Desain kopling.docx

BAB I PENDAHULUAN 1. 1. Latar belakang

Mesi Mesinn yang yang berp berput utar arak akan an meng mengha hasi silk lkan an day daya, hal hal ini ini akan akan lebi lebihh bermanfaat jika putaran dan daya yang dihasilkan dipindahkan agar dapat memutar bagian yang lain. Demikian halnya dengan kendaraan bermotor, yang apabila putaran dan daya yang dihasilkan pada mesin dapat dipindahkan kerodarodanya. Oleh karena jarak antara mesin dan roda terpisah pada jarak tertentu, maka untuk menghubu menghubungka ngkanny nnyaa dipergu dipergunaka nakann suatu suatu alat yang disebut poros poros transmisi yang sesuai dan efisien. Hubungan transmisi ini nantinya juga perlu diputuskan pada saat pertukaran gigi. Maka dalam hal ini sebuah kopling akan mempunyai peranan yang sangat penting pada sebuah mesin.

1. 2. Tujuan Penulisan

1. Menerapk Menerapkan an ilmu dari dari perkuliahan perkuliahan dan dan dapat dapat membandingk membandingkanny annyaa dengan dengan keadaan sebenarnya dilapangan. 2. Membia Membiasa sakan kan mahasis mahasiswa wa untuk untuk meran meranan angg eleme elemen-e n-elem lemen en mesin mesin dan dan sekaligus untuk memperluas wawasan dalam hal peranangan. !. Meningkat Meningkatkan kan pemaham pemahaman an elemen-elem elemen-elemen en mesin, mesin, khususnya khususnya kopling kopling dan dan komponen-komponennya. ". Menguasa Menguasaii system penyam penyambung bungan an dan pemutusa pemutusann putaran putaran dan daya daya pada kendaraan bermotor. #ada #ada syste system m koplin koplingg ini, ini, putara putarann dan daya daya dihubu dihubungk ngkan an melalu melaluii suatu suatu mekani mekanisme sme peny penyamb ambung ungan an dan pemutu pemutusan san putara putarann poros poros input input ke poros poros output yang dioperasikan tanpa mematikan mesin atau putarn poros input dan tidak ada Slip yang dapat merugikan atau mengurangi daya mesin.

1

1. 3. Batasan Masalah

#ada peranangan ini yang dibahas adalah desain suatu $opling kendraan bermotor, yakni

HNDA !A"" TIPE A yang

digunakan untuk memindahkan

dan memutuskan putaran dan daya antara poros input dengan daya dan putaran sebagai berikut % Da#a

$ 12% P&

Putaran

$ ''%% r()

Dalam hal ini akan dihitung ukuran daripada komponen $opling tersebut yakni meliputi % poros, plat gesek, Spline, Naaf , pegas matahari, baut, paku keling dan bantalan.

1. *. &iste)atika Penulisan.

#ada pendahuluan akan dibahas mengenai latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan penulisan dan sistematika penulisan. &ang ang dilanjutkan dengan pembahasan mengenai poros $opling. 'dapun 'dapun elemen-elemen lain yang merupakan komponen utama daripada poros kopling antara lain adalah Spline dan Naaf yang yang

digunakan untuk menghindarkan terjadinya beban puntir pada poros

kopling, plat gesek dan plat baja, plat penekan yang digunakan untuk menekan daripada plat gesek dan plat baja, pegas yang digunakan untuk memberikan dorongan( gaya sehingga dapat mendorong plat penekan, plat pembawa yang berfungsi untuk mengalirkan( menghubungkan menghubungkan gaya yang diberikan pegas terhadap plat penekan, baut pengikat yang membatasi pergerakan plat pembawa, bantalan sebagai sebagai tumpuan( landasan landasan poros $opling. $opling. #ada akhir penulisan akan diperoleh kesimpulan, yang menyajikan datadata hasil perhitungan pada perenanaan $opling yang telah diperoleh pada pembahasan terdahulu.

2

1. 3. Batasan Masalah

#ada peranangan ini yang dibahas adalah desain suatu $opling kendraan bermotor, yakni

HNDA !A"" TIPE A yang

digunakan untuk memindahkan

dan memutuskan putaran dan daya antara poros input dengan daya dan putaran sebagai berikut % Da#a

$ 12% P&

Putaran

$ ''%% r()

Dalam hal ini akan dihitung ukuran daripada komponen $opling tersebut yakni meliputi % poros, plat gesek, Spline, Naaf , pegas matahari, baut, paku keling dan bantalan.

1. *. &iste)atika Penulisan.

#ada pendahuluan akan dibahas mengenai latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan penulisan dan sistematika penulisan. &ang ang dilanjutkan dengan pembahasan mengenai poros $opling. 'dapun 'dapun elemen-elemen lain yang merupakan komponen utama daripada poros kopling antara lain adalah Spline dan Naaf yang yang

digunakan untuk menghindarkan terjadinya beban puntir pada poros

kopling, plat gesek dan plat baja, plat penekan yang digunakan untuk menekan daripada plat gesek dan plat baja, pegas yang digunakan untuk memberikan dorongan( gaya sehingga dapat mendorong plat penekan, plat pembawa yang berfungsi untuk mengalirkan( menghubungkan menghubungkan gaya yang diberikan pegas terhadap plat penekan, baut pengikat yang membatasi pergerakan plat pembawa, bantalan sebagai sebagai tumpuan( landasan landasan poros $opling. $opling. #ada akhir penulisan akan diperoleh kesimpulan, yang menyajikan datadata hasil perhitungan pada perenanaan $opling yang telah diperoleh pada pembahasan terdahulu.

2

!

+eterangan ,a)bar $ 1. Flywheel

2. #lat )esek !. *aut #engikat #oros #enggerak pada Flywheel ". #lat #embawa 5.

*antalan Radial

+. #aku $eling ingkaran #embawa dengan #lat #embawa . #aku $eling #lat )esek dengan ingkaran #embawa 8.

*aut #engikat #enutup dengan Flywheel

. #lat #embebas 1/. #egas $ejut 11. *antalan 'ksial 12. #oros 13. Naaf 14. #aku $eling #lat #embawa dengan Naaf

10. #lat #embawa 1+. #egas Matahari 1. *aut pengikat #egas Matahari dengan #lat #enekan.

"

BAB II PE-ANAN,AN P-&

2. 1. Pen/ahuluan

#oros adalah merupakan komponen penting pada suatu mesin. ntuk meneruskan daya dan putaran dari suatu mesin, maka peran utama dalam transmisi ini dilakukan oleh poros. #ada poros juga terdapat elemen-elemen mesin lainnya, seperti % $opling,oda )igi, Pulley, oda )ila, Sproket dan elemenelemen pemindah lainnya. #oros sebagai penerus atau pemutus daya dan putaran dapat diklasifikasikan sebagai berikut % 1. P0r0s Trans)isi.

#oros transmisi akan mendapat beban lentur dan putaran murni. Daya dan putaran ditransmisikan pada poros melalui $opling, oda )igi, Pulley, antai, dan komponen lainnya. 2. &(in/el

3pindel adalah merupakan poros transmisi yang ukurannya relatif lebih pendek seperti halnya pada poros utama mesin, dimana beban utamanya berbentuk puntiran. 3yarat utama yang harus dipenuhi poros ini adalah Deformai yang keil serta bentuk dan ukuran yang teliti. 3. ,an/ar

)andar adalah poros yang tidak berpuntir atau berputar, hal ini menyebabkan gandar banyak digunakan pada roda-roda kereta barang. 2.2. Halhal Penting Dala) Perenanaan &ebuah P0r0s.

Dalam perenanaan poros ini, poros yang akan dibahas lebih lanjut adalah poros transmisi. 'da beberapa hal penting yang harus diperhatikan dalam perenanaan sebuah poros, antara lain yaitu % 1. +ekuatan P0r0s

3uatu poros transmisi kemungkinan akan mengalami beban puntir atau beban lentur, atau kombinasi keduanya. #oros ini juga kemungkinan

0

akan mengalami gaya tarik atau gaya tekan, juga kemungkinan akan mengalami kelelahan atau konsentrasi tegangan akibat kerja. ntuk itu, maka sebuah poros diranang untuk dapat menahan semua kemungkinan beban dan gaya yang terjadi serta ukup kuat dan aman digunakan. 2. +ekakuan P0r0s

3uatu poros kemungkinan akan memiliki kekakuan yang ukup tinggi, tetapi jika momen yang terjadi ukup besar akan menimbulkan defleki pada poros. Oleh karena itu disamping faktor kekuatan, kekakuan

poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis pembebanan yang dialami oleh poros. 3. Putaran +ritis

'pabila putaran suatu mesin dinaikkan hingga menapai suatu kondisi tertentu serta menimbulkan getaran yang ukup besar, maka hal ini disebut dengan putaran kritis. #utaran kritis akan mengakibatkan terjadinya kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. 3ehingga hal ini perlu dihindarkan, yaitu dengan ara mengoptimalkan(mengusahakan agar putaran poros selalu lebih keil dari putaran kritis. *. Bahan P0r0s

Dalam hal pemilihan bahan poros, hal penting yang harus diperhatikan adalah bagaimana agar bahan poros yang telah dipilih nantinya dapat menanggulangi masalah-masalah yang akan timbul dari permasalahan sebelumnya serta tahan terhadap korosi 4 !orroion Reitan"e5,

aus 4#ear Reitan"e5 dan kelelahan 4 Fati$ue5. ntuk itu

maka biasanya poros dibuat dari bahan material baja batang yang ditarik dingin dan di finih, yaitu baja arbon kontruksi mesin yang diperoleh dari ingot yang di %ill. 2.3. Analisa Perhitungan P0r0s

#erhitungan poros pada umunya didasarkan terhadap apa yang dialami oleh poros tersebut. Dan biasanya poros pada kopling akan mengalami beban puntir atau beban lentur akibat adanya roda gigi. 6etapi karena adanya putaran, maka kemungkinan besar pembebanan yang terjadi adalah beban puntir 4momen

+

puntir5. 7uga hal-hal lain yang kemungkinan akan terjadi dilapangan, seperti saat berjalan atau pengereman 4berhenti5. Diketahui data-data sebagai berikut % Da#a P4

5 12% P& 5 12% P& 6 %7839 k:4 5 ;;72

k:4 Putaran n4

5 ''%% r()

ntuk meneruskan daya dan putaran ke poros kopling, terlebih dahulu harus diperhitungkan daya perenanaan 4#d5, dengan menggunakan fator koreksi daya yaitu % #d 8 f.# 4k95.4 Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein(.Sularo,1))4 * Dimana % #d 8 Daya #erenanaan 4k95 : 8 :aktor $oreksi # 8 Daya Maksimum 4k95 6abel 2.1. :aktor koreksi daya yang ditransmisikan Da#a #ang /itrans)isikan N4

Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 ; 2,/ Daya maksimum yang diperlukan /,< ; 1,2 Daya normal 1,/ ; 1,0 3umber % = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein> 43ularso,1"5 *erdasarkan table diatas diambil harga f 8 1,2 dalam inter?al /,< ; 1,2 yang sesuai dengan daya masukan yang akan ditransmisikan adalah merupakan daya maksimum yang dikeluarkan oleh mesin Daya maksimum diberikan dalam

P&,

12% P&4.

maka harus dikalikan dengan

%7839

agar diperoleh daya dalam k9. 3ehingga akan diperoleh besarnya daya perenanaan 4 P/5 adalah % #d 8 f.# 4k95 #d 8 41,25 412/ #3 @ /,!05 8 41,25 4<<,2 k95 P/ 5 1%97;* k:

*esarnya momen puntir 4momen puntir perenanaan5 yang dialami poros adalah %



Pd 0

6 8 ,".1/ .

n

Akg.mmB

..........4= Daar Pern"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein(.Sularo,1))4*

Dimana % 6 8 Momen #untir 4kg.mm5 n 8 #utaran 4rpm5 #d 8 Daya perenanaan 4k95 Maka % 0

6 8 ,".1/

.

