UNIVERSITAS MEDAN AREA
TUGAS RANCANGAN ELEMEN MESIN
KOPLING MOBIL AVANZA DAYA (N) = 92 PS PUTARAN
(0)=6000 rpm
Disusun oleh :
Nama: JOKO NPM : 178130147
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTASTEKNIK
UNIVERSITAS MEDAN AREA 2019
J..9
( ;,1.•.... ;
UNIVERSITAS MEDAN AREA
UNIVERSITAS MEDAN AREA FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
TUGAS RANCANGAN : 1111 Agenda
Nama
.
: ...4..
.11..7J1....
..!.[R.-12011_
NIM
Spesifikasi Tugas
..-...-------- .._ ... _ .._----------_ ..._- ..----- ..-- ....._---
: J~:~ "~_l:~~~_~~_en~:.J---~?
~~L-'I0~~
~~~n~ __~_~.Y_~t J~~?_~_.~I~~~_~ ~~~~_L!2Y_~_
dt
_g~ty\~ ?~_~_'(: ~~f.?_r_~~ ~~\-~~----0-i--~~Y.l~;-E~1f~---_.rt~h~!:"
~~..c-hLty-~0-~--r.Q~:\-~..Y.'-f)(.\---::---~~~~-t)-~-~~el.J.-
t~_~_~ ~?_e~~ ~Y.'_~----~-~-(\~.s:f1fi-.--f!~-~--~~r
!~£_~~~~~~_~ _
Diberikan Tanggal : ..1. .120 ..
Selesai T anggal : ..!. .120 .
Medan, (.f:1.!. ~H20/!3 Disetujui Oleh
Ka. Program Studi Dosen Pembimbing Koordinator
;1-
Zt-tR//k_;.
T. hr.LEMBARPENGESAHAN
TUGAS RANCANGAN ELEMEN MESIN KOPLING MOBIL A V ANZA
DAYA (N)
=
92 PS PUT ARAN (n) = 6000 rpmDISUSUN OLEH : Nama: JOKO
NPM : 178130147
Disetujui Oleh :
Ketua Prodi Teknik Mesin
Pembimbing Tugas Rancangan
Koordinator Rancangan
d_
Ir. Amru Siregar,MT
/
~
LEMBAR AS[STENSI
TUGAS RANCANGAN ELEMEN ME SIN (KOPLING)
NO HARI / TAl GGAL URAIAN PARAF
~~~.V-. ~
1~ ~~
l
.'
...~1
~
\ \-
1~v..- ~7t
~\
~~\nM\; ~ ~ ~ ~y
~~f I
t4 \\1
"/ \- 1 ~\ ,
~~q \~
/'
\ \
~~ ~
~e 1f_
~\
Medan,
TUGAS RANCANGAN ELEMEN MESIN (KOPLING)
NamaMaha i wa JOKO NPM
Semester
SPESlFIKASI :
178130U7 V (LIMA)
Rencanakanlah KOPUNG untuk TOYOTA AVANZA dengan:
Daya (N) 92 ps Putaran ( n ) 6000 rpm
Perencanaan meliputi bagian-bagian utama KOPLlNG dan gambar teknik, data lain Tentukan sendiri.
Diberikan Tanggal Selesai tanggal Asistensi Setiap
: 2019 . ... 2020 .
Medan , 2020 DOSEN PEM IMBING
T)
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji syukur penuiis panjatkan kehadirat Allah SWT alas rahmat dan hidayah_Nya penulis dapat mcnyelesaikan tugas rancangan ini. Adapun isi pernbuatan tugas rancangan ini adalah mengenai Rancangan Kopling Toyota A VANZA. Tugas rancangan ini penulis sajikan sedemikian rupa sehingga para pembaca dapat mempelajari dan memahaminya. Tujuan tugas rancangan ini dibuat olch penulis tidak lain adalah untuk mcngcmbangkan pengetahuan umum mengenai Perancangan Kopling, yang mendukung segala bidang, baik untuk pemula rnaupun tingkat mencngah ataupun kaum awarn. Sehingga [LIgas ini kelak berguna untuk para pembaca. Pada kesernpatan ini penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada bapak Zulfikar, T, MT atas segala bimbingan yang telah diberikan dalam menyclesaikan tugas ini. Pcnulis menyadari laporan ini tidak sernpurna, maka dengan itu penulis mengharapkan kritik dan saran atas penyernpurnaan tugas rancangan ini yang
rnembangun ide - ide baru dari perkembangan teknologi yang semakin hari semakin maju.
Akhir
kata, semoga tugas ini dapat menjadi pedoman dan perbandingan untuk tugas-tugas yang sejenisnya.
Medan, Januari 2020
Joko
DAFTAR lSI
BAB I (PENDAHlILUAN)
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Tujuan Penulisan 1
1.3. Batasan Masalah... .. ... . ... 2
1.3. Sisternatika Penulisan 2
BAB II (TEORI KOPLING)
2.I.Pengertian Kopling 3
2.2 Klasifikasi Kopling .4
BAB HI (ANALl A PERHITU~GA:\)
