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 (Sumber: Wattimena, 2013).
Mesin penggerak 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 pemakaiannya, misalnya pada pabrik-pabrik, dll (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam perencanaan kopling, antara lain :
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. Sedikit mungkin adanya gerakan aksial pada poros apabila terjadi pemuaian karena panas.
2.2 JENIS - JENIS KOPLING
Secara umum koling dibagi menjadi 2 (dua) jenis. 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 terjadi slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau berbeda sedikit, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung, ada beberapa jenis kopling tetap, antara lain :
a. Kopling Kaku
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 kaku terdiri atas nafdenfan flans yang terbuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flansnya. Dalam beberapa hal nafdenfan flans dipasang pada poros dengan sambungan pres atau kaku, contohnya kopling yang menghubungkan antara sebuah motor listrik serta turbin sehingga dapat memilih poros yang sesuai dengan kopling kaku sebagai penghubung kedua poros tersebut. Adapaun ketidak lurusan biasa 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 satu sama lain 3) Mengambang, yaitu bila terjadi gerakan aksial antara satu atau bahkan
kedua-duanya.
Gambar 2.1 Kopling Flens Kaku
b. 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 ini memiliki beberapa keuntungan antara lain ketika terjadi pembebanan lebih penggerak 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 ada momen yang melebihi batas kemampuan. Oleh karena itu umur mesin dan peralatan yang dihubungkannya menjadi lebih panjang dibandingkan dengan pemakain kopling tetap biasa (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
Selain hal diatas, diameter poros juga dapat diambil lebih kecil, start dapat dilakukan dengan lebih mudah dan percepatan dapat berlangsung lebih kecil dan lebih halus, karena kopling dapat diatur sehingga penggerak mudah diputar terlebih dahulu sampai mencapai momen putarannya dan setelah itu momen diteruskan kepada poros yang digerakan. Jika beberapa kopling fluida dipakai untuk menghubungkan beberapa penggerak melalui cara serentak, didistribusikan beban yang merata diantara mesin-mesin penggerak mula tersebut dapat diperoleh dengan mudah (Sumber: Wattimena, 2013).
Gambar 2.2 Kopling Fluida
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 penekanan yang kekuatan tekanan sanggup melawan moment puntir yang terjadi akibat berputarnya roda gaya yang disebabkan proses pembakaran dalam mesin. Cara kerja sentrifugal dalam kopling primer diterapkan pada kanvas kpling, iItu sebabnya kopling primer sering disebut juga sebagai koling senrifugal (Sumber: Bagus Wibowo, 2012).
Arus tenaga yang berasal dari poros engkol akan disalurkan ke kopling sekunder, cara kerja kpling sekunder ini sama dengan model konvesional diamana letak kopling sekunder berada pada poros gigi utama antara kopling primer dengan kopling sekunder dihubungkan melalui drive gear (Sumber: Darma &Wulandari, 2013). Ketika putaran mesin beralih lambat akibat pengendara gip 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, kopling ganda juga disebut sebagai kopling secara manual untuk memutuskan dan meneruskan arus tenaga. Semuanya sudah diatur secara langsung oleh kopling primer (Sumber: Bagus Wibowo, 2012).
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, ini yang membedakan antara tetap dengan kopling tidak tetap. Kopling tidak tetap memiliki bermacam-macam bentuk, antara lain ;
a) Kopling Cakar
Kopling meneruskan moment dengan kontak positif (tidak dengan perantara gesekan) sehingga tidak terjadi slip. Kopling ini tidak dapat menimbulkan panas tetapi pemakaiannya terbatas pada torsi yang kecil dan kecepatan rendah. Perencanaan kopling ini harus cukup aman pada luas bantalan dan gesernya (Sumber: Putra & Kaelani, 2016).
Gambar 2.3 Kopling Cakar
(Sumber: kontruksimesin.blogspot.co.id,2016) b) Kopling Plat
Kopling ini dapat meneruskan moment 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 moment, menurut jumlah platnya kopling ini dapat dibagai atas kopling plat banyak. Dan menurut cara pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, cara hidrolik dan cara magnetic.
Gambar 2.4 Kopling Plat (Sumber: Paridawati,2013) c) Kopling Kerucut
Kopling kerucut merupakan suatu kopling gesek dengan kontruksi sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan
moment yang besar. Kopling jenis ini dahulu sering dipakai tetapi sekarang tidak lagi, hal ini disebabkan daya yang diteruskan tidak seragam.
