BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kopling merupakan suatu elemen mesin yang sangat diperlukan untuk sebuah mesin agar bisa beroperasi dengan dengan baik, karena kopling merupakan penghubung antara poros penggerak dan poros yang digerakkan, agar tidak terjadi gesekan tiba-tiba tiba-tiba yang mengakibatkan mengakibatkan kerusakan kerusakan fatal antara roda-roda roda-roda gigi yang saling bersentuhan. Dalam hal ini, penggerak mula dapat kita ambil contohnya seperti motor motor penggerak penggerak listrik pada mesin milling. milling. Sedangkan Sedangkan bagian yang digerakkan 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 dilaku dilakukan kan saat saat motor motor dalam dalam keadaa keadaan n diam. diam. Tetapi Tetapi setela setelah h koplin kopling g ditemu ditemukan kan 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 Tuj Tujuan uan Peren Perencan canaan aan
Adapun tujuan dari perencanaan kopling flens tetap ini adalah: 1. Untuk merencanaka merencanakan n bahan dan dan ukuran ukuran kopling kopling sesuai sesuai dengan dengan daya daya motor motor penggerak penggerak kopling kopling tersebut, tersebut, dengan dengan
menggunaka menggunakan n metode persamaan persamaan
dalam perhitungannya. 2. Untuk Untuk menambah menambah pengeta pengetahua huan n bagaim bagaimana ana cara-cara cara-cara dan syaratsyarat-sy syarat arat serta berbagai berbagai pertimbangan pertimbangan yang diperlukan diperlukan dalam merencanakan merencanakan suatu kopling flens tetap. 3. Sebaga Sebagaii tugas Syarat Syarat dari mata mata kuliah kuliah Elemen Elemen Mesin I yang merupak merupakan an salah satu tugas akademik yang tercantum dalam kurikulum pada Fakultas Teknik jurusan Mesin Universitas Syiah Kuala.
1.1 Syarat-S Syarat-Syara yaratt Pemili Pemilihan han Koplin Kopling g
Dalam perencanaan suatu kopling, pada umumnya harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Koplin Kopling g harus harus ringan, ringan, sederh sederhana ana dan semurah semurah mungki mungkin n dan juga dengan dengan dimensi sekecil mungkin 2. Getaran Getaran yang yang timb timbul ul harus harus seke sekecil cil mungk mungkin in 3. Koplin Kopling g memili memiliki ki pemasa pemasanga ngan n yang yang mudah mudah sehingga sehingga perawat perawatann annya ya pun menjadi mudah. Koplin Kopling g yang yang akan akan direnc direncana anakan kan minima minimall harus harus memili memiliki ki karakt karakteris eristik tik sebagai berikut : 1. Aman pada putaran putaran tinggi, tinggi, getaran getaran dan tumbu tumbukann kannya ya kecil kecil 2. Dapat Dapat menceg mencegah ah pembeb pembebana anan n yang berl berlebi ebihan han
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Adapun tujuan dari perencanaan kopling flens tetap ini adalah: 1. Untuk merencanaka merencanakan n bahan dan dan ukuran ukuran kopling kopling sesuai sesuai dengan dengan daya daya motor motor penggerak penggerak kopling kopling tersebut, tersebut, dengan dengan
menggunaka menggunakan n metode persamaan persamaan
dalam perhitungannya. 2. Untuk Untuk menambah menambah pengeta pengetahua huan n bagaim bagaimana ana cara-cara cara-cara dan syaratsyarat-sy syarat arat serta berbagai berbagai pertimbangan pertimbangan yang diperlukan diperlukan dalam merencanakan merencanakan suatu kopling flens tetap. 3. Sebaga Sebagaii tugas Syarat Syarat dari mata mata kuliah kuliah Elemen Elemen Mesin I yang merupak merupakan an salah satu tugas akademik yang tercantum dalam kurikulum pada Fakultas Teknik jurusan Mesin Universitas Syiah Kuala.
1.1 Syarat-S Syarat-Syara yaratt Pemili Pemilihan han Koplin Kopling g
Dalam perencanaan suatu kopling, pada umumnya harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Koplin Kopling g harus harus ringan, ringan, sederh sederhana ana dan semurah semurah mungki mungkin n dan juga dengan dengan dimensi sekecil mungkin 2. Getaran Getaran yang yang timb timbul ul harus harus seke sekecil cil mungk mungkin in 3. Koplin Kopling g memili memiliki ki pemasa pemasanga ngan n yang yang mudah mudah sehingga sehingga perawat perawatann annya ya pun menjadi mudah. Koplin Kopling g yang yang akan akan direnc direncana anakan kan minima minimall harus harus memili memiliki ki karakt karakteris eristik tik sebagai berikut : 1. Aman pada putaran putaran tinggi, tinggi, getaran getaran dan tumbu tumbukann kannya ya kecil kecil 2. Dapat Dapat menceg mencegah ah pembeb pembebana anan n yang berl berlebi ebihan han
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Kopl Koplin ing g adal adalah ah alat alat peny penyam ambu bung ng dua dua buah buah poro poross tran transm smis isi. i. Kopl Koplin ing g berfungsi sebagai alat pemindah daya dan putaran dari suatu poros ke poros yang lainnya, yakni dari poros penggerak ke poros yang digerakkan.
