40026998 Tugas Elemen Mesin II Perencanaan Kopling Mobil Avanza

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

TUGAS ELEMEN MESIN II Dosen Pembimbing:

Fauzan,ST,MT

Oleh: Muchlis Zain D21107099

TUGAS ELEMEN MESIN II :Dosen : FAUZAN,ST.,MT.

PERENCANAAN KOPLINGPADA MOBIL AVANZA

OLEH:

MUCHLIS ZAIND211 O7 O99

JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2009

1



Fauzan,ST,MT


KATA PENGANTAR

Asalamualaikum Wr. WbPuji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan

karunia, atas terselesaikannya Tugas Elemen Mesin II ini walaupun masih jauh dari tarap

kesempurnaan.

Dalam Tugas Elemen Mesin II ini, penulis mencoba merencanakan suatu kopling

mobil Avanza, dengan daya dan putaran mesin yang tertentu. Dalam merencanakan kopling

ini penulis mengambil literatur dari berbagai buku-buku mesin dan masukan dari teman-

teman serta dosen.

Penulis hendak mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Fauzan,ST.,MT.

selaku pembimbing tugas dalam perencanaan ini, yang telah banyak membimbing dalam

penyusunan Tugas Elemen Mesin II ini. Serta kepada rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik

Mesin unhas terutama angkatan Turbin 2007.

Akhir kata penulis mengharapkan adanya sumbang saran yang dapat beramanfaat

bagi penulis untuk memperbaiki isi perencanaan ini.

Wasalamualaikum Wr. Wb

Makassar, 10 Desember 2009

( Penyusun)

2



Fauzan,ST,MT


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang....................................................................... 1

1.2. Tujuan.................................................................................... 1

1.3. Batasan masalah..................................................................... 2

BAB II TEORI DASAR

2.1. Pengertian kopling.................................................................... 3

2.2. Klasifikasi kopling.................................................................... 4

2.3. Rumus-rumus yang digunakan dalam percobaan...................... 6

BAB III PERENCANAAN

3.1. Desain Poros............................................................................. 10

3.2. Desaimn Kampas Kopling........................................................ 14

3.3. Karakteristik Kopling............................................................... 26

BAB IV PENUTUP

4.1. Kesimpulan................................................................................ 31

4.2. Saran.......................................................................................... 31

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA....................................................................... 32

NOMENKLATUR

3



Fauzan,ST,MT


Nama dan Lambang Satuan

Momen puntir yang terjadi (Mp) kg.mm

Momen puntir yang direncanakan (Mtd) kg.mm

Daya mesin maksimum (N) dk

Putaran Mesin (n) rpm

Faktor keamanan ( v,s,) -

Momen gesek (Mfr) kg.mm

Tegangan geser yang diizinkan (bol) kg/cm2

Tegangan tarik yang diizinkan (bol) kg/cm2

Diameter poros (dp) cm

Diameter spline (ds) cm

Tinggi spline (h) cm

Lebar spline (w) cm

Jari-jari rata-rata cm

Panjang (l) cm

Jumlah spline (z) -

Lebar permukaan gesek (b) cm

Luas penampang poros (A) cm2

Tekanan yang terjadi (P) kg/cm2

Gaya Tekan (F) kg.cm/s2

4



Fauzan,ST,MT


Jari-jari dalam (r1) cm

Jari-jari luar (r0) m

Berat kopling (G) kg

Defleksi yang terjadi (Y) cm

Putaran kritis (ncr) rpm

Diameter kritis cm

Energi yang hilang karena gesekan (Wg) watt

Putaran sudut () rad/s

Waktu (t) detik

Panas jenis spesifik (Cp) J/kg0C

Tebal plat gesek (a) cm

Umur kopling (Lt) jam/tahun

Kerja beban spesifik (k) watt jam/cm3

Daya yang hilang (Nfr) watt

Luas permukaan gesek (Am) cm2

Efesiensi kopling () %

BAB I

PENDAHULUAN

5



Fauzan,ST,MT


1.1. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kendaraan merupakan sarana terpenting dalam

sistem transportasi dan sangat dibutuhkan. Ide pengembangan sarana transportasi yang

kian berkembang, menunjukkan suatu bukti nyata dengan adanya perubahan-perubahan

yang terjadi pada sarana transportasi tersebut. Kendaraan yang dahulunya bersifat klasik

dimana mengandalkan tenaga hewan, kini telah berubah menjadi modern yang lebih

mengandalkan mekanik atau mesin.