Gambar 2.5 Kopling Kerucut
(Sumber: peduliotomotif.blogspot.co.id ,2012) 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
(Sumber: peduliotomotif.blogspot.co.id ,2012) e) 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 ketika digas dan putaran
mesin bertambah tinggi gaya sentrifugal pada kopling sentrifugal akan bekerja dan kanvas akan mengembang medekati rumah kopling akhirnya kedua komponen ini akan merapat saling mengunci (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
Gambar 2.7 Kopling Sentrifugal (Sumber: motorplus-online.com,2014)
2.3 KOMPONEN UTAMA 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, energi loss dan beban yang lain disinilah fungsi dari roda penerus tersebut. Roda penerus akan menyimpan 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 digantikan torque converter pada mesin bertransmisi automatic (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
Gambar 2.8 Roda Penerus (Sumber: teknik-otomotif.com,2016)
2.3.2 Plat Kopling
Kopling berbentuk bulat dan tipis terbuat dari plat baja berkualitas tinggi. Kedua sisi plat kopling dilapisi dengan bahan yang memiliki koefisien gesek tinggi, bahan gesek ini disatukan dengan plat kopling dengan menggunakan keeling (rivet)
Gambar 2.9 Plat Kompling (Sumber: teknik-otomotif.com,2016) 2.3.3 Plat Tekan
Terbuat dari besi tuang, plat 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 dengan kebutuhan penempatan komponen kopling lainnya.
Gambar 2.10 Plat Tekan (Sumber: teknik-otomotif.com,2016)
2.3.4 Unit Plat Penekan
Sebagai satu kesatuan dengan plat penekan, plat penekan dilengkapi dengan sejumlah pegas spiral atau pegas diaphragm tutup dan tuas penekan. Pegas digunakan memberikan tekanan terhadap plat tekan plat kopling dan roda penerus jumlah pegas (kekuatan tekanan) disesuaikan dengan besar daya yang luruh harus dipindahkan.
2.4 PRINSIP CARA KERJA KOPLING
Pada saat pedal kopling ditekan/diinjak ujung tuas akan mendorong bantahan luncur kebelakang, bantalan luncur akan menarik plat tekan melawan tekanan pegas 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 kipling 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 Sekarang sudah banyak digunakan system hidrolik dan booster. Secara umum system hidrolik dan hidrolik booster adalah sama, perbedaannya pada system hidrolik booster digunakan booster untuk memperkecil daya tekan pada pedal kopling, pemilihan system yang digunakan disesuaikan dengan kebutuhan pada system hidrolik, pada saat pedal kopling fluida pada system akan meneruskan daya ini keluar silinder pada unit kopling, dan piston silinder unuk kopling akan mendorong tuas, dan seperti pada system mekanik, plat kopling terlepas, sehingga penerusan daya dari motor ke transmisi terputus, cara kerja system hidrolik ini sama seperti cara kerja pada system rem (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
Saat putaran langsam atau stasioner gaya centrifugal yang terjadi saat sepatu bergesek dari unit kopling centrifugal belum mampu mengalahkan tegangan pegas centrifugal, sepatu gesek tidak mampu memutarkan rumah kopling sehingga kopling centrifugal belum bekerja, tenaga putaran mesin yang sudah diteruskan oleh tranmisi diam pada unit kopling centrifugal sehingga sampai keroda dan sepeda motor tidak berjalan (Sumber: Bagus Wibowo, 2012).
Pada saat putara mesin ditambah kurang lebih 3000 rpm, gaya centrifugal yang terjadi pada sepatu bergesek sudah cukup besar. Sepatu kopling akan terlempar keluar dan menempel dengan rumah kopling, pada saat seperti ini kopling centrifugal mulai meneruskan tenaga putaran mesin keroda belakang sehingga sepeda motor mulai berjalan (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
2.5 SISTEM TRANSMISI OTOMATIS
Sistem CVT (continous variable transmision) adalah sistem otomatis yang dipasang pada beberapa tipe sepeda motor saat ini. Sistem ini menghasilkan perbandingan reduksi secara otomatis sesuai dengna putaran mesin, sehingga pengendara terbebas dari keharusan memindahkan gigi, supaya 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 sistem pendingin untuk mengurangi panas yang timbul karen gesekan sehingga bisa tahan lebih lama. Sistem 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 menghidari masuknya air saat sepeda motor berjalan di daerah banjir (Sumber: Bagus Wibowo, 2012).