3.I.Poros 11
3.2 Spline & Naaf.. 14
3.3 Plat Gesek 20
3.4 Pegas 26
3.5 Bantalan 32
3.5 Baut 36
3.7 Paku Keling 42
BAB IV (MAINTENANCE) .45
BAB
v
(RANGKUMAN) 46OAFTAR PUSTAKA 48
II
UNIVERSITAS MEDAN AREA III
DAFTAR GAMBAR
2.1. Cara Kerja Kopling & Komponennya , . ..3
2.2. Kopling Flens Kaku... 5
2.3. Kopling Bus 5
2.-1. Kopling Flens Luwes... .. . ..5
2.5. Kopling Karet Ban 5
2.6. Kopling Karet Bintang 6
2.7. Kopling Rantai 6
2.8. Kopling Gigi 6
2.9. Kopling Universal Hook 6
2.10. Kopling Cakar 7
2.11. Kopling Plat Tunggal.. 8
2.12. Kopling Plat Banyak 8
2.13. Kopling Kerucut.. 9
2.14. Kopling Friwil. 10
2.15. Kopling Sentrifugal... 10
3.1. Poros 11
3.2. Spline 14
3.3. Naaf. )8
3,4. Pial Gesek 20
3.5. Pegas 26
3.6. Bantalan Radial & Bantalan Aksial..
32
3.7. Batu 36
3.8. Paku Keling 42
UNIVERSITAS MEDAN AREA IV
DAFTAR TABEL
Tabcl 3.1 Kerja Bahan 12
Tabel 3.2 Diameter Poros 14
Tabcl 3.3 Material dan kapasitas kerjanya 21
Tabel 3.4 Diameter Kawat 31
label 3.5 Material Bantalan 33
Tabel 3.6 Kisar Ulir. .41
UNIVERSITAS MEDAN AREA 1
BABIPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tugas Elemen Mesin adalah salah satu kurikulurn padajuru an teknik mesin.Oleh karena itu pada kesernpatan ini penulis mengarnbil tugas tersebut dengan rnengikuti intruksi dan arahan dari doscn pembimbing.
Pad a pergerakan mesin diperlukan suatu kornponen yang bisa memutuskan dan menghubungkan daya dan putaran. Komponen ini adalah kopling di mana putaran yang dihasilkan oleh poros input akan dihubungkan ke poros output. Dalam hal ini diusahakan supaya tidak terjadi slip yang dapat merugikan atau mengurangi efisiensi suatu mesin.
Sebelum ditemukannya kopling untuk menghentikan putaran mesin, kita harus terlebih dahulu mematikannya. Hal ini sangat tidak efektif. Efisiensi suatu mesin menjadi bertambah setelah ditemukan kopling yang digunakan untuk memindahkan dan memutuskan daya dan putaran suatu mesin ataupun motor. Maka bolch disimpulkan bahwa kopling adalah salah satu komponen mesin yang memiliki peranan penting dalam pengoperasiannya.
1.2. Tujuan
• Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari sistem kopling ini adalah : 1) Untuk mempermudah pemindahan transmisi.
2) Untuk meredam momen yang timbul pada saat kendaraan berjalan.
3) 'Untuk menghubungkan dan melepaskan putaran Crank Shaft ke Transmisi.
• Tujuan Khusus
Adapun tujuan khusus dari kopling ini adalah :
I) Agar dapat menghitung tegangan yang terjadi pada kopling.
2) Agar dapat memilih/mengetahui bahan-bahan dan jenis bahan dalam perencanaan kopling.
3) Agar dapat menghitung perbandingan putaran pad a sistem kopling.
UNIVERSITAS MEDAN AREA 1 1.3. Batasan Masalah.
Adapun batasan masalah agar tidak menyimpang dari tujuan perancangan yang akan di harapkan, penulis perlu rnembatasi masalah yang akan dihitung dalam rancangan kopling.
Batasan-batasannya adalah : I) Oaya ()
=
92 PS 2) Putaran (n)=
6000 rpm1.4. istematika Penulisan
Sistematika penulisan yang akan dijabarkan yaitu diawali dengan Lembar
Pengesahan, Kata Pengantar, Daftar lsi, Oaf tar Gambar, dan Skema Gambar. Pad a BAB I yang akan dibahas adalah Latar Belakang Perencanaan, Tujuan Pcrencanaan, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan. Pada BAB (I akan dibahas mengenai Tinjauan Pustaka mengenai kopling. Pad a BAB III yang akan dibahas adalah :
I) Perhitungan ukuran Poros
2) Perhitungan ukuran Spline & Naaf 3) Perhitungan ukuran Plat Gesek 4) Perhitungan ukuran Pegas
5) Perhitungan ukuran Bantalan Perhitungan ukuran Baut & Mur 6) Perhitungan ukuran Paku Keling
Selanjutnya pada BAB IV akan ditulis mengenai Pemeliharaan Maintenance dari kopling. BAB V akan diisi dengan Kesimpulan dan saran dari perhitungan kopling. Dan diakhiri dengan Daftar Pustaka.
UNIVERSITAS MEDAN AREA 3
BAB II TEOR! KOPLING
2.1. Pengertian Kopling
Kopling adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang di gerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana kedudukan kedua poros tersebut terletak pad a suatu garis surnbu yang lurus atau sedikit berbeda surnbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila di perlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung.
Secara garis besar kegunaan kopling adalah sebagai berikut :
I) Untuk menjamin rnekanisme dan karakteristik akibat bagian -bagian rnesin yang berputar
2) Untuk menjamin hubungan antara poros penggerak dengan poros yang di gerakkan.
3) Untuk mengurangi beban lanjut pad a waktu rnelakukan pemindahan transmisi dari poros yang di gerakkan atau dari suatu poros ke poros yang lain.
2.1.1. Gambar dan cara kerja Kopling
Kel.r_ng... :
Sa_t pedal kDp'ng tidakdnnJ.k Salt ped_1 kopllng dronJak No, 1: eltang pttI.tUI (f."" b1c)
No.2: t..Ih., !Coolno N•. 3:M ... ~
No. '.: Plat koc>lng No.S:_<UI
Gambar 2.1 Cara kerja Kopling dan komponen nya
Pada saar pedal kopling ditekan / di injak. maka ujung tuas akan mendorong bantalan luncur kebelakang. Bantalan luncur akan menarik pelat tekan melawan tekanan pegas.
Pada saat pelat tekan bergerak mundur. pelat kopling rebebas dari roda penerus dan perpindahan daya terputus bila tekanan pedal kopling dilepas. pegas kopling akan mendorong peJat tekan maju dan menjepit pelat kopling dengan roda penerus dan terjadi perpindahan daya . Pada saat pelat tekan bergerak ke depan. pelat kopling akan menarik bantalan luncur sehingga pedal kopling kembali ke posisi sernula secara mekanik, sebagai rnekanisrne pelepas hubungan.