Mobil sebagai salah satu sarana transportasi, kerap dipakai oleh segenap

masyarakat. Dapat dikatakan bahwa mobil memiliki kelebian tersendiri dibandingkan

dengan kendaraan bermotor lainya. Diantaranya adalah dapat mengangkut beban yang

besar, dapat dipakai untuk menempuh perjalanan yang jauh, memiliki konstruksi yang

lebih kokoh dan stabil serta kelebihan-kelebihan lainnya.

Namun kadangkala kita selalu diperhadapkan pada masalah-masalah teknis

permesinannya. Hal ini membuktikan bahwa mesin tersebut yang terdiri dari bermacam-

macam elemen mesin memegang peranan yang sangat penting. Salah satu elemen mesin

yang akan dibahas lebih jauh pada tugas perencanaan ini adalah kopling, dalam hali ini

Kopling Pada Mobil Avanza.

1.2. Tujuan

6



Fauzan,ST,MT


Karena suatu perencanaa elemen mesin haruslah benar-benar akurat atau teliti,

maka khusus dalam perencanaan kopling ini terdapat beberapa tujuan yang hendak

dicapai agar memiliki efisiensi yang tinggi, antara lain :

a. Mendapatkan kekuatan kopling yang baik dengan dasar bahwa faktor

keamanan yang dimilikinya adalah optimal yang ditunjang dengan

pemilihan bahan yang sesuai.

b. Memiliki efisiensi kerja yang tinggi.

c. Mendapatkan kopling yang kuat tetapi ekonomis.

d. Dapat memperkirakan umur kopling yang direncanakan.

1.3 Batasan Masalah.

Dalam perencanaan kopling ini tidak semua bagian-bagian dari sebuah kopling

kami jabarkan. Hanya sebahagian saja dimana dalam hal ini yang kami bahas adalah :

1. Diameter poros

2. Diameter sepline

3. Diameter plat gesek

4. Diameter plat tengah

5. Efisiensi kopling

6. Lamamya pemakaian

BAB II

TEORI DASAR

7



Fauzan,ST,MT


2.1. Pengertian Kopling

Kopling merupakan suatu bagian dari mesin yang berfungsi sebagai sambungan

poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau kadang-kadang harus ikut

berputar dengan poros tersebut. Elemen mesin serupa itu ialah umpamanya puli sabuk,

puli tali dan puli rantai, roda gigi serta tromol.

Sehubungan dengan tujuannya, terdapat bermacam-macam prinsip kopling.

Prinsip-prinsip tersebut antara lain :

a) Kalau harus dibuat suatu sambungan mati, dipergunakan kopling lekat

b) Kalau kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu terhadap

poros yang lain dalam arah memanjang sebagai akibat perubahan yang

diakibatkan oleh perubahan temperatur, dalam arah radial sebagai akibat

ketidaktelitian ketika memasang maka dipasang kopling yang dapat

bergerak atau fleksibel.

c) Suatu sambungan yang mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan

lewat pengubahan kerja menjadi kalor danyang banyak atau sedikit

meredam getaran, dinamakan kopling elastik.

d) Apabila sambungan dapat dibuat bekerja hanya kalau sedang berhenti,

tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak, maka kita sedang

berhadapan dengan kopling yang dapat dilepaskan. Misalnya pada

kopling cakar.

e) Apabila sambungan sembarang waktu selama sedang bergerak harus

dapat dihubungkan dan dilepaskan, maka yang dipergunakan ialah

8



Fauzan,ST,MT


kopling yang dapat dihubungkan, kopling gesek, kopling hidrolik atau

kopling induksi elektromagnetik.

f) Untuk pekerjaan berat atau pekerjaa yang peka, dipergunakan kopling

aman untuk menghindari tumbukan dalam bagian yang peka dalam

perkakas yang digerakkan atau beban terlampau besar dalam mesin

penggerak, motor dan sebagainya. Untuk yang belakangan ini juga

diterapkan kopling starter.

Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencana kopling adalah sebagai

berikut :

a) Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai

garis tengah yang sekecil mungkin.

b) Garis-sumbu poros yang hendak di sambung harus berderet dengan

tepat terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastik.

c) Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada gasris sumbu

poros, tambahan pula kopling harus disetimbangkan dinamik, kalau

tidak, kopling akan berayun. (Apabila titik barat terletak dalam garis-

sumbu, maka kopling telah disetimbangkan).

d) Kopling harus dapat di pasang dan dilepaskan dengan mudah.

e) Bagian menonjol harus di cegah atau ditutupi demikian rupa sehingga

tidak menimbulkan bahaya.