Gambar 2.11 Transmisi CVT Otomatis (Sumber: otomotifmotormatic.com,2013)
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 konvensional. Dengan sendirinya tidak terjadi hentakan yang biasa timbul pada pemindahan gigi pada mesin-mesin konvensional. Perubahan kecepatan sangat lembut dengan kemampuan mendaki yang baik. System CVT terdiri dari pulley primary dan pulley secondary yang dihubungkan dengan V-belt (Sumber: Putra & Kaelani, 2016).
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 Kontruksi dan Fungsi
System 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 slinder section. 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 pulley penggerak dan kipas pendingin merupakan komponen pully penggerak tetap, selain berfungsi memperbesar perbandingan rasio dibagian tapi 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 pulley yang bergerak menekan CVT agar diperoleh kecepatan yang diinginkan
3) Bushing/boosh sebagai poros dinding dalam pulley agar dinding dalam dapat bergerak mulus saat bergetar.
4) 6 buah peluru centrifugal (roller) adalah bantalan keseimbangan gaya berat yang berguna untuk menekan dinding dalam pulley primer sewaktu terjadi putran tinggi.
Prinsip kerja roller :
semakin berat rollernya maka dia akan bergerak semakin cepat mendorong movable drive face pada drive pully sehingga bisa menekan belt ke posisi terkecil, namun supaya belt dapat tertekan maksimal butuh roller yang beratnya sesuai, artinya jika roller terlalu ringan maka 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 roller akan terlempar lebih cepat sehingga pada saat akselerasi perbandingan rasio antara pulley primer dan pulley sekunder terlalu besar sehingga akan membebani mesin. Jika roller rusak/aus maka harus diganti karena kalau tidak diganti maka penekanan pada dinding dalam pulley primer kurang maksimal. Kerusakan atau keausan pada roller disebabkan karena pada saat penekanan dinding pulley terjadi gesekan antara roller dengan dinding dalam pulley primer sehingga lama kelamaan akan terjadi keausan pada roller.
5) Plat penahan, menahan gerakan dinding dalam agar dapat bergeser kea rah 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 gesekan 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 sentrifugal (cluthch carrier) terkumpul pada bos dibagian fixed sheave. Piringan pulley yang dapat bergeser atau sliding sheave
menekan V-belt ke piringan yang diam (F Sheave) melalui tekanan per. Rumah kopling terkumpul menjadi satu dengan as drive gear. Pada saat putaran langsam kopling sentrifugal terlepas dari rumah kopling sehingga putaran mesin tidak diteruskan ke roda belakang. Komponen pulley secondary :
1) Dinding luar pulley sekunder: menahan sabuk/sebagai lintasan agar sabuk dapat bergerak kearah luar.
2) 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 menyebabkan kerusakan bahkan keausan pada system cvt. Berikut beberapa kasus yang sering terjadi :
a) Per cvt terlalu keras jika dipaksakan dapat merusak clutch/kopling, panas yang terjadi di dalam cvt akibat perputaran bagain bagiannya dapat menyebabkan kekerasan tingkat materi part nya memuai. Pada tingkat panas tertentu materi parts tidak akan mampu menahan tekanan pada tingkat tertentu pula akhirnya per bukannya melentur atau menyepit kedalam tapi justru bertahan pada kondisi yang masih lebar, kopling yang sudah panas pun akan bisa rusak juga.
b) 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) Kanpas kopling dan rumah kopling menyalurkan putaran dari pulley sekunder
menuju gigi reduksi.
Cara kerjanya Kopling sentrifugal :
Pada saat putaran stationer/langsam, putaran poros pulley sekunder tidak di teruskan ke penggerak roda, ini terjadi karena rumah kopling bebas terhadap kampas, dan pegas pegembali yang terpasang pada pulley sekunder.
Pada saat putaran stationer gaya sentrifugal dari kampas koplng mejadi kecil sehinga sepatu koling terlepas dari rumah kopling dan tertarik kearah poros pulley sekunder akibatnya rumah kopling jadi bebas. Saat putraran mesin bertambah gaya sentrifugal bertambah 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 yang paling dalam pulley sekunder.
2.5.4 Sistem Pendingin Pada Rumah V-Belt dan Bagian Sliding A. Pendingin V-Belt
Suhu dalam rumah V-blet sangat panas adapun panas yang ditimbulkan disebabkan oleh pana V-blet itu sendiri (adanya koefisien gesek atau sliding pada bagian pulley). Koefisien gesek dari kopling sentrifugal, panas karena mesin. Untuk itu pendingin mutlak harus diberikan sehingga diperlukan kipas pendingin dan sirukulasi udara yang baik untuk mengurangi panas yang timbul (Sumber: Darma &Wulandari, 2013). .
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 sistem 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 sistem pelumasan sangat penting. Untuk pelumasan basah pada bagian-bagian secondary, as, bearing dan untuk pelumasan kering pada bagian pemberat dan sliding bos (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
.
2.5.5 Cara Kerja Sistem Penggerak CVT A. Putaran Langsam
Jika mesin berputrar pada putaran rendah daya putar dari poros engkos diteruskan ke pulley primary v-belt pulley secondary dan kopling centrifugal dikarenakan tenaga
putar belum mencukupi, maka kopling sentrifugal belum mengembang disebabkan gaya tarik per pada kopling masih lebih kuat dari gaya sentrifugal, sehingga kopling sentrifugal tidak menyentuh rumah kopling dan roda belakang tidak berputar (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
B. Saat Mulai Berjalan
Pada sat mesin bertambah kurang lebih 3.000 rpm, maka gaya sentrifugal bertambah kuat dibandingkan dengan tarikan per sehingga mengakibatkan sepatu kopling mulai menyentuh rumah kopling dan mulai terjadi tenaga gesek. Dalam kondisi ini v-belt di bagian pulley primary pada posisi diamter dalam (kecil) dan dibagian pulley secondary pada posisi luar (besar) sehingga menghasilkan perbandingan putaran atau torsi yang besar menyebabkan roda belakang muah berputar. Kopling sentrifugal menyentuh rumah kopling, kopling sentrifugal mulai mengembang dari putaran 2.550 ke 2.950 rpm, kopling terkopel penuh pada putaran 4.700 ke 5.300 rpm (Sumber: Wattimena, 2013).
.
C. Putaran Menengah
Pada saat putaran bertambah, pemberat pada pulley primary mulai bergerak keluar karena gaya sentrifugal dan menekan primary sling 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 membesar dan menarik pulley sekondari ke diameter yang lebih kecil. Ini dimungkinkan karena panjang v-beltnya tetap. Akhirnya diameter pulley primary membesar dan diameter pulley sekondary mengecil sehingga diameter pulley menjadi sama besar dan pada akhirnya putaran dan kecepatan juga berubah dan bertambah cepat (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
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 sekondary
semakin mengecil. Selanjutnya akan menghasilkan perbandingan putaran yang semakin tinggi. Jika pulley sekondary semakin melebar maka diamter v-belt pada pulley semakin kecil, sehingga menghasilkna perbadingan putaran yang semakin meningkat (Sumber: Wattimena, 2013).
E. Cara Kerja Kopling Centrifugal Kering
Kopling terkopel adalah sepatu kopling bergerak keluar dan memindahkan tenaga melalu gaya sentrifugal (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
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 sehingga pulley sekondary akan membesar dan torsi roda belakang akan bertambah besar (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
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 mesin axle dan gear drive axle dengna 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(Sumber: Wattimena, 2013).
2.6 PENDEKATAN PENELITIAN
Pendekatan penelitian adalah metode yang digunakan untuk mendekatkan permasalah yang diteliti sehingga dapat menjelaskan dan membahas permasalahan secara tepat, skripsi ini menggunakan metode penelitian dengan melakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan yaitu dengan mengubah kontruksi kanvas kopling untuk menimimalkan slip kopling, kehilangan tenaga saat akselerasi dapat dikurangi, meningkatkan efisiensi perpindahan tenaga dan mesin sampai ban belakang buka tutup gas lebih responsif dan cocok untuk jalan tanjakan dan menyelip (Sumber: Darma &Wulandari, 2013).
2.7 PRISIP KERJA KOPLING YANG DIRENCANAKAN
Prinsip utama kerja kopling yang direncanakan adalah untuk meregangkan dan menekankan plat kopling dalam keadaan berputar. Kopling diapit oleh roda gaya dan sebuah penekan yang kekuatan tekanan sanggup melawan moment puntir yang terjadi akibat berputarnya roda gaya yang disebabkan proses pembakaran dalam mesin. Cara kerja sentifugal dalam kopling primer diterapkan pada kanvas kopling. Itu sebabnya kopling primer sering disebut juga sebagai sentrifugal. Arus tenaga yang berasal dari poros engkol akan disalurkan ke kopling sekunder, cara kerja kopling sekunder berada pada poros gigi utama. Antara kopling primer dengan kopling sekunder dihubungkan melalui drive gear (Sumber Wattimena, 2013).