2.2. Klasifikasi Kopling
Berdasarkan fungsi. dan cara kerja dapat di bagi alas 2 jcnis, yaitu I) Kopling Tetap
2) Kopling tidak tetap 2.2.1. Kopling Tetap
Kopling tetap adalah penerus daya dan putaran yang dapat dilakukan pada saar kopJing bekerja dengan baut pengikat. Pemindahan daya dan putaran kopling ini adalah secara pasti atau tidak terjadi slip dan kedua sumbunya harus segaris. KopJing tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan sedikit ketidaklurusan sumbu poros dan kopling universal digunakan bila kedua poros rnembentuk sudut yang cukup besar.
Sifat-sifat dari kopling tetap adalah sebagai berikut : J) Sumbu kedua poros harus terletak pada garis lurus.
2) Pemutusan dan penyambungan kedua poros dapat pada saat kedua poros tidak bekerja.
3) Putaran kedua poros tidak sarna.
Kopling Tetap dibagi atas : A. Kopling kaku
Kopling ini tidak mengizinkan sedikit pun lurusan sumbu kedua poros serta tidak mengurangi tumbukan dan getaran transmisi.
Contoh:
.:. Kopling Bus .:.
.:.
Kopling Kopling
Flens Kaku Tempa
AlIt pcn,lman
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku Garnbar 2.3 Kopling Bus
B. Kopling Luwes
Bentuk rumah kopling ini sarna dengan flens kaku tetapi pemasangan poros tidak dapat menonjol ke rumah yang satu Jagi. Pada baut pengikat iidak terdapat kejutan yang besar (kejutan kecil).
Contoh:
.:. Kopling FlensLuwes .:. Kopling Karel Ban .:. Kopling KarelBintang .:. Kopling Rantai
.:. Kopling Gigi
Gambar 2.4 Kopling Flens Luwes Gambar 2.5 Kopling Karel Ban
TenSN' _~ .. 'Jt... ·"1
... yall.
Gambar 2.6 Kopling Karel Bintang Gambar 2.7 Kopling Rantai Gambar 2.8 Kopling Gigi
C. Kopling Universal
Pada kopling ini penghubung poros kopling digunakan kopling silang contohnya : I) Kopling universal hook
2) Kopling universal kecepatan tetap
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook
Hal penting dalam perencanaan kopling tetap yaitu antara lain:
1) Pernasangan yang mudah dan tetap 2) Ringkas dan ringan
3) Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan yang kecil 4) Tidak ada atau sedikit mungkin bagian yang menonjol 5) Dapat mencegah pembebanan yang berlebihan
6) Getaran aksial pad a poros sedikit mungkin sebab pad a waktu panas terjadi pemuaian
2.2.2. Kopling Tidak Tetap
Kopling tidak tetap adalah suatu elemen yang menghubungkan poros yang di gerakkan dengan poros penggerak. Dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua por~s tersebut. baik dalam keadaan diam maupun pada saat poros berputar.
UNIVERSITAS MEDAN AREA Jenis-jenis kopling tidak tetap:
A. Kopling Cakar
Kopling cakar ini dapat meneruskan moment dengan kontak positi f (tanpa perantara Gerakan) sehingga tidak terjadi slip.
Ada dua bentuk kopling cakar yaitu :
I) Kopling cakar persegi
Konstruksi kopling ini paling sederhana dari antara kopling tidak tetap yang lainnya, dan kopling cakar persegi ini dapat meneruskan moment dalam dua arah tetap, tidak dapat di hubungkan dalam berputar. dengan demikian sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tetap.
2) Kopling Cakar Spiral
Baik dalarn satu puraran saja, karena timbulnya tumbukan yang besar jika dihubungkan dalam keadaan berpuiar, maka cara menghubungkan semacam ini hanya dilakukanjika poros penggerak mernpunyai putaran kurang dari 50 rpm, kopling ini dapat dihubungkan dalam keadaan berpuiar.
Poros yu, digeraJckan
(a) (b) Garnbar2.10 Kopling Cakar
B. Kopling plat
Kopling pial adalah suatu kopling yang menggunakan suatu plat atau lebih yang di pasang di antara kedua poros, serta mernbuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antar sesamanya. Konstruksi kopling cukup sederhana dimana dapat di hubungkan atau di lepas dalam keadaan berputar .
Kopling ini dapat dibagi atas:
UNIVERSITAS MEDAN AREA I) Kopling Plat Tunggal
PO'OI pcngctat
Gambar 2.1 I Kopl ing Plat Tunggal
2) Kopling Plat Banyak
Garnbar 2.12 Kopling Plat 8anyak
Menurut cara kerjanya dan pelayananya kopling ini dibagi atas:
.:. Cara manual .:. Cara hidrolik .:. Cara pneumatic .:. Cara elektromagnetik
Serra dapat juga dibagi alas kopling basah dan kopling kering. Kopling kering yaitu apabila plat-plat bekerja dalam keadaan kering. sedangkan kopling basah adalah apabila gesekan bekerja dalam keadaan basah atau dilumasi minyak pelumas dan ini semua dipilih tergantung
pada tujuan kondisi kerja lingkungan dan sebagainya.
UNIVERSITAS MEDAN AREA
8
UNIVERSITAS MEDAN AREA 9
c.
Kopling KerucutKopling kerucut adalah suatu kopling yang rnenggunakan bidang gesek berbentuk kerucut dan mempunyai keuntungan. dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat di transmisikan momen yang besar. Kopling seperti ini dahulu banyak di pakai, tetapi sekarang tidak lagi, hal itu dikarenakan daya yang di teruskan tidak seragam dan terdapat kemungkinan terkena minyak.
Gambar 2.13 Kopling Kerucut
D. Kopling Friwil
Kopling friwil merupakan kopling yang diperlukan agar dapat di lepas dengan sendirinya bila poros mulai berputar dengan lambat atau dengan arah yang berlawanan dari poros yang digerakkan, sehingga poros penggerak (bagian dalam) berputar searahjarumjam, maka gesekan yang timbul akan menyebabkan rol-rol atau bola-bola akan tejepit dalam poros penggerak dengan cincin luar, bersamaan poros yang digerakkan akan berputar
meneruskan daya.
