BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kopling merupakan suatu elemen mesin yang sangat diperlukan untuk sebuah

mesin agar bisa beroperasi dengan baik, karena kopling merupakan penghubung

antara poros penggerak dan poros yang digerakkan, agar tidak terjadi gesekan

tiba-tiba yang mengakibatkan kerusakan fatal antara roda-roda gigi yang saling

bersentuhan. Dalam hal ini, penggerak mula dapat kita ambil contohnya seperti

motor penggerak listrik pada mesin milling. Sedangkan bagian yang digerakkan

misalnya roda-roda gigi, kopling, rantai dan lain-lain.

Seiring dengan laju perkembangan teknologi yang pesat sekarang ini, para

ahli mesin dituntut untuk merancang sistem pemutusan dan pemindahan daya

serta putaran yang meliputi kopling, roda gigi, dan rantai. Untuk meneruskan

putaran dan daya dari poros input ke poros output dengan mudah dan efisien tanpa

terjadi slip yang membahayakan.

Pada suatu motor atau mesin, kopling memegang peranan penting, sebab

sebelum kopling ditemukan, untuk menghentikan motor harus dilakukan dengan

jalan mematikan mesinnya, sedangkan untuk memindahkan dayanya, juga harus

dilakukan saat motor dalam keadaan diam. Tetapi setelah kopling ditemukan

pemindahan dan pemutusan daya dapat dilakukan dengan aman dan mudah tanpa

terlebih dahulu mematikan mesinnya.

Dalam merencanakan suatu kopling, diperlukan beberapa persamaan dalam

memperhitungkan dan pemilihan bahan yang sesuai dengan daya yang dihasilkan

suatu mesin, sehingga kopling yang akan digunakan nantinya memiliki biaya yang

murah, aman dan bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan.

1.2 Tujuan Perencanaan

Adapun tujuan dari perencanaan kopling flens tetap ini adalah:

1. Untuk merencanakan bahan dan ukuran kopling sesuai dengan daya motor

penggerak kopling tersebut, dengan menggunakan metode persamaan

dalam perhitungannya.

2. Untuk menambah pengetahuan bagaimana cara-cara dan syarat-syarat

serta berbagai pertimbangan yang diperlukan dalam merencanakan suatu

kopling flens tetap.

3. Sebagai tugas Syarat dari mata kuliah Elemen Mesin I yang merupakan

salah satu tugas akademik yang tercantum dalam kurikulum pada Fakultas

Teknik jurusan Mesin Universitas Syiah Kuala.

1.1 Syarat-Syarat Pemilihan Kopling

Dalam perencanaan suatu kopling, pada umumnya harus diperhatikan hal-hal

sebagai berikut :

1. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan juga dengan

dimensi sekecil mungkin

2. Getaran yang timbul harus sekecil mungkin

3. Kopling memiliki pemasangan yang mudah sehingga perawatannya pun

menjadi mudah.

Kopling yang akan direncanakan minimal harus memiliki karakteristik

sebagai berikut :

1. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukannya kecil

2. Dapat mencegah pembebanan yang berlebihan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kopling adalah alat penyambung dua buah poros transmisi. Kopling

berfungsi sebagai alat pemindah daya dan putaran dari suatu poros ke poros yang

lainnya, yakni dari poros penggerak ke poros yang digerakkan.

2.1 Klasifikasi Kopling

Ditinjau dari cara kerjanya, secara umum kopling dapat diklasifikasikan atas

dua bagian, yakni: kopling tetap dan kopling tak tetap. Kopling tetap merupakan

kopling yang selalu dalam keadaan terhubung, sedangkan kopling tidak tetap

dapat dihubungkan dan dilepaskan bila diperlukan.

2.1.1 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 slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau

dapat sedikit berbeda sumbunya. Berikut ini bermacam-macam kopling tetap.

a. Kopling Kaku

Kopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan

sumbu segaris. Kopling ini di pakai pada poros mesin dan transmisi umum di

pabrik-pabrik.

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

atau baja cor,dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat

dengan baut pada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan

sambungan pres atau kerut.

Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros

serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu

pemasangan, sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan

tepat sebelum baut- baut flens dikeraskan.

Jenis-jenis kopling kaku diantaranya yaitu: kopling bus (a), kopling flens

kaku (b), dan kopling flens tempa (c).Gambar 1.

(a) Kopling bus (b) Kopling flens kaku (c) Kopling flens tempa

Gambar 1 Macam-macam kopling kaku(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 30)

b. Kopling Luwes

Masalah mesin-mesin yang dihubungkan dengan penggerak melalui kopling

flens kaku adalah diantaranya memerlukan pengaturan yang sangat teliti agar

kedua sumbu poros yang saling dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus.

Selain itu juga, getaran dan tumbukan yang terjadi dalam penurusan daya antara

mesin penggerak dengan mesin yang digerakkan tidak dapat diredam, sehingga

dapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik. Untuk

mengatasi masalah ini digunakanlah kopling luwes karena menggunakan bahan

yang lunak dan ringan, disamping itu juga tidak diperlukannya pengaturan yang

teliti agar kedua sumbu poros harus saling segaris

Jenis-jenis kopling luwes diantaranya yaitu: (a) kopling flens luwes (b),

kopling karet ban (c), kopling karet bintang (d), kopling gigi dan (e), kopling

rantai. Gambar 2.