1/0,<" ++//

T 5 19'1>7* kg.))4

2.*. Pe)ilihan Bahan

#oros untuk umum biasanya dibuat dari baja karbon yang di Finii dingin 4disebut bahan 3-C5 yang dihasilkan dari ingot yang di- %ill 4baja yang di deokidaikan dengan Ferroili"on

dan dior, kadar karbon terjamin5. 7enis-jenis

baja 3-C beserta sifat-sifatnya dapat dilihat pada tabel 2-2. 6abel. 2.2. *atang baja karbon yang di Finii dingin 43tandar 735 Kekuatan Perlakuan

Diameter

Panas

(mm)

Lambang

Tarik

Kekerasan R

H C

+

H

2

(kg/mm )

R

(H B)

3!0C-D

3"0C-D

Dilunakkan

2/ atau kurang

0< ; 

4<"5 ; 2!

-1"" ; 21+

6anpa

21 ;
0! ; + +! ; <2

4!5 - 1 4<5 ; 20

-1+/ ; 220

dilunakkan Dilunakkan

21 ;
0< ; 2 +0 ; <+

4<"5 ; 1 4<5 ; 2

-1++ ; 2!<

6anpa

21 ;
+/ ; + 1 ; 1

4<05 - 22 12 ; !/

-1
dilunakkan

21 ;
++ ; <1

4/5 - 2"

<

300C-D

Dilunakkan

2/ atau kurang

2 ; !

1" ; !1

-1<< ; 2+/

6anpa

21 ;
+ ;
1/ - 2+ 1 ; !"

-21! ; 2<0

dilunakkan

21 ;
0 ; 1

1+ - !/

3umber % = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein >.43ularso 1".5

Dalam peranangan poros ini dipilih bahan jenis 300C-D tanpa dilunakkan 2

dengan kekuatan tarik E 8 <0 kg(mm ,3upaya aman dari kemungkinan mengalami adanya pembebanan tambahan, misalnya , jika sebuah sabuk,rantai, atau roda gigi dipasangkan pada poros. Dari bahan poros dan kekuatan tarik yang telah ditetapkan sebelumnya, maka tegangan geser ijin diperoleh sebagai berikut % τ + Sf 1. Sf 2

τ a

8

......................4 = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein(.Sularo,1))4 *

Dimana % τ a

2

8 6egangan geser ijin 4kg(mm 5 2

+

E 8 $ekuatan tarik 4kg(mm 5 1

1

3f 8 :aktor keamanan berdasarkan bahan poros 4diambil harga 3f 8 +F baja karbon5 2

3f 8 :aktor keamanan akibat konsentrasi tegangan, harganya sebesar 1,! ; !,/. 2

4diambil harga 3f 8 2," F karena Spline ini sangat berpengaruh dalam #enimbulan puntiran pada bagian terluar poros. 3ehingga diperoleh besarnya tegangan geser ijin adalah % <0 +.2,"

τ a

8

2

8 0, kg(mm



1/

2.9. Perenanaan Dia)eter P0r0s

Diameter poros dapat diperoleh dari rumus %  0,1   %t .!-.,   τ a 

1( !

ds 8

......4= Peren"anaan eknik 'ein( oephe Sti/ley, 1)40*

Dimana % ds 8 Diameter poros 4mm5 2

Ga 8 6egangan geser iin 4kg(mm 5 $t 8 :ator koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,0 ; !,/ Cb8 :ator koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur, dalam #erenanaan ini diambil 1,/ karena diperkirakan tidak akan terjadi *eban lentur. 6 8 Momen puntir yang ditransmisikan 4kg.mm5 #ada saat pertama penghubungan poros input dengan poros output akan terjadi tumbukan dan ini terjadi setiap penghubungan kedua poros tersebut, sehingga fator koreksi pada range 1,0 ; !,/ diambil $t 8 2,<, supaya poros aman dari tumbukan. Dan dalam mekanisme ini, beban lentur yang terjadi kemungkinan adalah keil karena poros relatie pendek, sehingga fator kondisi untuk beban lentur Cb 8 1. dengan harga fator koreksi terhadap tumbukan diambil sebesar $t 8 2,<, maka diameter poros dapat dihitung sebagai berikut %  0,1   0, 2,<.1.10+1,"  

ds 8

1( !

............4 = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein(. Sularo, 1))4 *

ds 8 !!,0+ mm /s 5 33 ))

2.'. Pe)eriksaan +ekuatan P0r0s

11

ntuk mengetahui apakah poros hasil perenanaan aman untuk digunakan dari semua jenis pembebanan selama poros beroperasi, maka diperlukan pemeriksaan kembali terhadap kekuatan poros. 6egangan )eser(#untir yang timbul akibat adanya daya dan putaran dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut % ,

(π d

!

0,1,

( 1+)

I8

8

d !

.JJJ.Dikutip Dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein2 Sularo,1))4*

0,1.10+1," 4!!5 !

τ

5

2

5 272 kg?)) 4

Maka diperoleh hubungan sebagai berikut % a

2

I . 3f K I.b.kt $arena harga tegangan geser ijin lebih besar dibandingkan dengan tegangan geser yang timbul, maka seara teknis diameter poros yang telah diperoleh sebelumnya aman digunakan.

12

BAB III PE-ANAN,AN &PLINE #utaran dari poros penggerak akan diteruskan ke Flywheel dan plat gesek melalui plat penekan. Dengan berputarnya plat gesek maka poros yang digerakkan akan ikut berputar dengan perantaraan Naff dan Spline. #ada dasarnya fungsi Spline adalah sama dengan pasak, yaitu meneruskan daya dari putaran dan poros ke komponen-komponen lain yang terhubung dengannya, ataupun sebaliknya. #erbedaannya adalah Spline menyatu atau menjadi bagian dari poros sedangkan pasak merupakan komponen yang terpisah dari poros dan memerlukan alur pada poros untuk pemasangannya. 3elain itu jumlah 3pline pada suatu kontruksi telah tertentu 4berdasarkan standar 3'L5, sedangkan jumlah pasak ditentukan sendiri oleh peranangnya. Hal ini menyebabkan pemakaian Spline lebih menguntungkan dilihat dari segi penggunaannya karena sambungannya lebih kuat dan beban puntirnya merata di seluruh bagian poros dibandingkan dengan pasak yang akan menimbulkan konsentrasi tegangan pada daerah dimana pasak dipasang. ntuk pemakaian Spline pada kendaraan bermotor, mesin perkakas dan mesin produksi, perhitungannya dilakukan berdasarkan standar utomotie &n/ineerin/ 5.

&AE 4So"iety of

3imbol-simbol yang digunakan dalam standarisasi ini

adalah sebagai berikut.

1!

)ambar !.1. Spline

Dimana %

D 8 Diameter luar Spline d 8 Diameter dalam Spline h 8 6inggi Spline w 8 ebar Spline  8 #anjang Spline

kuran Spline untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam 3tandar 3'L dan dapat dilihat pada 6abel !-1 berikut ini. Tabel 31 3pesifikasi Spline untuk berbagai kondisi operasi 4standar 3'L5 Number

Permanent Fit

Of Spilne

H

D

T Sline !"en nt

T Sli$e !"en

#n$er La$

#n$er La$

H

h

/

/

%ll Fits

:

"

/,/0D

/,<0/D

/,120D

/,0/D

-

-

/,2"1D

+

/,/0/D

/,//D

/,/0D

/,<0/D

/,1//D

/,
/,20/D

1/

/,/"0D

/,1/D

/,//D

/,<+/D

/,/0D

/,<1/D

/,10+D

1+

/,/"0D

/,1/D

/,//D

/,<+/D

/,/0D

/,<1/D

/,/
43umber % %ent, 'e"hani"al &n/ineerin/ 6and-ook , Halaman 10-105

1"

3.1. Pe)ilihan &(line

#ada $opling yang akan diranang ini, dipilih jumlah Spline sebanyak 1/ buah sesuai dengan hasil Surey. Spline akan bekerja dengan kondisi = to lide when not load >

karena Spline diperkiraan sedikit melunur saat tanpa beban.

3ehingga dari table !-1 diperoleh data sebagai berikut % h 8 /,//D d 8 /,<+/D

JJ.. Diperoleh Data Dari a-el 371

w 8 /,10+D Dimana diameter dalam Spline ini adalah sama dengan poros yaitu !1 mm yang telah dihitung pada BAB 2. Dengan memasukkan harga ini ke data di atas diperoleh % d 8 !! mm d

/,<+/

D8

=

!! /,<+/

= !<,!-

mm

h 8 /,// . D 8 /,// . !<,! 8 2,+ mm w 8 /,10+ . D 8 /,10+ . !<,! 8 0, mm 3edangkan panjang Spline diperoleh dari % D !

8

d 2

JJJJ Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

10

!<,!- ! !! 2

= 01,<-!

mm

L5

Dan jari-jari rata-rata Spline adalah D + d "

m

r 8

J.JJJJJJDikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

!<,!- + !! "

m

= 1-,<"

r 5

))

3.2.Analisa Beban

*esarnya gaya yang bekerja pada Spline diperoleh dari m

T5<.r

@@@.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan

Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 6 8 Momen puntir yang bekerja pada poros, dari perhitungan pada BAB 2 diperoleh sebesar 19'1>7* kg.))

: 8 )aya yang bekerja paa Spline 4kg5 m

r 8 7ari-jari rata-rata Spline 4mm5 m

Dengan memasukkan harga-harga 6 dan r ke persamaan di atas diperoleh , r m

=

10+1," 1-,<"

= <-0,0k/

<8

1+

3.3.Pe)ilihan Bahan

$arena Spline menyatu dengan poros maka bahannya adalah sama dengan σ -

bahan untuk poros, yaitu baja jenis 300C-D dengan kekuatan tarik

8 <0kg(mm

2

, yaitu untuk mengantisipasi adanya pembebanan tambahan yg dipasangkan pada poros motor

3.*.Pe)eriksaan +ekuatan &(line

#emeriksaan kekuatan untuk Spline dilakukan terhadap dua jenis σ t

kemungkinan kegagalan, yaitu kegagalan oleh tegangan tumbukan

dan

τ /

kegagalan oleh tegangan geser yang timbul

.

