Universitas Mercu Buana 8
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Definisi Kopling
Kopling merupakan suatu komponen dari mesin yang sangat diperlukan untuk sebuah mesin agar bisa beroperasi dengan baik, karena kopling merupakan penghubung poros penggerak dan poros yang digerakan supaya tidak terjadi gesekan tiba-tiba sehingga mengakibatkan kerusakan fatal antara roda gigi yang bersentuhan.
Dalam hal ini mesin penggerak mula dapat kita ambil contohnya seperti turbin gas, turbin uap, motor bakar dll.Sedangkan mesin yang digerakan misalnya pompa, generator listrik, kompresor dll.
Kopling dapat meneruskan putaran dan daya secara pasti jika ditinjau secara langsung pada pemakaianya, misalnya pada pabrik-pabrik dll.
Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam perencanaan kopling, antara lain :
Universitas Mercu Buana 9 a) Pemasangan mudah dan cepat
b) Ringkas dan ringan
c) Aman pada putaran tinggi dan memiliki putaran yang kecil
d) Sedapat mungkin dihindari adanya permukaan yang menjorok
e) Dapat mencegah pembebanan lebih
f) Terdapat sedikit mungkin adanya gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas.
2.2. Jenis – jenis Kopling
Secara umum kopling dibagi menjadi 2 (dua) jenis. Yaitu sebagai berikut :
2.2.1 Kopling Tetap
Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakan secara pasti tanpa terjadinya selip, dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya.Maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. Ada beberapa jenis kopling tetap, antara lain:
a) Kopling kuku
Kopling kuku digunakan apabila kedua poros dari sebuah mesin harus berhubungan dengan sumbu segaris.kopling jenis ini biasanya dipakai pada poros mesin turbin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Kopling kuku terdiri atas naf denfan flans yang terbuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta di ikat dengan baut pada flansnya.Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan pres atau
Universitas Mercu Buana 10 kuku.Contohnya kopling yang menghubungkan antara sebuah motor listrik serta turbin sehingga dapat memilih poros yang sesuai dengan kopling kuku sebagai penghubung kedua poros tersebut. Ketidak lurusan bias terjadi pada poros dalam bentuk :
1) Radial, yaitu sumbu kedua poros itu sejajar tapi tidak seimbang
2) Menyudut, yaitu kedua poros tersebut membuat poros lancip satusama lain
3) Mengambang, yaitu bila terjadi gerakan aksial antara satu poros atau bahkan kedua-duanya.
Gambar 2.1 Kopling flens kuku
Sumbar : wordpress.com
Universitas Mercu Buana 11 Kopling fluida adalah kopling yang digunakan untuk meneruskan daya dengan menggunakan fluida sebagai perantara, dengan kata lain dalam kopling ini tidak terdapat hubungan mekanis antara kedua poros.Kopling fluida sangat cocok digunakan untuk mentransmisikan putaran tinggi dan daya yang besar. Kopling ini memiliki beberapa keuntungan antara lain ketika terjadi pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan tertekan momen yang melebihi batas kemampuan. Selain itu, pada kopling ini dapat dipilih diameter poros yang kecil. Kopling fluida sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dengan daya besar .Keuntungan dari kopling ini adalah bahwa getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan. Demikian pula pada waktu terjadi pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan momen yang melebihi batas kemampuan. Oleh umur itu umur mesin dan peralatan yang dihubungkanya akan menjadi lebih panjangdibandingkan dengan pemakaian kopling tetap biasa. Selain hal diatas, diameter poros juga dapat diambil lebih kecil. Start dapat dilakukan dengan lebih mudah dan percepatan dapat berlangsung dengan halus, karena kopling dapat diatur sedemikian rupa sehingga penggerak mudah diputar terlebih dahulu sampai mencapai momen putarnya dan setelah itu momen diteruskan kepada poros yang digerakan. Jika beberapa kopling fluida dipakai untuk mehubungkan beberapa penggerak melalui cara serentak,distribusibeban yang merata diantara mesin-mesin penggerak mula tersebut dapat diperoleh dengan mudah.
Universitas Mercu Buana 12 Gambar 2.2 Kopling Fluida
Sumber : Peduluotomotif.Blogspot.com
2.2.2 Kopling Tidak Tetap
Prinsip kerja kopling tidak tetap adalah untuk merenggangkan dan menekankan plat kopling dalam keadaan berputar, kopling diapit oleh roda gaya dan sebuah penekan yang kekuatan tekanan sanggup melawan momen puntir yang terjadi akibat berputarnya roda gaya yang disebabkan proses pembakaran dalam mesin. Cara kerja sentrifugal dalam kopling primer diterapkan pada kanvas kopling.Itu sebabnya kopling primer sering disebut juga sebagai kopling sentrifugal. Arus tenaga yang berasal dari poros engkol akan disalurkan ke kopling sekunder. Cara kerja kopling sekunder ini sama dengan model konvensional. Letak kopling sekunder berada pada poros gigi utama. Antara kopling primer dengan kopling
Universitas Mercu Buana 13 sekunder dihubungkan melalui drive gear. Ketika putaran mesin beralih lambat akibat pengendara mengurangi grip gasnya, kanvas dan rumah kopling merenggang.Arus tenaga dari poros engkol pun terputus.Saat itu adalah kondisi yang tepat untuk melakukan perpindahan gigi. Perpindahan gigi pada saat putaran mesin tinggi akan mengakibatkan ausnya komponen kopling. Karena proses kerjanya yang berdasarkan putaran mesin atau rpm itu, kopling ganda juga disebut sebagai kopling otomatis. Pengendara bebek tidak perlu repot lagi menekan handle kopling secara manual untuk memutuskan dan meneruskan arus tenaga. Semuanya sudah diatur secara langsung oleh kopling primer.