2.2. Klasifikasi Kopling

Secara umum kopling dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu :

9



Fauzan,ST,MT


a) Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus

putaran dan daya poros pengerak ke poros yang digerakkan secara pasti

(tanpa terjadi slip), dimana sumbu poros tersebut terletak pada suatu

garis lurus. Yang termasuk kopling tetap adalah

1. Kopling kaku

Kopling ini dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu

segaris. Kopling ini dipakai pada mesin dan poros transmisi umumnya di pabrik-

pabrik. Kopling ini terbagi atas:

Kopling box atau kotak digunakan apabila dua buah poros dan

transmisi harus dihubungkan dengan sebuah garis. Kopling ini dipakai

pada poros transmisi.

Kopling flens kaku terdiri dari naf dengan flens yang terbuat dari besi

cor atau baja cor dan dipasang pada ujung poros yang diberi pasak

serta diikat dengan flensnya. Dalam beberapa hal, naf pada poros

dengan sumbunya dipress atau dibaut.

Kopling flens tempa.

2. Kopling luwes, kopling ini terbagi atas:

Kopling fans lurus

Kopling karet ban

Kopling karet bintang

Kopling rantai

Kopling gigi

10



Fauzan,ST,MT


3. Kopling universal, kopling ini terbagi atas:

Kopling universal hook

Kopling universal

b) Kopling Tidak Tetap

Yaitu suatu elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakkan

dengan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan

daya serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam

keadaan diam maupun berputar. Jenis kopling tidak tetap ini adalah

1. Kopling cakar

Kopling ini berfungsi untuk meneruskan momen dengan kontak positif (tidak

dengan perantaraan gesekan) sehingga tidak terjadi slip. Ada dua bentuk kopling cakar

yaitu:

Kopling cakar persegi

Kopling cakar spiral

2. Kopling Plat. Kopling ini disusun berdasarkan :

Berdasarkan banyaknya plat yaitu kopling plat tunggal dan kopling plat

banyak

Berdasarkan ada tidaknya pelumas yang digunakan yaitu basah dan

kering.

Berdasarkan pelayanannya yaitu kopling manual, hidrolik, numatik dan

elektromagnetik.

3. Kopling kerucut

4. Kopling friwill

11



Fauzan,ST,MT


5. Kopling gesek ( dutch )

2.3. Rumus-Rumus Yang Digunakan

1. Momen Puntir (Mp)

Mp = 71620 N/n (Kg/mm2) ...1

Dimana : N = Daya maksimum mesin (Hp)

n = Putaran mesin (rpm)

2. Momen puntir yang direncanakan

Mtd = Mp x v......2

3. Momen Gesek (Mfr)

Mfr = B x Mtd.3

4. Tegangan tarik yang diizinkan

std

bol

= ...4

5. Tegangan geser yang diizinkan

sbol

bol

= ..5

6. Diameter Poros

Dp = [ 5 . Mfr/bolII]1/3....6

7. Diameter Spline

Ds = dp/0.8.7

8. Tinggi spline

H = 0.1 x ds8

9. Lebar spline

W = 0.25 x ds.9

10. Jari-jari rata-rata

4DsDprm += .........10

11. Tegangan geser yang terjadi pada poros

AP

s = .....11

12



Fauzan,ST,MT


12. Tegangan geser yang terjadi pada spline

zFmMg

g ..= ......12

13. Perbandingan lebar permukaan gesek terhadap jari-jari rata-rata

b = r0 r1 ..13

rm = 0.5(r0 + r1)

14. Perbandingan jari-jari dalam dengan jari-jari luar

r1/r0 = ( 0.6 0.8 )14

15. Momen Gesek

Mfr = f . P . Fm . rm.15

16. Jari-jari dalam plat gesek

r1g = 0.6 r0g..16

17. Diameter luar plat gesek

D0g = 2 . r0...17

18. Diameter dalam plat gesek

D1g = 2 . r1g.....18

19. Berat plat gesek

Gl = 2 . (D0g2 D1g2) t . asbes / 4......1920. Perhitungan berat plat tengah

G2 = . (D0t D1t) . t . plat...........2021. Perhitungan naf

G3 = .(D0n-D1n) . t . baja......2122. Perhitungan berat rumah kopling

G4 = . ((D0g + 2 . A . K)2 D1n2) . t. plat2223. Perhitungan berat poros

G5 = . dp2 . t . plat..23

24. Defleksi akibat beban poros

348...5 4

= q ...24

13



Fauzan,ST,MT


25. Defleksi akibat berat kopling

348.3

= ...25

26. Putaran Kritis

Ncr = 300 tot1

.26

27. Akibat beban terpusat

ML1 = Pl/4.27

28. Akibat beban terbagi merata

Ml2 = gl2/8.....28

29. Momen lentur yang terjadi

Mltot = Pl/4 + gl2/8.....29

30. Diameter Kritis

Mrc = (ml)2 + A (mp)2.....30

31. Diameter kritis yang terjadi pada poros

bolii

redDcr.1,0

= .31

32. Energi yang dihilangkan karena gesekan

Wg = Mtd . W . t/2....32

33. Kenaikan Suhu

Q = Wg = G . Cp . Dt....33

34. Umur Kopling

frmka

= .. ...34

35. Efesiensi Kopling

mfrm

= ..35

BAB III

PERENCANAAN

14



Fauzan,ST,MT


Data perencanaan dari Mobil Avanza dengan type standart deck :

