K) dihitung dengan persamaan (2.37 halaman 25)

K =

4 . c-1

4 . c

−

4

₊

0,615

c

Harga c diambil 6 (gambar 2.21 hal 26)

=

4 . 4-1

4 . 6

−

4

₊

0,615

6

_{= 1,25}

Diameter kawat pegas (d) dihitung dengan persamaan (2.39 halaman 26)

d2 _{= K}

Diameter lingkaran pegas (D) dihitung dengan persamaan (2.41 halaman 26) D = 6 x d

= 6 x 2 mm = 12 mm

Lendutan pegas (d) dihitung dengan persamaan (2.42 halaman 27)

Konstanta pegas (k) dihitung dengan persamaan (2.43 halaman 32)

k =

G . d

4

8. n

₃

. D

3

k =

8.10

3

kg/mm

2

x

(

2 mm

)4

8

x

4

x

(

12

mm

)

3

= 4 mm

Panjang lilitan pegas (H) dihitung dengan persamaan (2.44 halaman 27) Untuk pemakaian umum H/D tidak boleh lebih dari 4

H/D < 4 Diambil panjang lilitan pegas = 2 H/D  2

H < 2 x D < 2 x 12 mm < 24 mm

Gambar 2.22 Pegas tekan

3.4 Perhitungan Paku Keling

Bahan paku keling dari bahan ST 37 yang dengan kekuatan tarik 37 kg/mm2

Faktor keamanan Sf1 = 6 ( pers 2.4 hal 19 )

Sf2 = 2 ( pers 2.5 hal 19)

Tegangan tarik izin (t) dihitung dengan persamaan (2.45 halaman 27)

=

3700

kg

/

cm

2

6

×

2

= 308,3 kg/cm2

Tegangan geser izin (g) dihitung dengan persamaan (2.46 halaman 28 )

g = 0,8 x t

= 0,8 x 308,3 kg/cm2

= 246,64 kg/cm2

Tabel 2.7 Jumlah paku dan baris paku keling

Baris Jumlah paku r (mm) I

a. Baris Pertama (I) Npk = 16 buah

R = 94 mm

Gaya tekan paku keling dihitung dengan persamaan (2.47 halaman 28) T = P x r

P tiap paku keling dihitung dengan persamaan ( 2.49 halaman 29 )

= 18,05 kg

Maka diameter paku keling pada baris pertama ( D1 ) dihitung dengan persamaan

(2.50 hal 29)

D1 =

√

P

1

x

4

π x τ

g

=

√

18

,05

kg x

4

π x

4,4

kg

/

mm

2 = 2,28 mm

= 0,22 cm

b. Baris Kedua (II)

Npk = 16 buah

r = 80

Gaya tekan paku keling dihitung dengan persamaan (2.47 halaman 29) T = P x r

P =

T

r

=

27154

,

45

kg

.

mm

80

mm

= 339,43 kg

P tiap paku keling dihitung dengan persamaan (2.49 halaman 29)

P2 =

P

n

_pk

=

339,43

16

_kg

= 21,21 kg

=

√

21

,

21

x

4

π x

4,4

= 2,47 mm = 0,24 cm

c. Baris Ketiga (III) Npk = 16 buah

Diameter paku keling pada baris ketiga ( D3 ) dihitung dengan persamaan

D3 =

√

r = 42 mm

Maka diameter paku keling pada baris keempat:

D4 =

√

Tabel 2.8 Gaya pada tiap baris paku keling

Gambar 2.23 Letak paku keling

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan perencanaan didapat data spesifikasi dari kopling plat gesek. Untuk kendaraan “COLT DIESEL” dengan daya sebesar 110 Ps dan putaran 2900 rpm adalah sebagai berikut :