Kopling tidak tetap merupakan penghubung antara poros yang bergerak dengan poros yang digerakan dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar, inilah yang membedakan antara tetap dengan kopling tidak tetap. Kopling tidak tetap memiliki bermacam-macam bentuk, antara lain:
a) Kopling Cakar
Kopling meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantara gesekan) sehingga tidak terjadi slip.Kopling ini tidak dapat menimbulkan panas tetapi pemakaianya terbatas pada torsi yang kecil dan kecepatan rendah.Perencanaan kopling ini harus cukup aman pada luas bantalan dan gesernya.
Universitas Mercu Buana 14 Gambar 2.3 Kopling Cakar
Sumber :Peduluotomotif.Blogspot.com
b) Kopling Plat
Kopling ini dapat meneruskan momen dengan perantara gesekan, dengan demikian pembebanan yang lebih poros penggerak pada waktu digerakan dapat dihindari. Selain itu karena dapat terjadi slip, maka kopling ini dapat juga berfungsi sebagai pembatas momen.Menurut jumlah platnya kopling ini dapat dibagi atas kopling plat banyak. Menurut cara pelayananya dapat dibagi atas cara manual, cara hidrolik dan cara magnetik.
Gambar 2.4 Kopling Plat
Universitas Mercu Buana 15 c) Kopling Kerucut
Kopling kerucut merupakan suatu kopling gesek dengan kontruksi sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisi momen yang besar. Kopling jenis ini dahulu sering dipakai tetapi sekarang tidaklagi, hal ini disebabkan daya yang diteruskan tidak seragam
Gambar 2.5 Kopling Kerucut
Sumber : Peduluotomotif.Blogspot.com
d) Kopling Friwil
Dalam permesinan seringkali diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirinya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dengan poros yang digerakan.
Gambar 2.6 Kopling Friwil
Universitas Mercu Buana 16 e) Kopling Sentrifugal
Kopling sentrifugal adalah kopling yang beroperasi secara otomatis dengan gerakan memutar melalui sisi samping.Mekanisme kerja kopling sentrifugal adalah saat putaran mesin lambat, kanvas belum mengembang, masih tertahan oleh pegas.Rumah kopling yang berhubungan dengan kopling sekunder pun belum bergerak. Begitu digas dan putaran mesin bertambah tinggi, gaya sentrifugal pada kopling sentrifugal pun bekerja. Kanvas akan mengembang mendekati rumah kopling. Akhirnya kedua komponen ini akan merapat dan saling mengunci.
Gambar 2.7 Kopling Sentrifugal
Sumber : wikipedia.org
2.3. Komponen Umum Kopling
2.3.1. Roda Penerus
Selain sebagai penstabil putaran motor,roda penerus juga berfungsi sebagai dudukan hampir seluruh komponen kopling.Roda penerus (fly weight) dipasang pada bagian belakang poros engkol untuk kendaraan bertransmisi manual. Tenaga putar dari mesin akan mudah hilang karena adanya gesekan, enertia loss, dan beban yang lain, disinilah fungsi dari roda penerus tersebut. Roda penerus
Universitas Mercu Buana 17 akanmenyimpan tenaga putar tadi selama langkah lain selain langkah usaha. Roda penerus dilengkapi ring gear pada sisi luarnya yang berfungsi sebagai perkaitan motor starter saat melakukan start mesin, tugas roda penerus akan digantikantorque converter pada mesin bertransmisi automatic.
Gambar 2.8 Roda Penerus
Sumber : Blogspot.com
2.3.2. 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 keeling (rivet).
Universitas Mercu Buana 18 Gambar 2.9 Plat Kopling
Sumber : http://engineeringinside.blogspot.com
2.3.3. 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 platdengan kebutuhan penempatan komponen kopling lainnya.