2.1 Klasif Klasifika ikasi si Kopl Kopling ing
Ditinjau dari cara kerjanya, secara umum kopling dapat diklasifikasikan atas dua bagian, yakni: kopling tetap dan kopling tak tetap. Kopling tetap merupakan kopling kopling yang selalu dalam keadaan keadaan terhubung, terhubung, sedangkan sedangkan kopling kopling tidak tetap dapat dihubungkan dan dilepaskan bila diperlukan.
2.1.1 2.1.1 Koplin Kopling g Tetap 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. Kopl Koplin ing g Kak Kaku u
Kopling Kopling kaku dipergunakan dipergunakan bila kedua kedua poros harus dihubungkan dihubungkan dengan 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
(d) Kopling gigi
(b) Kopling karet ban
(c)Kopling karet bintang
(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 kare na 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 Mata
Baut Penahan
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 (b) sekrup kepala beralur lurus (c)sekrup panci
(d) sekrup kepala rata alur silang (e) sekrup kepala benam lonjong
(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 (bentuk kepala)
3 (dalam keadaan terpasang)
4
5
6 (bentuk ujung)
7
8
Gambar 12. Sekrup Penetap 1. beralur 2. lekuk (soket) 3. kepala bujur sangkar 4. ujung mangkok
5. Ujung rata 6. Ujung kerucut 7. Ujung berleher 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 mahkota (mur beralur)
(mur flens)
(mur tutup)
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 la in-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 di grinding . 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 hentakanhentakan, 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
n1(rpm) maka berdasarkan n
1
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 Daya Rata-Rata yang
fc 1,2-2,0
diperlukan Daya Maksimum yang
0,8-1,2
diperlukan 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 K t : - 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 4
10
(satuan : mm) *22.4
40
24 11
4.5
5
*5.6
25
*11.2
28
12
30
*12.5
14
42
45
*31.5
48
32
50
35
55
*35.5
56
(15) 6
16
38
60
(17) *6.3
18
*224
(105)
240
110
250
420
260
440
*112
280
450
120
300
460
*315
480
125
320
500
130
340
530
140
*355
560
150
360
160
380
400
600
170 63
180
19
190
20
200
22
65
7
70
*7.1
71 75
8
100
80 85
220
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
F
H
Diamete r
L
C
B
lubang
Kasa r
Halu
Kasa
s
r
min. 20
40
45
75
11,2
18
22,4
22,4
45
50
85
11,2
18
22,4
28
50
63
10
11,2
18
22,4
35,5
56
80
0
15
20
28
40
63
90
11
15
20.
28
45
71
10
2
18
22,4
35,5
50
80
0
13
18
22,4
35,5
56
90
11
2
23,6
28
45
63
10
2
14
23,6
28
45
71
0
12
0
26,5
35,5
50
80
11
5
16
26,5
35,5
50
2
14
0
12
0
18
5
16
0
0
20
18
0
0
23 6 26 5
sumber : 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, d b (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 en
Tipe standar
Lambang
Perlakuan panas
Kekuatan tarik
keterangan 2
(kg/mm )
Pelunakan
Flens
Besi cor
FC20
kelabu
FC25
(JIS G
FC30
5501)
FC35
temperatur rendah “ “ “
20 25 30 35 Penormalan. Kadang-
Baja
SC37
karbon cor
SC42
(JIS G
SC46
5101)
SC49
Pelunakan
37
“
42
“
46
“
49
kadang setelah penormalan dilanjutkan dengan temper
Baja karbon
SF50
Pelunakan
50-60
tempa
SF55
“
55-65
(JIS G
SF60
“
60-70
S20C
-
40
S35C
-
50
S40C
-
60
S45C
-
70
SS41B
-
40
SS50B
-
50
difinis
S20C-D
-
50
dingin
S35C-D
-
60
Baut
3201) Baja
dan
karbon
mur
untuk kontruksi mesin (JIS G 3102) Baja karbon untuk kontruksi biasa (JIS G 3101) Baja batang
(JIS G 3123)
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
Perlakuana panas yang lain juga dilakukan
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/mm 2)
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
pada tabel 4. Ukuran
yang menjadi tempat bantalan
Ukuran pasak, alur pasak dan filet ( c) pasak dan alur pasak
Atau untuk lebar dan tinggi pasak dapat dicari dengan persamaan: Lebar pasak b = ds4 Tinggi pasak t = ds8 dimana :
d s = 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
Ukuran standar h
Ukuran standar t 2
ku
Referensi
P
ra
a
n
Uku
no
ran
Pasa
m
stan
k
in
dar
pris
al
b,
matic
pa
b
pasa
sa
dan
k
k
b
luncu
s
Pas
Uku
a
ran
k
stan
p
ak
dar
r
tirus
t
i
c
l*
k lunc ur
s
Pasa
r 1
k tirus
d**
ti
h
s
2
0.16
x
–
2
0.25
0.080.16
x
L e b
3 6-20
3
2
2
6-36
1.2
1.0
0.5
4
3
3
8-45
1.8
1.4
0.9
x
4
4
10-
2.5
1.8
1.2
4
5
5
56
3.0
2.3
1.7
5
6
6
0.25
14-
3.5
2.8
2.2
x
-
70
5
0.40
i
6-8
h
8-10 10-
d
12
a
12-
r
17
0.16-
i
17-
0.25
“
22
“
6
“
x
“ 7
x 7)
poros yang dapat dipakai
a
x
6 (7
Diameter
m
r
b
Pasa
7
16-
7.2
80
8
10
x
12
7
14
3.