1. Momen puntir yang terjadi pada kopling (T) : 27154,45 kg.mm 2. Daya yang di transmisikan (Pd) : 80,85 kW

3. Tegangan puntir (a ) : 5,5 kg/mm2

4. Kekuatan tarik (b ) : 66 kg/mm2

5. Tegangan geser (g ) : 1,52 kg/mm2

6. Diameter poros penggerak (ds) : 42,27 mm 7. Alur pasak (b) : 11,25 mm 8. Tinggi pasak (h) : 5,625 mm 9. Fillet pasak (c) : 0,5 mm 10. Diameter dalam plat kopling (D2) : 198,55 mm

11. Diameter luar plat kopling (D1) : 283,65 mm

12. Luas plat gesek (A) : 53294,56 mm2

15. Pegas kejut

a. Gaya tekan pegas (F) : 205,15 kg b. Diameter kawat pegas (d) : 1,2 mm c. Diameter lingkaran pegas (D) : 7,2 mm d. Lendutan (d) : 18,5 mm

16. Pegas tekan

a. Gaya tekan (W) : 339,15 kg b. Diameter kawat pegas (d) : 2 mm c. Diameter lingkaran pegas (D) : 12 mm d. Lendutan (d) : 24,44 mm

17. Paku keling

a. Pada baris pertama

- Jumlah paku (Npk) : 16 buah

- r1 : 94 mm

- Diameter paku (D) : 2,28 mm - P tiap paku keling (P1) : 18,05 kg

b. Pada baris kedua

- Jumlah paku (Npk) : 16 buah

- r2 : 80 mm

- Diameter paku (D) : 2,47 mm - P tiap paku keling (P2) : 21,21 kg

c. Pada baris ketiga

- Jumlah paku (Npk) : 16 buah

- r3 : 65 mm

- Diameter paku (D) : 2,75 mm - P tiap paku keling (P3) : 26,11 kg

d. Pada baris keempat

- Jumlah paku : 6 buah

Dari perhitungan Bab III dengan spesifikasi kendaraan dari daya 110 PS dan

putaran 2900 Rpm. Maka didapatkan daya yang ditransmisikan (Pd) = 80,85 kW, dan

didapatkan diameter poros standar 42,27 mm ini dapat dilihat dari tabel standar

pemakaian diameter poros karangan sularso, ini sesuai untuk merencanakan suatu unit

kopling gesek, diameter dalam plat didapatkan sebesar 198,55 mm dan diameter luar

plat 283,63 mm, selisihnya tidak terlalu jauh sehingga dalam perencanaan didapatkan

hasil yang baik, umur kopling dari kendaraan mitsubishi coltdiesel ini ± 1,5 tahun,

dimana pemakaian 1 hari kendaraan ini 8 jam, dan ini merupakan jangka waktu yang

tidak terlalu lama (standar) dalam pemakaian kendaraan umum alat berat ini, dari

analisa perhitungan pegas dengan memakai bahan pegas SUP4 dapat dihasilkan pegas

kejut dan pegas tekan suatu plat. Dengan memakai bahan ST 34 (buku sularso) dapat

dihasilkan masing-masing diameter paku keling yang direncanakan.

Jadi dari perhitungan ini dapat diambil kesimpulan bahwa untuk

merencanakan suatu unit kopling maka diperlukan ketelitian agar perencanaan

kopling gesek plat kering ini dapat optimal dan sesuai dengan yang diinginkan.

4.2 Saran

 Perhitungan terhadap momen yang terjadi pada plat gesek kopling harus tepat

agar diperoleh kinerja kendaraan yang optimal karena plat gesek sangat

mempengaruhi pemindahan momen dari poros penggerak ke poros yang

digerkkan.

 Bahan yang digunakan dalam analisa perhitungan poros mempunyai kekuatan

 Penggunaan kopling pada kendaraan haruslah sesuai dengn standar yang telah

ditentukan karena hal tersebut mempengaruhi umur dari kopling tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

1. SULARSO dan SUGA .Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen mesin, Pt. PRADNYA PRATAMA,Jakarta