Gambar 2.10 Plat Tekan
Universitas Mercu Buana 19 2.3.4. 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. Cara Kerja Kopling
Pada saat pedal kopling ditekan/diinjak, ujung tuas akan mendorong bantalan luncur kebelakang. bantalan luncur akan menarik plat tekan melawan tekananpegas.Pada saat plat tekan bergerak mundur, plat kopling terbebas dari roda penerus dan perpindahan daya terputus. bila tekanan pedal kopling dilepas, pegas kopling akan mendorong plat tekan maju dan menjepit plat kopling dengan roda penerus dan terjadi perpindahan daya. Pada saat plat tekan bergerak kedepan,plat 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, plat kopling terlepas, sehingga penerusan daya dari motor ke transmisi terputus Cara kerja sistem hidrolik ini sama seperti cara kerja pada sistem rem.
Universitas Mercu Buana 20 2.5. Sistem Transmisi Otomatis ( CVT )
Sistem CVT (Continously Variable Transmission), adalah sistem otomatic yang dipasang pada beberapa tipe sepeda motor saat ini. Sistem ini menghasilkan perbandingan reduksi secara otomatis sesuai dengan putaran mesin, sehingga pengendara terbebas dari keharusan memindah gigi sehingga lebih nyaman dan santai. Contoh sistem transmisi otomatis ( CVT) yang digunakan pada kendaraan metic roda dua seperti Mio, Spin, Vario,dll. Mekanisme V-belt tersimpan dalam ruangan yang dilengkapi dengan sistim pendingin untuk mengurangi panas yang timbul karena gesekan sehingga bisa tahan lebih lama.Sistim aliran pendingin V-belt ini dibuat sedemikian rupa sehingga terbebas dari kotoran atau debu dan air.Lubang pemasukan udara pendingin terpasang lebih tinggi dari as roda untuk menghindari masuknya air saat sepeda motor berjalan di daerah banjir.
Gambar 2.11 Trsnsmisi Otomatis
Universitas Mercu Buana 21 2.5.1. Kelebihan Utama Dari Sistem CVT
Sistem CVT dapat memberikan perubahan kecepatan dan perubahan torsi dari mesin ke roda belakang secara otomatis. Dengan perbandingan ratio yang sangat tepat tanpa harus memindah gigi, seperti pada motor transmisi konventional. Dengan sendirinya tidak terjadi hentakan yang biasa timbul pada pemindahan gigi pada mesin-mesin konventional.Perubahan kecepatan sangat lembut dengan kemampuan mendaki yang baik.Sistim CVT terdiri pulley primary dan pulley secondary yang dihubungkan dengan V-belt.
2.5.2. Rangkaian Rute Tenaga
A. Poros engkol langsung mengkopel pulley primary dan dengan V-belt memutar
pulley secondary.
B. Untuk menggerakan roda belakang menggunakan kopling centrifugal yang akan memutar rumah kopling
C. Gaya centrifugal dari putaran rumah kopling ke putaran roda, direduksi melalui roda gigi perantara (gearbox) sehingga menghasilkan dua tahap reduksi.
2.5.3. Konstruksi dan Fungsi
Sistim transmisi otomatic terdiri dari 2 bagian, yaitu :
A . Bagian Pulley Primary( Pulley Pertama )
Pada bagian poros engkol terdapat collar yang dikopel menyatu dengan fixed sheave (kita sebut F sheave), yaitu bagian pulley yang diam dan cam.Adapun sliding sheave (kita sebut S sheave) piringan pulley yang dapat bergeser terdapat pada bagian collar.Untuk menarik dan menjepit V-belt terdapat rangkaian slider section.
Universitas Mercu Buana 22 Piringan pulley yang dapat bergeser ( S sheave ) akan menekan V-belt keluar melalui pemberat (roller weight) karena gaya centrifugal dan menekan S sheave sehingga bentuk pulley akan menyempit mengakibatkan diameter dalam pulley akan membesar.
Komponen Dalam Pulley Primary :
1) dinding luar puley penggerak dan kipas pendingin : merupakan komponen puli penggerak tetap, selain berfungsi untuk memperbesar perbandingan rasio , di bagian tepi komponen ini terdapat kipas pendingin yang berfungsi sebagai pendingin ruang CVT agar belt tidak cepat panas dan aus.
2) dinding dalam pulley penggerak : merupakan komponen puli yang bergerak menekan CVT agar diperoleh kecepatan yang di inginkan.
3) bushing/ boosh : sebagai poros dinding dalam pulley agar dinding dalam dapat bergerak mulus saat bergeser.
4) . 6 buah peluru centryfugal (roller): roller adalah bantalan keseimbangan gaya berat yang berguna untuk menekan dinding dalam pulley primer sewaktu terjadi putaran tinggi .
Prinsip kerja roller : semakin berat rollernya maka dia akan bergerak semakin cepat mendorong movable drive face pada drive pulley sehingga bisa menekan belt ke posisi terkecil, namun supaya belt dapat tertekan maksimal butuh roller yang beratnya sesuai . artinya jika roller terlalu ringan naka tidak dapat menekan belt secara maksimal , efeknya tenaga tengah dan atas akan berkurang. , harus diperhatikan juga saat mengganti roller yang lebih berat harus memperhatikan torsi mesin, sebab jika mengganti roller dengan yang lebih berat bukan berarti akan lebih respektif, karena
Universitas Mercu Buana 23 roller akan terlempar lebih cepat sehingga pada saat akselerasi perbandingan rasio antara puli primer dan puli sekunder terlalu besar sehingga akan membebani mesin.
