BAB II KOPLING TETAP ( PERMANENT COUPLING )
2.1 2.1 Pend Pendah ahulu uluan an Kopling berasal dari kata couple yang artinya menggabungkan. Dua poros (penggerak dan yang digerakkan) digabungkan atau dihubungkan satu sama lain dengan maksud untuk meneruskan daya. Kopling dibedakan menjadi 2 (dua) macam tipe, yaitu : kopling tetap ( permanen ( permanentt coupling coupling ), ), dan kopling tak tetap seperti clutch. clutch. Kopling tetap biasanya biasanya tidak untuk dilepas-lepas dilepas-lepas sambunganny sambungannya a kecuali kecuali bila diadakan reparasi atau perbaikan. 2.2 Pembagia Pembagian n Kopl Kopling ing Tetap Tetap a. Koplin Kopling g Kak Kaku u (Solid (Solid Couplings) Couplings) Kopling : Bus (Sleeve ( Sleeve Coupling ) , Kopling Flens b. Koplin Kopling g Fleksi Fleksibel bel (Flexible (Flexible Couplings) Couplings)
Kopling : Flens, Karet, Gigi, Rantai,
Fluida c. Kopli Kopling ng Univ Univers ersal al (Universal (Universal Coupling )
Kopling : Universal Hooke, Kecep.
Tetap 2.3 2.3 Kopl Koplin ing g Bus Bus (Sleeve Sleeve / Muff Coupling Coupling ) Keterangan : T = Torsi (Nmm) D = Diameter Bus / Sleeve = 2d + 13 (mm) d = Diameter poros (mm) L = Panjang Pasak (mm) = 3,5 d Gambar 2.1 : Kopling Bus (Sleeve ( Sleeve / Muff Coupling ) t = Tebal pasak (mm)
D 4 d 4 g D 3 (1 k 4 ) T g 16 D 16
l
L 2
t 2
2
. c .
Tegangan geser izin (N/mm 2)
k
3,5 d
T l . w . g . T l .
g
d
2 d 2
(Geser pada pasak) (Tekanan bidang pada pasak) 8
d D
Contoh : Rencanakan sebuah kopling bus ( muff coupling ) yang digunakan untuk menghubungkan dua buah poros dan untuk mentransmisikan daya sebesar 40 (Kw) pada putaran 350 (rpm). Bahan poros dan pasak dari baja karbon dengan tegangan geser
dan tekanan
bidang yang diizinkan masing-masing 40 (Mpa) dan 80 (Mpa). Bahan kopling bus dari baja tuang dengan tegangan geser izin 15 (Mpa).
Penyelesaian : P = 40 (Kw) = 40.000 (Watt), n = 350 (rpm), = 80 (N/mm2),
c
c
= 40 (Mpa) = 40 (N/mm 2),
cr
= 15 (Mpa) = 15 (N/mm 2)
a. Perencanaan Poros
T
3
P 60
2 n
1.100.000
40 x 10 60
1.100 ( Nm) 1.100.000 ( Nmm)
2 350
16
d 3 g
16
d 3 40 7,86 d 3
d 3 140.000 d 52 55 (mm) b. Perencanaan Bus D = 2d + 13 (mm) = 2 x 55 + 13 (mm) = 123 ≈ 125 (mm) L = 3,5 d = 3,5 x 55 (mm) = 192,5 ≈ 195 (mm) Cek terhadap keamanan penggunaan bahan :
T
16
D 4 d 4 125 4 55 4 1.100.000 g Bus 370.000 . g Bus D 16 125
g
g Bus 2,97 ( N / mm 2 ) < 15 (N/mm2) - jadi amam
c. Perencanaan Pasak
Dari tabel pasak , didapatkan bahwa : untuk d = 55 (mm), w = 18 (mm)
l
L 2
195 2
97,5 (mm)
Cek terhadap geser pada pasak :
T l . w . g .
d 2
1.100.000 97,5 x 18 x g Pasak 9
55 2
= 80 (Mpa)
g Pasak 22,8 ( N / mm ) < 40 (N/mm2) - Jad aman 2
Cek terhadap tekanan biang pada pasak :
T l .
t 2
. c .
d 2
1.100.000 97,5 x
11 2
c Pasak
55 2
14.746,88 c Pasak
c Pasak 74,59 ( N / mm 2 ) < 80 (N/mm2) Jadi aman
2.4
Kopling Flens
Gambar 2.2 : Kopling Flens tipe Unprotected Secara empiris (Machines Design, Khurmi p. 486), L = 1,5 d D1 = 3 d D2 = D1 + (D1 – D) = 2 D1 – D = 4 d tf = 0,5 d Penggunaan baut pada flens ditentukan :
3 untuk d sampai dengan 40 (mm) 4 untuk d sampai dengan 100 (mm) 6 untuk d sampai dengan 180 (mm)
Keterangan : d
= Diameter poros = diameter dalam naf (hub)
(mm)
D
= Diameter luar naf = 2 d
(mm)
L
= Panjang naf = 1,5 d
(mm)
D1
= Diameter lingkaran dudukan baut = 3 d
(mm)
10
tf
= Tebal flens = 0,5 d
(mm)
d1
= Diameter baut pada flens
(mm)
2.4.1 Perencanaan Kopling Flens : a. Perencaan naf (hub):
D 4 d 4 d g D 3 (1 k 4 ) k T g 16 D D 16
b. Perencanaan pasak : Perencanaan pasak = perencanaan sebelumnya (diambil dari tabel pasak), kemudian cek terhadap geser dan tekanan bidang :
T l . w . g . T l .
d
2 d
t
. c . 2 2 c. Perencaan Flens :
(Geser pada pasak) (Tekanan bidang pada pasak)
T kell . naf x tebal flens x teg . geser flens x jari jari naf T D . t f . g Flens .