1. Daya maksimum : 83 Ps

2. Putaran maksimum : 4200 rpm

3.1. Desain Poros

A. Perhitungan Diameter Poros

1. Momen Puntir Yang terjadi

nNMp 71620=

cmkgMp .34,141542008371620 ==

2. Momen Puntir Yang Direncanakan

Mtd = Mp. V ; V = Faktor Keamanan

= 1 6

= dipilih 4, untuk mengantisipasi adanya

pembebanan yang tiba-tiba.

Semakin tinggi faktor keamanan maka momen puntir yang direncanakan

semakin baik terhadap perencanaan poros.

Mtd = (1415.34) (4)

= 5661.36 kg.cm.

3. Momen Gesek

Mfr = . Mtd ; = Faktor konstanta = 1,2 1,5

= dipilih 1,2 untuk memperoleh gesekan yang

kecil, sehingga poros yang direncanakan tidak

mudah aus.

Semakin besar konstanta maka momen gesek yang terjadi semakin rendah

menyebabkan gesekan yang terjadi juga semakin besar.

Mfr = (1,2) (5661.36)

= 6793,63 kg.cm

4. Diameter Poros

15



Fauzan,ST,MT


Karena poros merupakan bagian dari suatu mesin yang sangat vital, maka

material poros yang digunakan haruslah benar-benar kuat. Untuk menjaga agar dalam

operasinya lebih aman maka dipilih baja St 60 sebagai bahan poros dalam perencanaan

ini.

Poros dianggap berada pada kondisi beban dinamis II dengan faktor keamanan

S = 5 8 maka tegangan-tegangan yang terjadi adalah sebagai berikut : (dipilih S = 6)

a. Tegangan tarik yang diizinkan :

210006

6000cm

kgboll II ==

b. Tegangan geser yang diizinkan :

73,1II

IIboll

boll

=

203,57873,11000

cmkgboll II ==

c. Diameter Poros

3.5

bol

MfrDp

=

= 3 03,57863,6793.5

= 3,88 cm

= 4 cm

5. Pemeriksaan tegangan geser pada poros

24 dp

PAP

spi

==

kgl

MpP 34,14110

34,1415===

225,11434,141

24

cmkgs

x==

pi

Material poros cukup aman karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil

dari tegangan geser yang diizinkan yaitu :

16



Fauzan,ST,MT


s <

11,25 < 578,03 kg/cm2

B. Perhitungan Splines

Splines berfungsi untuk menghubungkan poros dengan cakra sehingga momen

puntir cakra dapat dipindahkan melalui alur splines yang mengakibatkan poros berputar

bersama-sama dengan cakra.

1. Pemilihan bahan splines

Dari perencanaan ini material poros yang digunakan adalah baja St 70

maka bahan sepline yang digunakan juga adalah baja St 70 yang bekerja

pada kondisi pembebanan dinamis II dengan faktor keamanan yang

diambil adalah 8. Selanjutnya dari bahan tersebut kita dapat menentukan

tegangan tegangan yang diizinkan, yaitu :

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

bol II = 67000

= 1166,6 kg/cm2

Tegangan geser yang diizinkan adalah :

bolII = 7,16,1166

7,1=

IIbol

bol II = 686,27 kg/cm2

2. Pemilihan jumlah splines

Dengan menentukan jumlah splines, kita dapat menentukan dimensi

splines yang lain. Dalam perencanaan ini kita merencana sebanyak 10

buah splines.

3. Perhitungan diameter splines (Ds)

8,0dpDs =

= 8,04

= 5 cm

4. Jari-jari rata-rata splines (rms)

17



Fauzan,ST,MT


rms = (Ds + dp)

= (5 + 4)

= 2,25 cm 5. Tingi splines

h = 0,1 Ds

= 0,1 (5)

= 0,5 cm

6. Lebar Splines (w=b)

w = 0,25 Ds

= 0,25 (5)

= 1,25 cm

7. Diameter rata-rata splines (Dms)

Dms = 2 rms= 2 (2,25)

= 4,5 cm

8. Koreksi faktor keamanan pada spline

Tegangan geser yang terjadi pada spline

... zFrmMfr

g =

dimana : = 0,75 (untuk distribusi pembebanan merata)