Jika roller rusak/ aus maka harus di ganti , karena kalo tidak diganti maka penekanan pada dinding dalam puli primer kurang maksimal
Kerusakan atau keausan pada roller di sebabkan karena pada saat penekanan dinding puli terjadi gesekan antara roller dengan dinding dalam pulley primer, sehingga lama kelamaan terjadi keausan pada roller.
5) . plat penahan : menahan gerakan dinding dalam agar dapat bergeser ke arah luar sewaktu terdorong roller.
6) . v.belt : penghubung putaran dari pulley primer ke pulley sekunder, besarnya v.belt bervariasi tergantung pabrikan motornya, v.belt terbuat dari bahan karet berkualitas tinggi, sehingga tahan terhadap geseklan dan panas.
B . Bagian Pulley Secondary ( Pulley Kedua )
Terdiri dari piringan yang diam ( fixed sheave ) berlokasi pada as primary drive gear melalui bearing dan kopling centrifugal (clutch carrier) terkopel pada bos di bagian fixed sheave. Piringan pulley yang dapat bergeser atau sliding sheave menekan V-belt ke piringan yang diam (F sheave ) melalui tekanan per.Rumah kopling terkopel menjadi satu dengan as drive gear. Pada saat putaran langsam kopling centrifugal terlepas dari rumah kopling sehingga putaran mesin tidak diteruskan ke roda belakang.
Universitas Mercu Buana 24 Komponen Pully Secondary :
a. Dinding luar pulley sekunder : menahan sabuk/ sebagai lintasan agar sabuk dapat bergerak kearah luar
b. Pegas pengembali : mengembalikan posisi pulley ke posisi awal yaitu posisi belt terluar.
Prinsip kerjanya adalah : semakin keras per maka belt dapat terjaga lebih lama di kondisi paling luar dari driven pulley. Namun kesalahan kombinasi antara roller dan per cvt dapat menyababkan kerusakan bahkan keausan pada system cvt. Berikut beberapa kasus yang sering terjadi :
1. Per cvt yang terlalu keras jika dipaksakan dapat merusak clutch /kopling , panas yang terjadi di dalam cvt akibat perputaran bagian bagianya dapat menyebabkan kekerasan tingkat materi parts nya memuai. Pada tingkat panas tertentu materi parts tidak akan mampu menahantrekanan pada tingkat tertentu pulaakhirnya per bukanya melentur atau menyempit ke dalam tapi justru bertahan pada kondisi yang masih lebar, kopling yang sudah panaspun akan bisa rusak juga.
2. Per cvt yang terlalu keras dapat membuat drive belt jauh lebih cepat aus karena belt tidak mampu menekan dan membuka driven pulley .belt semakin lama akan terkikis karena panas dan gerakan berputar dari driven pulley
c. Kampas kopling dan rumah kopling : menyalurkan putaran dari pulley sekunder menuju gigi reduksi .
Cara kerja kopling centrifugal : pada saat putaran stasioner / langsam, putarsan poros puli sekunder tidak di teruskan ke penggerak roda, ini terjadi karena rumah kopling bebasterhadap kampas, dan pegas pengembali yang terpasang pada puli sekunder.
Universitas Mercu Buana 25 pada saat putaran stasioner gaya centrifugal dari kampas kopling menjadi kecil sehingga sepatu kopling terlepas dari rumah kopling dan tertarik kea rah poros puli sekunder akibatnya rumah kopling jadi bebas.Saat putaran mesin bertambah , gaya centrifugal bertanbah besar sehingga mendorong kampas kopling mencapai rumah kopling dimana gayanya lebih besar dari pegas pengembali.
d. Dinding dalam pulley sekunder : sebagai lintasan agar pulley dapat bergerak ke posisi paling dalam pulley sekunder
2.5.4. Sistem Pendinginan Pada Rumah V-Belt dan Bagian Sliding
A. Pendinginan V-Belt
Suhu dalam rumah V-belt sangat panas adapun panas yang ditimbulkan disebabkan oleh :Panas V-belt itu sendiri (adanya koefisien gesek atau sliding pada bagian pulley)Koefisien gesek dari kopling centrifugal, Panas karena mesin, Untuk itu pendinginan mutlak harus diberikan, sehingga diperlukan kipas pendingin dan sirkulasi udara yang baik untuk mengurangi panas yang timbul.
Panas yang timbul secara berlebihan akan merusakkan V-belt dan mempengaruhi umur dari V-belt. Begitu juga kebersihan udara pendinginan tidak kalah pentingnya oleh karena itu dilengkapi dengan saringan udara untuk menyaring debu dan kotoran lain. Kemampuan pakai V-Belt 25.000 km.
B. Pelumasan Tipe Basah dan Tipe Kering Untuk Bagian Sliding
Penggerak sistim V-belt, terdiri dari banyak bagian yang bergeser untuk itu sangat penting dilindungi dari keausan dan juga agar dapat memberikan perbandingan ratio yang sesuai, sehingga system pelumasan sangat penting.Untuk pelumasan basah pada
Universitas Mercu Buana 26 bagian-bagian secondary, as, bearing dan untuk pelumasan kering pada bagian pemberat dan sliding bos.
2.5.5. Cara Kerja Sistem Penggerak CVT
A. Putaran Langsam
Jika mesin berputar pada putaran rendah, daya putar dari poros engkol diteruskan ke Pulley Primary V-belt Pulley Secondary dan Kopling Centrifugal.Dikarenakan tenaga putar belum mencukupi, maka kopling centrifugal belum mengembang.Disebabkan gaya tarik per pada kopling masih lebih kuat dari gaya centrifugal, sehingga kopling centrifugal tidak menyentuh rumah kopling dan roda belakang tidak berputar.
B. Saat Mulai Berjalan
Pada saat putaran mesin bertambah kurang lebih 3.000 rpm, maka gaya centrifugal bertambah kuat dibandingkan dengan tarikan per sehingga mengakibatkan sepatu kopling mulai menyetuh rumah kopling dan mulai terjadi tenaga gesek. Dalam kondisi ini V-belt di bagian pulley primary pada posisi diameter dalam (kecil) dan di bagian pulley secondary pada posisi luar (besar) sehingga menghasilkan perbandingan putaran atau torsi yang besar nenyebabkan roda belakang mudah berputar.Kopling centrifugal menyentuh rumah kopling.Kopling centrifugal mulai mengembang dari putaran 2.550 ke 2.950 rpm. Kopling terkopel penuh pada putaran 4.700 ke 5.300 rpm
C. Putaran Menengah
Pada saat putaran bertambah, pemberat pada pulley primary mulai bergerak keluar karena gaya centrifugal dan menekan primary sliding sheave ( piringan pulley yang dapat bergeser ) system fixed sheave (piringan pulley yang diam) dan menekan V-belt kelingkaran luar dari pulley primary sehingga menjadikan diameter pulley primary
Universitas Mercu Buana 27 membesar dan menarik pulley secondary ke diameter yang lebih kecil.Ini dimungkinkan karena panjang V-beltnya tetap. Akhirnya diameter pulley primary membesar dan diameter pulley secondary mengecil sehinggga diameter pulley menjadi sama besar dan pada akhirnya putaran dan kecepatan juga berubah dan bertambah cepat.
D. Putaran Tinggi
Putaran mesin lebih tinggi lagi dibandingkan putaran menengah maka gaya keluar pusat dari pemberat semakin bertambah. Sehingga semakin menekan V-belt ke bagian sisi luar dari pulley primary (diameter membesar) dan diameter pulley secondary semakin mengecil. Selanjutnya akan menghasilkan perbandingan putaran yang semakin tinggi. Jika pulley secondary semakin melebar , maka diameter V-Belt pada pulley semakin kecil , sehingga menghasilkan perbandingan putaran yang semakin meningkat.
E. Cara Kerja Kopling Centrifugal Kering
Kopling terkopel adalah Sepatu kopling bergerak keluar dan memindahkan tenaga melalui gaya centrifugal.
F. Torsi Cam / Cam Penambah Torsi
Cam penambah torsi atau torsi cam dapat disebut dengan nama Sensor torque perangkat ini dapat membuat sliding sheave atau piringan yang dapat bergeser secara otomatis bekerja jika torsi gaya putar yang besar diperlukan, misalnya pada kondisi mendaki atau penambahan kecepatan. Jika pada pengoperasian kondisi normal. Apabila jalan mendaki atau penambahan percepatan beban roda belakang akan bertambah berat maka sliding sheave atau piringan yang dapat bergeser pada pulley secondary akan tergeser ke depan disebabkan adanya alur torsi cam yang mengarahkan kedalam
Universitas Mercu Buana 28 sehingga diameter pulley secondary akan membesar dan torsi roda belakang akan bertambah besar ( seperti pada gbr B ).
G. Gear Reduksi
Untuk menghasilkan total perbandingan putaran yang ideal antara poros engkol dan roda belakang diperlukan gear reduksi dengan dua kali reduksi. Tipe pertama roda gigi miring atau helical gear untuk mengurangi noise, adapun untuk gear main axle dan gear drive axle dengan tipe roda gigi lurus atau spur gear.Untuk gear reduksi ini menggunakan pelumasan yang ada didalam gearbox yang terpisah dengan rumah V-belt dan rumah rem.
2.6 Pendekatan Penelitian
Pendekatan penelitian adalah metode yang digunakan untuk mendekatkan permasalahan yang diteliti sehingga dapat menjelaskan dan membahas permasalahan secara tepat.Skripsi ini menggunakan metode penelitian dengan melakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan yaitu dengan mengubah konstruksi kanvas kopling untuk meminimalkan selip kopling, kehilangan tenaga saat akselarasi dapat dikurangi, meningkatkan efisiensi perpindahan tenaga dari mesin sampai ban belakang, buka tutup gas lebih responsif, dan cocok untuk jalan tanjakan dan menyelip.