D 2
D
2
. t f . g Flens
2
d. Perencanaan Baut : Dari tabel apabila diketahui diameter (d), maka banyak baut (n) dapat ditentukan.
D1 1,6 . d T
. d 12 . g Baut . n .
D1
4 2 Dari rumus tersebut diameter baut (d 1) dapat ditentukan. Cek terhadap tekanan bidang pada baut ( c ) : Luas bidang yang mendapat tekanan bidang semua baut, (apabila n = banyak baut)
A n . d 1 . t f
Tekanan bidang pada baut Torsi
T c A . c ( n . d 1 . t f ) . c
T (n . d 1 . t f . c ) .
D1 2
Dari persamaan tersebut, tegangan akibat tekanan bidang dapat dicek. 11
2.5 Kopling Flens tipe Marine (pada Kapal) Banyak baut dapat ditentukan berdasarkan tabel berikut :
Tabel 2.1 : Penentuan Banyak Baut Tipe Marine
Ukuran lain dapat ditentukan sebagai berikut : Tebal flens
=d/3
Taper (kemiringan) baut = 1:20 s/d 1:40 Diameter dudukan baut = D 1 = 1,6 . d Diameter luar flens
= D 2 = 2,2 . d
Gambar 2.3 : Kopling Flens tipe Marine
Contoh : Rencanakan kopling flens tipe proteksi yang digunakan untuk mentransmisikan daya 15 (kW) pada putaran 200 (rpm). Bahan kopling dan poros dari besi tuang dengan tegangan geser izin 40 (Mpa). Tegangan geser yang terjadi pada poros dan pasak tidak boleh melebihi 30 (Mpa). Asumsikan bahwa bahan yang digunakan untuk poros dan pasak adalah sama dan tegangan akibat tekanan bidang dua kali tegangan gesernya. Torsi maksimum dihitung 25% lebih besar dari torsi rata-rata. Tegangan geser pada flens = 14 (Mpa).
Gambar 2.4 : Kopling Flens tipe Proteksi 12
Penyelesaian :
g flen poros = 40 (Mpa) = 40 (N/mm 2),
Diketahui : P = 15 (kW), n = 200 (rpm),
g baut pasak = 30 (Mpa),
ck
= 2 . = 60 (N/mm2), Tmaks = 1,25 . T rata-rata ,
g
= 14 (Mpa)
= 14 (N/mm2). a. Perencanaan naf (hub) :
T rata rata
60 . P 2 . . n
60 . 15.000 2 . . 200
716 ( Nm) 716.000 ( Nmm)
T maks 1,25 . T rata rata 1,25 . 716.000 895.000 ( Nmm) T maks d 3
16
. d . c 3
895.000 7,86
16
. d . 40 7,86 . d 3
3
113.868
d 48,4 50 (mm) Jadi ukuran lain dapat ditentukan : Diameter bus
D 2 . d 2 . 50 100 (mm)
Panjang bus
L 1,5 . d 1,5 . 50 75 (mm)
Pengecekan terhadap tegangan geser pada bus :
895.000
c
16
895.000 184.100
. c
D 4 d 4 . c . D 16
100 4 50 4 184.100 . c . 100
4,86 ( N / mm 2 )
Tegangan yang terjadi akibat tekanan bidang = 4,86 (N/mm 2) < 14 (N/mm2) (Tegangan izin akibat tekanan bidang), jadi perencanaan bus (hub) aman.
b. Perencanaan Pasak (key ) : Dari table, untuk d = 50 (mm) didapatkan lebar pasak (w) = 16 (mm), tebal (t) = w = 16 (m) Panjang pasak (l) = L = 75 (mm) Pengecekan terhadap tegangan akibat tekanan bidang dan tegangan geser pada pasak
895.000 l . w . k .
d 2
75 . 16 . k . 13
50 2
30.000 k
k
895.000 30.000
895.000 l .
ck
29,8 ( N / mm 2 )
t 2
895.000 15.000
. ck .
d 2
16
75 .
2
. ck .
50 2
15.000 . ck
59,6 ( N / mm 2 )
Tegangan akibat tekanan bidang dan tegangan geser yang terjadi pada pasak < dari tegangan yang diizinkan, jadi perencanaan pasak aman.
c. Perencanaan Flens (flange): Tebal flens = 0,5 . d
t f = 0,5 . 50 = 25 (mm) Pengecekan terhadap tegangan geser pada flens :
895.000
g
. D 2 2
895.000 392.750
. g . t f
. 100 2 2
. g . 25 392.750 . g
2,5 ( N / mm 2 )
Tegangan yang terjadi pada flens = 2,5 (N/mm 2) < 14 (N/mm 2) (Tegangan geser yang diizinkan pada flens),
jadi
perencanaan flens aman.
d. Perencanaan Baut (Bolt ) : d1 = Diameter baut
(mm)
Banyak baut = n = 3 (buah) Diameter dudukan baut = D 1 = 3 . d = 3 . 50 = 150 (mm)
895.000 (d 1 ) 2
4
(d 1 ) 2 . g . n .
895.000 7.070
D1 2
4
(d 1 ) 2 . 30 . 4 .
150 2
7.070 . (d 1 ) 2
126,6 d 1 11,25 (mm)
Asumsikan diameter baut standar d 1 = 12 (mm) atau (M12)
D2 4 . d 4 . 50 200 (mm) Tebal pelindung flens = t p 0,25 . d .25 . 50 12,5. ( mm)
14