(a) Kopling flens luwes (b) Kopling karet ban (c)Kopling karet bintang

(d) Kopling gigi (e) Kopling rantai

Gambar 2 Macam-macam kopling luwes(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 30)

c. Kopling Karet Ban

Mesin-mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling flens

kaku, memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua sumbu poros yang

saling dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus. Selain itu, getaran dan

tumbukan yang terjadi dalam penerusan daya antara mesin penggerak dan yang

digerakkan tidak dapat diredam, sehingga dapat memperpendek umur mesin serta

menimbulkan bunyi berisik.

Untuk menghindari kesulitan-kesulitan diatas dapat dipergunakan kopling

karet ban. Kopling ini dapat berkerja dengan baik mekipun kedua sumbu poros

yang dihubungkannya tidak benar-benar lurus. kopling ini juga dapat meredam

tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi. Meskipun terjadi kesalahan

pada pemasangan poros, dalam batas-batas tertentu seperti gambar di bawah ini.

Gb. 2.2 Daerah kesalahan yang diperbolehkan pada kopling karet ban.

(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 36)

Kopling ini masih dapat meneruskan daya dengan halus.pemasangan dan

pelepasan juga dapat dilakukan dengan mudah karena hubungan dilakukan dengan

jepitan baut pada ban karetnya. variasi beban dapat pula diserap oleh ban karet,

sedangkan hubungan listrik antara kedua poros dapat di cegah pada gambar

dibawah ini memperlihatkan susunan ban karet yang umum di pakai

Gb. 2.3 susunan kopling karet ban.4

(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 37)

Karena keuntungannya demikian banyak, pemakain kopling ini semakin luas.

Meskipun harganya agak lebih tinggi dibandingkan dengan kopling flens kaku,

namun keuntungan yang diperoleh dari segi-segi lain lebih besar.

d. Kopling Fluida.

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.

Bila bagian input (impeller) pada sebuah pompa dipasang saling berhadapan

dengan bagian output (runner) dimana kedua bagian tersebut berada didalam

ruangan yang berisi minyak, maka jika poros input yang dihubungkan dengan

poros impeller pompa itu diputar, maka minyak yang mengalir dari impeller

tersebut akan menggerakkan runner turbin yang dihubungkan dengan poros

output. Gambar 3.

Gambar 3 Bagan kopling fluida(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 44)

Dalam keadaan kerja normal putaran kerja output lebih rendah daripada

putaran input. Perbedaan putaran ini disebut slip yang besarnya antara 2% sampai

5% dari putaran poros input, pada saat inilah kopling mencapai harga maksimum.

Kopling fluida sangat cocok digunakan untuk mentransmisi putaran tinggi

dan daya yang besar. Kopling ini memiliki beberapa keuntungan antara lain ketika

terjadi pembebanan lebih, pengerak mulanya tidak akan tekena momen yang

melebihi batas kemampuan, selain itu pada kopling ini dapat dipilih diameter

poros yang kecil.

Start pada kopling jenis ini dapat dilakukan dengan lebih mudah dan

percepatan dapat berlangsung dengan halus, karena kopling dapat diatur

sedemikian rupa hingga penggerak mula diatur lebih dahulu sampai mencapai

momen maksimumnya dan baru setelah itu momen diteruskan pada poros yang

digerakkan. Dengan demikian umur mesin dan peralatan yang dihubungkan

dibandingkan dengan pemakaian kopling tetap biasa.

Karena sifat-sifat tersebut kopling ini banyak digunakan sebagai penerus daya

pada alat-alat berat, seperti lokomotif, dsb. baik yang digerakkan dengan

menggunakan motor listrik maupun motor bakar.

Bermacam-macam kopling fluida telah dikembangkan menurut

penggunaannya. Kopling murah dan sederhana dengang isi minyak yang tetap

sangat banyak dipakai. Ada pula kopling fluida dengan penyimpan minyak di

dalam sirkit aliran minyak, serta kopling kembar yang merupakan gabungan

antara dua kopling dengan sirkit aliran minyak yang terpisah . Berikut beberapa

jenis dari kopling fluida (Gambar 4).

(a) Dengan penyimpan minyak (b) Kopling kembar

Gambar 4 Kopling fluida: (a) Dengan penyimpan minyak; (b) Kopling kembar

(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 30)

2.1.1 Kopling Tidak Tetap

Kopling tidak tetap adalah penghubung antara poros yang bergerak dan poros

yang digerakkan dimana kedua poros mempunyai putaran yang sama dalam

meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik

dalam keadaan sedang diam maupun dalam keadaan sedang berputar (Sularso.

Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita,

1987, hal 57), inilah yang membedakan antara kopling tetap dengan kopling tidak

tetap. Kopling tidak tetap memiliki bermacam-macam bentuk, antara lain:

a. Kopling Cakar

Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan

perantara gesekan) hingga tidak ada slip. Ada dua bentuk kopling cakar, yaitu

kopling cakar persegi dan kopling cakar spiral (Gambar 5).

Kopling ini tidak menimbulkan panas, tetapi pemakaiannya terbatas pada

torsi yang kecil dan dengan kecepatan rendah.

Perencanaan pada kopling ini harus cukup aman pada luas bantalan dan luas

gesernya Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah

putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar. Dengan

demikian kopling ini tidak sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tidak tetap yang

sebenaranya.

Sedangkan kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan berputar,

tetapi hanya baik untuk satu arah putaran tertentu saja. Namun demikian karena

dapat terjadi tumbukan besar jika dihubungkan dalam keadaan berputar, maka

cara penghubungan ini hanya boleh dilakukan jika poros penggerak mempunyai

putaran kurang dari 50 rpm. Seperti diperlihatkan pada gambar 5 dibawah :

Gambar 5 Dua macam kopling tak tetap; a) kopling cakar persegi, b) kopling cakar spiral.

(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 58)

b. Kopling Plat

Kopling plat adalah suatu kopling yang menggunakan satu plat atau lebih

yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut

sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya.

Konstruksi kopling ini cukup sederhana dan dapat dihubungkan dan

dilepaskan dalam keadaan berputar. Karena itu kopling ini sangat banyak dipakai.

Kopling plat dapat dibagi atas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak,

yaitu berdasarkan atas banyaknya plat gesek yang dipakai. Juga dapat dibagi atas

kopling basah dan kering, serta atas dasar pelayanannya (manual, hidrolik,

numatik, dan elektromagnetis). Macam mana yang akan dipilih bergantung pada

tujuan, kondisi kerja, lingkungan, dan sebagainya. Bentuk kopling yang paling

sederhana diperlihatkan pada Gambar 6.

Gambar 6 Kopling plat(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 62)

c. Kopling Kerucut.

Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan konstruksi sederhana dan

mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat

ditransmisikan momen yang besar (Gambar 7).

Kopling macam ini dahulu banyak dipakai; tetapi sekarang tidak lagi, karena

daya yang diteruskan tidak seragam. Meskipun demikian, dalam keadaan bentuk

plat tidak dikehendaki, dan ada kemungkinan terkena minyak, kopling kerucut

sering lebih menguntungkan. Seperti pada gambar 7 dibawah:

Poros penggerak

Gambar 7 Kopling kerucut(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 73)

d. Kopling friwil

Dalam permesinan sering kali diperlukan kopling yang dapat lepas dengan

sendirinya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah

berlawanan dari poros yang digerakan. Kopling friwil adalah kopling yang

dikembangkan untuk maksud tersebut.

Seperti yang diperlihatkan Gambar 8, (a) bola-bola atau (b) rol-rol dipasang

dalam ruangan yang bentuknya sedemikian rupa hingga jika poros penggerak

(bagian dalam) berputar searah jarum jam, maka gesekan yang timbul akan

menyebabkan rol atau bola terjepit diantara poros penggerak dan cincin luar,

sehingga cincin luar bersama poros yang digerakan akan berputar meneruskan

daya.

Gambar 8 kopling friwil(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 76)

Jika poros penggerak berputar berlawanan arah jarum jam, atau jika poros

yang digerakan berputar lebih cepat dari poros penggerak, maka bola atau rol akan

lepas dari jepitan hingga tidak terjadi penerusan momen lagi.

2.1 Elemen-Elemen Pelengkap Kopling

Pada kopling mempunyai beberapa elemen pelengkap yang dapat

menyatukan elemen-elemen kopling flens tetap dan memberikan keamanan pada

penyatuan seluruh komponennya. Elemen-elemen pelengkap tersebut diantaranya:

poros, baut/mur, dan pasak.

2.2.1Poros

Poros merupakan bagian yang terpenting dari setiap mesin, hampir setiap

mesin meneruskan daya bersama-sama putaran. Poros berguna untuk meneruskan

daya dan putaran tersebut. Ada beberapa bentuk poros, antara lain:

a. Poros Transmisi

Pada poros ini terjadi pembebanan puntir murni atau puntir lentur. Daya

ditransmisikan pada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk, atau sproket

rantai, dll.

b. Spindel

Spindel merupakan poros yang relatif pendek seperti pada poros utama mesin

perkakas. Beban utama poros ini adalah puntiran, syarat yang harus dipenuhi oleh

poros ini adalah deformasinya yang harus kecil dan bentuknya harus teliti.

c. Gandar

Gandar merupakan poros yang dipasang pada roda-roda kereta barang,

dimana tidak terdapat beban puntir , bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar.

2.2.1Baut dan Mur

Mur dan baut merupakan alat pengikat yng sangat penting dalam suatu

rangkaian mesin. Pemilihan mur dan baut sebagai pengikat harus dilakukan

dengan teliti untuk mendapatkan ukuran yang sesuai dengan beban yang

diterimanya sebagai usaha untuk mencegah kecelakaan dan kerusakan pada

mesin.

Bila ditinjau dari segi penggunaanya, baut dapat dibedakan menjadi:

a. Baut Penjepit

baut penjepit mempunyai 3 macam bentuk, yaitu:

� Baut Tembus, berfungsi untuk menjepit dua bagian melalui dua lubang

tembus, dimana jepitan diketatkan dengan sebuah mur.

� Baut Tap, berfungsi untuk menjepit dua bagian, dimana jepitan diketatkan

dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian.

� Baut Tanam, merupakan baut tanpa kepala dan diberi ulir pada kedua

ujungnya. Untuk dapat menjepit dua bagian, baut ditanam pada salah satu

bagian yang mempunyai lubang berulir, dan jepitan diketatkan dengan

sebuah mur.Seperti yang ditunjukkan pada gambar 9 berikut:

baut tembus baut tap baut tanam

Gambar 9. Baut Penjepit(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 293)

a. Baut untuk pemakaian khusus

Baut untuk pemakaian khusus memiliki beberapa macam jenis, diantaranya:

� Baut Pondasi, digunakan untuk memasang mesin atau bangunan pada

pondasinya. Baut ini ditanam pada pondasi beton, dan jepitan pada bagian

mesin atau bangunan yang diketatkan dengan mur.

� Baut Penahan, untuk menahan dua bagian dalam jarak yang tetap.

� Baut Mata atau Baut Kait, dipasang pada badan mesin sebagai kaitan

untuk alat pengangkat.

� Baut T, untuk mengikat benda kerja atau alat pada meja/dasar yang

mempunyai alur T, sehingga letaknya dapat diatur.

� Baut Kereta, banyak dipakai pada badan kendaraan. Bagian persegi

dibawah kepala dimasukkan kedalam lubang persegi yang pas sehingga

baut tidak ikut berputar pada waktu mur diketatkan atau dilepaskan.

� Dll.

Baut-baut diatas dapat diperlihatkan pada gambar 10 berikut:

Baut Pondasi Baut Penahan

Baut Mata Baut T Baut Kereta

Gambar 10. Macam-macam baut untuk pemakaian khusus(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 294)

a. Sekrup Mesin

Sekrup Mesin ini mempunyai diameter sampai 8 mm, dan untuk pemakaian

dimana tidak memerlukan beban besar. Kepalanya mempunyai alur lurus atau alur

silang untuk dapat dikeraskan menggunakan obeng. Seperti terlihat pada gambar

11 berikut:

(a) (b) (c) (d) (e)

Gambar 11. Macam-macam sekrup mesin(a) sekrup kepala bulat alur silang (d) sekrup kepala rata alur silang(b) sekrup kepala beralur lurus (e) sekrup kepala benam lonjong(c)sekrup panci

(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 294)

b. Sekrup Penetap

Sekrup ini dipakai untuk menetapkan naf pada poros, atau dipakai sebagai

pengganti pasak. Biasanya dibuat dari baja yang ujungnya dikeraskan. Seperti

pada gambar 12 berikut:

1 2 3(bentuk kepala) (dalam keadaan terpasang)

4 5 6 7 8 (bentuk ujung)

Gambar 12. Sekrup Penetap1. beralur 5. Ujung rata2. lekuk (soket) 6. Ujung kerucut3. kepala bujur sangkar 7. Ujung berleher4. ujung mangkok 8. Ujung bulat

(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 295)

c. Sekrup pengetap

Sekrup ini mempunyai ujung yang dikeraskan sehingga dapat mengetap

lubang plat tipis atau bahan yang lunak pada waktu diputar masuk.

d. Mur

Pada umumnya, mur mempunyai bentuk segienam. Tetapi untuk pemakaian

khusus dapat dipakai mur dengan bentuk yang bermacam-macam, seperti mur

bulat, mur flens, mur tutup, mur mahkota dan mur kuping. Seperti dapat dilihat

pada gambar 13.

(mur lingkaran) (mur flens) (mur tutup)

Mur mahkota (mur beralur) mur kuping (mur kupu-kupu)

Gambar 13. Macam-Macam Mur(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 295)

2.2.1Pasak

Pasak (Key Pin) adalah salah satu elemen mesin yang dapat dipakai

menempatkan barang bagian-bagian mesin seperti roda gila, sprocket, puli,

kopling dan lain-lain. Selain itu penggunaannya juga sebagai pengaman posisi,

pengaturan kekuatan putar atau kekuatan luncur dari naf terhadap poros,

perletakan kuat dari gandar, untuk sambungan flexible atau bantalan, penghenti

pegas, pembatas gaya, pengaman sekrup dan lain-lain.

Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak

rata, pasak benam, dan pasak singgung seperti yang terlihat pada gambar 14

dibawah, yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah memanjang

dapat berbentuk prismatis atau tirus. Pasak benam prismatis ada yang khusus

dipakai sebagai pasak luncur. Ada pula pasak tembereng dan pasak jarum. Pasak

luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dll, pada porosnya, seperti

pada seplain. Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapat

meneruskan momen yang besar.

Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat di mana terdapat

bentuk prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan

pencabutanya. Untuk momen dengan tumbukan, dapat dipakai pasak singgung.

Gambar 14. Macam-macam Pasak(Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1983, hal 295)

Mengingat dimensi dari pasak memiliki toleransi yang cukup tinggi, maka

pembuatan pasak biasanya harus digrinding. Toleransi yang dicapai memiliki

pengaruh pada pasak tersebut, apabila pengerjaan cukup teliti dengan toleransi

yang betul, maka antara pasak dan rumah pasak tidak akan terjadi hentakan-

hentakan, sehingga pada akhirnya dapat memperpanjang umur pasak tersebut.

Gaya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada pasak ada 2, yaitu: gaya geser

dan gaya tekan. Gambar 15 menunjukkan gambar dari penampang pasak

Gambar 15. Penampang Pasak

(digilib.petra.ac.id/.../jiunkpe-ns-s1-2007-24402031-4980)

BAB III

Persamaan Perencanaan Kopling Tetap Jenis Flens

3.1 Langkah – Langkah Perencanaan Kopling tetap

Dalam perencanaan poros langkah pertama adalah ambil suatu kasus dimana

daya P (kW) harus ditransmisikan dan putaran poros

1n

n1(rpm) maka berdasarkan

hal tersebut dapat dihitung hal-hal sebagai berikut:

1. Daya yang ditransmisikan, P (kW) putaran poros penggerak, n1 (rpm)

2. Faktor koreksi, fc :

Daya yang ditransmisikan fcDaya Rata-Rata yang 1,2-2,0

diperlukan

Daya Maksimum yang

diperlukan

0,8-1,2

Daya Normal 1,0-1,5 (Sumber: Sularso, Kiyokatsu suga, 1987, hal 295)

3. Daya rencana, Pd (kW)

Pd = fc x P

4. Momen rencana, T (kg.mm)

T= 9,74 x 105 x Pdn1

5. Bahan poros

� Kekuatan tarik bahan poros, τB (kg/mm2)

τB = diambil harga kadar karbon terendah sebesar 0,2 (%) yang

dimungkinkan antara 0,2 dan 0,3 (%) lalu dikalikan dengan 100 dan

ditambahkan 20, maka didapat τB.

� Faktor keamanan Sf1 dan Sf2

Sf1 : Untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin: 5,6

Untuk bahan S-C dengan pengaruh massa dan baja paduan: 6,0

Sf2 : Dengan memperhatikan apakah ada alur pasak atau tangga pada

poros: 1,3 sampai 3,0

1. Tegangan geser poros yang diizinkan, τsa (kg/mm2)

τsa= τBSf1x Sf2

2. Faktor koreksi untuk puntiran, Kt

Kt : - Jika beban dikenakan secara halus: 1,0

- Jika terjadi sedikit tumbukan: 1,0 – 1,5

- Jika beban dikenakan dengan tumbukan besar: 1,5 – 3,0

Faktor koreksi lenturan, Cb

Cb : - Jika dapat memberikan momen lentur: 1

- Jika kemungkinan mengganti kopling dengan sabuk V atau alat transmisi

lain yang- menimbulkan lenturan: 1,2 – 2,3

3. Diameter porosm, ds (mm)

ds=5,1τa KtCbT13

Dan ukuran yang diambil dapat diperoleh dari harga-harga dalam tabel dibawah:

Tabel 1. diameter poros (satuan : mm)4

4.5

5

*5.6

6

*6.3

7

*7.1

8

10

11

*11.2

12

*12.5

14

(15)

16

(17)

18

19

20

22

*22.4

24

25

28

30

*31.5

32

35

*35.5

38

40

42

45

48

50

55

56

60

63

65

70

71

75

80

85

100

(105)

110

*112

120

125

130

140

150

160

170

180

190

200

220

*224

240

250

260

280

300

*315

320

340

*355

360

380

400

420

440

450

460

480

500

530

560

600

630

9 90

95(sumber : Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemiilihan Elemen Mesin. Jakarta :

Pradnya,Paramita 1987)

Keterangan:

1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar.

2. Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan

gelinding.

9. Diameter luar kopling flens, A (mm)

Menentukan diameter luar kopling sedemikian rupa hingga harga diameter

poros yang diperoleh dari perhitungan terletak antara harga diameter lubang

maksimum dan minimum dari tabel dibawah:

Tabel 2 . ukuran kopling flens

(satuan : mm)

D

L C B

F H

Diamete

r

lubang

min.

Kasa

r

Halu

s

Kasa

r

20

22,4

28

35,5

40

45

50

56

63

71

80

40

45

50

56

63

71

80

90

10

0

11

45

50

63

80

90

10

0

11

2

12

5

75

85

10

0

11

2

13

2

14

0

16

11,2

11,2

11,2

15

15

18

18

23,6

23,6

26,5

26,5

18

18

18

20

20.