3.*.1. Pe)eriksaan terha/a( kegagalan 0leh tegangan tu)buk

6egangan tumbuk pada Spline dapat diperoleh dari % F

σ t i.h. 8

8

JJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

σ t

Dimana %

2

8 6egangan tumbuk 4kg(mm 5 :

8 )aya yang bekerja pada Spline 4kg5

i

8 7umlah Spline

h 8 6inggi Spline 4mm5

1

 8 #anjang Spline 4mm5 Maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah <-0,0

σ t 1/.2,+.01,<-!

8

JJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan

dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

2

8 %7'9

kg?))

3edangkan tegangan tumbuk ijin dari bahan Spline adalah % σ ti =

σ i

=

<0 = <,0k/ ( mm 2 1/

6ampak bahwa tegangan tumbuk ijin lebih besar daripada tegangan tumbuk yang σ t

timbul sehingga pline yang diranang aman terhadap tegangan tumbukan 4



σ ti

5.

3.*.2.Pe)eriksaan terha/a( kegagalan 0leh tegangan geser

6egangan geser yang bekerja pada Spline dapat diperoleh dari τ / =

F i.w. 8

JJJJJJ..JJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

τ /

Dimana %

2

8 6egangan )eser 4kg(mm 5

1<

: 8 )aya yang bekerja pada Spline 4kg5 i 8 7umlah Spline w 8 ebar Spline 4mm5  8 #anjang Spline 4mm5 Maka besar tegangan geser yang bekerja adalah %

τ / =

<-0,0 1/.0,.01,<-!

2

5 %72;' kg?))

3edangkan tegangan geser ijin dari bahan Spline adalah % τ /i

σ

8 /,2<+.

JJJJJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

τ /i

8 /,2<+.<,0 τ /i

2

5 27*31 kg?))

$arena tegangan geser yang timbul lebih keil dari tegangan geser ijin τ /i

τ /

bahan 4



5 maka Spline aman dari kegagalan akibat tegangan geser.

1

BAB I PE-ANAN,AN NAA< Naaf

dan Spline merupakan bagian yang saling berkeookan tetapi

berbeda bagian. Spline berupa tonjolan atau bukit pada sisi poros dan Naaf merupakan pasangan dari bentuk tonjolan atau bukit tersebut dan terdapat pada plat pembawa. #ada saat transmisi daya terjadi, daya diteruskan dari Spline ke Naaf.

$adang-kadang ukuran Spline dan Naaf disamakan dalam suatu ranangan, namun dalam kondisi yang sebenarnya terdapat perbedaan ukuran yang sangat keil antara Spline dan Naaf . 9alaupun perbedaannya adalah keil tetapi dapat menjadi sangat berpengaruh apabila mesin tersebut memerlukan ketelitian yang tinggi maka ukuran Naaf akan dihitung tersendiri berdasarkan pada ukuran Spline dalam bab sebelumnya. 3tandar yang digunakan dalam perenanaan Naaf adalah sama dengan yang digunakan dalam peranangan Spline, yaitu berdasarkan standar 3'L 4So"iety of utomotie &n/ineerin/ 5. 3ymbol- symbol yang dipakai adalah %

)ambar ".1. Naaf Dimana % D 8 Diameter luar Naaf d

8 Diameter dalam Naaf

w 8 ebar gigi Naaf h

8 6inggi gigi Naaf



8 #anjang Naaf

2/

kuran Naaf untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar 3'L dimana adalah sama dengan ukuran untuk Spline. kuran-ukuran tersebut dapat dilihat pada tabel !-1 pada BAB 3

*.1.Pe)ilihan Naa=

3esuai dengan spesifikasi Spline yang telah ditentukan pada *'* sebelumnya maka data untuk ukuran Naaf adalah % h 8 /,// D d 8 /,<+/ D

Data Diperoleh dari 6abel !-1 Hal-12> Speifikai Spline>

w 8 /,10+ D Dari data ukuran Spline yang telah diketahui, lebar gigi Naaf dapat diperoleh dari % π . D − i.# i

98

JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 9 8 ebar gigi Naaf 4mm5 Ds 8 Diameter luar Spline, dari perhitungan pada sebesar 3;738 )) 9s 8 ebar Spline, dari perhitungan pada

BAB 3 diperoleh

BAB 3 diperoleh

sebesar

97> ))

i

8 7umlah Spline(gigi Naaf , yaitu 1/ buah,

maka % π .!<,!- − 1/.0,

98

1/

: 5 '719 ))

Dengan memasukkan harga  5 '719 )) ke data di atas diperoleh %

21

w

+,10

=

/,10+

/,10+

= !," mm

D8 h 8 /,// . D 8 /,// . !," 8 2,0 mm d 8 /,<+/ . D 8 /,<+/ . !," 8 !!,<< mm n

b 8 D-d 8 !," ; !!,<< 8 0,02 mm sedangkan panjang Naaf diperoleh dari % D ! d 2

8

@...... Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

!," ! !!,<< 2

= 0!,2mm

8 Dan jari-jari rata-rata Naaf adalah % D + d m

r 8

"

@@@@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

!," + !!,<< m

r 8

"

8 1<,! mm

*.2. Analisa Beban

*esarnya gaya yang bekerja pada Naaf diperoleh dari %

22

m

T 5 <. r ................Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan

&lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 6

8 Momen puntir yang bekerja pada poros, dari perhitungan pada BAB 2 Diperoleh sebesar 10+1," kg.mm

: 8 )aya yang bekerja pada Naaf 4kg5 m

r 8 7ari-jari rata Naaf 4mm5. m

Dengan memasukkan harga-harga 6 dan r ke persamaan diatas diperoleh % , r m

=

10+1," 1<,!

= <0!,01k/

:8

*.3. Pe)ilihan Bahan

*ahan untuk Naaf dipilih sama dengan bahan untuk poros dan Spline, σ -

yaitu baja jenis

&99D dengan

kekuatan tarik

2

8 <0 kg(mm dan tegangan

tarik ijin.

*.*. Pe)eriksaan kekuatan Naa=

3eperti pada Spline maka pemeriksaan kekuatan untuk Naaf juga dilakukan terhadap dua jenis kemungkinan kegagalan, yaitu kegagalan oleh σ t

tegangan tumbukan

τ /

dan kegagalan oleh tegangan geser

.

2!

*.*.1. Pe)eriksaan terha/a( kegagalan 0leh tegangan tu)buk

6egangan tumbuk pada Naaf dapat diperoleh dari % σ t =

F i.h. 8

J.....JJ Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 2

# 8 6egangan tumbuk 4kg(mm 5 : 8 )aya yang bekerja pada Naaf 4kg5 i 8 7umlah gigi Naaf, yaitu 1/ buah h 8 6inggi gigi Naaf 4mm5  8 #anjang Naaf 4mm5 Maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah σ t =

<0!,01 1/.2,-0.0!,2

= /,0
Dari perhitungan pada BAB 3 diperoleh tegangan tumbuk iin untu bahan 300Cσ ti

D adalah

2

8 <,0 kg(mm .

6ernyata tegangan tumbuk yang timbul jauh lebih keil dari tegangan σ t < σ ti

tumbuk ijin 4

5, sehingga Naaf aman dari kegagalan akibat tegangan

tumbuk.

2"

*.*.2. Pe)eriksaan terha/a( kegagalan 0leh tegangan geser

6egangan geser pada Naaf dapat diperoleh dari % τ / =

F i.w. 8

JJJDikutip dari = Daar Peren"anaan dan

Pemilihan


τ /

Dimana %

2

8 6egangan geser 4kg(mm 5 : 8 )aya yang bekerja pada Naaf 4kg5 i 8 7umlah gigi Naaf , yaitu 1/ buah w 8 ebar gigi Naaf 4mm5  8 #anjang Naaf 4mm5

Maka besar tegangan geser yang bekerja adalah % <0!,01

τ / 1/ .+,10.0!,2

8 τ /

2

5 %72'11 kg?)) 4

Dari perhitungan pada τ /i

adalah

BAB 3 diperoleh

tegangan geser ijin untu bahan 300C-D

2

8 2,"!1 kg(mm .terlihat tegangan geser timbul jauh lebih keil dari τ / < τ /i

tegangan geser ijin 4 akibat tegangan geser

5, sehingga Naaf yang diranang aman dari kegagalan

20

BAB  PE-ANAN,AN PLAT ,E&E+ #lat gesek berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari Flywheel 4roda gila5 ke poros yang digerakkan 4poros output5. 6ransmisi daya dan putaran ini terjadi melalui gesekan antara Flywheel dengan plat gesek yang ditekan plat penekan. *erikut ini adalah sketsa dari plat gesek dan simbol-simbol yang digunakan.

)ambar 0.1 plat gesek

9.1.Pe)ilihan Bahan Plat ,esek

Dalam pemilihan bahan #lat gesek perlu diperhatikan koefisien gesekan dari bahan yang akan digunakan dan harus disesuaikan dengan kebutuhan. µ

$oefisien gesekan

untuk berbagai permukaan #lat dapat dilihat pada tabel 0.1

pada gambar berikut. Harga-harga koefisien gesek dalam tabel tersebut ditentukan dengan perhitungan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya, karena

2+

akan digunakan untuk beberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang diijinkan dan yang dianggap baik.

6abel 0.1. koefisien gesekan antara berbagai permukaan, beserta tekanan yang diijinkan. & Ba"an Permukaan kntak

2

+ering

Dilu)asi

Pa (kg/mm )

*esi or dan besi or

/,1/ ; /,2/

/,/< ; /,12

/,/ ; /,1

*esi or dan perunggu

/,1/ ; /,2/

/,1/ ; /,2/

/,/0 ; /,/<

*esi or dan asbes

/,!0 ; /,+0

-

/,// ; /,/

*esi or dan serat

/,/0 ; /,11

/,/0 ; /,1/

/,//0 ; /,/!

*esi or dan kayu

-

/,1/ ; /,!0

/,/2 ; /,/!

4sumber % =#eranangan teknik mesin>, 7oseph L. 3higley, arry D. Mithell5 Dalam peranangan #lat gesek ini dipilih bahan besi or dan asbes sebagai bahan Flywheel dan plat penekan. *eberapa alasan pemilihan bahan ini adalah % 

#asangan besi or dan asbes memiliki koefisien gesek yang tinggi /



'sbes memiliki daya tahan panas yang tinggi, yakni 2// C

Dari tabel 0.1, koefisien gesek dan tekanan yang diijinkan untuk bahan besi or dan asbes adalah % N 8 /,!0 ; /,+0 pa 8 /,// ; /,/ #emilihan plat kopling yang kering, selain koefisien yang tinggi dan tahan terhadap temperatur yang tinggi, juga pada saat pelepasan antara kedua permukaan lebih mudah karena tidak lengket akibat pelumasan. $oefisien gesek

2

yang diperlukan tidak perlu maksimum, karena daya yang dihubungkan tidak terlalu besar, maka diambil N 8 /,0 dan tekanan yang timbul akan tersebar pada 2

seluruh permukaan yang dalam hal ini diambil #a 8 /,/0 kg(mm .