2.7 Prinsip Kerja Kopling Yang Direncanakan
Prinsip utama kerja kopling yang direncanakan adalah untuk merenggangkan dan menekankan plat kopling dalam keadaan berputar, kopling diapit oleh roda gaya dan sebuah penekan yang kekuatan tekanan sanggup melawan momen puntir yang terjadi akibat berputarnya roda gaya yang disebabkan proses pembakaran dalam mesin.
Universitas Mercu Buana 29 Cara kerja sentrifugal dalam kopling primer diterapkan pada kanvas kopling.Itu sebabnya kopling primer sering disebut juga sebagai kopling sentrifugal. Arus tenaga yang berasal dari poros engkol akan disalurkan ke kopling sekunder. Cara kerja kopling sekunder ini sama dengan model konvensional. Letak kopling sekunder berada pada poros gigi utama. Antara kopling primer dengan kopling sekunder didihubungkan melalui drive gear.
Ketika putaran mesin beralih lambat akibat pengendara mengurangi grip gasnya, kanvas dan rumah kopling merenggang.Arus tenaga dari poros engkol pun terputus.Saat itu adalah kondisi yang tepat untuk melakukan perpindahan gigi. Perpindahan gigi pada saat putaran mesin tinggi akan mengakibatkan ausnya komponen kopling. Karena proses kerjanya yang berdasarkan putaran mesin atau rpm itu, kopling ganda juga disebut sebagai kopling otomatis. Pengendara bebek tidak perlu repot lagi menekan handle kopling secara manual untuk memutuskan dan meneruskan arus tenaga. Semuanya sudah diatur secara langsung oleh kopling primer.
2.8 Jenis Kopling Yang Di Inginkan
Adapun spesifikasi kopling yang akan direncanakan adalah sebagaiberikut:
Jenis/Type : Kopling Plat Gesek
Daya Maksimum : 6.54 Km (8.9 ps) / 8,000 rpm Torsi Maksimum : 7.84 Nm (0.88 kgf.m) / 7,000 rpm Penggunaan : pada sepeda motor Yamaha MIO
Universitas Mercu Buana 30 2.9 Analisa Pemilihan Kopling
Dalam perencanaan suatu unit kopling, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam membuat kontruksi, beberapa titikpandang sebagaiberikut:
a. Kopling harus ringan, sederhanadansemurah mungkin dan mempunyai jari tengah sekecil mungkin.
b. Aman pada putaran tinggi dimana sedikit kemungkinan gesekan aksial pada poros.
c. Garis sumbuh arus segaris dan berdekatan.
d. Kopling dapat dipasang dan dilepas dengan mudah.
2.10 Pemilihan Jenis Kopling
Setelah diperhatikan penjelasan di atas tentang keuntungan dan kerugian dari berbagai jenis kopling, sesuai dengan spesifikasi tugas perencanaan kopling yang digunakan pada sepeda motor Yamaha MIO.
Daya= 6,7 kW Putaran= 5500 rpm
Pada perencanaan ini akan dirancang kopling tidak tetap termasuk kedalam jenis plat gesek. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan kopling yaitu:
Perawatan mudah. Konstruksi sederhana.
Bahan gesek tahan terhadaap temperature tinggi.
Kopling bekerja dalam keadaan manual, basah dan multi plat.
Universitas Mercu Buana 31 2.11 Bagian-Bagian Kopling
1) Tutup Kopling
Tutup kopling dipasang pada poros roda gaya yang turut berputar dengan poros mesin.
2) Plat Penekan
Plat penekan berfungsi untuk menekan plat kopling terhadap roda penerus atau roda gaya (flywell), plat penekan harus tahan terhadap temperature tinggi dan keausan karena adanya tekanan dari pegas pada saat kopling berhubungan maka akan terjadi slip.
3) Plat Kopling
Plat kopling terletak antara roda penerus dan plat penekan, untuk memperbesar gesekan maka kedua permukaan plat dipasangkan vas yang diikat dengan paku keling.
4) Tuas Penekan
Tuas penekan dibeberapa tempat pada plat penekan dilengkapi dengan sejumlah tuas penekan yang ujungnya bersentuhan dengan bantalan pembebas.
2.12. Bagian- Bagian Utama Kopling
Poros merupakan bagian terpenting dari sebuah mesin, hampir setiap mesin memerluken daya bersama puteran. Poros berguna untuk meneruskan daya dan putaran tersebut. Ada beberapa bentuk poros antara lain:
1. Poros transmisi : Pada poros ini terjadi pembebanan puntir murni atau puntir lentur. Daya di tranmisikan di poros ini melalui kopling, roda gigi, pilli sabuk atau spoket rantai dll.
Universitas Mercu Buana 32 2. Spindel : Merupanak poros yang relatif pendek seperti pada poros utama mein perkakas. Beban utama poros ini adalah putaran. Syarat yang harus dimiliki oleh proses ini deformasinya yang harus kecil dan bentuknya harus teliti.
3. Gandar : Merupakan poros yang dipasang dada roda-roda kereta barang, dimsna tidak terdapan beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputer.
4. Spline : Merupakan poros bintang yang mempunyai gigi-gigi luar yang terdapat pada poros dan gigi dalam yang terdapat pada naf. Spline dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi dan kopling pada poros agar mencegahputaran secara bersamaan. Spline ini berfungsi menggerakan poros naf yang disebaokan plat gesek tidak menghantarkan daya.
Dalam perencanaan poros pertama-tama ambil satu kasus dimana daya p (kW) di transmisikan dan putaran poros (rpm),maka berdasarkan hal tersebut dapat dihitung hal-hal sebagai berikut:
a.) Daya yang akan ditransmisikan
Jika p adalah nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macan fektor keamanan biasanya diambildalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika fektoe koreksi adalah (tabel 3.1)maka daya rencana (kW) sebagai acuan adalah:
= P (kW)
Tabel 2.1 Vektor daya yang akan di trensmisikan . Daya yang ditransmisikan
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 – 2,0 Daya maksimal yang diperlukan 0,8 – 1,2
Daya normal 1,0 – 1,5
Universitas Mercu Buana 33 Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk
mendapatkan daya dalam kW.
b.) Momen puntir dan tegangan geser
Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana) adalah T (kg.mm), maka:
=
(
)
Bila momen rencana T (kg.m) pada suatu diameter poros ds (mm), maka tegangan geser (kg/mm2) yang terjadi adalah:
τ =
( )
=
,c) Bahan poros
Poros yang digunakan pada mesin umum biasanya terbuat dari baja batang yang ditarik dingin, sedangkan poros yang digunakan untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Baja karbon kontruksi mesin (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari igot yang di-kill (baja yang dioksidasikan dengan ferrossilikon dan dicor, kadar karbon terjamin). Spesifikasi bahan S-C seperti kekuatan tarik dan kekerasanya dapat dilihat tabel 3.2.
Universitas Mercu Buana 34 Untuk menjamin kekuatan bahan, diperlukan faktor keamanan yang dinyatakan dengan Sf1. Untuk bahan S-F besarnya harga Sf1 adalah 6,0, sedangkan untuk bahan S-C besar faktor keamananya adalah 6,0 dengan mempertimbangkan pengaruh masa dan baja paduan.
Selanjutnya perlu diperhatikan juga pengaruh kekerasan permukaan yang dinyatakan dengan Sf2 dan mempunyai harga 2 sampai 3,0.
Selain itu dalam merencanakan sebuah kopling kita juga perlu mengetahui koreksi terhadap momen puntir, faktor ini dinyatakan dengan Kt. Besarnya faktor koreksi ini seperti yang dianjurkan oleh ASME (America Society Of Mechanical Engineering) yaitu: 1,0 (jika beban dikenakan secara halus); 1,0-1,5 (jika terjadi sedikit kejutan); 1,5-3,0 (jika diperkirakan terjadi tumbukan yang besar dan kejutan).
Tabel 2.2 Batang baja karbon difinis dingin (sering dipakai untuk poros)
Lambang Perlakuan panas Diameter (mm)
Kekuatan tarik B (kg/mm2) Kekerasan Hrl (HrB) HB S 35 C-D Dilunakan 20 atau kurang 21-80 58-78 53-69 (82)-23 (87)-17 - 144-126 Tanpa dilunakan 20 atau kurang 21-80 63-82 58-78 (87)-25 (84)-19 - 160-225 S 45 C-D Tanpa dilunakan 20 atau kurang 21-80 65-86 60-76 (80)-27 (850-22 - 166-238 Tanpa dilunakan 20 atau kurang 71-91 (14)-30 - 183-253
Universitas Mercu Buana 35
Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga,1983, hal 330
Meskipun diperkirakan hanya terjadi beban puntir saja, akan tetapi juga perlu ditinjau jika kemungkinan terjadi beban lentur. Oleh karena itu diperlukan pemakaian faktor koreksi untuk lenturan yang dinyatakan dengan Cb, yang harganya 1,2-2,3. Jika
diperkirakan tidak terjadi pembebanan lentur, maka besar Cb diambil 1,0.
