2.4 Rumus Analisa Perhitungan Perencanaan Kopling Gesek

2.4.1 Rumus analisa perhitungan poros

1. Daya yang ditransmisikan (Pd)

Pd = fc. P(kW).................................................................. pers 2.1

Dimana:

fc = Faktor koreksi

P = Daya nominal output dari motor penggerak ( kW )

Tabel 2.2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan (fc)

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan

Daya maksimim yang diperlukan

Daya normal

1,2 - 2,0

0,8 - 2,0

1,0 - 1,5

2. Momen rencana ( T )

T = 9,74 x 105 (kg.mm) .............................................pers 2.2

Dimana:

n1 = Putaran poros ( rpm )

3.Tegangan puntir ( a )

a = (kg/mm2) ..................................................pers 2.3

Dimana:

b = Kekuatan tarik bahan ( kg/mm2 )

Sf1= Faktor keamanan untuk pengaruh massa dari bahan

S-C dengan harga = 6,0 ...................................................................pers 2.4

Sf2= Faktor keamanan kedua akibat pengaruh konsentrasi

17

tegangan cukup besar sehingga harganya sebesar

( 1,3 - 3,0 ) .......................................................................................pers 2.5

4. Diameter poros ( ds )

ds =[ x Kt x Cb x T ]1/3 (mm)..........................pers 2.6

Dimana:

Kt = Faktor koreksi untuk puntiran

( 1,0 - 1,5 ) jika beban dikenakan secara halus

( 1,5 - 3,0 ) jika beban dikenakan dengan kejutan besar ................pers 2.7

Cb = Faktor koreksi untuk lenturan

( 1,2 - 2,3 ) .......................................................................................pers 2.8

5. Jari - jari fillet ( r )

r = (mm) .........................................................pers 2.9

Dimana :

Db = Diameter bantalan (mm)

2.4.2 Rumus analisa perhitungan pasak

1. Lebar pasak (b)

b = (mm) ....................................................................pers 2.10

2. Kedalaman pasak (t)

t = (mm) .....................................................................pers 2.11

3. Jari-Jari pasak (c)

18

c = Lihat Tabel Hal 10 (mm) .........................................pers 2.12

Gbr 2.14 Faktor konsentrasi tegangan

Gbr 2.15 Faktor konsentrasi tegangan

5. Tegangan geser (g)

19

g = = (kg/mm2) ...................................pers 2.14

6. Perbandingan tegangan geser yang terjadi selama mengalami faktor

konsentrasi tegangan dari poros :

> x Kt x Cb(kg/mm2)......................................... pers 2.15

2.4.3 Rumus Analisa Perhitungan Plat Gesek

1. Momen puntir yang diteruskan ( T )

T = 9,74 x 105 x Pd (kg.mm)............................................pers 2.16

2. Besar gaya tekan pada permukaan bidang gesek ( f )

f = ( D22 - D1

2 )Pa (kg) .................................................pers 2.17

Dimana:

D1 = Diameter dalam bidang gesek ( cm )

D2 = Diameter luar bidang gesek ( cm )

Pa = Besar tekanan rata-rata ( kg/mm2 )

Tabel 2.3 Harga koefisien gesek ( ) dan tekanan rata-rata ( Pa ).

Bahan permukaan kontak

Pa ( kg/mm2 )

Kering dilumasi

Besi cor dan besi cor

Besi cor dan perunggu

Besi cor dan asbes

Besi cor dan serat

Besi cor dan kayu

0,10 - 0,20

0,10 - 0,20

0,35 - 0,65

0,05 - 0,10

-

0,08 - 0,12

0,10 - 0,20

-

0,05 - 0,10

0,10 - 0,35

0,09 - 0,17

0,05 - 0,08

0,007 - 0,07

0,005 - 0,03

0,02 - 0,03

20

3. Luas plat gesek ( A )

A = x ( D2 2 - D1

2 ) (mm2)............................................pers 2.18

4. Jari-jari rata-rata ( rm )

rm = (mm) ..........................................................pers 2.19

Jika: T = x F x rm. (kg.mm)..............................................................pers 2.20

D1 = (0,6 - 0,8)D2 (mm)................................................................pers 2.21

Direncanakan D1 = 0,75 D2 (mm).................................................pers 2.22

2.4.4 Rumus Perhitungan Umur Kopling

1. Momen puntir yang dihitung dari daya penggerak mula ( T )

T = 9,74 x 105 (kg.m).........................................pers 2.23

Dimana :

fc = Faktor koreksi

P = Daya nominal ( kW )

n1 = Putaran ( rpm )

2. Kecepatan relatif ( nr )

nr = n1 - n2 (rpm)..............................................................pers 2.24

Dimana :

n1 = Putaran poros kopling

n2 = Putaran beban ( diasumsikan )

3. Momen percepatan yang diperlukan untuk mencapai waktu

perhubungan yang direncanakan (Tdo)

21

Ta = (kg.m)..........................................pers 2.25

Dimana :

GD2 = Efek gaya terhadap kopling ( kg.m2 )

te = Waktu penghubungan rencana ( s )

Tl1 = Momen beban saat start (kg.m)

4. Kapasitas momen gesek dinamis ( Tdo )

Tdo Ta x f (kg.m)........................................................pers 2.26

Dimana :

f = Faktor keamanan

Tdo = Momen gesek dinamis ( kg.m )