9.2.Analisa ,a#a /an M0)en Plat ,esek

7ika tekanan rata-rata pada #lat gesek adalah #, maka gaya yang menimbulkan tekanan dan momen gesek yang bekerja pada seluruh permukaan #lat gesek berturut-turut adalah % µ

:p 8

"

( D

2

− d 2 ) P

µ

( D − d )

Mg 8

"

....4 Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4**

Dimana % :p 8 )aya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek 4kg5 Mg 8 Momen gesek yang bekerja pada plat gesek 4kg.mm5 D 8 Diameter luar plat gesek 4mm5 d 8 Diameter dalam plat gesek 4mm5 2

# 8 6ekanan rata-rata pada bidang gesek yaitu sebesar /,/0 kg(mm N 8 $oefisien gesekan antara plat gesek dengan Flywheel atau #lat penekan sebesar /,0 $arena bagian bidang gesekan yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya mempunyai pengaruh yang keil saja pada pemindahan momen, maka besarnya perbandingan d(D jarang lebih keil dari /,0. untuk peranangan #lat gesek ini, perbandingan d(D diambil sebesar /,. Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui ke persamaan di atas, maka diperoleh gaya : yang dinyatakan dalam

2<

µ

D. :p 8

"

[ D

2

− ( /,- D ) 2 ] P

J.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

/,0

8

"

[ D

2

− /," D 2 ]/,/0

2

:p 8 /,//""!D 3elanjutnya dengan memasukkan persamaan gaya di atas ke persamaan momen gesek diperoleh % ( D + /,- D ) 2

"

Mg 8 N4/,//""!D 5

...... Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

2

8 /,04/,//""!D 5

1,- D "

!

Mg 8 /,//1//2D

9.3.Pe)ilihan Ukuran Plat ,esek

ntuk mentransmisikan Daya dan #utaran, maka momen gesek Mg, harus lebih besar atau sama besar dengan momen puntir yang bekerja pada poros yaitu Mp 8 10+1," kg.mm. 3ehingga dapat dituliskan % MgKMp !

/,//1//2D 8 10+1," D 8 2,2! mm Dalam peranangan ini diambil D 8 2< mm, sehingga diperoleh %

2

d 8 /,. D d 8 /, @ 2< mm d 8 1",+ mm 4 D − d 5

b 8

2

= "1,- mm

Dari hasil perhitungan di atas, maka harga :p dan Mg dapat diari % 2

2

:p 8 /,//""! D 8 /,//""! 4 2< 5 8 2+,/"" kg.mm !

!

Mg 8 /,//1//2 D 8 /,//1//2 42< 5 8 21+<2,+ kg.mm

ntuk menentukan #lat )esek yang sesuai, terlebih dahulu diari daya yang hilang akibat gesekan. *esarnya daya yang hilang akibat gesekan dapat diperoleh dari% '/ D . .n.t . 9

,".1/ 0.!+// #g 8

..................JJ Dikutip dari = Daar Peren"anaan

dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % #g 8 Daya hilang akibat gesekan 4k95 Mg 8 Momen gesek yang bekerja pada plat gesek yaitu sebesar /,//1//2 kg.mm n 8 $eepatan sudut, dari data di brosur diketahui sebesar ++// rpm t 8 9aktu penyambungan kopling 4sekon5  8 7umlah kerja tiap jam atau jumlah penyambungan dan pemutusan tiap jam.

!/

9aktu penyambungan kopling 4t5 direnanakan /," sekon untuk kendaraan ini karena diperlukan waktu penghubungan yang singkat agar kendaraan bisa beroperasi dalam waktu singkat. $endaraan biasanya sering melakukan penyambungan atau pemutusan daya, yang umumnya dioperasikan dalam kota, sehingga dalam hal ini derenanakan 1// kali penyambungan atau pemutusan tiap jamnya.

Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui diperoleh % /,//1//2.2-< !.++//./,".1// ,-".1/ 0.!+//

#g 8 8 1,+!20 k9

C'6'6' F 1 6P : ;,<45< k#

8 1,21 Hp

1 k# : 1,341;00 6P

3elanjutnya tebal #lat )esek dapat diperoleh dari % lp. P/ 4/ .#

a8

JJJJJJJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % a 8 6ebal #lat )esek 4m5 lp 8 ama pemakaian #lat )esek 4jam5 2

'g 8 uas bidang gesek dari #lat )esek 4m 5 9 8 $erja yang menyebabkan kerusakan, untuk bahan asbes dengan besi or !

Harganya berkisar "-< H# jam(m 4Dikutip dari = Daar Peren"annaan dan Pemilihan &lemen 'ein>43ularso,1"5, dari 6abel !." = a=u %eauan Permukaan Plat >eek. 6al, <0*

#g 8 Daya yang hilang akibat gesekan 4Hp5

!1

ama pemakaian direnanakan  jam(hari dan digunakan untuk jangka waktu selama 1 tahun sehingga lp 8 2
)esek direnanakan < Hp jam(m . $arena kerja yang ditransmisikan kopling tidak terlalu besar sehingga diperkirakan #lat dapat bertahan ukup lama. π "

'g 8

( D

2

− d 2 )

JJJJJJJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

π

8

"

( 2-<

2

− 1",+ 2 ) = !/0+,!mm 2

8 !/ "m0

Maka tebal #lat yang direnanakan adalah % 2
a8

!/ .<

= 1,!- "m

8 1,""m

a 8 1" mm 3ebagai kesimpulan ukuran-ukuran #lat )esek yang diranang adalah % Diameter luar 4D5

8 2< mm

Diameter dalam 4d5 8 1",+ mm ebar 4b5

8 "1, mm

6ebal 4a5

8 1" mm

!2

!!

BAB I PE-ANAN,AN PA+U +ELIN, #aku $eling merupakan salah satu model penyambungan. #enyambungan yang menggunakan #aku $eling merupakan %laifikai penyambungan tetap. 'rtinya penyambungan yang dimaksud tidak untuk dibongkar kembali, kalau terpaksa dibongkar harus merusak penyambung tersebut. #ada kontruksi #lat )esek dan Naaf digunakan #aku keling pada tiga sambungan, yaitu % 1. 3ambungan lempengan gesek 4 yang terbuat dari asbes5 dengan lingkar pembawa. 2. 3ambungan lingkar pembawa pada #lat )esek dengan plat pembawa !. 3ambungan plat pembawa dengan Naaf .

'.1.Paku +eling untuk &a)bungan Le)(engan ,esek /engan Lingkar Pe)baa

#aku $eling ini berfungsi untuk menegah terjadinya Slip antara lempengan gesek dengan lingkaran pembawa yang mana akan mengurangi momen puntir yang diteruskan dari Flywheel yang akan menimbulkan kerugian. 7umlah #aku $eling yang digunakan adalah disesuaikan dengan lebar permukaan lempengan, sehingga lempengan akan terikat dengan baik. 7umlah yang digunakan adalah 1+ buah. a. Analisa ,a#a

)aya yang bekerja pada setiap #aku $eling adalah % , 1

: 8

n1 .r 1

JJJ..JJJDikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

!"

!0

Dimana % 1

: 8 )aya yang bekerja pada tiap #aku $eling 6 8 Momen puntir yang ditransmisikan yaitu sebesar 19'1>7* kg.)) 1

n 8 7umlah #aku $eling yaitu 1+ buah 1

r 8 7arak #aku $eling ke sumbu poros, D + d 1

r 8

"  Rumu men"ari rata ? rata =ari ? =ari *

Dimana % D 8 Diameter luar #lat )esek 8 2< mm d 8 Diameter dalam #lat )esek 8 1",+ mm Maka dengan memasukkan harga-harga yang diketahui diperoleh % 2-< + 1",+ "

1

r 8 1

= 11<,10mm

10+1," = <,2+2" k/ 1+.11<,10

: 8 b. Pe)ilihan Bahan

*ahan #aku $eling untuk peranangan ini dipilih jenis bahan baja 3'L('3 1/1/ yang dirol panas 4 hot roller 5 dengan kekuatan tarik 3y 8 1,
kg(mm , ntuk menegah terjadinya slip antara lempengan gesek dengan lingkaran pembawa. maka kekuatan geser mulurnya 4 hear yield tren/th5 adalah 3ys

8

/,0.3y

....J......Dikutip

dari

= Daar

Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

!+

2

8 /,0.1,
!

. Penentuan Ukuran 1

6egangan geser yang timbul akibat gaya : adalah F 1

2. 41 τ 1

=

8

F 1 π 2 2 d 1 "

JJJJ.JJJJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % τ 1

2

8 6egangan geser yang timbul 4kg(mm 5

1

: 8 )aya yang bekerja pada #aku $eling 4kg5 2

1

' 8 uas penampang #aku $eling 4mm 5 1

d 8 Diameter #aku $eling 4mm5 τ 1 =

<,2+2" 2.

π "

d 1

2

=

0,! d 1

2

ntuk menjaga keamanan kontruksi, tegangan geser kerja lebih keil atau sama dengan kekuatan geser mulurnya

&#s dimana

τ 1

harus

tegangan

gesernya adalah %

!<

τ 1

8 3ys

JJJJJJJJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

0,! d 1

2

= /,10

1

d 8 ",<" mm Dengan mempertimbangkan keamanan kontruksi, maka diameter #aku 1

$eling diambil d 8 0 mm

'.2. Paku +eling untuk &a)bungan Lingkaran Pe)baa /engan Plat Pe)baa

#aku keling pada posisi ini berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari plat pembawa dan selanjutnya ke Naaf dan poros yang digerakkan. 7umlah paku keling disesuaikan dengan diameter dalam plat gesek dan diameter luar plat pembawa. Hal ini disebabkan paku ini dipasang diantaranya dan jumlah yang ook diambil < buah. a. Analisa ,a#a

3esuai dengan prosedur pada

bagian '.17 gaya

yang bekerja pada tiap

#aku $eling adalah % , 2

: 8

n2 .r 2 @@@@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4* 2

2

Dengan jumlah #aku $eling n 8 < buah. 7arak r yang merupakan jarak #aku $eling ke sumbu poros diperoleh dari %

!

Dn + d/ "

2

r 8

+ 2.-n

JJ...JDikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 2

r 8 7arak #aku $eling ke sumbu poros Dn 8 Diameter luar Naaf , dari perhitungan pada bab * sebesar !," mm dg 8 Diameter dalam #lat )esek, dari perhitungan pada

bab 9 sebesar 1",+ mm

bn 8 6ebal Naaf , yaitu sebesar 0,02 mm Maka % !," + 1",+ "

2

r 8

+ 2.40,025 = +,0"mm

10+1, " 2

<.+,0"

= 2<,1k/

3ehingga% : 8 b. Pe)ilihan Bahan

*ahan #aku $eling untuk peranangan ini dipilih jenis bahan baja tipe 3'L('3 2

1/1/ yang di rol panas 4 hot roller 5 dengan kekuatan tarik 3y 8 1,
kekuatan geser mulurnya 4 hear yield tren/th5 adalah /,10 kg(mm . . Penentuan Ukuran

2

6egangan geser yang timbul akibat gaya : adalah % τ 2 =

F 2

2. 42

=

F 2 π 2 2 d 2 "

JJJ.JJ..JDikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

"/

2<,1

τ 2 =

π

τ 2

d 2

2

=

1-,<< d 2

2

2

8 3ys

1- ,<< d 2

2

8 /,10

2

d 8 1+,!+ mm 2

Dengan mempertimbangkan keamanan, maka diameter #aku $eling 4d 8 1+,!+ mm5 Maka diambil diameternya sebesar 1+ mm

"1

'.3. Paku +eling untuk &a)bungan Plat Pe)baa /engan Naa=

#aku $eling pada posisi ini berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari #lat pembawa ke Naaf dan poros yang digerakkan. 7umlah #aku $eling disesuaikan dengan diameter plat pembawa dan Naaf serta diameter poros dan jumlah yang sesuai adalah " buah. a. Analisa ,a#a

3esuai dengan prosedur pada

bagian '.1,

gaya yang bekerja pada tiap

#aku $eling adalah % 'p !

n!. r !