22,4

22,4

28

28

35,5

35,5

22,4

22,4

22,4

28

28

35,5

35,5

45

45

50

50

2

12

5

14

0

16

0

18

0

0

18

0

20

0

23

6

26

5sumber : Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemiilihan Elemen Mesin. Jakarta : Pradnya,Paramita 1987

Keterangan:

1. Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka dalam tabel berlaku umum baik untuk

”halus” maupun untuk “kasar”.

2. Pemakaian angka didalam kurung sebisa mungkin dihindarkan.

- Diameter naf (bos), C (mm) “dapat dilihat dari tabel diatas”

- Panjang naf, l (mm) “dapat dilihat dari tabel diatas”

- Diameter pusat baut, B (mm) “dapat dilihat dari tabel diatas”

- Diameter baut, db (mm) “dapat dilihat dari tabel diatas”

- Jumlah baut, n “dapat dilihat dari tabel diatas”

10. - Nilai efektif baut, ε

ε biasanya didalam perhitungan dainggap bahwa hanya 50% saja

dari seluruh baut yang menerima seluruh beban secara merata.

- jumlah baut efektif, ne

ne= ε.n

11. Tegangan geser baut, τb (kg/mm2)

τb=8Tπdb2neB

12. - Bahan baut dapat dilihat pada tabel dibawah:

Tabel 3 . bahan untuk flens dan baut kopling tetap

Elem

enTipe

standarLambang

Perlakuan

panas

Kekuatan

tarik

(kg/mm2)

keterangan

Flens

Besi cor

kelabu

(JIS G

5501)

FC20

FC25

FC30

FC35

Pelunakan

temperatur

rendah

“

“

“

20

25

30

35

Baja

karbon cor

(JIS G

5101)

SC37

SC42

SC46

SC49

Pelunakan

“

“

“

37

42

46

49

Penormalan.

Kadang-

kadang

setelah

penormalan

dilanjutkan

dengan

temperBaja

karbon

tempa

(JIS G

3201)

SF50

SF55

SF60

Pelunakan

“

“

50-60

55-65

60-70

Perlakuana

panas yang

lain juga

dilakukan

Baut

dan

mur

Baja

karbon

untuk

kontruksi

mesin

(JIS G

3102)

S20C

S35C

S40C

S45C

-

-

-

-

40

50

60

70

Baja

karbon

untuk

kontruksi

biasa

(JIS G

3101)

SS41B

SS50B

-

-

40

50

Baja

batang

difinis

dingin

(JIS G

3123)

S20C-D

S35C-D

-

-

50

60

sumber : Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemiilihan Elemen Mesin. Jakarta :

Pradnya,Paramita 1987

- Kekuatan tarik, τB (kg/mm2)

Kekuatan tarik dipilih dari tabel diatas yang sesuai.

- Faktor keamanan, Sfb

Sfb: biasa diambil 6

- faktor koreksi, Kb

Kb: dipilih antara 1,5 dan 3

13. Tegangan geser baut yang diizinkan, τba (kg/mm2)

τba= τBSfb x Kb

14. Perbandingan antara τb dan τba

dengan perbandingan τb< τba (baik)

15. - Bahan flens “dapat dipilih dari tabel .3”

- Kekuatan tarik, τB (kg/mm2) “dapat dilihat dari tabel .3”

- Faktor keamanan SfF

SfF: biasa diambil 6

- Faktor koreksi, KF

KF = harus diambil 2 atau 3

16. Tegangan geser yang diizinkan untuk flens τFa (kg/mm2)

τFa= τBSfF x KF

17. Tegangan geser flens, τF (kg/mm2)

τF= 2Tπ C2F

18. Perbandingan KF. τF : τFa

Dengan perbandingan KF. τF< τFa

19. Jari-jari filet dari poros bertangga r (mm)

r= (dbn- ds)2 dimana : dbn= diameter bagian

yang menjadi tempat bantalan

Ukuran pasak, alur pasak dan filet (c) pada tabel 4. Ukuran

pasak dan alur pasak

Atau untuk lebar dan tinggi pasak dapat dicari dengan persamaan:

Lebar pasak b = ds4

Tinggi pasak t = ds8

dimana : ds = diameter poros

t = h

Dapat dilihat ukuran pasak dan alur pasak pada tabel dibawah ini:

Tabel 4. Ukuran pasak dan alur pasak

Ukuran-ukuran utama (satuan:

mm)

U

ku

ra

n

no

m

in

al

pa

sa

k

b

x

h

Uku

ran

stan

dar

b,

b

dan

b

Ukuran standar h

c l*

Uku

ran

stan

dar

t

Ukuran standar t2

r1

Referensi

Pasa

k

pris

matic

pasa

k

luncu

r

Pas

ak

tirus

P

a

s

a

k

p

r

i

s

m

a

ti

s

Pasa

k

lunc

ur

Pasa

k

tirus

Diameter

poros yang

dapat dipakai

d**

2

x

2

3

x

3

4

x

4

5

x

5

6

x

6

2

3

4

5

6

2

3

4

5

6

0.16

–

0.25

6-20

6-36

8-45

10-

56

14-

70

1.2

1.8

2.5

3.0

3.5

1.0

1.4

1.8

2.3

2.8

0.5

0.9

1.2

1.7

2.2

0.08-

0.16

L

e

b

i

h

d

a

r

i

“

“

“

“

6-8

8-10

10-

12

12-

17

17-

22

0.25

-

0.40

0.16-

0.25

(7

x

7)

8

x

7

10

x

7

8

10

12

14

7 7.216-

80

18-

90

22

110

28-

140

4.0

4.0

5.0

5.0

5.5

3.

03.5

3.0

2.4

2.4

2.4

2.9

“

“

“

“

“

20-

25

22-

30

30

38

38-

44

7

8

8

9

3.3

3.3

3.3

3.8

0.40

-

0.60

0.25-

0.40

8

12

x

8

36-

160

44-

50

(1

5

x

10

)

16

x

10

18

x

11

20

x

12

22

x

14

15

16

18

20

22

10 10.2

40-

180

45-

180

50-

200

56-

220

63-

250

5.0

6.0

7.0

7.5

9.0

5.05.

5

5.0

3.4

3.4

3.9

4.4

“

“

“

“

“

50-

55

50-

58

58-

65

65-

75

75-

85

10

11

12

14

4.3

4.4

4.9

5.4

0.60

-

0.80

0.40-

0.60(2

4

x

16

)

25

x

14

28

x

16

32

x

18

24

25

28

32

16 16.2

70-

280

70-

280

80-

320

90-

360

8.0

9.0

10.0

11.0

8.08.

5

8.0

4.4

5.4

6.4

“

“

“

“

80-

90

85-

95

95-

110

110-

130

14

16

18

5.4

6.4

7.4

* harus dipilih dari angka-angka berikut sesuai dengan daerah yang bersangkutan dalam

tabel.

6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110,

125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400.

sumber : Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemiilihan Elemen Mesin. Jakarta :

Pradnya,Paramita 1987

20. - Konsentrasi tegangan pada poros bertangga β,

rds= faktor konsentrasi tegangan untuk menentukan nilai β.

dbnds= faktor perbandingan diameter tempat bantalan dan poros untuk

menentukan nilai β.

Maka, nilai β dapat dilihat dari diagram faktor konsentrasi tegangan β

untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan pengecilan

diameter yang diberi filet.

- Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak α,

Cds = faktor konsentrasi tegangan untuk menentukan nilai α

Dimana: c = filet

Maka, nilai α dapat dilihat dari diagram faktor konsentrasi tegangan α

untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak

persegi yang diberi filet.

21. Tegangan geser τ (kg/mm2)

22. Perbandingan τa sf2α atau β : cbKt τ

Dengan perbandingan τa sf2α atau β > cbKt τ

23. Spesifikasi

� Diameter luar kopling flens, A (mm)

� Diameter poros, ds (mm)

� Diameter baut a (mm) x jumlah baut n

� Bahan baut ; Bahan flens

� Jari-jari filet dari poros bertangga

� Ukuran pasak dan alur pasak

3.2 Perhitungan perencanaan kopling tetap

Penyelesaian soal :

1. Daya yang akan ditransmisikan, P ( kW ) putaran poros penggerak, n1

( rpm )

P = 2.5 HP Catatan: 1 PS =

0.735 kW

n1 = 1200 rpm 1 HP =

0.746 kW

P = 2.5 HP x 0.746 kW = 1.865 kW

2. Faktor koreksi, ( fc ) Daya :

fc = 1.2 → Daya rata-rata yang

diperlukan

3. Daya rencana, Pd ( kW )

Pd= fc.P

Pd= 1.2 x 1.492 kW

Pd= 2.238 kW

4. Momen rencana , T ( kg.mm )

T=9,74 x 105x Pdn1

T=9,74 x 105x 2.2381200

T= 1.816 x 103 kg.mm

5. Bahan poros → S 20 C

- Kekuatan tarik bahan poros, σB = 40 kg/mm2

- Apakah ada tangga atau alur pasak → ada

- Faktor keamanan,

- Sf1 : Untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin: 5,6

Untuk bahan S-C dengan pengaruh massa dan baja paduan: 6,0

- Sf2 : Dengan memperhatikan apakah ada alur pasak atau tangga pada poros: 1,3

sampai 3,0

Sf1 = bahan S-C diambil 6

Sf2 = 1.3 - 3.0 diambil 2

6. Tegangan geser poros yang diijinkan, τsa ( kg/mm2 )

τsa= σBSf1xSf2

τsa= 406 x 2

τsa= 3.33 kg/mm2

7. Faktor koreksi untuk puntiran, Kt = 2.0

Faktor koreksi untuk lenturan, Cb = 1.0

8. Diameter poros, ds ( mm )

ds= 5.1 x Kt x Cbx Tτsa13

ds= 5.1 x 2 x 1 x 1.816 x 103 3.3313

ds= 17.71 ≈

20 mm. diambil dari harga yang mendekati pada tabel. 1

diameter poros

9. Gaya Tangensial, Ft ( kg )

Ft= Tds2

Ft= 1.816 x 103 162

Ft= 0.227 x 103 = 227 kg

10. Diameter luar kopling flens, A = 112 mm

Diameter naff ( bos ), C = 45 mm

Panjang naff, L = 40 mm Tabel 2. Ukuran

kopling flens

Diameter pusat baut, B = 75 mm

Diameter baut, db = 10 mm

Tebal Flens, F = 18 mm

Jumlah baut, n = 4

1

6

11. Nilai efektif baut, ne

ε = 0.5 karena dianggap hanya 50(%) saja dari seluruh baut yang

menerima beban secara merata.

ne= ε x n

ne= 0.5 x 4

ne=2

12. Tegangan geser baut, τb ( kg/mm2 )

τb= 8Tπdb2 ne B

τb= 8 x 1.816x 103π x 102 x 2 x 75

τb=0.31 ≈

0.31 kg/mm2

13. Bahan baut → SS 20

- Kekuatan tarik bahan, σB = 20 kg/mm2 Tabel 3. Bahan flens

dan baut

- Faktor keamanan, Sfb = 6

- Faktor koreksi, Kb = 3

14. Tegangan geser baut yang diijinkan,τba ( kg/mm2 )

τba=σB Sfb.Kb

τba=20 6x3

τba= 1.11 kg/mm2

8 0.31 : 1.11

0.31 < 1.11 → Baik lanjut

ke 16

KF

τF:

τFa

2

0

15.

bab ττ :

16. Bahan Flens → FC20

- Tebal flens, F = 18 mm Tabel 3. Bahan flens

& baut

- Kekuatan tarik bahan poros, σF = 20 kg/mm2)

- Faktor keamanan, SfF = 6

- Faktor koreksi, KF = 3

17. Tegangan geser yang diijnkan untuk flens, τFa ( kg/mm2 )

τFa=σF SfF.KF

τFa=20 6 x 3

τFa=1.11 kg/mm2

18. Tegangan geser flens, τF ( kg/mm2 )

τF= 2TπC2F

τF= 2 x 1.816 x 103π x 452 x 18

τF= 0.032 kg/mm2

1

5

>

19. KFτF: τFa

3 x 0.032 : 1.11

0.096 < 1.11 → Baik / Ok

Lanjut ke 20

20. Perencanaan untuk pasak, dengan ds = 20 mm

Anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan adalah :

22 mm

Jari-jari filet (r) = (22-20)/2 = 1 mm

Alur pasak: 6 x 3 x filet 0.4

21. - konsentrasi Tegangan pada poros bertangga adalah:

rds = 120 = 0.05 , dbnds = 2220 = 1.1, β=1.28

- Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah:

Cds = 0.420 = 0.02, α = 2.65 α> β

22. Tegangan Geser τ (kg/mm2)

τ=5.1 Tds3

τ=5.1 x 1.816 x 103203

τ= 1.16 kg/mm2

>

τsa

.

sf2

α :

τ.

Cb.

Kt

2

4

4

23. τsa. sf2α : τ. Cb. Kt

3.33 x 22.65 : 1.16 x 1 x 2

2.51 : 2.32

2.51 > 2.32 baik

24. Diameter luar kopling flens, A = 112 mm

Diameter poros, ds = 20 mm

Diameter baut, db = 10 mm

Jumlah baut, n = 4

Bahan poros = S 20 C

Bahan baut = SS 20

Bahan flens = FC-20

Jari-jari filet = 1 mm

Pasak = 6 x 6

Alur pasak = 6 x 3 x 0.4

BAB IV

KESIMPULAN dan SARAN

4.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa dan perhitungan perencanaan kopling

tetap jenis flens, maka dapat disimpulkan bahwa:

>

>

1. Daya yang ditransmisikan pada kopling adalah: 2.5 HP, dan dengan

putaran 1200 rpm.

2. Poros yang dipakai berbahan S 20 C dengan diameter 20 mm

3. Kopling yang digunakan tipe flens dengan:

• Bahan Flens FC20

• Diameter luar kopling flens, A = 112 mm

• Diameter naff ( bos ), C = 45 mm

• Panjang naff, L = 40 mm

• Tebal Flens, F = 18 mm

1. Baut yang digunakan berbahan SS 20, dengan:

• Diameter baut, db = 10 mm

• Diameter pusat baut, B = 75 mm

• Jumlah baut, n = 4

1. Alur pasak dengan diameter poros: 20 mm

• Jari-jari filet = 1 mm

• Pasak = 6 x 6

• Alr pasak = 6 x 3 x 0.4

4.2 SARAN

Dari hasil perencanaan kopling tersebut, penulis menyadari bahwa

perancangan kopling ini masih banyak kekurangan baik dari perhitungan,

penjabaran, maupun penulisan sistematis rancangan ini, yang diharapkan

dapat penyempurnaan lebih lanjut pada perancangan selanjutnya, dan

diharapkan dapat diwujudkan perencanaan kopling tetap flens yang lebih

baik lagi dari ini.