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.