: 8

@@@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan

Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

!

!

Dengan jumlah #aku $eling n 8 " buah dan jarak r yang merupakan jarak #aku $eling ke sumbu poros direnanakan sejauh 0/ mm, maka diperoleh % 10+1," !

: 8

".0/

= -<,1k/

b. Pe)ilihan Bahan

*ahan #aku $eling untuk peranangan ini dipilih jenis bahan baja tipe 3'L('3 1/1/ yang dirol panas hot roller 5 dengan kekuatan tarik 3y 8 1,
kg(mm , maka kekuatan geser mulurnya 4 hear yield tren/th5 adalah /,10 2

kg(mm . . Penentuan Ukuran

"2

!

6egangan geser yang timbul akibat gaya : adalah % τ ! =

F !

2. 4!

τ ! =

=

-<,1 2.d !

2

F ! π 2 2 d ! "

=

@@@@@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

! d !

2

τ !

8 3ys !

8

d !

2

8 /,10

!

d 8 !0, !

Dengan )e)(erti)bangkan kea)anan7 )aka /ia)eter (aku keling / 4 /ia)bil 3' )).

"!

BAB II PE,A& MATAHA-I

8.1. Pegas Matahari

#egas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan dalam arah menjauhi plat gesek untuk pemutusan hubungan. Hal ini akan menyebabkan plat gesek dalam keadaan bebas diantara plat penekan dan flywheel, sehingga daya dan putaran dari flywheel tidak lagi diteruskan ke poros yang digerakkan. #rinsip kerja pegas matahari adalah tidak sama dengan pegas spiral, dimana terjadinya defleksi pada pegas ini adalah sama seperti system kantile?er beam, yakni apabila gaya diberikan pada salah satu ujungnya.

)ambar .1 #egas matahari $eterangan % D 8 diameter pegas

""

d 8 diameter penampang pegas h 8 tebal pegas 1

 8 panjang daun pegas 2

 8 panjang daerah pengungkit

8.1.1. Analisa ,a#a

$etika sensor memberikan sinyal ke C#, dan diteruskan ke atuator, dan dari atuator akan diberikan perintah untuk menggerakkan bantalan pembebas yang akan menekan bagian dalam pegas matahari dan menarik plat penekan menjauhi flywheel. Diagramnya adalah sebagai berikut %

)ambar .2 Diagram gaya-gaya yg bekerja pada pegas matahari )ambar 4a5 % pegas matahari beroperasi dalam keadaan normal 4kopling dalam keadaan terhubung5 dan daya yang bekerja pada pegas adalah gaya :p yang

"0

berasal dari pegas itu sendiri yang diimbangi oleh gaya :r yang dihasilkan oleh flywheel.

)ambar 4b5 % bantalan pembebas menekan pegas dengan gaya :r, dimana gaya ini akan menimbulkan reaksi :rP dan menarik plat penekan dengan memberi gaya yang berlawanan arah dengan gaya dari palt tekan sebesar :pP. Dengan menyamakan ukuran pegas matahari pada ukuran plat gesek yang telah dihitung pada bab 0, dapat diperoleh hasil sebagai berikut % 1

 8 2< mm 2

 8 1",+ mm ∑

M8/ 1

2

:pP. -:t. 8/, FpQ. 82

Maka F :t 8

81

@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % :t 8 gaya tekan yang dikerjakan oleh bantalan pembebas 4kg5 :pP 8 gaya yang diperlukan untuk melawan gaya tekan pegas yaitu :#P8 2:p :p 8 gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek, dari perhitungan pada

bab

9 /i(er0leh <( 5 2'87%** kg

Maka :pP 8 2 @ 2+,/"" 8 0!",/<< kg *esar :t diperoleh sebesar %

"+

0!",/<<

:t 8

2-<

= 1.2k/

)aya yang menekan masing-masing daun pegas adalah % Ft

:t 8

n

@...@@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana n adalah jumlah daun pegas yang direnanakan sebanyak 12 buah sehingga % 1.2

:t 8

12

= /,1+k/

8.1.2. Pe)ilihan Bahan

ntuk pegas matahari dipilih kawat baja 3#" berkekuatan E 8 110 2

kg(mm

. 3edangkan modulus elastisitasnya L

8 2/ )#a. *ahan ini ook karena

kekuatan tarik dan modulus elastisitasnya yang tinggi sehingga pegas tidak akan mengalami deformai plastis maupun fra"ture pada saat mengalami beban yang diberikan bantalan pembebas. a. Penentuan Ukuran

Defleksi dari pegas matahari diperoleh dari % δ 1 =

81 .δ 2 82

@@@@@@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

"

Dengan

δ 2

merupakan jarak pindah antara plat gesek dengan plat penekan

saat kopling tidak terhubung. 7arak ini direnanakan sejauh 0 mm, supaya poros terhubung lebih epat. 3ehingga defleksi δ 1 =

2-<.0 1",+

δ 1

adalah %

= -,1"2 mm

Dan tebal pegas matahari 4h5 diperoleh dari % Ft . 81

!

2.>.δ 1

"

h 8

@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % h 8 tebal pegas matahari 4mm5 :t 8 gaya tekan tiap daun pegas matahari sebesar /,10 kg δ 1

8 .1"2 mm

Maka diperoleh harga tebal pegas matahari minimal % "

=

/,1+.2-< ! 2.1/ .-,1"2

= /,///2"/ mm

h h 8 !,!0"mm Dan direnanakan tebal pegasnya adalah !,!0"mm sehingga lebarnya dapat dihitung % b 8 ".h


8 " @ !,!0" 8 1!,"2 mm

"<

b. Pe)eriksaan +ekuatan Pegas

6egangan lengkung yang terjadi pada pegas matahari dapat dihitung dari % +. Ft . 82

Et 8

-h

2


+./,1+.1",+ .4!,!0"5

2

= 1,<0k/ ( mm 2

Et 8 Dari perhitungan diatas terlihat bahwa Et  E, maka pegas matahari ini aman digunakan untuk peranangan ini, khususnya untuk tegangan tarik. 8.2. Pegas +ejut

#eranangan pegas kejut biasanya berhubungan dengan gaya, momen torsi, defleksi, dan tegangan yang dialami oleh pegas. #egas kejut banyak kegunaannya dalam kontruksi mesin, yakni sebagai pengontrol getaran. $husus pada peranangan ini, pegas kejut digunakan untuk meredam kejutan pada saat kopling terhubung.

)ambar <.! pegas kejut 8.2.1. Analisa ,a#a

*esarnya gaya tekan yang harus diberikan oleh tiap pegas adalah %

"

@p. @p. 4

:8

n

@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % : 8 gaya tekan tiap pegas 4kg5 2

Rp 8 tekanan rata-rata pada bidang pegas yaitu sebesar /,/0 kg(mm dari bab 0 2

' 8 luas rata-rata bidang tekan untuk pegas sebesar 1 mm n 8 jumlah pegas, direnanakan " buah. Maka % /,/0.1

:8

"

= /,/1!k/

8.2.2 Pe)ilihan Bahan

ntuk bahan pegas telah dipilih baja karbon jenis 33 !/2 dengan 2

kekuatan tarik mulur 4 tenile yield tren/th5 3y 8 /,+22 kg(mm . Maka kekuatan geser mulurnya 4 hear yield tren/th5 adalah % 3ys 8 /,0.3y 2

8 /,0./,+22 8 /,!1kg(mm

8.2.3. Analisa Tegangan ,eser

0/

6egangan geser yang bekerja pada tiap pegas adalah % <.".k . f

R8

π d 2

@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 2

R 8 tegangan geser tiap pegas 4kg(mm 5  8 indeks pegas, dalam peranangan ini dipilih " k 8 fator tegangan wahl, yaitu % "" − 1

k8 "4 "5 − 1 "4 "5 − "

+

"" − "

/,+10 "

+

/,+10 "

Peren"anaan dan @. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

= 11,2

k8 : 8 gaya tekan tiap pegas 4kg5 d 8 diameter penampang pegas 4mm5 3ehingga F <.".11,2./,/1!

R8

π .d 2

=

1,"< d 2

8.2.*. Penentuan Ukuran

01

'gar pegas aman terhadap tegangan geser, maka tegangan geser iin harus lebih besar atau sama dengan tegangan geser yang timbul. Maka % 1,"< d 2

d

= /,+22

8 2,2 mm

dalam dalam peran peranang angan an ini, ini, diamet diameter er penamp penampang ang pegas pegas dipilih dipilih d 8 2 mm, sehingga diameter pegas adalah % D8 .d 8 ".2 8 < mm #anjang pegas pada saat pembebanan maksimum adalah %  8 4iS1,05d

@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana %  8 panjang pegas pada saat pembebanan maksimum 4mm5 i 8 jumlah lilitan pegas 4" lilitan5 lil itan5 D 8 diameter penampang pegas 4
3ehingga diperoleh %  8 4"S1,052 8 11 mm 3edangkan panjang pegas pada operasi normal adalah % o 8 Si4h-d5

@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % o 8 panjang pegas pada operasi normal 4mm5

02

 8 panjang pegas pada pembebanan maksimum 4mm5 h 8 D(! 8 <(! 8 2, mm i 8 jumlah lilitan pegas 4dipilih " lilitan5 d 8 diameter penampang pegas 4mm5 Maka % o 8 11 S " 42,-25 8 1!,< mm.

0!

BAB III PE-ANAN,AN BAUT #ada $ontruksi $opling HNDA !A"" TIPE A ini, digunakan ! jenis baut pengikat yaitu% yaitu% 1.

*aut pengikat poros penggerak dengan flywheel

2. *aut pengikat pengikat pegas pegas matahar mataharii dengan dengan plat penekan penekan !. *aut *aut pen pengik gikat at pen penutu utupp kopli kopling ng 4 houin/ 5

;.1. Baut Pengikat Penggerak /engan Fl'"eel

Dalam ikatan poros penggerak dengan flywheel ini, ini, digunakan < buah baut 4dapat dilihat pada ampiran !, >am-ar Peran"an/an Plat >eek 5. 5. #eranangan ini meliputi 'nalisa )aya, 6egangan, #emilihan *ahan dan kuran *aut. a. Anal Analis isa a ,a#a ,a#a

)aya yang bekerja pada setiap baut adalah gaya geser yang besarnya adalah % , 1

: 8

n1 .r 1

.

Peren"anaan JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % 1

: 8 gaya yang bekerja pada baut 4kg5 1

n 8 jumlah baut 4< buah5

0"

1

r 8 jarak sumbu baut ke sumbu poros yang direnanakan 0/ mm Maka % 10+1," <.0/

1

: 8

= !k/

b. Anal Analis isa a Te Tegang gangan an

*esarnya tegangan geser yang terjadi pada baut adalah % τ 1 =

F 1 π 2 d 1 "

Peren"anaan ...@@@. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan &lemen 'ein( Sularo, 1))4*

Dimana % 1

d 8 Diameter baut 4mm5 τ 1

2

8 6egangan geser yang bekerja 4kg(mm 5

3ehingga diperoleh % τ 1 =

!

π "

d 1

= 2

",d 1

2

. Pe)ili )ilih han Ba Bahan han

*ahan untuk baut ini dipilih baja karbon tempa 3:"/ dengan kekuatan tarik 2

4E 8 "/ kg(mm , dapat dilihat pada ampiran " 6abel < 5, karena tegangan tarik diperkirakan lebih keil, dimana gaya yang bekerja kebanyakan adalah gaya puntir dan jaraknya jaraknya dekat dengan dengan poros sehingga sehingga mengurangi momen. momen. /. Pene Penent ntua uan n Ukur Ukuran an

00

kuran baut dapat dipilih bila memenuhi syarat berikut ini % σ 1

Sf 1 .Sf 2

I 8

Peren"anaan dan JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Pemilihan


Dimana % 1

3f 8 faktor koreksi menurut jenis bahan 2

3f 8 faktor koreksi menurut bentuk 1

3upaya bahan yang digunakan aman, diambil faktor koreksi 3f yang besar yaitu 0 dan menurut bentuknya baut harus ditahan di dalam penerimaan bebannya sehingga faktor koreksi 3f

2

diam diambi bill 2,0. 2,0. *erd *erdas asar arka kann hal hal itu, itu,

diperoleh % σ 0.2,0

1

I 8 "/ 12,0

1

I 8 ! d 1

2

=

"/ 12,0

d 1 = 12",< 2

d 1 = 11,1-

Dalam peranangan ini diameter bautnya dipilih 11 mm.

0+

;.2. Baut Pengikat Pegas Matahari /engan Plat Penekan

ntuk ikatan antara pegas matahari dengan plat penekan disesuaikan dengan jumlah daun pegasnya, yaitu 12 buah 4dapat dilihat pada lampiran 2, )ambar pegas Matahari5. #eranangan ini dilakukan dengan memperhatikan halhal seperti analisis gaya untuk gaya geser dan tarik, pemilihan bahan dan penentuan ukuran baut. a. Analisa ,a#a

)aya yang bekerja pada baut ini adalah gaya geser akibat momen puntir dan gaya tarik akibat pegas matahari terhadap plat penekan, dimana besarnya adalah % , 2

n 2 .r 2

:g 8

JJJ..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


FpQ 2

:t 8

n2

JJJ..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan

Pemilihan


Dimana % 2

:g 8 gaya geser yang bekerja pada tiap baut 4kg5 2

:t 8 gaya tarik yang bekerja pada tiap baut 4kg5 :pP 8 gaya yang diperlukan untuk melawan pegas 4dari bab  besarnya 0!",/<< kg5 2

n 8 jumlah baut yang digunakan yaitu % 12 buah 4 dapat dilihat pada lampiran 2, )ambar pegas matahari5

0

2

r 8 jarak sumbu baut ke sumbu poros 4direnanakan 12" mm5, $elelahan, 6umbu kan , atau #engaruh $onsentrasi 6egangan akan mempengaruhi poros bila jaraknya dibawah 1// mm, diatas 10/ mm juga mengakibatkan ketidaktelitian pada mesin perkakas 4 pada )etaran dan suara.5 Dengan memasukkan harga-harga di atas diperoleh % 10+1,"

= 1/,0k/

12.12"

2

:g 8

0!", ,/<< 12

2

:t 8

= "",0k/

b. Analisa Tegangan

6egangan geser dan tegangan tarik pada baut adalah %

2

I 8

F/ 2 π 2 d 2 "

JJJ.....JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan

1/,0

π 2

I 8

"

2

E 8

d 2

=

1!," d 2

2

2

Ft 2 π 2 d 2 "

J.JJ..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan

"",0

π 2

E 8

"

d 2

2

=



0+,d 2

2

. Pe)ilihan Bahan

0<

*ahan untuk baut ini adalah sama dengan baut pengikat poros dengan 2

flywheel , yaitu baja karbon tempa 3: "/ dengan kekuatan tarik E 8 "/ kg(mm

5,

karena baut pengikat poros penggerak dengan flywheel sudah aman, berarti untuk pengikat pegas pasti sudah aman karena gaya yang bekerja pada pegas ini lebih keil. /. Penentuan Ukuran

ntuk menentukan ukuran baut, harus dipenuhi syarat berikut % Untuk tegangan ,eser

σ 0.2,0

2

I 8 "/ 12,0

2

I 8 1!, " d 2

2

=

"/ 12,0

2

d2 8 "2,<< 2

d 8 +,0" mm Untuk tegangan Tarik

σ 2

0.2,0

E 8 "/ 2

12,0

E 8

0

0+,d 2

"/

2

12,0

8 2

d 8 1<1,"" 2

2

d 8 1!,"+ mm *erdasarkan perhitungan diatas, diameter baut yang dipilih adalah 1! mm

;.3. Baut Pengikat Penutu( +0(ling

ntuk memberikan keamanan antara flywheel dengan rumah kopling, maka diperlukan pengikat yang baik dengan menggunakan baut sebanyak + buah 4Dapat dilihat pada ampiran 1, >am-ar Penutup %oplin/ 5. Dalam peranangan ini, perlu diperhatikan hal-hal berikut % a. Analisa ,a#a

6erdapat gaya geser untuk tiap baut sebesar % , n!. r !

!

: 8 !

!

Dengan n adalah jumlah baut yaitu + buah dan r adalah jarak antara sumbu baut dengan sumbu poros yang direnanakan 1+/ mm. 3ehingga % 10+1," !

: 8

+.1+/

= 1+,!k/

b. Analisa Tegangan

6egangan yang terjadi pada baut adalah %

+/

!

I 8

F ! 1+,! 2/,= = 2 π 2 π 2 d ! d ! d ! " "

. Pe)ilihan Bahan

*ahan untuk baut ini dipilih sama dengan bahan baut sebelumnya, yakni 2

baja jenis 3:"/ dengan E 8 "/ kg(mm , $arena *ahan jenis ini lebih dapat menahan beban puntir dan beban lentur. /. Penentuan Ukuran

ntuk menentukan ukuran baut agar aman pada peranangan ini, maka harus dipenuhi syarat-syarat berikut % σ 0.2,0

!

I 8 "/ 12,0

!

I 8 2/,d !

2

=

"/ 12,0

!

d 8 ++,2" 2

!

d K <,1! mm Dala) (eranangan ini7 /ia)eter baut /i(ilih sebesar ; )).

+1

BAB IC PE-ANAN,AN BANTALAN *antalan 4 +earin/ 5 adalah elemen mesin yang digunakan untuk mendukung 24dua5 elemen mesin yang saling bergerak satu sama lain. #ada peranangan ini, digunakan dua jenis bantalan , yaitu 1. *antalan pendukung poros, berupa bantalan radial untuk menahan poros pada tempatnya. 2. *antalan pembebas 4 releae -earin/ 5, berupa bantalan roda akial untuk menekan pegas matahari.

>.1. Bantalan Pen/ukung P0r0s

*antalan yang digunakan untuk mendukung poros adalah bantalan roda radial yang

beralur dalam baris tunggal 4 in/le row deep -all -earin/ 5 sebanyak

satu buah diposisikan pada kedua ujung poros. 3ketsa bantalan pendukung poros serta yang berhubungan ditunjukkan pada gambar.

+2

)ambar .1. *antalan pendukung poros ( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an

*lemen +esin, (Sulars- .0

a. Analisa ,a#a

Diagram benda-benda bebas untuk gaya-gaya yang bekerja pada poros dan kedua bantalan pendukung adalah sebagai berikut %

)ambar .2. 'nalisa gaya pada bantalan pendukung poros ( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an


$eterangan % 9n 8 Massa Naaf 9pg 8 Massa plat gesek

+!

4

 8 eaksi pada bantalan ' +A

 8 eaksi aBial pada bantalan * +C

 8 eaksi pada bantalan * dalam arah radial 1

 8 "0 mm 2

 8 "0 mm !

 8 / mm Dalam menentukan beban ekialen tati" dan dinamik yang diperoleh bantalan, diari dulu gaya radial 4:r5. nput daya dan transmisi melalui bagian ' sehingga gaya yang mengakibatkan puntir 465 adalah gaya yang berasal dari ' 4'5. ilai :r 8 '. #ada gambar skematik terlihat jelas bahwa berat Naaf dan plat gesek ikut membebani poros selain berat poros itu sendiri. $etiga beban ini ikut mempengaruhi penentuan beban ekialen tati" dan dinamik . #ada keadaan tati" kita

ketahui ini dari mekanika kekuatan material T M 8 / dan T :y 8 /.

umah kopling 4 6ouin/ 5 tidak diikuti bebannya ke perhitungan ini karena 6ouin/ mempunyai kedudukan yang menahan bebannya ke !hai mesin.

Dimana Un adalah massa jenis bahan Naaf , yakni untuk bahan 300 C 2

adalah /,02 kg(mm . Dimana baja ini jika diberi perlakuan panas akan sangat baik. 6egangan puntir yang timbul akibat putaran poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus %

+"

, .r

68

.

=

1+. 'p

π d !

JJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


2

Dimana % 6 8 tegangan puntir 4kg(mm 5 Mp 8 momen torsi 4kg.mm5 4dr bab 2 diperoleh Mp 8 10+1," kg.mm5 d 8 diameter poros 4mm5 1+.10+1,"

π .4!05

Maka %

!

= 1,<00k/ ( mm 2

68

6egangan tarik yang timbul adalah E 8 2 . I , 2

2

maka % E 8 2 . 1,<00 kg(mm 8 !,1 kg(mm 3ehingga gaya tarik atau gaya aBial yang terjadi pada poros adalah %

FB

E8

4

JJ.JJ...JJ..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % 2

E 8 6egangan tarik 4kg(mm 5 :@ 8 )aya tarik 4kg5 2

' 8 uas penampang 4mm 5, 4 Ditentukan

π 2 .!0 "

5 8 umus uas #enampang telah

+0

Maka % FB

E8

4

:@ 8 E . '

:@ 8 !,1 kg(mm

π 2 .!0 "

:@ 8 !0+," kg Massa Naaf diperoleh dari %

9n 8 V n.Wn

JJJJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % V n 8 Massa jenis bahan Naaf , yaitu besi or 300C-D sebesar /,02 kg(mm dan dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan dari keausan π

Wn 8 Wolume Naaf 8 Wn 8

"

.( Dn 2 − dn 2 ). 8n

Dimana % Dn 8 Diameter luar Naaf 8 !," 4dari bab "5 dn 8 Diameter dalam Naaf 8 !!,<< 4dari bab "5 n 8 #anjang Naaf 8 0!,2 4dari bab "5 Wn 8 ?olume Naaf Maka %

++

π

Wn 8

"

4!," 2 − !!,<< 2 5.0!,2 = 1+/1,0mm !