5. Momen beban saat start (Tl1)

Tl1 T T12 (kg.m) .......................................................pers 2.27

Dimana :

Tl2 = Momen beban setelah start ( kg.m )

6. Kerja penghubung ( E )

E = . (kg.m/hb)............................... pers 2.28

7. Kerja penghubungan yang diizinkan ( Ea )

E Ea (kg.m/hb)............................................................ pers 2.29

8. Waktu penghubungan yang sesungguhnya ( tae )

tae = (sekon)............................................ pers 2.30

9. Waktu penghubungan

22

tae < te (sekon).................................................................. pers 2.31

10. Umur plat gesek dalam jumlah penghubungan ( Nml )

Nml = (hb)................................................................pers 2.32

Dimana :

L3 = Volume keausan yang diizinkan dari plat gesek (cm3)

w = Laju keausan permukaan bidang gesek ( cm2/kg.m )

Tabel 2.4 Laju keausan permukaan plat gesek

Bahan permukaan w [ cm3/(kg.m)]

Paduan tembaga sinter

Paduan sinter besi

Setengah logam

Damar cetak

(3-6) x 10-7

(4-8) x 10-7

(5-10) x 10-7

(6-12) x 10-7

Tabel 2.5 Batas keausan kopling

Nomor kopling/rem 1,2 2,5 5 10 20 40 70 100

Batas keausan

permukaan ( mm )2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5

Volume total pada

batas keausan ( cm3)7,4 10,8 22,5 33,5 63,5 91,0 150 210

11. Umur plat dalam hari atau tahun (Nmd )

Nmd = (tahun)...........................................................pers 2.33

Nl = (hb/thn).................................................. pers 2.34

Dimana :

23

Nl = Umur plat dalam hari

N = Frekuensi penghubungan ( hb/min )

h = Jumlah hari kerja dalam seminggu.

th = Jumlah hari kerja dalam setahun

2.4.5 Rumus Analisa Perhitungan Pegas

1. Gaya tekan pegas ( F )

F = (kg).................................................. pers 2.35

2. Tegangan geser ( g )

g = 0,8 x a (kg/cm2)...................................................... pers 2.36

3. Konstanta tegangan Wahl ( K )

K = ........................................................ pers 2.37

Dimana :

c = Fungsi indeks pegas

c = D/d.......................................................................................................pers 2.38

4. Diameter kawat pegas ( d )

d2 = (mm)................................................. pers 2.39

Dimana:

Wl = Gaya tekan tiap pegas (kg)

24

Wl = = (kg) ..........................................................pers 2.40

n = Jumlah pegas (lilitan)

r = Jarak sumbu pegas kesumbu poros (mm)

5. Diameter lingkaran pegas (D)

D = 8 x d (mm).................................................................pers 2. 41

Gbr 2.16 Tegangan maksimum dari pegas tekan

Keterangan gambar :

1. Kawat musik kelas B

2. Kawat musik kelas A

3. Kawat baja keras kelas C

4. Kawat baja keras kelas B

5. Kawat baja tahan karat no. 2

6. Kawat baja tahan karat no. 1

7. Kawat musik kelas V

8. Baja karbon, kawat ditemper dengan minyak, kelas B

9. Kawat baja Cr-V ditemper dengan minyak, untuk pegas katup

25

10. Baja paduan

11. Baja pegas ( SUP4 )

12. Kawat baja karbon ditemper dengan minyak, kelas A

Gbr 2.17 Faktor tegangan Wahl

6. Lendutan pegas ( )

= (mm)...................................................... pers 2.42

Dimana :

G = Modulus geser (kg/mm2)

7. Konstanta pegas ( k )

k = (mm)........................................................ pers 2.43

8. Panjang lilitan pegas ( H )

H/D ≤ 4 (mm).................................................................. pers 2.44

Tabel 2.6 Harga modulus geser G

Bahan Lambang Harga G( kg/mm2 )

26

Baja pegas

Kawat baja pegas

Kawat piano

Kawat ditemper dg minyak

Kawat baja tahan karat

( SUS 27, 32, 40 )

Kawat kuningan

Kawat perak nikel

Kawat perunggu fosfor

Kawat tembaga berilium

SUP

SW

SWP

-

SUS

BsW

NSWS

PBW

BeCuW

8 x 103

8 x 103

8 x 103

8 x 103

7,5 x 103

4 x 103

4 x 103

4,5 x 103

5 x 103

2.4.6 Rumus Analisa Perhitungan Paku Keling

1. Tegangan tarik izin (t)

t = (kg/mm2).................................................... pers 2.45

Dimana :

b = Kekuatan tarik paku keling ( kg/mm2)

2. Tegangan geser izin (g)

g = 0,18 x t (kg/cm2)..................................................... pers 2.46

3. Gaya tekan paku keling ( P )

T = P x r (kg.mm).......................................................... pers 2.47

Maka :

P = (kg)...................................................................... pers 2.48

Dimana :

27

P = Gaya tekan (kg)

T = Momen puntir (kg .mm)

r = Jarak paku keling (mm)

4. Harga P tiap paku keling

P1 = (kg) ..................................................................pers 2.49

Dimana :

npk = Jumlah paku keling (buah)

5. Diameter paku keling ( D )

D = (mm)......................................................pers 2.50

28