Jika poros penggerak berputar melawan arah jarum jam atau jika poros digerakkan oerputar lebih cepat maka bola-bola atau rol-rol akan lepas dari jepitan sehingga tidak akan rerjadi penerusan moment lagi. Kopling ini sangat banyak digunakan dalam otomatis mekanis.
UNIVERSITAS MEDAN AREA 10
Au • .F1U .. _b ••
leA UIIi I'ICllIaoIr -
(I)
Gambar 2.14 Kopl ing Friwi I
Ih,
E. Kopling Lainnya
Termasuk dalam golongan ini adalah Kopling tluida kering atau kopling serbuk yang meneruskan momen dengan perantara gaya sentrifugal pad a butiran-butiran baja di dalam suatus set transmisi, dan kopling tluida yang bekerja atas daya sentrifugal pada minyak pengisian. Karena kopling tersebut tidak dapat dilepaskan hubungannya pada waktu berputar, maka dapat digolongkan dalam kopling tetap.
Gambar 2.15 Kopling Sentri fugal
BABIII
ANALISA PERHITUNGAN
3.1. Poros
Poros adalah salah satu yang penting dalam konstruksi kopling. maka perlu
diperhatikan sebaik mungkin. Hampir sarna dengan kopling sebagai peneru daya dan putaran, perencanaan seperti ini dipegang oleh poros.
Poros sebagai pemindah daya dan putaran, Poros yang terbuat dari barang baja rnernpunyai
sifat sifat sebagai berikut :
• Tahan terhadap momen puntir
• Mempunyai skalalitas yang baik
• Tidak mudah patah
P .DEPAN P • SAM?ING
Gambar 3.1 Poros
3.1.1.Perhitungan poros
Pada perencanaan ini poros memindahkan Daya (N) sebesar 92 PS dan Putaran (n) sebesar 6000 rpm. Jika daya di berikan dalam daya kuda (PS) maka harus dikalikan 0.735 untuk mendapatkan daya dalam (kw).
Daya (N)
=
92 PS Putaran (n) = 6000 rpm Dimana:I PS
=
0.735 kwP
=
92 x 0.735 kw P=
67,62 kwUntuk daya maksimal
Momen puntir P = 67,62 kw Maka torsi untuk daya maksimurn
T
=
9.74 X 105 (pin) kg mm ( Sularso, 1983 )T
=
9.74 x 105 (67.62) 6000T = 10976,98 kg mm = 1097,6 kg em atau T
=
1 1 kg mT = 12,2 kg m (dari pesifikasi mobil)
8ahan poros di pilih dari bahan yang difinis dingin S45C-D dengan kekuatan tarik 't8= 60 kg/rnm'.
Standard dan macam Lam bang Perlakuan panas Kekuatan Keterangan tarik
(kg/mm2) S30C Penormalan 48
Baja karbon konstruksi S35C t.
52
mesin (JIS G 4501) S40C .. 55
S45C .t
58
S50C tt
62
S55C r,
66 Ditarik dingin,
Batang baja yang difinis S35C-D 53 digerinda, dingin dibubut, atau
S45C-D 60 gabungan antara hal-hal S55C-D 72 tersebut
Table 3.1. Kerja bahan; Sumber : (Sularso, 1983)
Tegangan geser yang di izinkan ra = 'tB sfl x sf2 dimana:
ra = tegangan geser yang di izinkan poros (kg/rnrn")
t8 = tegangan tarik izin poros = 60 kg/mrn?
fI = factor keamanan akibat pengaruh massa untuk bahan S-C (baja karbon) diambil 6 sesuai dengan standart ASME (lit 1 hal 8 )
f2 = factor kearnanan akibat pengaruh bentuk poros atau daya spline pad a poros, di mana harga sebesar 1,3- 3,0 maka di ambil 2,5
Maka :
ta
=
18Sf] x Sf2
=
60 6xl,8=
5 , 5 k g / r n r n
?
UNIVERSITAS MEDAN AREA
Pcrtimbangan untuk momen diameter poros : rurnus :
dimana:
ds
=
[.~.:.
L.
'ta
KI 'I: CsT ) ~ ( Sularso, 1983 )
ds
=
diameter poros (mm)T
=
momen torsi rencana=
10977 kg mmcb
=
factor keamanan terhadap beban lentur harganya 1,2-2,3kt
=
faktor bila terjadi kejutan dan tumbukan besar atau kasar 1,5-3 .0. Maka:ds
=
[5..1 x 1,5x 1,2x 10977) ~ 5,5=
26,36 mmds
=
30 mm ( sesuai dengan tabel )Pada diameter poros di atas 30 mm, maka tegangan geser terjadi pad a poros adalah 't = 5, I [T [kg/mm"
ds3
't
=
5, I [10977] kg/mrn?303
't
=
5, I x 0,4 kg/mrn"r = 2,04 kg/rnrn"
Berdasarkan perhitungan di atas maka poros tersebut aman di pakai karen a tegangan geser yang
·erjadi lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan yaitu : 2 ..04 < 5,5 kg/rnm'
13
4 10 *22.4
I
40 100 *224 40024 (105) 240
11 25 42 110 250 420
260 440
4,5 *11,2 28 45 *112 280 450
12 30 120 300 -460
31.5 48 *315 480
5 *12,5 32 50 125 320 500
130 340 530
35 55
*5,6 14 33.5 56 140 *335 560
(15) 150 360
6 16
(17) 38 60 160
170 - 380 - t- 600
*6,3 18 63 180 630
19 190
20 200
22 65 220
7 70
*7,1 I 71 I
I 75 I I
8 80
9 8590
95
--
.-Table 3.2. diameter pores, Sumber : ( Sularso, 1983 )
Keterangan :
1. Tanda
*
menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standart.2. Bilangan di dalam kurung hanya di pakai untuk bagian di mana akan di pasang bantalan gelinding.
3.2. Spline dan Naff
Spline adalah untuk meneruskan daya putaran yang menerima dari kopling yang meneruskan ke poros. Sistem ini dapat di jumpai pada kendaraan roda empat.