Maka massa Naaf adalah % 9n 8 /,02 @ 1+/1,0 8 <, kg Massa plat gesek dapat diari dari persamaan %

p/

= 4 ρ 8 . 8 5 + 4 ρ / . / 5

9

JJ..J. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % p/

9 8 Massa plat gesek 8

V 8 Massa jenis lingkaran pembawa, untuk bahan besi or adalah ,2 @1/ +

k/ ( mm 2

π 8

W 8 Wolume lingkaran pembawa 8

"

4 D 8 − d 8 5- 8 2

2

Dimana % 8

D 8 Diameter luar lingkaran pembawa 8 2< mm 4dari bab 05 8

d 8 Diameter dalam lingkaran pembawa 8 1",+ mm 4dari bab 05 8

b 8 6ebal lingkaran pembawa 8 ! mm 4direnanakan5 π 8

Maka % W 8

"

42-< 2 − 1",+ 2 5.! = 2<21,"mm !

+

+

−

/

k/ ( mm 2

V 8 Massa jenis lempengan gesek, untuk bahan asbes adalah !," @ 1/ π /

W 8 Wolume lempengan gesek 8

"

4 D / − d / 5- /

/

Dimana % D 8 Diameter luar lempengan gesek 8 2< mm 4dari bab 05 /

d 8 Diameter dalam lempengan gesek 8 1",+ mm 4dari bab 05 /

b 8 6ebal lempengan gesek 8 /,
Maka % W 8

"

42-< 2 − 1",+ 2 5./,< = 2"-0,20mm !

Massa plat gesek adalah % −+

p/

9 8 4/,02.2<21,"5 S 4!," . 1/ .2"0,205 8 ",< kg Massa poros adalah % p

p

p

9 8V .W

J..JJJ.. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


p

Dimana % V 8 Massa jenis bahan poros, untuk baja 300C-D adalah /,02 !

kg(mm 4dapat dilihat juga pada ampiran ", 6abel "5

+<

π !

p

W 8 Wolume poros 4mm 5 8

"

2

.d p .8 p

p

Dimana % d 8 Diameter poros 8 !! mm 4dari bab 25 p

 8 #anjang poros 8 2// mm 4direnanakan5 π p

Maka % W 8

"

.!! 2.2// = 1-1/0mm !

p

Maka % 9 8 /,02.11/0 8 <,< kg 4

Diketahui %  8 gaya reaksi radial pada bantalan ' +C

 8 gaya reaksi radial pada bantalan * +A

 8 gaya reaksi radial pada bantalan * 1

 8 "0 mm 2

 8 "0 mm !

 8 / mm Dari kesetimbangan stati, diperoleh 4berdasarkan gambar .25 4

T M 8 /

+

4# n + # p/ 5. 81 − # p 4 81 + 82 5 + R +C 4 81 + 82 + 8! 5 = /

+y

- 4<, S ",<5."0 - <,<4/5 S  42//5 8 / +y

- 1<",08  2// +y

 8 10,0 kg

C

T: 8/ 4# n + # p/ 5 + # p − R 4 − R+C = /

4

4<, S ",<5 S <,< -  - 10,0 8 / 4

 8 +,< kg

A

T: 8/ F A − R +A − F t = /

+A

 8 !0+," ; 1,2 +A

 8 !0+,0 kg

/

ntuk bantalan radial, gaya yang bekerja adalah gaya radial yaitu : r

r

4

sebesar : 8  8 +,< kg. )aya aksial sangat keil akibat redaman oleh bantalan aksial sehingga dapat diasumsikan / a

ntuk bantalan aksial, gaya yang bekerja adalah gaya aksial yaitu : a

+A

+C

sebesar : 8  8 !0+,0 kg dan gaya radial  8 10,0 kg yang relati?e keil dibandingkan dengan gaya aksial sehingga dapat diasumsikan nol

b. Penentuan Beban Ekialen &tati /an D#na)i Tabel >.1.
1

( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an


Untuk bantalan baris tunggal7 bila
*eban ekialen tati" yang terjadi pada bantalan adalah beban yang bekerja ketika keepatan rotasi dari inin yang berhubungan dengan elemen lainnnya pada bantalan besarnya nol. 3edangkan suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya disebut dengan beban ekialen dinami.

*eban rantai ekialen tati" untuk suatu bantalan yang membawa beban radial murni yang tidak memperhitungkan beban akial. ntuk menari besarnya

diari dengan rumus %

#o 8 Xo.:r S &o.:a

J..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


'tau % #o 8 :r Dimana %

2

#o 8 *eban ekialen tati" 4kg5 Xo 8 :ator radial. &o 8 :ator akial. :a 8 gaya akial , untuk bantalan pendukung poros ini 8 / Xo diambil dari tabel .1 sebesar /,+ karena ada gaya radial yang bekerja sedangkan &o diambil dari tabel .1 , untuk bantalan radial beralur dalam tunggal adalah /,0. Maka % #o 8 4/,+.+,<5 S 4/,0./5 8 ",1 kg 'tau % #o 8 ",1 kg. Maka diambil adalah yang terbesar, yaitu #o 8" kg ntuk beban ekialen dinamik , diperoleh % # 8 X.?.:r S &.:a

..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % # 8 beban ekialen dinamik 4kg5 X 8 fator radial , untuk roda radial beralur dalam baris tunggal adalah 1. & 8 fator akial , untuk bantalan ini 8 / ? 8 ikoita 8 1 sehingga % # 8 41.1.+,<5 S 4/./5 8 +,< kg 1 Penentuan Basi Stati La$ /an D'nami La$ 2ating1

*esar tati" load ratin/ adalah sebanding dengan beban ekialen tati", sehingga % Co 8 #o 8 ",1 kg. 3edangkan untuk basi dynami load rating dapat diperoleh dari %

!

1( !

C 8 4#.5

JJ..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % C 8 *asi dynami load rating 4kg5 # 8 *eban eki?alen dinamik yaitu +,< kg.  8 mur bantalan yang direnanakan dalam juta putaran, direnanakan 0/// 7uta #utaran 1( !

Maka % C 8 4+,<.0///5

8 !2,!+kg.

"

/. Pe)ilihan Bantalan Tabel >.2 jenisjenis Bantalan



Dari perhitungan sebelumnya dan dari data-data pada bab-bab sebelumnya, maka bantalan yang direnanakan harus memenuhi syarat-syarat berikut % Diameter lubang 4d5

8 !! mm

+ai" tati" load ratin/ 4Co5

8 ",1 kg

0

+ai" dynami" load ratin/ 4C5

8 !2,!+ kg

$eepatan putaran maksimum 4n5

8 ++// rpm

Dari tabel .2 diperoleh jenis bantalan yang ook adalah tipe +2/ dengan data sebagai berikut % Diameter luar 4D5

8 2 mm

Diameter dalam 4d5

8 !0 mm

*asi stati load rating 4Co5

8 1"!/ kg

*asi dynami load rating 4C5

8 2/1/ kg

ebar 4b5

8 1 mm


8 1//// rpm

>.2 Bantalan Pe)bebas

*antalan yang digunakan sebagai bantalan pembebas 4 releae -earin/ 5 adalah bantalan roda akial satu arah dengan bidang rata. Hal ini disebabkan karena bantalan ini harus menahan dan meneruskan gaya aksial yang lebih dominan daripada gaya radial yaitu gaya akial yang berasal dari leee. 3elain itu, bantalan ini juga menerima gaya akial yang merupakan gaya reaksi dari pegas matahari pada arah yang berlawanan. Diagram bebas dari bantalan ini yang digunakan pada kontruksi yang diranang adalah seperti gambar berikut.

+

)ambar .!. *antalan pembebas ( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an


a. Analisa ,a#a

#enjumlahan gaya yang bekerja dalam arah akial dan r adial adalah % +B

:a 8  8 !0+,0 kg +

:r 8  8 / kg b. Penentuan Beban *ki3alen Stati /an D'nami

*eban ekialen tati" dapat diperoleh dari % #o 8 Xo.:r S &o.:aJJJJJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan

Pemilihan


'tau % #o 8 :r Dengan mengambil fator radial Xo 8 /,+ dan fator aksial &o 8 /,0. Maka % #o 8 /,+./ S /,0. !0+,0 8 1
..JJ..JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan

Pemilihan


Dimana % # 8 beban ekialen dynami" 4kg5 X 8 fator radial , untuk bantalan ini 8 /,0+



& 8 fator akial , untuk bantalan ini 8 /,
+ai" tati" load ratin/ diperoleh dari % Co 8

#o 8 1
mur bantalan direnanakan 0/// juta putaran, maka -ai" dynami" load ratin/ adalah % 1( !

C 8 4# @ 5

1( !

8 42+1,+ @ 0///5

8 2"0,+ kg

/. Pe)ilihan Bantalan

Dari perhitungan diatas maka bantalan untuk ranangan harus memenuhi syarat-syarat berikut % Diameter lubang 4d5

8 !! mm

+ai" tati" load ratin/ 4Co5

8 1

8 2"0,+ kg


8 ++// rpm

Dari tabel >.2

disesuaikan bahwa bantalan yang ook adalah t#(e '%%87

sesuai dengan pemakaian, lokasi, dan maam beban yang dialami terhadap lenturan yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang keil. Diameter luar 4D55

8
Diameter dalam 4d5

8 !0 mm

ebar 4b5

8 2/ mm

+ai" tatin/ load ratin/ 4Co5

8 1<"/ mm

<


8 2+2/ mm


8 2// rpm



BAB C ANALI&A +E,A,ALAN PADA PLAT ,E&E+ Dalam merenanakan suatu elemen mesin untuk menahan dan menegah terjadinya kegagalan, kita bias meyakinkan diri kita sendiri bahwa tegangan dalam yang terjadi tidak melebihi kekuatan bahan. Hal yang dilakukan adalah memperhitungkan kemampuan dari suatu material terhadap berbagai kombinasi beban yang mungkin terjadi pada suatu elemen mesin untuk memperoleh fator keamanan. Dalam kondisi biasa, benda perobaan diuji sampai rusak sehingga tegangan-tegangan yang diberikan hanya sekali, kondisi ini dikenal sebagai kondisi statis dan diperkirakan mendekati kondisi sebenarnya dari berbagai struktur dan anggota mesin. amun sering munul kondisi dimana tegangantegangan berubah atau -erfluktuai antara beberapa harga, beban yang terjadi ini menghasilkan tegangan yang disebut tegangan berulang. #ada bagian mesin sering ditemukan mengalami kegagalan karena tegangan yang berulang, dan ternyata tegangan maksimum yang sebenarnya masih dibawah kekuatan patah dari bahan tersebut dan sering berada dibawah kekuatan mulurnya. #erilaku yang paling istemewa dari kegagalan ini adalah bahwa tegangan tersebut telah diberikan berulang-ulang dalam waktu yang lama karena itu kegagalan ini disebut kegagalan lelah 4 fati$ue failure5. #ada peranangan kopling

HNDA !A"" TIPE A

perlu dilakukan

perhitungan terhadap analisa kegagalan, dalam hal ini yang dianalisa adalah analisa kegagalan pada plat gesek. 3ystem plat gesek ini dapat disederhanakan menjadi sebagai berikut.