Ketika putara mesin beralih lambat akibat pengendara mengurani 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 mesinatau 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 (Sumber: Wattimena, 2013).
2.8 JENIS KOPLING YANG DIINGINKAN
Adapun spesifikasi kopling yang akan direncanakan adalah sebagai berikut; Jenis/type : kopling plat gesek
Daya maksimum : 6.54 KM (8.9 ps) /8,000 rpm Torsi maksimum : 784 Nm (0.88 kgf.m)/ 7.000 rpm Penggunaan : pada sepeda motor Yamaha Mio Soul
2.9 ANALISIS PEMILIHAN KOPLING
Menurut Darma &Wulandari (2013) dalam perencanaan suatu unit kopling ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam membuat kontruksi, beberapa titik pandang sebagai berikut:
a. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah 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 dengna mudah
2.10 PEMILIHAN JENIS KOPLING
Setelah diperhatikan penjelasan diatas tentang keuntungan dan kerugain dari berbagai jenis kopling, sesuai dengan spesifikasi tugas perencanaan kopling yang digunakan pada sepeda motor yamaha MIO (Sumber: Wattimena, 2013).
Daya = 6,7 kw
Pada perencanaan ini akan dirancang kopling tidak tetap termasuk kedalam jenis plat gesek. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan kopling yaitu ;
Perencanaan mudah
Konstruksi sederhana
Bahan gesek tahan terhadap temperatur tingi
Kopling bekerja dalam keadaan manual, basah dan multi plat
Dapat diputuskan dan dihubungkan dalam keadaan diam maupun gerak
2.11 BAGIAN- BAGIAN KOPLING
1) Tutup kopling, dipasang pada poros roda gaya yang turut berputar dengan poros mesin
2) Plat penekan, berfungsi menekan plat kopling terhadap roda penerus atau roda gaya (flaywell) plat penekan harus tahan terhadap temperatur tinggi dan keausan karena adanya tekanan dari pegas pada saat kopling berhubungan maka akan terjadi slip.
3) 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, dibeberapa tempat pada plat penekan dilengkapi dengan sejumlah tuas penekan yang ujungnya bersentuhan dengan bantalan pembebas.
2.12 BAGIAN- BAGIAN UTAMA KOPLING
Menurut Wattimena (2013) poros merupakan baigan terpenting dari sebuah mesin, hampir setiap mesin memerlukan daya bersama putaran. 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 ditransmisikan di poros ini melalui kopling, roda gigi, pulley sabu atau spoket rantai dll
2) Spindel : merupakan poros yang relatif pendek seperti pada poros utama mesin perkakas. Beban utama poros ini adalah putaran. Syarat yang harus dimiliki oleh proses ini ini defromasinya yang harus kecil dan bentuknya harus teliti. 3) Gandar : merupakan poros yang dipasang dada roda-roda kereta barang,
dimana tidak terdpat 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 bagain-bagain mesin seperti roda gigi dan kopling pada poros agar mencegah putaran secara bersamaan. Spline ini berfungsi menggerakan poros yang disebabkan plat gesek tidak menghantarkan daya. Dalam perencanaan poros pertama-tama ambil satu kasus dimana daya (P) satuan kW di transmisikan dan putaran poros n1 (rpm) maka berdasarkan hal
tersebut dapat dihitung hal-hal sebagai berikut : a) Daya yang akan ditransmisikan
Jika p adalah nominal output dari motor penggerkan, maka berbagai macam fektor keamanan biasanya diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika fector koreksi adalah (tabel 3.1) maka daya rencana (kW) sebagai acuan adalah :
Pd = (2.1)
Tabel 2.1 Vektor daya yang akan ditransmisikan 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 (Sumber: Wattimena, 2013)
Jika daya diberikan daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW.
Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana) adalah T (kg.mm), maka :
(2.2) Bila momen rencana T (kg.mm) pada suatu diameter poros d2(mm), maka
tegangan geser (kg/mm2) yang terjadi adalah :
( ) = (2.3) 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 kekerasannya dapat dilihat tabel 3.2
d) Faktor keamanan
Untuk menjamin kekuatan beban, diperlukan faktor keamanan yang dinyatakan dengan S 1. Untuk bahan S-F besarnya harga S 1 adalah 6,0
sedangkan untuk bahan S-C besar faktor keamanannya adalah 6,0 dengan mempertimbangkan pengaruh masa dan baja paduan. Selanjutnya perlu diperbaiki juga pengaruh kekeresan permukaan yang dinyatakan dengan S 2 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 Kc. besarnya factor koreksi ini seperti
yang dianjurkan oleh ASME (American Society of Mecanical 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) (Sumber: Wattimena, 2013).
Lambang Perlakuan Panas Diameter (mm) Kekuatan Tarik (kg/mm2) kekerasan 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 (85)-22 -166-238 Tanpa dilunakan 20 atau kurang 21-80 71-91 66-81 (14)-30 (90)-23 -183-253 S 45 C-D Tanpa dilunakan 20 atau kurang 21-80 72-93 67-83 (80)-27 (85)-22 -166-238 Tanpa dilunakan 20 atau kurang 21-80 80-101 75-91 19-34 16-30 -213-285 (Sumber: Wattimena,2013)
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 Cb2 yang harganya 1,2-2,3. Jika
diperkirakan tidak terjadi pembebanan lentur, maka besar Cb diambil 1,0 (Sumber:
Wattimena, 2013).
e) Tegangan geser yang diizinkan
Besarnya harga tegangan geser yang diizinkan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut :
a = b/ (S 1 x S 2 ) (2.4)
Dimana :
b = Kekuatan tarik
S 1 = Fektor keamanan yang tergantung pada jenis bahan
S 2 = Fektor keamanan yang bergantung pada bentuk poros dimana
harganya berkisar 1,3 – 3,0 f) Diameter Poros
Dalam membuat diameter poros perlu diperhatikan momen puntir dan momen lentur dengan menggunakan faktor koreksi. Faktor koreksi untuk puntiran dinyatakan dengan 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 tumbuhan 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 :
ds = ( ) (2.5)
Dimana :
Ds = Diameter (mm)
Ta = Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2) Kt = Fektor koreksi puntiran
Cb = Fektor koreksi lenturan T = Momen puntir (kg.mm)
Diameter poros yang telah didapatkan pada perhitungan ini distandarkan menurut tabel 3.3 dengan diambil pembulatan terbesar yang terdekat (Sumber: Wattimena, 2013).
2.13 PLAT GESEK
Plat gesek berfungsi untuk meneruskan daya putar dari mesin ke gigi persneling melalui gesekan antara sesamanya. Gesekan ini terjadi akibat adanya gaya tekan pada bagian roda penerus, plat kopling dan plat penekan (Sumber: Wattimena, 2013).
a) Pemilihan bahan
Dalam pemilihan bahan untuk plat gesek hendaklah kitaa 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
Bahan permukaan kontak Pa (kg/mm2)
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 asbas (ditemum) 0,35-0,65 - 0,007-0,007 Besi cor dan serat 0,05-0,10 0,05-0,10 0,005-0,03 Besari cor dan kayu 0,10-0,35 0,02-0,03
(Sumber: Wattimena, 2013)
Harap diperhatikan bahwa tekanan pada permukaan bidang gesek adalah tidak terbagi rata pada seluruh permukaannya; semakin jauh dari sumbu poros, tekanannya semakin kecil.
b) Diameter 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.
c) 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 (2.6)
Dimana :
F = Gaya tekan pada permukaan plat gesek (kg) D1 = Diameter plat gesek (mm)
D2 = Diameter luar plat gesek (mm)
Pa = Gaya tekan rata-rata bidang gesek (kg/mm
d) Momen Gesek
Jika koefisien gesek adalah µ, dan seluruh gaya gesek dianggap bekerja keliling rata-rata bidang gesek,maka momen geseknya adalah :
T = µF. (2.7) Dimana :
T = Momen gesek (kg.mm) µ = Koefisien gesek (mm) F = Gaya tekan (kg)
D1 = Diameter plat gesek (mm)
D2 = Diameter luar plat gesek (mm)
e) Momen Puntir
Momen yang dihitung dari daya penggerak mula.Jika daya penggerak mula adalah P (Kw), Fektor koreksi dan putaran poros kopling (rpm), maka momen puntir T (kg.mm) pada poros kopling adalah :
T = 978 (2.8)
T = Momen Puntir f = Fektor koreksi P = Daya Penggerak mula Fc = Putaran poros kopling