F = 0,8 . dm . l/z

Dimana : l = panjang spline

= 6 cm (direncanakan)

z = 2.rm

= 2 . 2,25

= 4,5 cm

F = 0,8 . 4,5 . 6/10

= 2,16 cm2

75,0.10.16,2.25,263,6793

=g

18



Fauzan,ST,MT


= 186,38 kg/cm2

3.2. Desain Kampas Kopling

Dari tabel untuk bahan plat gerek spesifikasinya adalah sebagai berikut (buku ir.J

Stolk hal.210) selnjutnya terdapat pada lampiran.

a) Material plat gesek : asbes

b) Keadaan plat gesek : kering

c) Koefisien gesek (f) : 0,2

d) Tekanan permukaan (P) : 8 kg/cm2

e) Temperatur maksimum : 250C

A. Perhitungan Plat gesek

1. Perbandingan lebar permukaan gesek terhadap jari-jari rata-rata adalah :

grm

b =

gg21

gg

ri(roriro+

= (0,2 0,5)

Dalam hal ini dipilih 0,5 sebab semakin besar permukaan geges maka gaya

geseknya juga semakin besar sehingga kopling dapat berfungsi dengan baik.

2. Perbandingan jari-jari dalam dan jari-jari luar adalah :

g

g

rori

= (0,6 0,8)

Dalam hal ini dipilih 0,6 sebab semakin kecil perbandingan jari-jari dalan dan

jari-jari luar maka geseknya juga semakin kecil sehingga kopling dapat

berfungsi dengan baik.

3. Momen gesek (Mfr)

Mfr = f . P . Fm . rm

Dimana Fm = 2 .rm . b . z

Z = jumlah plat gesek

= 2 ( direncanakan )

= 2 . rm . 0,5rm . 2

= 2 . rm2

Mfr = f. P . 2 . rm3

rm = 3 2.. piPfMfr

19



Fauzan,ST,MT


= 3 14,3.2.8.2,063,6793

= 8,77 cm

Sehingga dari persamaan (A) didapat lebar permukaan gesek :

b = 0,5.rm

= 0,5.8,77

= 4,38 cm

Karena rm = ( rog + rig ) maka :

rm = ( rog + 0,6 rog )

8,77 = (1,6) rog

rog = 10,96 cm

rig = 0,6 rog = 0,6 . 10,96

= 6,57 cm

Syarat tebal plat gesek ( 0,2 0,5 ) cm sehingga diplih 0,5 cm

Semakin tebal pelat gesek yang direncanakan maka semakin baik karena

semakin lama dipakai.

Diameter luar pelat gesek :

Dog = 2 rog

= 2 (10,96 )

= 21,92 cm

Diameter dalam pelat gesek adalah :

Dig = 2 rig = 2 ( 6,57)

= 13,14 cm

B. Perhitungan Plat Tengah Gesek

Plat ini disatukan dengan naf dan juga berfungsi untuk memegang plat

gesek. Dimensi dimensi plat gesek tengah yang direncanakan adalah sebagai

berikut :

1. Dimeter luar plat tengah sama dengan diameter luar palat gesek.

Dot = Dog = 21,92 cm

20



Fauzan,ST,MT


2. Bahan plat tengah yaitu St-60

t = 6000 kg/cm2

3. Tebal pelat tengah direncanakn 0,4 cm

t = 0,4 cm

4. Diameter dalam plat tengah direncanakan sama dengan diameter luar

naf yaitu sama dengan diameter luar naf

Dit = 7 cm

C. Naf

Naf berfungsi untuk mentransmisi daya poros ke plat gesek dan

penghubung antara poros dan seplain

Dimensi dimensi yang direncanakan :

1. Diameter luar naf

Don = 7 cm

2. Diameter dalam naf sama dengan diameter poros

Din = 6,25 cm

3. Panjang naf direncanakan sama dengan panjang splain yaitu 6 cm

4. Bahan naf direncanakn adalah St-60.

D. Perhitungan kopling dan komponen-komponennya

1. Berat plat gesek

G1 = ( ) /4 t.. DiDo 2 2g2g pi asbes = Massa jenis asbes = 2,1 gr/cm3

= ( ) 2,1/4 x .0,5 14,1392,12 2 22 pi

= 507,45 gram

2. Berat plat tengah

G2 = ( ) /4 t.. DiDo 2 2t2t pi baja = 7,8 gr/cm3

G2 = ( ) 7,8/4 x 0,4 792,12 2 22 pi = 2113,59 gr

3. Berat naf

21



Fauzan,ST,MT


G3 = ( ) t .. D iD o 2241 nn pi baja = 7,8 gr/cm3

= ( ) 7 ,8 x 0 ,6 57 2241 pi= 176,34 gr

4. Berat rumah kopling

G4 = ( )[ ] t..Din -ak 2. Dog 2241 +pi baja = 7,8 gr/cm3

t = ak = tebal rumah kopling = 0,5 cm direncanakan

= ( )[ ] 7 ,8 x 0 ,55 -0 ,5 2 . 9 2,12 2241 +pi= 1531,74 gram

5. Berat Poros

G5 = pi .dp2 . L. = .3,14 .42 .10 .7,8

` = 976,68 gram

6. Berat total kopling tanpa berat poros

Gtot = G1 + G2 + G3 + G4 = 507,45 + 2113,59 + 176,34 + 1531,74

= 4329,12 gram

E. Pemeriksaan putaran kritis

1. Defleksi pada poros

Defleksi yang terjadi pada poros kita dapat menganggapnya sebagai akibat

dari dua macam pembebanan, yaitu pembebanan akibat berat poros itu sendiri (beban

terbagi merata) dan pembebanan terpusat yang diakibatkan oleh berat kopling.

a. Beban akibat berat poros (beban terbagi merata)

22



Fauzan,ST,MT


Mx = 0

= - ql.x + qx2

Karena

Mx = EI 22

dx

yd

Maka EI 22

dx

yd = - qlx + qx2

EI dxdy

= - qlx2 + 1/6 qx3 + c1

EI y = 1/12 qlx3 + 1/24 qx4 + c1x + c2Syarat Batas :

Pada x = 0 ; y = 0 ; C2 = 0

x = l ; dxdy

= 0

- ql (1/2 l)2 + 1/6 q(1/2 l)3 + c1 = 0

-1/8 ql3 + 1/12 ql3 + c1 = 0

c1 = 1/24 ql3

Sehingga persamaannya menjadi :

23

x

ql ql

x

Mx

qx

ql x/2x/2



Fauzan,ST,MT


y =

++242412

1 343 xqlqxqlEI

Lendutan maximum terjadi pada pertengahan poros atau x = l

Maka :

y = ( ) ( ) ( )

++ 2

1342

132

1241

241

1211 glqlql

EI

y =

++4838496

1 444 qlqxqlEI

y =

384.51 4ql

EI

Dimana :

E = Modulus elastisitas untuk beban poros St 70

= 21500 kg/mm2 = 2,15.106 kg/cm2

I = Momen Inersia poros

~ 1/64.pi .dp4

~ 1/64.3,14.44 = 11,739 cm4

q= Beban terbagi merata

~ Gp/l = 0,979/10 = 0,0979 kg/cm

Sehingga lendutan akibat berat poros adalah :

y =

38410.0979,0.5

36,7..10 . 2,151 4

6

y = 8,015.10-7 cm = 0,8075. 10-6

b. Beban akibat berat kopling (beban terpusat)

24

Pb/l Pb/l

l

a bx Mx

b

Gtot = P



Fauzan,ST,MT


Mx = 0

= xl

Pb .

Karena :

Mx = EI 22

dx

yd

Maka :

EI 22

dx

yd = xl

Pb .

EIdxdy

= 12

.2c

lPbx

+

EI y = 212

.2cxc

lPbx

++

Syarat batas :

x = 0 ; y = 0 ; C2 = 0

x = 1/2l dan dxdy

= 0 , maka :

EI dxdy

= 12

.2c

lPbx

+

C1 = l

Pbx.2

2

C1 = Pbl/8

Sehingga :

y =

+8

...6

Pb.x.13 xlPb

lEI

dimana lendutan maximum terjadi pada x = l/2 dan b = l/2

y =

+8

....6.P.

.1 223

22 lPlEI

llll

y =

48P..1

3lEI

Dimana :

E = Modulus elastisitas kopling dipakai standar baja St 70

25



Fauzan,ST,MT


= 21500 kg/mm2 = 2,15.106 kg/cm2

I = Momen inersia poros

= 1/64 pi .dp4 = 36,7644.14,3 4

=

P = Berat total kopling 1,672 kg

Sehingga lendutan akibat beban terpusat dari berat kopling adalah :

y =

48P..1

3lEI

y =

481,672.10.

36,7.10.15,2

1 3

6

y = 2,2013.10-6 cm

Maka Ytotal adalah :

= y1 +y2 cm

= 0,8075.10-6 +2,2013.10-6 cm

= 3.10-6

Putaran Kritis

ncr = toty1300

ncr = 610.31300

ncr = 173205 rpm

Putaran poros (n) dianggap cukup aman jika fluktuasinya berada diantara (0,8n

1,2n), dimana putaran poros n = 4800 rpm. Sehingga interval putaran maksimum

adalah (1,2) (4800rpm) = 5760 rpm.

Karena putaran optimum (nopt) lebih kecil dari putaran kritis (ncr) maka dapat

dikatakan bahwa kondisi putaran poros berjalan dengan stabil terhadap akan adanya

pembebanan.

nopt < ncr5780 < 173205 rpm

F. Pemeriksaan Kekuatan Poros Momen Lentur

1. Akibat beban terpusat (P = Gtot)

26



Fauzan,ST,MT


Momen lentur terjadi maximum pada L = l/2

Ml1 = 0

= 42

.2

PllP=

2. Akibat beban terbagi merata (berat poros)

Ml2 = 0

= -qx.(l/4) + q.(l/2).(l/2)

27

PL/2

P/2P/2

A B

l

Ml1

P/2

A .l

L = 1/2

ql/2 ql/2

1/4A B

qx

Ml2

X= l/2

ql/2



Fauzan,ST,MT


= - (ql2/8) + ql2/4)

= ql2/8.

3. Momen lentur yang terjadi

Ml = Ml1 + Ml2 = Pl/4 + ql2/8

dimana : P = Berat kopling = 1,672 kg

l = Panjang poros = 10 cm

q = Berat beban terbagi merata

= qp/l = 0,97/10 = 0,0974 kg/cm.

Ml = (0,0979.102/8) + (1,672.10/4)

= 5,3975 kg.cm

Diameter Kritis

Pemeriksaan diameter kritis menggunakan momen reduksi

Mred = 22 )( MpMl +

dimana : = faktor koreksi

= bol III/ bol II

Berdasarkan tabel XX.4 pada buku referensi Bagian-bagian mesin dan

merencana, hal 186, karangan Umar Sukrisno, untuk baja St 60-70 :

bol III = 600 800 kg/cm2 ; dipilih boll III = 600.

= 600/875 = 0,685

Semakin kecil tegangan tarik yang digunakan maka momen reduksinya

juga senakin kecil sehingga diameter kritis yang terjadi juga kecil

Sehingga :

Mred = ( ) ( )22 67.1193).685,0(3975,5 += 817,682 kg.cm

Diameter kritis

28



Fauzan,ST,MT


= II .1,0 bol

Mrd

= 600 x 1,0682,817

=3,69 cm

Karena diameter kritis adalah 3,69 cm dan diameter poros adalah 4 maka

dalam perencanaan ini dianggap aman sebab diameter kritis lebih kecil

dari diameter poros.

dcr < dp

3,69 < 4 cm

3.3. KARAKTERISTIK KOPLING

A. Suhu Kampas Kopling

Suhu kampas kopling sama dengn suhu kopling dan akan

meningkat akibat gesekan/slip saat penyambungan. Kenaikan suhu ini tidak

melebihi batas tertentu agar plat gesek lebih awal. Untuk asbes suhu kerja yang

direncanakan adalah 250o. Untuk menghitung kenaikan suhu kopling

direncanakan (diambil asumsi) :

waktu penyambungan : 1 detik

panas ditimbulkan oleh plat tengah

1. Energi yang hilang karena gesekan

Wfr = 2

Mt.t..

Mt = Momen puntir rencana

= Mtd . 9,81

= 56.61 . 9,81

= 555,34 Nm

t = Waktu penyambungan (0,2 1) detik

29



Fauzan,ST,MT


= dipilih 1 detik.

Semakin cepat waktu penyambungan maka energi yang hilang juga semakin

kecil agar energi yang dihasilkan tidak terbuang percuma.

= Kecepatan sudut

= 60

..2 npi =

604200..2pi

= 439,6 rad/sekon

Sehingga:

Wfr = 2

6,439.1.34,555

= 12,2064.104 Joule.

Kenaikan temperatur

Q = Wfr

Q = 2,488.105 Joule

Q = Go . Cp . t

t = Go.CpQ

dimana : Go = Berat plat tengah

=0,764 kg/m3

Cp = Panas spesifik udara pada 27C

= 1,0053 kJ/kgC = 1005,3 J/kgC

Maka :

t = 5,1003.764,010.2063,12 4

= 159 oC

Karena temperatur kopling dipengaruhi oleh temperatur luar maka :

t kop = t udara + t

= (27 + 159)C

= 186 C

Karena temperatur kopling lebih kecil dari temperatur yang direncanakan

maka kondisi kopling berada dalam keadaan aman.

Tkop < tdirencaanakan

30



Fauzan,ST,MT


186 < 250C

B. Umur Kopling

Umur kopling plat gesek kering adalah lebih rendah dari pada plat gesek basah.