)ambar 1/.1. #emodelan plat gesek ( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an


#ada plat gesek terjadi gaya gesek yang mengakibatkan plat gesek ikut berputar sesuai putaran flywheel . )aya gesek yang timbul mengakibatkan terjadinya momen torsi 4puntir5. Momen yang timbul seara berulang-ulang saat kopling terhubung mengakibatkan fati$ue yang disebabkan adanya hubungan antara plat gesek dan flywheel serta beban kejut yang berulang-ulang. 3etiap material mempunyai batas ketahanannya masing-masing, yang tergantung pada besar beban tekan atau kejut yang terjadi pada material tersebut. *erdasrkan persamaam 'anon7!offin, batas ketahanan tegangan suatu material dapat diperoleh dengan rumus pendekatan yaitu % e

u

3P 8 /,0 . 3 4 untuk momen lengkung5 e

u

3P 8 /,"0. 3 4untuk gaya aksial5 e

u

3P 8 /,2. 3 4 untuk momen torsi5 ( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an *lemen +esin, (Sulars- .0)

Dimana % u

3 8 tegangan patah atau ultimate 4ilai $emampuan5 bahan 4kg(mmY5

#ada umunya terdapat 2 jenis fati$ue, yaitu % 1. Fati$ue untuk putaran rendah 4dibawah 1/Z5 +

2. Fati$ue untuk putaran tinggi 41/Z - 1/ 5 ( Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an

*lemen +esin, (Sulars- .0)

#ada Fati$ue putaran rendah, diperlukan untuk perenanaan suatu elemen mesin yang berumur pendek dan untuk perenanaan yang memerlukan

<1

pertimbangan atas kemungkinan menerima beberapa beban lebih besar dari umurnya. $egagalan hampir selalu dimulai pada suatu ketidak mulusan setempat seperti sebuah takikan, retak atau bidang pemusatan tegangan yang tingginya lain. #ada Fati$ue putaran tinggi adalah daerah tegangan diatas 1/Z, dalam hal ini perhitungan Fati$ue putaran tinggi digunakan untuk analisa kegagalan karena pada peranangan ini putaran dihasilkan sebesar ++// rpm. umus yang digunakan pada Fati$ue untuk putaran tinggi merupakan rumus pendekatan seperti %

u

e •

3P 8 /, . 3 4 untuk momen lengkung5 u

e •

3P 8 /,0. 3 4untuk gaya aksial5 u

e •

3P 8 /,2. 3 4 untuk momen torsi5


*lemen +esin, (Sulars- .0)

umus-rumus yang biasa digunakan pada fati$ue untuk putaran tinggi, adalah % − f

t

og 3P 8 bs.log P S

!

JJJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % f

3P

8 kekuatan fati$ue 4kg5

bs

8 lope 44kemiringan5 t

P

8 putaran 4rpm5

−

!

8 inter"ept  6egangan yang diberikan seara berulang ; ulang *

<2

#ersamaan diatas diperoleh dari sebuah perobaan dari 20 jenis baja yang berbeda. *esar persamaan kekuatan lelah diatas merupakan kekuatan rata-rata dari 20 jenis baja tersebut. *esar kekuatan lelah rata-rata ke-20 jenis baja tersebut dapat dilihat pada gambar berikut %



Dari persamaan fati$ue untuk putaran tinggi dengan memasukkan batas putaran tinggi +

1/Z - 1/ , maka diperoleh % f

og 3P 8 bs.log 41/Z5S +

e

og 3P 8 bs.log 41/ 5S

−

−

!

!

8 !bs S

−

−

!

!

8 +bs S


JJ.415 ...J..425 *lemen +esin, (Sulars- .0)

Dari kedua persamaam diatas maka diperoleh %

bs 8 -

1 S Q f log ! S Q e

JJJJJJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


−

ntuk memperoleh nilai

!

, maka persamaan ! disubstitusikan dengan

persamaan 2, maka diperoleh %

S Q l

−

!

8 2 log 4

S Q e

S Q l e

5 S og 3P 8 log 4 dan

S Q e

5JJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan

Pemilihan


−

Dengan memasukkan nilai bs dan

!

, maka diperoleh batas tegangan fati$ue

adalah % −

!

N Q t

f

3P 8 1/ .4

-

5

JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dari bab 0 peranangan plat gesek diperoleh data sebagai berikut % - Diameter luar 4D5 8 2< mm - Diameter dalam 4d5 8 1",+ mm - *esar tekanan rata-rata 4dari tabel 0-15 8 /,/ kg(mmY

ntuk menari besar gaya tekan yang timbul % µ

:8

"

4DY - dY5 #

JJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % :

8 )aya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek 4kg5

D

8 Diameter luar plat gesek 4mm5

d

8 Diameter dalam plat gesek 4mm5

#

8 6ekanan rata-rata pada bidang gesek yaitu sebesar /,/0 kg(mmY.

<"

[

8 $oefisien gesekan antara plat gesek dengan flywheel atau plat penekan sebesar /,0.

Maka % /,0

:8

"

A2
8 2"+,!" kg

#ada plat gesek momen torsi maka persamaan yang digunakan adalah % S u

e

3P 8 /,2 . S Ql

S u

8 /,2 . Dikuti( /ari  Dasar Perenanaan $an Pemili"an *lemen +esin, (Sulars- .0)

S u

Dengan besar,

8 : 8 2"+,!" kg

ilai bs diperoleh dari %

bs 8 -

S Q 1 log l ! S Q e

JJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan Pemilihan

dan


/,-2 S u 1 log4 5 ! /,2 S u

bs 8 bs 8 - /,1!2 −

ilai

!

diperoleh dari % log4

−

!

8

S Ql S Qe

5

JJDikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


<0

/,-2 2.2"+,!" 2 log4 5 /, 2.2"+,!"

−

!

8

−

!

8 0

Maka batas tegangan fati$ue dapat dihitung dengan % −

!

N Q t

f

3P 8 1/ .4

-

5

JJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


Dimana % t

P 8 putaran 4rpm5 yaitu sebesar ++// rpm. Maka diperoleh batas tegangan fati$ue % 0

f

3P 8 1/ .4

++//

/,1!2

−

5

8 !1!1,< kg Dalam peranangan plat gesek, digunakan besar # sebesar /,/0 kg(mmY 4#ada 6abel 0.1 Hal.2! yaitu, *ahan *esi Cor, 'sbes, dan #erunggu5. Maka dapat diari perbandingan batas tegangan yang timbul dengan tegangan yang bekerja pada plat gesek yang disebabkan karena momen puntir akibat putaran mesin. µ

: 8

"

4DY - dY5 #

/,0

: 8

"

A2
: 8 2"+,!" kg Maka % S Q f

$8

F

JJJJJ. Dikutip dari = Daar Peren"anaan dan Pemilihan


<+

!1!1,< 2"+,!"

$8

8 12

Dari perhitungan diatas, dapat disimpulkan tegangan yang bekerja pada plat gesek lebih keil dari batas tegangan fati$ue dan fator keamanan $ sebesar 12 sehingga plat gesek tersebut dinyatakan aman

<

BAB CI +E&IMPULAN 3ebagai penutup berikut ini disajikan kesimpulan dan ringkasan dari elemen-elemen mesin yang terdapat pada kontruksi kopling :'M 6'C6O !+ sesuai dengan perhitungan( peranangan pada bab-bab sebelumnya.

1. Da#a )aksi)u) 45

% 12/ #3

#utaran 4n5

% ++// rpm

Diameter poros 4d p5

% !! mm

*ahan poros

% *aja 3 00 C-D

2. Peranangan Spline Diameter dalam 4d5

% !! mm

Diameter luar 4D5

% !<,! mm

6inggi 4h5

% 2,+ mm

ebar 4w5

% 0, mm

#anjang 45

% 01,<! mm

*ahan

% *aja 3 00 C-D

!.Peranangan Naaf Diameter luar 4D5

% !," mm

Diameter dalam 4d5

% !!,<< mm

6inggi 4h5

% 2,0 mm

ebar 4w5

% +,10 mm

#anjang 45

% 0!,2 mm

*ahan

% *aja 3 00 C-D

". Peranangan Plat ,esek Diameter luar 4D5

% 2< mm

Diameter dalam 4d5

% 1",+ mm

ebar 4b5

% "1, mm

6ebal 4a5

% 1" mm

*ahan

% *esi or Dan asbes

<<

0. Peranangan Paku +eling a. ntuk sambungan lempengan gesek dengan lingkar pembawa Diameter 4d15 % 0 mm 7umlah 4n5 % 1+ buah *ahan % *aja tipe 3'L('3 1/1/ b. ntuk sambungan lingkar pembawa dengan plat pembawa

2

Diameter 4d 5

% 1+ mm

7umlah 4n5

% < buah

*ahan

% *aja tipe 3'L('3 1/1/

. ntuk sambungan plat pembawa dengan naaf

!

Diameter 4d 5

% !+ mm

7umlah 4n5

% " buah

*ahan

% *aja tipe 3'L('3 1/1/

'. Peranangan Pegas

a. #egas tekan Diameter pegas 4D5

% < mm

Diameter penampang pegas 4d5

% 2 mm

7umlah lilitan 4n5

% " ilitan

#anjang pegas pada operasi normal 4o5

% 1!,< mm s

#anjang pegas pada pembebanan Ma@. 4 5

% 11 mm

*ahan

% 33 !/2

b. #egas Matahari #anjang daun pegas 415

% 2< mm

<

#anjang daerah pengungkit 425

% 1",+ mm

6ebal pegas matahari 4h5

% !,!0" mm

ebar daun pegas 4b5

% 1!,"2 mm

*ahan

% baja 3# "

8. Peranangan Baut

a. *aut pengikat poros penggerak dengan flywheel 1

Diameter 4d 5 % 11 mm 7umlah 4n5 % < buah *ahan % *aja karbon tempa 3: "/ b. *aut pengikat poros matahari dengan plat penekan

Diameter 4d 5 % 1! mm 7umlah 4n5 %12 buah *ahan % *aja karbon tempa 3: "/ . *aut pengikat flywheel dengan penutup kopling

2

!

Diameter 4d 5 7umlah 4n5 *ahan

% < mm % + buah % *aja karbon tempa 3: "/

;. Peranangan Bantalan

a. *antalan pendukung poros 6ipe omor seri Diameter 4D5 Diameter lubang 4d5 ebar 4b5 +ai" tatin/ load ratin/ 4Co5 +ai" dinamik load ratin/ 4C5 b. *antalan pembebas 6ipe omor seri

% *antalan bola radial beralur tunggal % +!/ % 2 mm % !0 mm % 1 mm % 1"!/ kg % 2/1/ kg % *antalan aksial satu arah bidang rata % +//

/

Desain kopling.docx

Recommend Documents