e) Tegangan geser yang diizinkan
Besarnya harga tegangan geser yang dizinkan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:
/ (
)
Dimana:
= Tegangan geser
= Kekuatan tarik
= Fektor keamanan yang tergantung pada jenis bahan
= Fektor keamanan yang bargantung pada bentuk poros dimana harganya
berkisar 1,3 - 3,0 21-80 66-81 (90)-23 S 55 C-D Dilunakan 20 atau kurang 21-80 72-93 67-83 14-13 10-26 - 188-260 Tanpa dilunakan 20 atau kurang 21-80 80-101 75-91 19-34 16-30 - 213-285
Universitas Mercu Buana 36 f) Diameter poros
Dalam membuat diameter poros perlu diperhatikan momen puntir dan momen lentur dengan menggunakan faktor koreksi. Faktor koreksi untuk puntiran dinyatkan dengan Kt. Sedangkan untuk lenturan dinyatakan dengan Km, pada poros yang berputar dengan pembebanan momen lentur yang tetap, besarnya faktor Km adalah 1,5. Untuk beban tumbukan ringan Km terletak antara 1,5 dan 2,0 dan untuk beban dengan tumbukan berat Km terletak antara 2 dan 3. Jika diperkirakan tidak ada terjadi
pembebanan lentur maka Km = 0. Untuk menghitung diameter poros ds menggunakan rumus:
d
s = ,Dimana:
ds = Diameter (mm)
= Tegangan geser yang diizinkan (kg/ ) = Fektor koreksi puntiran
= Fektor koreksi lenturan = Momen puntir (kg.mm)
Diameter poros yang telah didapatkan pada perhitungan ini distandartkan menurut tabel 3.3 dengan diambil pembulatan terbesar yang terdekat.
Universitas Mercu Buana 37 Tabel 2.3 ukuran standart diameter poros (mm)
4 4,5 5 *5,6 6 *6,3 7 *7,1 8 9 10 11 *11,2 12 *12,5 14 (15) 16 (17) 18 19 20 22 *22,4 24 25 28 30 *31,5 32 35 *35,5 38 40 42 45 48 50 55 56 60 63 65 70 71 75 80 85 90 95 100 (105) 110 *112 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 220 *224 240 250 260 280 300 *315 320 340 *355 360 380 40 42 44 45 46 48 50 53 56 60 63
Universitas Mercu Buana 38 Keterangan :
1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standart.
2. Bilangan di dalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding.
2.13. Plat Gesek
Plat gesek berfungsi untuk meneruskan daya putar dari mesin ke gigipersneling melalui gesekan antara sesamanya. Gesekan ini terjadi akibat adanya gaya tekan pada bagian roda penerus, plat kopling dan plat penekan.
1. Pemilihan bahan
Dalam pemilihan bahan untuk plat gesek hendaklah kita memperhatikan koefisiensi gesek dan tekanan permukaan yang diizinkan oleh bahan tersebut,hal ini dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut ini:
Tabel 2.4 Harga Pa dan µ
Bahan permukaan kontak
µ
Pa (kg/mm2) Kering Dilumasi
Beesi cor dan besi cor Besi cor dan perunggu
Besi cor dan asbas (ditenum) Besi cor dan serat
Besi cor dan kayu
0,10-0,20 0,10-0,20 0,35-0,65 0,05-0,10 - 0,08-0,12 0,10-0,20 - 0,05-0,10 0,10-0,35 0,09-0,17 0,05-0,08 0,007-0,007 0,005-0,03 0,02-0,03
Universitas Mercu Buana 39 Harap diperhatikan bahwa tekanan pada permukaan bidang gesek adalah tidak terbagi rata pada seluruh permukaannya; semakin jauh dari sumbu poros, tekanannya semakin kecil.
2. Diamerer Plat Gesek
D1 adalah diameter dalam dan D2 adalah diameter luar bidang gesek. Karena bagian bidang gesek yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya mempunyai pengaruh yang kecil saja pada bidang pemindahan momen, maka besarnya perbandingan D1/D2 jarang lebih rendah dari 0,5.
3. Besaran Gaya Yang Menimbulkan Tekanan
Pada bagian yang terdahulu telah disebutkan bahwa tekanan pada permukaan bidang gesek adalah tidak terbagi rata pada seluruh permukaannya, semakin jauh dari sumbu poros, tekanannya semakin kecil. Oleh karena itu perlu dihitung gaya yang menyebabkan tekanan pada permukaan bidang gesek tersebut. Dengan menggunakan persamaan berikut:
F = π / 4 (
-
) Pa
Dimana:F = Gaya tekan pada permukaan plat gesek (kg) = Diameter plat gesek (mm)
= Diameter luar plat gesek (mm)
Universitas Mercu Buana 40 4. Momen Gesek
Jika koefisien gesek adalah µ, dan seluruh gaya gesek dianggap bekarjakeliling rata-rata bidang gesek, maka momen geseknya adalah:
T = µF.
Dimana:
T = Momen gesek (kg.mm) µ = Koefisien gesek (mm) F = Gaya tekan (kg)
= Diameter plat gesek (mm) = Diameter luar plat gesek (mm)
5. Momen puntir
Momen yang dihitung dari daya penggerak mula.Jika daya penggerak mula adalah P ( Kw), Fektor koreksi , dan putaran poros kopling (rpm), makamomen puntir T ( kg.mm) pada poros kopling adalah:
T = 978
T = Momen puntir = Fektor koreksi
P = Daya penggerak mula = Putaran poros kopling