Gambar 3.2 Spline
15 UNIVERSITAS MEDAN AREA 15
Spline yang direncanakan atau ketentuan ukuran spline antara lain:
Jumlah spline ( Z) Jarak antara spline Tinggi spline ( H )
=
8 buah=
(0,5) x 5=
O-ds 2 A.1. Perhitungan splineDiameter maksimum spline (diambil ds
=
30) Oimana:maka:
Os
=
0,81 x 0o =
300,81
= 37,04 mm
L
=
1,9 x dsL
=
1,9 x 30=
57 mm H=
O-ds=
37,04 -30 2=
3.52 mm2 W
=
0,5 x ds=
0,5 x 30 W=
15 mmJari-jari spline (rm) dapat di hitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : rm
=
RI + R2R2
Atau
dimana:
rm
=
jari-jari rata-ratao =
diameter splinerm
=
0 + ds4
Os = diameter poros = 30 mm
\Iaka:
rm
=
37,04 + 30=
16,76 4mmPermukaan kekuatan spline
8esarnya gaya pada spline (Fs) adalah : Fs
=
T/rmDimana:
Fs = Besarnya gaya-gaya yang berkerja T = Moment torsi rencana = 10977 kg mm Rm = jari-jari spline
Maka :
Fs
=
10977 kg.mm 16,76 mm=
654,95 kgBesarnya gaya yang di terima oleh setiap spline (Fm) Fm =Fslz
Dimana:
Z
=
jurnlah spline=
8 buah Fm=
besar gaya yang di terima Maka:Fm = 654,95
=
81,87 8 kgPemeriksaan tegangan tumbuk
Tegangan tumbuk yang terjadi (tc) adalah : rc = Fm/ Ac
dimana:
Ac
=
luas yang mengalami iumbukan (rnrn) Ac=
h x L= 3,52 x 57 Ac
=
200,64 mm?rnaka :
rc = FMI Ac
= 81.87 200,64
=
0,408 kg/mrn"Pemeriksaan tegangan geser
Tegangan geser yang terjadi (Tg) 19= Fm/Ag
Dirnana :
maka:
Ag= W x L
=
15x57mm Ag=
855 mm?19- Fm/ Ag
=
81,87kg 855 mrn"=
0,096 kg/mm?Tegangan kombinasi yang terjadi ('r)
1=
~(zr;Y +(rgY
=
~(0,408Kg / mm2y
+ (0,096Kg / mm2y
= 0,419 kg/mrn?
Bahan poros dengan spline di pilih dari baja dengan difinis dingin S45C-O
=
60 kg/mm. maka besar tegangan izin ( ta )=
5,5 kg/rum"Oimana syarat pemakaian aman adalah : ra ~ r =5,5 kg/mrn? > 0,4 t 9 kg/mm? (terpenuhi).
B. Perhitungan Naaf
Naaf berfungsi untuk menghubungkan plat gesek dengan spline pad a poros yang digerakkan. Pada saat kopling ierhubung maka daya dan putaran akan diteruskan dari plat gesek ke poros yang digerakkan melalui naaf.
533
POTONOAN
E-E P.DEPAN
Gambar 3.3 Naaf
Naaf yang di rencanakan adalah sebagai berikut : L= 1,5 x 0
= 1,5 x 37,04
= 55,56 mm
Bahan naff di ambil S35C-D dengan kekuatan (rb ) = 52 kg/rum"
Tegangan geser ijin naaf (rg )
Dirnana .
rb
=
tarik beban = 52 kg/rnrrr'fl = Faktor keamanan untuk baja = 6
f~
=
Faktor keamanan untuk alur baja=
1.8Maka:
"[a
=
526 X 1.8
=
4.815 kg/rnrn?Tegangan gesek yang terjadi pada naaf (rg )
Dimana:
rg = _.fm_
Wxl
fm
=
Gaya yang berkerja pada naaf ( 81,87 ) W = Jarak antara spline dengan yang lain L = panjang naafMaka:
rg
=
_tm_Wxl
= 81.87 15 x 57
=
0,096 kg/rnm?Tegangan Kombinasi C rt )
tt
= ~(
'C)2 + C rg)2=
.j'-CO-,-40-8-K-g-l-m-,-n--2) 2-+-(0-,0-9-6-K-"g-/-m-,-n-2 )-2=
0,419 kg/mrn!Persentase syarat keamanan adalah :
to
> tt = 5,5 kg/rnm? > 0,419 kg/mrn?(terpenuhi/arnan) Tegangan geser yang diizinkan lebih besar dari Tegangan kombinasi yang terjadi.
UNIVERSITAS MEDAN AREA 20 3.3. Plat Gesek
Plat gesek berfungsi unruk meneruskan momen akibat terjadinya gesekan pada plat, sekaligus berfungsi sebagai penahan dan penghindar dari adanya pembebanan yang berlebihan dan sebagai pembatas momen.
POTONGAN
B-B P. DEPAN
Garnbar 3.4 Plat Gesek
Syarat plat gesek antara lain:
• Tahan pada suhu yang tinggi
• Tahan pada gesekan
Pada pereneanaan ini bahan yang digunakan ialah besi cor dan asbes. Dengan asumsi material sangat baik untuk menghantar putaran serta tahan pada temperature tinggi.
3.3.1. Perhitungan ukuran plat gesek
Ukuran palt atau bidang gesek yang di gunakan kopling dapat dihitung dengan : _\;IF =: 2 F x p x 2 x Z x rm2 kg em
B
Adapun jen is-jenis bahan pial gesek dapat di Iihat pada lab Ie bahan ini :
Material Operating I Koefisien Unit pers Max operating
Friction In oil 10,08 6-8 250
Hardener In oil 0,06 6-8 250
Cast iron Dry 0,15 2,5-4 300
Cast iron In oil 0,15 4 150
Bronze Dry 0,3 2-3 200
Asbestos Dry I 0,4 2-3 550
Table 3.3. material dan kaPasiraskerJian•va. Sumber : (Jack Stolk. 1993)
Dalam perancanaan ini bahan pial gesek di pilih adalah asbc lOSdan tebal bahan tcrsebut adalah :
Koefisicn gesek ( F)
=
0,4 (diambil)Tekanan perrnukaan (p)
=
3 kg/rum? (diarnbil) Perhitungan pial gesek :Mtd
=
2 F x P x 2 x b x rm2B Dimana :
Mtd
=
moment yang di reneanakan (kg/em)=
1097,6 kg/em F=
koefisien gesek (0,4) (diambil)P
=
tekanan permukaan ( 3,5-7,0 kg/mm-latau (0,35- 0,7 kg/rnm-)=
3 kg/rum?Z
=
jumlah pasangan yang bergerak = I (plat tunggal)P =
faktor kerja plat (1,2-1,5)=
1,5 (d iambi I) b=
lebar plat (0,2-0,5)=
0,5 (diambil) maka:1097,6 = 2 ( 0.4 ) x 3 x 0_5 rm x rm1 1,5
rrn!
=
1097,6 x 1.5 1,224I'm
=
10,04 em=
100,4 mrn\laka lebar bidang gesek (b) adalah : b
=
0,4 x rm=
0,4 x 10,04= 4,016 em
=40,16 mm
Jari-jari dalam bidang gesek (ri)
r,
=
I'm - Q=
10,0~ -4.0162=
8,032 em=
8,032 mmDiameter dalam bidang gesek (0,)
DI =2x fJ
=
2 x 8,032=
16,06 em=
160,6 mrn Jari-jari dalam bidang gesek (r2)r2 = rm + Q 2
= 10,04 + 4.016
=
12,05 em 2= 120,5 mm Diameter luar bidang gesek (02)
=
2 x 12,05=
24,lcm=
241 mmBesar gaya yang menentukan faktor adalah :
F = A x Pa
Dimana:
Pa = Tekanan yang di inginkan
=
0,007 - 0,07 ( besi cor dan asbes )=
0,007 kg/rnm- ( diambil)A
=
luas bidang gesek4 4
dimana :
n
=
jumlah paku keling dan parit=
18dp
=
Diameter paku kel ing=
3 mm=
panjang paritUNIVERSITAS MEDAN AREA 23
karenajumlah paku keling (n) maka total luas permukaan (Lp) adalah : Lp
=
n I! dp24
=
18 I! 324
= 127,17 mm2
Dimana panjang parit (b)
b
=
= -
2-
4--
1-
m--
m -160,6mm
2
=
40,2 mmMaka luas bidang gesek (A) adalah :
A
=
Sehingga:
= =
2317 mm 'F
=
A.xpa=
2317 mm 2 X O,07KgI mm 2=
16,22 KgMoment yang terjadi pad a plat gesek (mg) Mg =Md + Mt
Dimana:
Md = Momen dinamis Mt = Momen torsi
T = Waktu penyambungan kopling (3 detik ) W = Kecepatan sudut
Ap = Kerja plat gesek akibat energi kinetic
Maka:
Ap
=
100x75x212
=
1250 Kg/mmW
=
Znn60
=
2x3,14x6000 60=
62,8 rad/detmd
=
2 x ApWx2
=
2 x 1250 62,8 x 2=
19,90 kg/mm Maka torsi (mt) adalah :Mt = 2 x P x 0,4 x 0,4 ( rm2 x Z) 1,5
=
2 x 3 x 0,4 x 0,4 ( 13,82 x 2 ) 1,5=
243,8 kg emDari perhitungan di alas maka moment yang terjadi pad a plat gesek adalah : Mg
=
Md+Mt=
19,9 Kg em + 243.8 Kg em=
263,7 Kg emehingga beban perbandingan untuk kekuatan dari momen yang terjadi adalah
Mtd ~ Mg
=
1097.6 kg em ~ 263,7 kg em (rntd lebih be ar dari Mg)sehingga konstruksi pemakaian ini cukup aman. Oaya yang hilang karena gesekan (Ng)
g
=
MQ X W x I x ZF x 75 x 3600
=
263.7 x 62.8 x 2 x 2=
0.15 Ok 1,622 x 75 x 3600Oaya maximum yang terjadi (Dmax) adalah :
o
max=
Mtd x n9,74 x lOs
=
1097,6 x 6000 9,74 X 105= 6,76 mm Daya mekanisme adalah :
Nm
=
D max x 0,5 x 2 + p ( 6000-10,3 ) 6000= 6.76 x 0,5 x 2 + 100 (6000-10.3)
=
106.58Efisiensi kopling ( ~ ) adalah :
6000
ilK = Nm - Ng x 100 % Nm
= 106,58 - 0,15 x 100 % 106,58
= 99,8 %
UNIVERSITAS MEDAN AREA 26 3.4. Pegas
Pada pegas kendaraan. baik roda dua maupun roda empat berfungsi sebagai penarik tumbukan atau kejuran sebagai media pembalik dalarn perencanaan direncanakan dua pegas yaitu
: Pegas matahari (diafragma) dan pegas tekan (kejut)
._;.L,
~
POTONGAhl
j-j
P . DEPAi I
Gambar 3.5 Pegas
3.4.1. Perhitungan Pegas Matahari ( Diafragma )
Pad a prinsipnya cara kerja pegas matahari sama dengan sistern cantilever beam, dimana difleksi pada pegas ini terjadi bila gaya di abaikan oleh penekan ujung.
Perhitung gaya pada pegas dapat di hitung dengan menggunakan rumus persamaan sebagai berikut
Qp=Q
dimana:
Q
=
gaya untuk melepas kopling n = jumlah pegas = ( 18 )UNIVERSITAS MEDAN AREA 27
untuk mendapat besar Q lebih dahulu di eari besar gaya tekan pegas terhadap plat gesek ( pd ) pd
=
Pv x fkDimana :
Pv
=
Tekanan rurnbuk izin a be=
3-4 kg, em ( 3 kg/em diambil ) Ik=
Luas perrnukaan gesek ( ~31. 7 ern? )rnaka :
pd
=
3 kg/ern? x 231,7 em?=
695, I kgPad a prinsipnya kerja pegas rnatahari mengalami keseimbangan, maka pada pegas berlaku system kescimbangan : Lm
=
0Dari garnbar di ats dapat di lihat bahwa keseimbangan adalah nol atau Lm
=
0Q x I :.: pd x k Dimana:
L
=
panjang cutter K=
konstanta pegas Maka:ehingga;
Q
=
695.1 kg/I.5 em=
154,45 3emkgQp=Q n
=
154.45 kg 18=
8.58 kgLenturan atau defleksi yang terjadi pada pegas ( 0 )
o =
8 oX n oX 03 X 0Dol x G Dimana:
8
=
lendutan atau defleksi pegas ( rnrn )Q
=
gaya pada pegaG
=
Modulus geser=
7,5 x 103 kg/mm ' (untuk baja )o =
Diameter liliran rata-rata=
13 mrn 0= Diameter kawat = 2,90mmMaka:
8
=
8 x 18 X 133 x 204.4=
64665619.2 2.90" x 7.5 X 103 530460,75=
121,9mm tegangan lentur yang terjadi (TI) adalah :Dimana:
TI
=
Op x Lx h bxh3TI
=
Tegangan lemur yang terjadi ( kg/mrn/) Qp=
gaya pad a pegasL = panjang pegas ke pin curter 3 em = 30 mrn
h
=
Tebal pegas 3,5 mmB
=
Tinggi pegas=
6 x h = 6 x 3.5=
21 rnrnMaka:
TI
=
8,58 x 30 x 3.5=
900.9 21 x ( 3,5 ) 3 900A=
1,0006 kg/mrn '3 ....2. Pcrhitungan Pegas Tekan
Pegas tekan berfungsi untuk meredam getaran sewaktu kopl ing bekerja akibat getaran saat pcnyambungan maupun getaran akibat pernutusan pad a kopling. Pad a perencanaan ini jumlah pegas tekan ( Z= 6 buah )
Gaya yang dialami pad a pegas iekan
Dimana:
F = Mtd Rm
Mtd
=
Moment yang di reneanakan Rm=
jari-jari letak pegas (em)Rm
=
Do- Dp 4=
'2.4 -3.2 4=
4,8em Rm=
48 mm maka :F = 10977 k!! mm 48mm
=
228,69 kgGaya yang di terima setiap pegas ( Fp ) Fp
= .E
z
=
228.69 kg 6 Fp=
38,12 kgDalam pegas yang di rencanakan adalah bahan SUS 316 WPA ( kawat baja poros )yang memiliki
tegangan tarik sebesar (120 - 145 kg/mm/)
Dimana:
T max
=
Kd 8 x D x Fp1t X d3
Kd
=
faktor pegangan pegas dari awal Kd = (C + 05) = 7+0.5 =10,7C 7
D = Diameter lilitan rata-rata = 22,4 mm d
=
diameter kawat=
3,2 mrnrnaka :
t max 1.07 8 x 22.4 x 38.12 3.14 X 3.23 71.04 kg/mm?
Tabel diameter standart dari kawat baja keras dan kawat musik
0,08 0,50 2,90 *6,50 0,90 0,55 3,20 *7,00 0,1 0,60 3,50 *8,00 0,12 0,65 4,00 *9,00 0,14 0,70 4,50 *10,00 0,16 0,90 5,00
0,18 1,00 5,50 0,2 1,20 6,0 0,23 1,40
0,26 1,60 0,29 1,80 0,32 2,00 0,35 2,30 0,45 2,60
Table 3.4. diameter kawat, Surnber : (Sularso, 1983 )
Sedangkan besar tegangan punter (rp) pad a pegas tekan yaitu : Tp = 8 Fp x 0
= 8 x 38,12 x 22.4 3,14 x (3,2) 3
Tp 66,39 kg/rnrn Dari syarat pemakaian
T, ~ tp
=
71,04 kg/rum ~ 66,39 kg/rnrn? (arnan digunakan) karen a tegangan izin maksimum lebih besar dari tegangan punter yang terjadi.UNIVERSITAS MEDAN AREA 31
UNIVERSITAS MEDAN AREA 32
[-
POTONGA 3.5. Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang rnenumpu poros yang berbeban sehingga putaran dan getaran bolak-balik dapat berputar secara halu . dan tahan lama. Bantalan hams kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesinnya berkerja dengan baik, j ika bantalan tidak berfungsi
dengan baik maka prestasi seluruh sistern akan menurun atau tidak berkerja sernestinya.
H-H P.DEPAN V1A93Q.9 II1Ai)1t10T09 Gambar 3.6 Bantalan Radial (kiri) dan Bantalan Aksial (kanan)
3.5.1. Perhitungan Bantalan
Berdasarkan Tabel dibawah, dipilih 630622, didapat d
=
30 mm, D=
72 mm, B=
19mm, r=
2 mm. C=
2090 kg. Co=
1440 kgDengan demikian beban ekivalen dinamis Pa (Kg) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan:
Pa
=
X . Fr + Y . Fa ( Sularso, 1983 )Dimana:
Fr Fa X,Y
= Beban Radial (kg)
= Beban Aksial (kg)
=
Harga - harga yang terdapat dalam label 3.5UNIVERSITAS MEDAN AREA 6000
kontak
10
I
I
26 8 0,5
(kg)
360
(kg)
196
6001 6001ZZ 6001VV 12 28 8 0,5 400 229
6002 02ZZ 02W 15 32 9 0,5 440 263
6003 6003ZZ 6003VV 17 35 10 0,5 470 296
6004 04ZZ 04W 20 42 12 1 735 464
6005 05ZZ 05VV 25 47 12 1 790 530
6006 6006Z2 6006VV 30 55 13 1,5 1030 740
6007 07ZZ 07VV 35 62 14 1,5 1250 915
6008 082Z 08VV 40 68 15 1,5 1310 1010
6009 600922 6009VV 45 75 16 1,5 1640 1320
6010 1022 10VV 50 80 16 1,5 1710 1430
6200 6200Z2 6200VV 10 30 9 1 400 236
6201 01ZZ 01VV 12 32 10 1 535 305
6202 02ZZ 02W 15 35 11 1 600 360
6203 620322 6203VV 17 40 12 1 750 460
6204 04ZZ 04W 20 47 14 1,5 1000 635
5205 05ZZ 05W 25 52 15 1,5 1100 703
6206 6206ZZ 6206VV 30 62 16 1,5 1530 1050
6207 07ZZ 07W 35 72 17 2 2010 1430
6208 08ZZ 08W 40 80 18 2 2380 1650
6209 6209ZZ 6209VV 45 85 19 2 2570 1880
6210 10Zl lOW 50 90 20 2 3750 2100
6300 6300ZZ 6300VV 10 35 11 1 635 365
6301 012Z 01VV 12 37 12 1,5 760 450
6302 02ZZ 02VV 15 42 13 1,5 895 545
6303 6303ZZ 6303VV 17 47 14 1,5 1070 660
6304 04ZZ 04VV 20 52 15 2 1250 785
6305 05ZZ 05VV 25 62 17 2 1610 1080
6306 6306ZZ 6306VV 30 72 19 2 2090 1440
6307 07ZZ 07VV 35 80 20 2,5 2620 1840
6308 08ZZ 08VV 40 90 23 2,5 3200 2300
6309 6309ZZ 6309VV 45 100 25 2,5 4150 3100
6310 10ZZ 10VV 50 110 27 3 4850 3650
Nomor bantalan Ukuran luar
-
Jenis Oua Oua
terbuka sekat sekat d
10
Kapasitas Kapasitas nominal nominal B r dinamis statis tanpa spesifik C spesifik Co
Table 3.5. material bantalan, Sumber: (Sularso, 1983)
Untuk banta Ian bola alur dalam dan berbaris tunggal : Maka:
Fa/Co
=
0,014 (direncanakan)UNIVERSITAS MEDAN AREA 34 Dengan:
Co
=
1650 kg: kapasitas nominal statis spesifik C=
2380 kg : kapasitas nominal dinamis spesifik Sehingga: Fa=
Co. CFa
=
0,014 x 1440=
20,16 kgSedangkan (Fr) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :
Fa > e, unruk baris tunggal v.Fr
Dimana:
Fr
= -
F,
a v.e
dengan (e)
=
0,19 dan (v)=
1.2Maka:
Fr
=
20,16=
88,42Kg1,2xO,19 Harga : X
=
0,56Y
=
2,30 Maka:Pa
=
X . Fr + Y . Fa=
0,56 x 88,42 + 2,30 x 20,16= 95,88 Kg
Jika C (Kg) menyatakan beban nominal dinamis spesifik dan Pa (Kg) beban ekivalen dinamis, nama faktor kecepatan (fn) untuk bantalan bola adalah:
In
=(3~~3)x- (
Sularso, 1983)dimana : n = 6000 rpm
(
Maka:
In =
..
.)
,,
".
')
".) )
1<'=
00056113=
0.177 6000 /3 'Sedangkan faktor umur bantalan adalah :
fh = In. .E_
Pa
=
0 177x 2090=
3 86, 95,88 '
Sehingga umur nominal untuk banta Ian bola adalah :
Lh
=
500 . (fh}', CSularso, 1983)=
500 x ( 3,86 )3 = 28756.228 jamDiperkirakan ketahanan dari bantalan. dilihat dari umur nominal bantalan ( Lh
=
28756,228jam) dan berdasarkan dalam tabel umur bantalan. maka banta Ian ini termasuk pemakaian sebentar
- sebentar ( tidak terus menerus ).
Dalam perencanaan ini direncanakan pernakaian elama ( 24 jam) perhari maka :
28756,228
=
1198 hari 24Sehingga diperkirakan umur bantalan apabila dipakai secara kontiniu (24am/hari) maka lamanya pemakaian kira - kira 3,273 tahun, dimana I tahun 366 hari.
UNIVERSITAS MEDAN AREA 37 Maka:
F
=
10977 kg/mm 40mm=
274,4 kg ehingga beban tarik aksial (Fb)Fb
= £
N
=
274,4kg 8 Fb=
34,3 kgBahan terbuat dari 50 dengan kekuatan tarik (rb)
=
55 kg/rum", Tegangan geser izin (tg) adalah :Dimana:
tg
=
tb Sfl x Sf2Sf = faktor keamanan untuk baja karbon ternpa
=
8Sf
=
Faktor keamana untuk baja karbon dengan pengaruh massa 1,3-3,0=
3,0 (3,0 diambil)rg
=
55 kg/mm28x2
=
3,43 kg/rnrn?Tegangan tarik yang terjadi (rt) adalah : tt
=
FbA
Dimaria:
Fb
=
beban tarik aksialTa
=
tegangan tarik yang di izinkanMaka:
\V= F
V-;;;
~4x274,-+Kg 3.1-+x8
=
43,69dJ
=
43,129 (sesuai table 3.6.) A=
IL(dJ)~4
A
=
3.14 (43,129)2 4=
1460,19 mm sehingga:tt
=
34.3 kQ 1460,19 rnm=
0.0235 kg/rum?Syarat pemakaian 19 :::r:t
=
3,43 kglmm2:::: 0,0235 kg/mm?Maka konstruksi bam pengikat poros dengan flywheel aman untuk di pakai dan spesefikasi yang sudah di dapat atau di rencanakan antara lain:
Diameter luar (D)
=
48.000 rnrnDiameter Efektif'(Di)
=
44,752 mm UNIVERSITAS MEDAN AREA 38393 UNIVERSITAS MEDAN AREA
Diameter dalarn (01)
=
43.129 mm Jarak bagi (p) =5mmTinggi kaitan (H)
=
2,706 mmB. Saut pengikat rumah kopling dengan flywheel
Jurnlah baut yang di rencanakan ada 12 buah Jarak surnbu ke baut (R)
=
60 rnrn.Maka gaya yang di terirna oleh setiap baut adalah : F
=
MtdR
=
10977 k!!lmm 60mm=
182,95 kgSehingga gaya yang di terima oleh setiap baut (fb) adalah :
fb=E
11
=
182.95 12=
15,245 kgBahan baut adalah SS 50 dengan kekuatan tarik (rb) adalah 55 kg/rnrn?
W=F
dl2:
= {4;:
~;;;;;
UNIVERSI