Umur kopling gesek basah kurang lebih sepuluh kali umur kopling gesek kering. Karena

laju keausan plat gesek sangat tergantung pada macam bahan geseknya, tekanan kontak,

kecepatan keliling, temperatur dan lain-lain, maka agak sukar menentukan umur secara

lebih teliti.

Lama gesekan

Ld = NfrAmka ..

dimana : a = Tebal plat gesek = 0,5 cm

= Luas permukaan gesek

= pi (Dog2 Dig2). 2

= (3,14)(21,922 13,142). 2

= 60,51 cm2

k = Kerja spesifik untuk bahan asbes,

dimana daya yang merusak asbes (5 - 8) dk/cm3

dipilih 8

= 5968 waat jam/cm2

Nfr = Daya yang hilang karena gesekan

= 3600.2

... ztMtd

Nfr = 555,34 . 439,6.21

.3600

60

= 2034,39 Watt

Maka :

Lama gesekan adalah :

Ld = 39,20345968.51,60.5,0

= 188,75 jam

Dalam penentuan umur kopling, direncanakan penyambungan oleh

kopling 60 kali tiap jamnya dimana waktu kopling menyambung 1 detik dan

31



Fauzan,ST,MT


melepas 1 detik. Sehingga waktu yang diperlukan tiap jam adalah ~ 60(1 + 1)

detik/jam 120 detik/jam

Jika diperkirakan kendaraan dipakai selama 10 jam setiap hari, maka :

N = 10 jam/hari x 120 detik/jam

N = 1200 detik/hari

= 0,3 jam/hari

Sehingga umur kopling didapat adalah :

Lt = 188,75 / 0,3

=1,7 tahun

Jadi kopling dapat dipakai selama 1,7 tahun

C. Efisiensi Kopling

Efisiensi kopling merupakan besarnya kemampuan kopling bekerja secara

efektif untuk memindahkan daya maksimum ke bagian transmisi lain.

= 100% . NmNg - Nm

Nm = Daya rata-rata kopling tiap jam

= 83 . 736

= 61088 waat

Sehingga efesiensi kopling didapat

= %10061088

39,203461088 x

= 96,6 %

32



Fauzan,ST,MT


33

P O T O N G A N A - A

T A M P A K D E P A N

A T A M P A K K A N A N

D i g a m b a r : M u c h l i s Z a i nD i p e r i k s a : F a u z a n , S T . , M T . D i l i h a t : F a u z a n , S T . , M T .

K O P L I N G P A D A M O B I L A V A N Z AT a n g g a l : 1 1 - 1 2 - 2 0 0 9 S k a l a : 1 - 1 S a t u a n : m m

39

A

210

K e t e r a n g a n

D 2 1 1 0 7 0 9 9A 4



Fauzan,ST,MT


BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dalam perencanaan ini dapat ditarik beberapa kesimpulan :

1. Suatu perncanaan dapat dikatakan aman apabila harga yang didapat lebih

kecil daripada harga yang diizinkan.

2. Dalam perencanaan ini ukuran-ukuran poros sagat penting karena turut

mempengaruhi perhitungan kopling yang direncanakan.

3. Dalam desain poros dan kopling, bahan poros harus lebih kuat daripada

bahan untuk kopling.

4.2 Saran

1. Untuk perencanaan ini sebaiknya diperhatikan bahan yang

digunakan untuk desain poros dan komponen-komponen kopling.

2. Suatu perncanaan sebaiknya diperhatikan bahwa harga yang

didapat dari hasil perhitungan harus lebih kecil daripada harga yang

diizinkan.

34



Fauzan,ST,MT


DAFTAR PUSTAKA

Dobrovolsky, Machine Element

Perry, Robert, H, Engineering Manual, Mc. Graw Hill Book Company

Rune, Ir, Zaenab A, Materi Kuliah Elemen Mesin

Ressang, Prof.Dr.Ir.H. Arifuddin, Materi kuliah Mekanika Kekuatan Material I

Stolk, Ir, Elemen Mesin; Elemen Konstruksi dari Bangunan Mesin, 1993, Jakarta, Erlangga

Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987, Jakarta, PT. Pradnya

Paramita

35

BAB I PENDAHULUANBAB III PERENCANAANWg = Mtd . W . t/2....32Q = Wg = G . Cp . Dt....33

Lendutan maximum terjadi pada pertengahan poros atau x = l I= Momen Inersia poros I= Momen inersia poros

P= Berat total kopling 1,672 kg Putaran Kritis Diameter KritisPemeriksaan diameter kritis menggunakan momen reduksi Kenaikan temperatur Q= Wfr

Documents

40026998 Tugas Elemen Mesin II Perencanaan Kopling Mobil Avanza