3.5
0 4.0
7 8
4.0
0.40 -
8 8 9
90
5.0 5.0
22 110
“
2.4
“
5.5
0.252.4
3.3 3.3 3.8
2025
3.3
18-
0.60
3.0
0.40
22“
2.4
“
2.9
“
30
30 38
10
28-
38-
x
140
44
8
36-
44-
12
160
50
x 8 (1
10
5
10.2
5.
5.0
5
x 10 )
16
15
16
18
18
180
55
180 10
50-
11
200
12
56-
14
220
x 11
50-
45-
x 10
40-
20 22
20 x 12
5.0
6.0
4.3
7.0
4.4
7.5
4.9
9.0
5.4
5.0
“
3.4
“
3.4
“
3.9
“
4.4
“
5058 5865
6575
63-
75-
250
85
22 x
0.60
14 (2
16
4
16.2
0.40-
0.80
0.60
8.
8.0
5
x 16
70-
)
80-
280 24
90 8.0
25
8.0
“
70-
x
25
14
28
28
32
14 16 18
85-
280
9.0
80-
10.0
320
11.0
5.4 6.4 7.4
4.4
“
95
5.4
“
95-
6.4
“
110
x
90-
110-
16
360
130
32 x 18
* 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/mm 2) 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 0.735 kW
Catatan:
1 PS =
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, P d ( 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 10 3 kg.mm
5. Bahan poros
→
S 20 C
- Kekuatan tarik bahan poros, σB = 40 kg/mm 2 - 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, K t = 2.0
Faktor koreksi untuk lenturan, C b = 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
20 mm. diambil dari harga yang mendekati pada tabel. 1
ds= 17.71 ≈
diameter poros
9. Gaya Tangensial, F t ( kg ) Ft= Tds2 Ft= 1.816 x 103 162 Ft= 0.227 x 10 3 = 227 kg
10. Diameter luar kopling flens, A = 112 mm Diameter naff ( bos ), C = 45 mm Panjang naff, L = 40 mm kopling flens Diameter pusat baut, B = 75 mm Diameter baut, d b = 10 mm Tebal Flens, F = 18 mm Jumlah baut, n = 4
Tabel
2.
Ukuran
11. Nilai efektif baut, ne = 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 0.31 kg/mm2
τb=0.31 ≈
13. Bahan baut
→
SS 20
- Kekuatan tarik bahan, σB = 20 kg/mm 2
Tabel 3. Bahan flens
dan baut - Faktor keamanan, Sf b = 6 - Faktor koreksi, K b = 3
14. Tegangan geser baut yang diijinkan,τba ( kg/mm 2 ) τba=σB Sfb.Kb τba=20 6x3 τba= 1.11 kg/mm2
18
0.31 : 1.11
6 0.31 < 1.11 → Baik lanjut ke 16
15. τ b : τ ba
>
16. Bahan Flens
→
FC20
- Tebal flens, F = 18 mm
Tabel 3. Bahan flens
& baut - Kekuatan tarik bahan poros, σF = 20 kg/mm 2) - Faktor keamanan, S fF = 6 - Faktor koreksi, K F = 3
17. Tegangan geser yang diijnkan untuk flens, τFa ( kg/mm 2 ) 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
2KF 1 0τF: 5 τFa
19. KFτF: τFa > 3 x 0.032 : 1.11 0.096 < 1.11
→
Baik / Ok
Lanjut ke 20
20. Perencanaan untuk pasak, dengan d s = 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/mm 2) τ=5.1 Tds3 τ=5.1 x 1.816 x 103203 τ= 1.16 kg/mm 2
24 4τsa . sf2 α: τ. Cb. Kt
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, d b
= 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
=6x6
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:
