Kijang Inova Lengkap

Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pada zaman sekarang ini teknologi berkembang dengan pesat sejalan dengan itu banyak ditemukan berbagai peralatan mesin., dimana hal ini tak pernah terpikirkan oleh manusia sebelumnya. Seperti yang telah kita kita ketahui, saat ini industri-industri otomotif khususnya berpacu untuk menciptakan sesuatu yang baru. Dari perkembangan teknologi itu tadi, untuk sekedar mengikuti jalannya teknologi tersebut, setiap mahasiswa yang lulus elemen mesin I dan sedang mengikuti atau telah lulus elemen mesin II , diwajibkan merancang salah satu komponen kendaraan yang telah diciptakan / dibuat oleh para ahli tadi. Rancangan yang kita uraikan adalah kopling, yang merupakan salah satu alat vital pada kendaraan bermotor. Dalam hal ini penulis mencoba merancang kopling KIJANG INNOVA Dengan jenis kopling plat tunggal kering. Adapun penulis memilih kopling plat tunggal kering dalam perancangan ini adalah : 1. Komponennya sedikit. 2. Penghubung gaya operasinya berjalan halus dan tidak berisik. 3. Pada kecepatan tinggi penekanan pegas akan menurun dengan adanya efek sentrifugal. 4. Tekanan yang berlaku pada plat penekanan lebih merata. 5. Pada pegas tidak perlu penekanan yang kuat. 1

Wahyu Afridinata 0710017211022

Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 1.2 Tujuan Rancangan. Tujuan

dari

rancangan

ini

secara

umum

adalah

untuk

meningkatkan kreatifitas, gairah membaca dan kecintaan dalam menimba ilmu pengetahuan, yakni menguji kebenaran hipotesa (Keseimpulan sementara), untuk membuktikan kebenaran dari data yang diperoleh dan juga untuk mendapatkan temuan-temuan baru yang mungkin dapat kita sumbangkan bagi kemajuan dunia otomotif dinegara kita ini. Sedangkan tujuan secara khusus yang diperoleh dalam penulisan laporan ini adalah untuk memperoleh gambaran yang lebih jelas tentang cara kerja kopling itu sendiri disamping juga sumbangan pikiran dalam penyempurnaan dan pengembangan dunia otomotif dinegara kita ini. 1.3 Manfaat. 1. Khusus. •

Agar penulis dapat mengaplikasikan perkuliahan tentang mesin

dijurusan teknik mesin. 2. Umum. •

Agar penulis dapat memecahkan masalah yang ada dalam

pembuatan rancangan kopling ini. •

Agar penulis dapat membuat tugas rancangan kopling dengan baik.

1.4 Pembatasan masalah. Dalam perencanaan perancangan kopling ini, penulis hanya akan membahas sesuai dengan topik laporan, yakni Kopling Kijang Innova plat gesek tunggal. Dimana dalam rancangan elemen ini penulis akan 2


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova menggunakan rumus yang didapat dari buku panduan untuk menghitung diameter poros, plat gesek, naft, pegas dan perancangan paku keling.

1.5 Sistematika Laporan Untuk memberi gambaran yang lebih jelas tentang maksud dan tujuan serta hubungan antara bagian-bagian yang terpenting dalam penulisan laporan ini, penulis mengemukakan sistematika laporan sebagai berikut : Bab I

Pendahuluan. Pada bab ini membahas tentang latar belakang, tujuan, manfaat perancangan yang diperoleh, batasan masalah, serta sistematika penulisan dalam rancangan ini.

Bab II Tinjauan Pustaka. Pada bab ini membahas tentang pengertian kopling, jenis-jenis kopling , cara kerja kopling, dan bagian-bagian kopling beserta rumus-rumus yang dipakai pada perancangan kopling dalam bab III dan bab IV. Bab III Perencanaan komponen utama Meliputi : Perencanaan poros, plat gesek, spline dan naft serta pegas. Bab IV Perencanaan komponen pendukung. Meliputi : perencanaan paku keling, baut dan bantalan. Bab V

Kesimpulan dan Saran Pada bab ini membahas tentang kesimpulan dari hasil perencanaan yang dilakukan serta saran-saran yang mendukung proses pembuatan tugas wajib perencanaan kopling ini

3


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Kopling. Kopling adalah salah satu bagian yang mutlak diperlukan pada mobil dan alat-alat berat. Dimana kopling adalah suatu alat bantu elemen mesin yang berfungsi sebagai alat untuk menghubungkan dan melepaskan putaran atau daya dari mesin ke roda belakang secara perlahan-lahan atau sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan sehingga poros yang digerakkan berputar atau berhenti sama sekali. Apabila kopling sebuah kendaraan dilepaskan secara tiba-tiba diwaktu mesin hidup dan setelah memasukkan gigi maka kendaraan akan melompat atau mengakibatkan mesin akan mati. Maka fungsi dari kopling dapat kita diartikan sebagai berikut : •

Memberikan dukungan dari poros suatu unit yang terpisah sebagai

motor dan generator.

2.2

•

Mendapatkan keluesan poros atau mengatur kelenturan mesin.

•

Melindungi poros dari beban yang berlebihan.

•

Mengatur kecepatan dan percepatan.

Jenis-jenis kopling. Menurut cara kerjanya, kopling dibedakan atas dua yaitu : •

Kopling tetap.

•

Kopling tidak tetap. 4


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 2.2.1

Kopling tetap. Kopling tetap adalah satu elemen yang berfungsi sebagai penerus daya dan putaran dari poros penggerak keporos yang digerakkan tanpa terjadi slip, dimana sumbu kedua poros yang digerakkan tersebut terletak pada suatu garis lurus dan tidak dapat dilepaskan atau dihubungkan bila diperlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. Pada dasarnya kopling tetap dapat digolongkan menjadi : a. Kopling kaku. Kopling

kaku adalah

kopling

yang tidak

mengizinkan

ketidaklurusan kedua sumbu poros, dimana bila dihubungkan maka sumbu akan segaris. Kopling ini banyak dipakai pada poros mesin dan transmisi, umumnya dipakai pada pabrik-pabrik. Yang termasuk kopling kaku adalah sebagai berikut : 1. Kopling bus. 2.

Kopling flens kaku

3. Kopling flens tempa.

Gambar 2.1 Kopling Kaku

5


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Syarat kopling kaku adalah sumbu kedua poros harus merupakan suatu garis lurus yang pasti. Penggunaannya untuk mesin-mesin yang getarannya tidak besar. b. Kopling Luwes. Kopling ini dapat digunakan pada poros yang tidak segaris antar poros penggerak dengan panas yang digerakkan. kopling ini dapat meredam permukaan dan getaran yang terjadi pada transmisi serta daya yang halus dan variasi beban diserap oleh karet ban tersebut. Yang termasuk kopling luwes adalah sebagai berikut : 1. Kopling flen bus 2. Kopling karet ban 3. Kopling karet bintang 4. kopling gigi 5. kopling rantai. Bus Karet atau kulit

(a-2) Kopling karet bintang

(a-1) Kopling flens luwes

Rantai

Silinder luar Cincin O Silinder dalam

(a-3) Kopling gigi

(a-4) Kopling rantai

Gambar 2.2 Kopling Luwes 6


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Syarat-syarat kopling

luwes

yaitu

kedua sumbu

boleh

membentuk sudut yang kecil, maksimum 5 derajat. penggunaannya yang getarannya agak besar (bergoyang). Keistimewaannya dapat mencegah kerusakan pada bagian-bagian yang lain, seperti poros, naft, dan lain-lain. Kelemahan kopling lues ini adalah alat-alat seperti karet dan lain-lainnya mudah rusak. c. Kopling universal. Kopling universal adalah kopling yang digunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar. Jadi kopling ini dapat menjawab

tantangan

pentransmisian

daya

yang

mempunyai

kemiringan hingga 30 derajat. Yang termasuk kopling universal adalah •

Kopling universal hook.

•

Kopling universal kecepatan tetap.

Gambar 2.3 Kopling universal

7


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova d. Kopling fluida. Kopling fliuda adalah kopling yang meneruskan daya yang menggunakan fluida sebagai pentransmisiannya. Kedua porosnya terhubung secara mekanis. Kopling fluida mempunyai satu empeler dan satu runner turbin yang terpasang pada suatu ruangan yang berisi minyak. Bila panas dihuibungkan secara empelar, poros berputar maka minyak mengalir menggerakkan turbin yang berhubungan dengan poros output. Kopling ini telah dikembangkan menurut pengguanannya yaitu : •

Kopling fluida dengan penyimpanan minyak dalam sirkuit sliran minyak.

•

Kopling fluida kembar yang merupakan gabungan antara dua kopling fluida sirkuit aliran minyak yang terpisah.

Kopling fluida merupakan kopling peralihan antara kopling tetap dan tidak tetap. Contohnya Targue Konverter. Syarat-syarat kopling fluida adalah kedua sumbu poros adalah harus merupakan suatu garis lurus yang pasti. Penggunaannya untuk kopling otomatis yang mulai bekerja pada putaran tertentu. serta kelemahan yaitu terjadi kehilangan putaran, efisiensi tenaga (v) hingga 98 %

Gambar 2.4 Kopling fluida 8


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 2.2.2

Kopling tidak tetap. Kopling tidak tetap mempunyai fungsi yang sama seperti pada kopling tetap. Hanya cara kerjanya saja yang berbeda, dimana poros penggerak dan poros yang digerakkan dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta melepaskan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar. jenis kopling tidak tetap terbagi atas beberapa macam, antara lain : A. Kopling cakar Konstruksi dari jenis kopling tidak tetap ini adalah yang paling sederhana diantara yang lainnya. Kopling ini meneruskan daya atau momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan gesekan) hingga tidak terjadi slip. Kopling ini dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu Kopling cakar persegi dan kopling spiral. Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tak tetap yang sebenarnya. Sebaliknya pada cakar spiral dapat digunakan dalam keadaan berputar, tapi hanya untuk satu arah putaran tertentu. namun demikian akan timbul permukaan yang besar jika dihubungkan dalam keadaan berputar maka cara menghubungkan semacam ini hanya boleh dilakukan jika poros penggerak mempunyai putaran kurang 50 RPM.

9


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova

Gambar 2.5 Kopling Cakar B. Kopling Plat. Kopling plat adalah kopling yang meneruskan momen dengan perantaraan kontak bidang gesek. kopling plat menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang antara dua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut, sehingga terjadi penerapan daya melalui gesekan diantara sesamanya. Kopling plat dapat dibagi atas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak yaitu berdasarkan atas banyak plat gesek yang dipakai.

Gambar 2.6 Kopling Plat

10


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova C. Kopling Kerucut. Kopling kerucut adalah kopling yang memakai bidang gesek yang berbentuk kerucut, konstruksi kopling ini adalah sederhana dan mempunyai daya aksial yang kecil dapat ditransmisikan momen yang besar. Kopling ini tidak banyak lagi dipakai karena daya yang diteruskan tidak seragam. Meskipun demikian dalam keadaan dimana bentuk plat tidak dikehendaki dan ada kemungkinan terkena minyak.

Gambar 2.7 Kopling Kerucut

D. Kopling Friwil Kopling ini hanya dapat meneruskan momen dalam satu arah putaran, sehingga putaran yang berlawanan arahnya akan dicegah atau tidak diteruskan. Cara kerjanya dapat berdasarkan efek baji dan bola atau rol. Kopling ini dilepaskan sendiri bila poros penggerak mulai berputar lambat atau dalam arah yang berlawanan dari poros yang digerakkan. Kelemahan pada kopling friwil gesek dapat terjadi slip setelah dipakai dalam waktu yang lama.

11



Gambar 2.7 Kopling Friwil E. Kopling Gesek. Kopling gesek adalah kopling yang perpindahan gayanya melalui permukaan bidang gesek, kopling ini meliputi : •

Kopling gesek datar plat tunggal

•

Kopling gesek datar plat ganda.

•

Kopling gesek kerucut. Syarat-syarat kopling gesek, sumbu kedua sumbu poros harus

merupakan suatu garis lurus yang pasti, penggunaannya untuk penyambungan dan pelepasan dapat dilakukan dalam setiap keadaan putaran. Keistimewaannya penyambungan dapat dilakukan dengan mulus. Kelemahannya terjadi panas saat penyambungan dan terjadi keausan akibat gesekan. F. Kopling Pegas. Kopling pegas adalah kopling manual yang gaya aksialnya didapat dari pegas dan tenaga manusia, justru dipakai untuk

12


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova melepaskan (melawan gaya pegas) keistimewaan kopling ini adalah besarnya tekanan tertentu. G. Kopling Hidrolik. Kopling hidrolik pada prinsipnya sama dengan kopling manual atau pegas, hanya saja gaya dan tenaga dari manusia tidak disampaikan secara langsung melalui suatu aparat hidrolik. Keistimewaan kopling ini pada saat pengoperasiannya tidak menajdi berat seperti pada pengoperasian mekanik. 2.3 Cara kerja kopling. Cara kerja kopling dapat dilakukan dengan dua cara yaitu urutan pemindahan tenaga bila kopling dihubungkan dan urutan pemutusan daya kopling dibebaskan. Pemindahan tenaga bila kopling dihubungkan, dimana tutup kopling yang dipasang pada roda penerus akan turut berputar bersamasama. Plat penekan dipasang pada penutup kopling dan diantaranya diberi pegas-pegas, sehingga plat penekan dapat tertekan secara konstant dan kuat terhadap plat kopling, dengan adanya tekanan pegas ini maka gaya gesek plat bertambah besar, sehingga dapat diteruskan. Untuk memutuskan daya yang ditransmisikan itu maka pegas (pegas diafragma) ditekan, sehingga terjadi perenggangan baja gesek pada kotak kopling (tutup kopling) sehingga plat gesek terbebas dari jepitan dua baja gesek, sehingga gaya gesek menjadi nol.

13


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 1) Konsep dasar fungsi dan kerja unit kopling Kopling dan komponen pengoperasiannya yang akan dibahas dalam modul ini adalah yang dipergunakan pada kendaraan bermotor khususnya untuk kendaraan ringan, yaitu sepeda motor, sedan dan mobil penumpang. Kopling dan komponen pengoperasiannya merupakan bagian dari sistem pemindah tenaga dari sebuah kendaraan, yaitu sistem yang berfungsi memindahkan tenaga dari sumber tenaga (mesin) ke roda ken-daraan (pemakai/penggunaan tenaga). Pemindahan tenaga dari mesin kesistem penggerak pada kendaraan, tentunya diperlukan suatu proses yang halus tanpa adanya kejutan, yang menyebabkan ketidak nyamanan bagi pengendara dan penumpang. Di samping itu, kejutan juga dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada bagian mesin. Sistem pemindah tenaga secara garis besar terdiri dari Unit kopling, transmisi, defrensial, poros dan roda kendaraan. Sementara Posisi unit kopling dan komponennya (Clutch Assembly), terletak pada ujung paling depan dari sistem pemindah tenaga pada kendaraan. Sesuai dengan fungsinya, yaitu untuk memutus dan menghubungkan, unit kopling memutus dan menghubungkan aliran daya/gerak/momen dari mesin ke sistem pemindah tenaga. Dengan adanya kopling, maka saat tidak diperlukan tenaga gerak, maka tidak perlu harus mematikan sumber gerak (mesin). Posisi unit kopling pada kendaraan secara skema dapat dilihat pada gambar 2.8berikut ini.

Gambar 2.8 Posisi Kopling (Clutch) pada kendaraan

14



Rangkaian pemindahan tenaga berawal dari sumber tenaga (Engine) kesistem pemindah tenaga, yaitu masuk ke unit kopling (Clutch) diteruskan ketransmisi (Gear Box) ke propeller shaft dan keroda melalui differensial (Final Drive). Jenis kopling paling tidak dapat dikelompokan menjadi tiga kelompok yaitu kopling dengan menggunakan gigi, menggunakan gesekan, dan menggunakan tekanan hidrolis. Secara skema seperti terlihat pada gambar 2.9 berikut ini.

(kopling cakra)

(kopling gesek)

(kopling hidrolik) Gambar 2.9 Kopling jenis cakra, gesek dan Hidrolik. Kopling jenis dog banyak dipergunakan pada mekanisme hubungan roda gigi transmisi. Untuk menyambungkan antara poros sumber tenaga dengan poros yang digerakan biasanya kopling ini mengalami kesulitan bila tidak dalam kondisi ber-henti. Untuk itu

15


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova pada transmisi dilengkapi dengan komponen yang disebut dengan synchronmesh. Synchronmesh pada dasar nya adalah salah satu bentuk kopling gesek dengan bentuk konis. Kopling konis ini akan menyamakan gerak kedua gigi yang akan dihubungkan, sehingga kopling dog akan mudah disambungkan. Kopling gesek (Friction Clutch) adalah proses pemindahan tenaga melalui gesekan antara bagian penggerak dengan yang akan digerakan. Konsep kopling ini banyak dipergunakan pada sistem pemindah tenaga kendaraan, khususnya pada kendara-an ringan, sepeda motor, sedan dan mobil penumpang lainnya. Kopling hidrolis banyak dipergunakan pada kendaraan dengan transmisi otomatis. Proses kerjanya memanfaat-kan tekanan hidrolis, dan pemindahan dari satu kopling kekopling yang lainnya, dilakukan dengan mengatur aliran hidrolisnya. Berikut ini akan dibahas Konsep kerja kopling gesek yang banyak digunakan dapat dijelaskan melalui gambar 2.10 dan 2.11.

Gambar 2.10 Saat Piringan pemutar (Drive Disc) tidak berhubungan dengan piringan yang diputar (Driven disk) Berdasarkan skema rangkaian tersebut, kini terlihat fungsi utama kopling adalah memutus dan menghubungkan jalur tenaga dari mesin ke roda kendaraan. Proses perpindahan tenaga, poros engkol (crank shaft) memutar drive disc dalam kopling. Selama piringan/disc yang lain (driven disc) tidak berhubungan dengan drive disc, maka

16


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova tidak ada tenaga/torsi/ gerak yang ditransfer dari mesin ke pemindah daya. Atau kopling dalam kondisi bebas. Pada saat drive disc dan driven disc bersinggungan, maka drive disc akan memutar driven disc yang berhubungan dengan poros input transmisi. Sebagai hasilnya, torsi/gaya putar dari mesin ditransfer melalui kopling ke komponen pemindah daya yang lainnya hingga ke roda penggerak. Saat kedua disc bersinggungan, dan saling berputar bersama dapat diilustrasikan dalam gambar 2.12 berikut ini.

Gambar 2.12 Saat Kedua piringan berhubungan dan berputar bersama. Pada prakteknya, saat menghubungkan kopling, yaitu disaat bersamaan melepas pedal kopling, tidak dilepas langsung namun sedikit

demi

sedikit

hingga

terhubung.

Proses

ini

untuk

menghindarkan terjadinya kejutan saat kedua berhubungan. Sebab bila kedua piringan tersebut, berhubungan secara langsung tentu akan terjadi kejutan gerak pada kendaraan, dan ini sering dialami oleh pengemudi pada pengalaman pertama-nya melepas pedal kopling, hingga mobilnya bergerak tersendat-sendat. Jadi dengan melepas kopling sedikit (kalau istilah masyarakat setengah kopling), terjadi perpindahan tenaga melalaui gesekan plat kopling. Dengan kata lain, perpindahan tidak terjadi sekaligus. 2) Macam-macam Kopling Gesek. Seperti telah dijelaskan di atas, kopling gesek banyak digunakan pada kendaraan ringan. Pada kendaraan roda empat menggunakan 17


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova jenis kering dengan plat tunggal. Sedangkan pada sepeda motor, menggunakan jenis basah dengan plat ganda. Perbedaan kopling basah dan kering, karena plat kopling tidak kena minyak pelumas untuk jenis kering, dan plat kopling bekerja dalam minyak pelumas untuk jenis basah. a). Kopling gesek pelat tunggal. Komponen-komponen kopling gesek pelat tunggal secara bersamaan membentuk rangkaian kopling/ kopling set (clutch assembly). Seperti terlihat pada gambar 2.13 berikut ini.

Gambar 2.13 Clutch Assembly Komponen utama dari kopling gesek ini adalah sebagai berikut : (1) Driven plate (juga dikenal sebagai piringan kopling, pelat kopling atau friction disc/piringan gesek, atau kanvas kopling). Plat kopling bagian tengahnya berhubungan slip dengan poros transmisi. Sementara ujung luarnya dilapisi kampas kopling yang pemasangannya di keling. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar 2.14.

18



Gambar 2.14 Plat kopling tunggal. Lapisan plat kopling disebut dengan kanvas kopling terbuat dari paduan bahan asbes dan logam. Paduan ini dibuat dengan tujuan agar plat kopling dapat memenuhi persyaratan, yaitu : (a). Tahan terhadap panas. Panas dalam hal ini terjadi karena terjadi gesekan yang memang direncanakan saat kopling akan dihubungkan. (b). Dapat menyerap panas dan membersihkan diri. Gesekan akan menyebabkan panas dan kotoran debu bahan yang aus. Kanvas kopling dilengkapi dengan alur yang berfungsi untuk ventilasi dan menampung dan membuang debu yang terjadi. (c). Tahan terhadap gesekan. Kanvas kopling direncana-kan untuk bergesekan, maka perlu dibuat tahan terhadap keausan akibat gesekan. (d). Dapat mencengkeram dengan baik.

19


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Plat kopling dilengkapi dengan alat penahan kejutan baik dalam bentuk pegas ataupun karet. Alat ini dipasang secara radial, hingga disebut dengan pegas radial. Konstruksinya seperti terlihat pada gambar 2.15 berikut ini.

Gambar 2.15 Pegas Radial Plat Kopling Pegas radial berfungsi untuk meredam getaran/kejutan saat

kopling

terhubung

sehingga

diperoleh

proses

penyambungan yang halus, dan juga getaran atau kejutan selama menghubungkan/bekerja. Untuk itu maka pegas radial harus mampu menerima gaya radial yang terjadi pada plat kopling memiliki elastisitas yang baik. Namun demikian karena penggunaan yang terus menerus, maka pegas radial dapat mengalami kerusakan. Untuk yang dalam bentuk karet, kemungkinan karetnya berkurang/tidak elastis lagi atau pecah. Sedangkan yang pegas ulir, kemungkinan berkurang panjang

20


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova bebasnya, yang biasanya ditunjukan dengan ter-jadinya kelonggaran pegas dirumahnya dan menimbulkan suara. Plat kopling di samping pegas radial juga dilengkapi dengan pegas aksial. Konstruksinya seperti terlihat pada gambar 2.16 berikut ini.

Gambar 2.16 Pegas Aksial Plat Kopling Pegas aksial dipasang diantara kanvas kopling, dan bentuknya ada dua macam. Gambar 3.6 A pegas aksial berbentuk E dan Gambar B pegas aksial berbentuk W. Fungsi

pegas

aksial

adalah

untuk

mendapatkan

senntuhan yang halus saat plat kopling mulai terjepit oleh plat tekan pada fly wheel. Dengan kata lain terjadi proses menggesek terlebih dahulu sebelum terjepit kuat oleh plat tekan pada fly wheel. (2) Pressure plate (plat penekan) dan rumahnya, unit ini yang berfungsi untuk menekan/menjepit kampas kopling hingga terjadi perpindahan tenaga dari mesin ke poros transmisi. Untuk kemampuan menjepitnya, plat tekan didukung oleh pegas kopling. Pegas kopling paling tidak ada dua macam, yaitu dalam bentuk pegas coil dan diafragma atau orang umum menyebutnya sebagai matahari. Kontruksinya seperti terlihat pada gambar 2.17 berikut ini.

21



Gambar 2.17 Clutch Asembly dengan pegas diafragma dan pegas coil. Clutch Asembly sebelah kiri menggunakan pegas diafragma dan yang sebelah kanan menggunakan pegas coil. Karena fungsi pegas adalah untuk menjepit plat kopling, ternyata keduanya mempunyai

karateristik

kemampuan

kerja

yang

berbeda.

Perbedaan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

22



Gambar2.18Perbandingankemampuan pegasdiafragma dengan pegas coil. Pada gambar 2.18, terdapat dua garis, garis yang penuh menggambarkan tekanan pegas diafragma, sedangkan garis terputus-putus menggambarkan tekanan pegas coil. Pada point a menunjukan posisi pada saat plat kopling sudah aus. Pada posisi ini terlihat bahwa pegas diafragma memberikan tekanan yang lebih besar dibandingkan dengan pegas coil. Besarnya tekanan yang diberikan ini akan menentukan tingkat kemungkinan terjadinya slip pada kopling. Sehingga saat plat kopling sudah aus, penggunaan pegaas coil kemungkinan akan terjadi sllip lebih besar dibandingkan dengan pegas diafragma. Hal ini karena tekanan yang diberikan oleh pegas coil lebih kecil Pada saat plat koplingnya masih baru atau tebal keduanya memberikan kemampuan tekanan yang sama besarnya. Posisi ini digambarkan pada titik poin b. Pada titik poin c menggambarkan tekanan pegas saat pedal kopling diinjak penuh. Pegas coil memberikan tekanan yang lebih besar dibandingkan pegas diafragma. Hal ini berarti terkait dengan besarnya tenaga pengemudi untuk membebaskan kopling. Kalau pegasnya coil berarti tenaga injakan kopling lebih berat dibandingkan bila menggunakan pegas diafragma. Pegas diafragma

memberikan

tekanan

lebih

merata

dibandingkan pegas coil. Bentuk pegas diafragma bila dilihat dari depan seperti gambar 2.19 berikut ini.

23



Gambar 2.19 Pegas diafragma/matahari. (3) Clutch release atau throwout bearing, unit ini berfungsi untuk memberikan tekanan yang bersamaan pada pressure plate Lever dan menghindarkan terjadinya gesekan antara pengungkit dengan pressure plate Lever untuk pegas coil. Sedangkan yang pakai pegas difragma langsung keujung pegas. Bantalan tekan ini ada tiga macam. Seperti terlihat pada gambar 2.20 berikut ini.

Gambar2.20 macam-macam bantalan tekan kopling Gambar 2.20.1 adalah bantalan tekan yang mampu menerima beban aksial dan menyudut. Gambar 2.20.2 bantalan tekan yang hanya mampu menerima beban aksial. Keduanya memerlukan pelumasan, bila pelumasnya habis maka keduanya akan mengalami kerusakan. Sedangkan gambar 2.20.3 adalah bantalan tekan yang terbuat dari karbon yang tidak memerlukan pelumasan. (4) Throwout lever/Clutch Fork/plate Lever berfungsi untuk menyalurkan tenaga pembebas kopling. Konstruksi di atas berarti plat tekan bersama rumahnya dipasang menggunakan baut pada fly wheel. Sementara plat kopling dipasang diantara fly wheel dengan pelat tekan, dan 24


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova bagian tengahnya dihubungkan dengan poros transmisi dengan sistem sliding. Dengan demikian Prinsip dasar bekerjanya kopling gesek dengan plat tunggal yang banyak digunakan pada kendaraan roda empat ini seperti terlihat pada gambar 2.21 berikut ini.

Gambar 2.21 Prinsip kerja kopling plat tunggal Pada posisi seperti gambar 2.21 berarti kopling sedang bekerja, dimana plat kopling terjepit oleh Fly wheel (6) dan Pressure plate (4) yang mendapat tekanan dari pegas kopling (7). Dengan demikian putaran mesin disalurkan melalui fly wheel ke plat kopling dan kemudian ke poros primer (2). Sewaktu pedal kopling (9) diinjak, gerakan menarik sambungan pengatur (11) dan garpu kopling (10). Gerakan tersebut menyebabkan bearing (8) dan membawa pressure plate (4) bergerak kekanan melawan tegangan pegas kopling (7). Hal 25


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova ini berarti menyebabkan plat kopling (3) terbebas dari jepitan. Sehingga putaran dari mesin terputus tidak tersalurkan ke sistem pemindah tenaga. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.22 berikut ini.

Gambar 2.22 Kopling Plat Tunggal Dengan Posisi Terhubung Poros yang dihubungkan menggunakan kopling adalah poros engkol (Driver shaft) dengan poros kopling yang tidak lain adalah poros yang masuk ke transmisi (Driven Shaft). Pada gambar 3.4 plat kopling pada posisi terhubung terjepit diantara plat tekan dengan Fly wheel, kekuatan jepitnya diperoleh dari tegangan pegas kopling yang dalam hal ini dalam bentuk pegas diafragma. Dengan posisi demikian maka putaran poros transmisi akan sama dengan putaran mesin.

26



Gambar 2.23 Kopling Plat Tunggal Dengan Posisi bebas Pada saat tuas pembebas ditekan maka gayanya diteruskan ke bantalan tekan dan menekan pegas diafragma. Pegas diafragma mengungkit plat penekan, sehingga plat kopling terbebas. Dengan kata lain, putaran poros engkol/mesin tidak tersalurkan ke sistem pemindah tenaga. Kondisi ini diperlukan saat memindah kecepatan transmisi, saat mengerem kendaraan, dan saat menghentikan kendaraan.

27



2.4 Perencanaan Komponen Utama Kopling. 1.

Poros. Pada dasarnya poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau

beban lentur dan juga gabungan keduanya. Melihat pada konstruksinya maka tegangan lentur yang terjadi sangat kecil sehingga dapat diabaikan, dengan demikian dapat dipastikan bahwa poros hanya mendapat beban puntir saja. Selanjutnya untuk mendapatkan diameter poros yang sesuai maka perlu dipilih beberapa faktor koreksi dan faktor keamanan sebagai berikut •

Faktor koreksi daya (fc).

•

Faktor koreksi momen puntir (kt).

•

Faktor koreksi lenturan (cb).

•

Faktor keamanan tegangan geser (sf) Persamaan-persamaan

yang

digunakan

dalam

perancangan

mengenai poros adalah sebagai berikut : •

Menentukan daya rencana (pd) digunakan rumus :

pd = P. fc (Kw)….....……………………………………………….. 2.1 Dimana

pd = daya rencana. fc = Faktor koreksi. P = daya motor.

28



•

Menentukan momen puntir rencana (T) :

T = 9,74. 105. pd/n. ..…………………………………….……….. 2.2

Dimana

T = momen puntir. pd = daya rencana. n = putaran.

Koreksi perencanaan poros terhadap tegangan : •

Tegangan geser yang terjadi.

τ g =

5,1T ……………………..………………………………….. ds 3

2.3 •

Tegangan puntir yang terjadi.

τ p =

T …………………….…………………………………….. WP

2.4 Dimana

ds = diameter poros. kt = Faktor koreksi puntiran (1,5 – 3,0 ) cb = Faktor koreksi lenturan ( 1,2 – 2,3 ) τ g = Tegangan geser maksimum (kg/mm2) WP adalah Momen perlawanan 29

π 16 ds


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 2.

Pelat gesek. Permukaan plat gesek yang bersinggungan biasanya besi cor dan

asbes yang tahan terhadap panas pada waktu dia bergesekan. Pada plat gesek diameter luar (D1) dan diameter dalam (D2). Perbandingan antara keduanya D1 : D2 biasanya besar dari 0,5 karena bidang gesek yang terlalu dekat dengan sumbu poros yang mempunyai pengaruh yang kecil terhadap permindahan momen pada bidang gesek (p). •

Tekanan rata-rata bidang gesek (p)

•

Koefisien plat kering ( k )

•

Perbandingan diameter plat gesek (D1/D2)

Dari data-data yang ada dapat ditentukan : •

Gaya tekanan bidang gesek (F)

F =

π 4( D 2 − D1) 2 . p

…………………………………….…………..

2.5

•

Jari-jari rata-rata plat gesek (r m)

 D + D2   …………………… …………………………….. r m =  1 4   2.6 Momen gesek pada pemukaan plat gesek ( Mg ) sama dengan momen puntir ( T ).

30


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova T=

π

•

Lebar permukaan plat gesek ( b )

. F . r m ……………………………………….………….. 2.7

 D 2 −D12   b =   2   2

…………………………………….…………..

2.8

•

Luas permukaan gesek ( A )

A = 2π . r m . b

……………………………………….……….. 2.9

Umur Plat Gesek Umur plat gesek artinya adalah lamanya plat gesek dipakai mulai dari waktu pemasangan sampai dengan mencapai keausan yang diizinkan .Biasanya umur plat gesek yang baik berkisar 3000 sampai 5000 jam untuk jenis pemakaian sedang. Faktor umur ini ditemukan oleh volume keausan dari plat gesek di bagi dengan keausan spesifik dan daya gesek dari plat. Hubungan ini memakai persamaan : Nml =

L3 ExW

Dimana

…………………………………………. ………….. 2.10 Nml = Umur plat dari jumlah hubungan (hb) L3 E

= Volume keausan plat gesek yang diizinkan ( cm3 ) = Kerja penghubung untuk satu kali hubungan (kgm/hb)

W

= Laju keausan bidang gesek (cm3 . kg m )

31


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Volume keausan berarti volume dari plat gesek yang diizinkan aus mulai dari dipasang sampai dengan datarnya sama dengan kelingan (paku keling), bila hal ini diteruskan akan merusak kelingan. 3.

Spline dan naft. A.

Spline. Sama dengan poros, maka spline juga mempunyai fungsi untuk

meneruskan daya dan putaran. Diameter spline lebih besar dari diameter poros.

•

Lebar gigi spline ( L ) L=

•

π.ds 2

………………………………………………..….. 2.11

Diameter Maximal ( D ) ds

D = 0,81 ……………………………………….………….. 2.12

•

Tinggi spline ( h ) h=

•

Jari-jari rata-rata spline rs =

•

D − ds …………………………………….………….. 2.13 2

ds = D ……………………………………………….. 2.14 4

Gaya yang bekerja pada spline ( Ft ) Ft =

T …………………………………………………….. 2.15 rs

32


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Dimana

•

T = Torsi ( Momen rencana )

Lebar spline ( b ) Ft

b = τg .L ……………………………………….………….. 2.16

τt

τ g = Sf .Sf 1 2

Dimana

•

Jumlah spline atau jumlah pasak ( Z ) Z=

•

2π.rs ………………………………………………….. 2.17 b

Gaya yang bekerja pasa setiap spline ( Fts ). Fts =

Ft ………………………………………..………….. 2.18 Z

B.

Naft. Jumlah naft sama dengan jumlah spline ( Zi ) buah dengan

menganggap jari-jari pada neft sama dengan spline.

•

Panjang naft dapar diperoleh dari pers. berikut : Ln = 1,4 ds. ……………………………………..………….. 2.19 Dimana

•

Ds = diameter spline.

Gaya yang bekerja pada naft. Fn =

Fts b.Ln

………………………………………………….. 2.

20 33



Fts = Gaya yang bekerja pada setiap spline. b

4.

= Lebar naft.

Paku keling. Pada kopling terdapat tiga macam ukuran paku keling dengan

posisi letak yang berbeda, adapun ukuran untuk masing-masing paku keling. •

Gaya yang bekerja pada paku keling ( F )

F =

T R

……………………………………………………..…….. 2.

21 Dimana

T = Torsi. R = Jarak dari sumbu.

•

Gaya yang bekerja pada setiap paku ( Fs ).

Fs =

F n

………………………………………………………….. 2.

22

34



n = jumlah paku keling F = gaya yang bekerja semua paku

•

Tegangan tarik izin (δ t ).

δ

σt = Sf ……..……………………………………….………….. 2.

23 σ t = tegangan tarik Sf =faktor keamanan (80-90)% •

Tegangan geser izin ( δ g ).

δ g = 0,8 . δ t. ……………………………………….…………..

2.

24

•

Diameter paku keling ( d ).

dpaku keling =

•

F .4

π.τg

…………………...………………………... 2. 25

Diameter lubang kelingan ( D ).

Dlubang keling = d + 0,2 mm. ………………………….……..…… 2. 26 5.

Pegas. A.

Pegas kejut. Pegas kejut berfungsi sebagai pelunak tumbukan atau kejutan.

Sifat pegas yang terpenting adalah menerima kerja kawat perubahan bentuk elastis dan ketika mengendorkan kembali kerja tersebut. •

Gaya yang bekerja pada pegas kejut adalah gaya keling ( F ). 35


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova F=

•

MP ……………………………………..………….. r

2. 27

Gaya untuk satu pegas ( Fa ).

Fa =

F Z

………………………………………..………..

2.

28 Dimana

MP = Torsi. Z

•

= Jumlah pegas kejut.

Diameter kawat pegas ( d ). dkawat pegas = Dimana

8k .Fa .C …………………….………….. τt.π

2. 29

k = faktor tegangan. k =

4c −1 0,615 + 4c − 4 4

C = indeks pegas Fa = gaya yang bekerja pada pegas. δ t = tegangan tarik. •

Diameter kawat pegas ( d ). D = C . dkawat pegas …………….…………….………….. 36

2. 30


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova •

Lendutan yang terjadi ( δ ). δ

8.n.d 3 .Fa d 4 .G

=

………………………………..…………..

2. 31 δ

Dimana

= Defleksi pegas.

n = jumlah lilitan yang aktif. G = Modulus geser. •

Panjang pegas sebelum dibebani ( Lo ) Lo = nd + δ max. + (n-1) . 0,1. …………………..……..

•

Kisar ( K ) K=

•

2. 32

Lo ……………………………………..……….. N −1

2. 33

Panjang pegas dalam keadaan dibebani ( Li ). Li = Lo - δ …………………………………..…………..

2.

34 •

Tegangan geser pegas ( δ g )

F δ g = πd 2 •

2. 35

4

Tegangan puntir pegas ( δ p ) τ p=

•

………………………………..…………..

8 F .d πd 3

……………………………………………

2. 36

Tegangan total ( δ tot. )

37


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova δ

tot = δ g + δ p.

…………………………….….………..

2. 37

B.

Pegas Diafragma. Pegas diafragma berfungsi sebagai penekanan plat gesek melalui

permukaan plat tekan. Bila pegas diafragma ditekan, atau diberi gaya tekan melalui pedal koplin, maka pada saat bersamaan pegas diafragma ini akan melepaskan hubungan plat gesek dengan fly wheel, sehingga tidak terjadi penerusan daya dan putaran ke transmisi.

•

Gaya yang bekerja ( Fi ). Fi =

τa.b.h 2 6.L

………………………………..…………..

2.

38 Dimana

τ a = Tegangan dinamis pegas yang diizinkan. τ a = 0,75 τ o. b = Lebar lengan penampang melintang h = Tebal pegas

38


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova L = Panjang pegas τ o = 200 N/mm •

besarnya kemampuan pegas keseluruhan ( F ). F = F1 . Z ………………………………….…………..

•

2. 39

Pemin dalam pegas ( f ). f =

4.q1 xf .L3 E.b.h 2

………………………………..…………

2.40 Kemiringan

( q .6.FL ) 2

τ g

α

=

2

Ebh 3

……………………………………..

2.41 6.

Bantalan. Pada kopling ini terdapat dua buah bantalan yang ukuran dan

fungsi yang berbeda, kedua bantalan tersebut adalah sebagai berikut : 1. Release bearing. 2. Input shaft bearing. Release bearing terletak antara pegas matahari dengan luas penekanan, gaya tekan yang terjadi sama dengan gaya yang diperlukan untuk membebaskan flat gesek antaranya dengan baja, untuk itu ditetapkan koefisien gesek. •

Gaya gesek yang terjadi ( Fq )

Fq = π . fo. ……………………………………….. ………….. 39

2.42



•

Beban ekuivalen dinamis ( p )

p = Fr . Fa ……………………………………………………..

2.43

Fr = Gaya radial Fa = Gaya aksial

•

Faktor kecepatan ( fn )

Fn

=

 33 ,3     h 

.

1 3

h

……………………………..…………..

2.44 •

Faktor umur ( fh ) c

Fh = Fn . p ………………………………………………….. •

2.45

Umur nominal bantalan ( Lh )

Lh = 500 . fh3. …………………………………….…………..

2.46

BAB III PERENCANAAN KOMPONEN UTAMA

3.1 Perencanaan Poros. 40


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova L

d

Gambar 3.1. Poros Bahan yang digunakan dalam perencanaan poros pada perancangan ini adalah batang baja yang difnis dingin dengan kode S45C-D, dengan kekuatan tarik 60 Kg/mm2. Sementara data-data yang ada adalah : •

Daya transmisi

P = 136 ps.

•

Putaran

N = 5600 rpm.

Faktor koreksi dan factor keamanan adalah sebagai berikut : •

Faktor koreksi daya ( fc )

•

Faktor koreksi momen punter ( kt ) = 1.5

•

Faktor koreksi lenturan ( kb )

= 1.2

•

Faktor keamanan tegangan ( sf )

= 1.6

= 1.2

Karena daya dalam satuan PS maka untuk mendapatkan daya dalam Kw, dikalikan 0,76 sebagai berikut : 136 ps . 0,76

Kw = 103,36 Kw. Ps

Daya rencana ( Pd ) Pd

= fc.P( Kw ) = 1,3 . 103,36 (Kw) = 134,368 Kw.

41


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Momen puntir rencana ( T ) Pd n

= 9,74 . 105

T

134 ,368 Kw

= 9,74 . 105 5600 rpm = 23370,43 Kg mm.

Tegangan geser yang diizinkan ( τ τ

a

a

)

αb

=

( sf 1 .sf 2 )

=

60 Kg / mm 2 6 .2

= 5 Kg / mm2. Tegangan puntir yang diizinkan (τ τ

p

p

)

= 0,7 . τ g = 0,7 . 5 Kg mm2 = 3,5 Kg / mm2.

Diameter Porors ( Ds ) ds

1/ 3

  kt.kb.t  =  τ a   5.1

 5,1 =  5 Kgmm

=

3

1/ 3

2

 1,5.1,2.23370 ,43 Kgmm  

42908 ,12

= 35,01 mm.

Koreksi Perencanaan poros. •

Tegangan geser yang terjadi (τ ) τ

=

5,1.T ds 3

42


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 5,1.23370 ,43 Kgmm ( 35 ,01mm ) 3

=

= 2.77 kg/mm2. Jadi τ < τ •

a

( 2,77 kg/mm2 < 5 Kg/mm2 )

Tegangan puntir yang terjadi (τ τ

=

p

p

)

T , Wp adalah momen / perlawanan Wp

=

π 16 ds 3

23370 ,43 Kgmm = 3,14 3 16 ( 35,01mm ) ) = 0,03 Kg/mm2. Jadi τ

p

<τ

p

( 0,03 Kg/mm2 < 3,5 Kg/mm2 )

Dengan demikian poros aman terhadap tegangan geser dan tegangan puntir.

3.2 Perencanaan Plat Gesek

43


D2

D1


Gambar 3.2 Plat Gesek Dari perencanaan plat gesek ini ditetapkan spesifikasi sebagai berikut : •

Tekanan rata-rata pada bidang gesek ( p )

= 0,03 Kg/mm2.

•

Koefisien gesek plat kering ( µ )

= 0,35

•

Perbandingan geser plat gesek ;

D1 = 0,7 atau D1 = 0,7 D2. D2

Dari data diatas dapat ditentukan : •

Gaya tekanan pada bidang gesek ( F ) :

F

= =

π 4

(D

2

2

2

)

− D1 xP

3,14 2 ( 1 − 0,7 2 ) D2 .0,03 Kg / mm .2 4

= 0,785 (1-0,49 ) D22 . 0,03 Kg/mm2. = 0,012 D22 Kg/mm2.

•

Jari – jari rata – rata plat gesek ( rm )

44


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova rm

= =

( D1 + D2 ) 4

(1 + 0,7 ) D 4

2

= 0,425 D2 mm.

•

Momen gesek pada permukaan plat gesek ( Mg ) Mg

= µ x F . rm. = 0,35. 0,012 D22 . 0,425 D2. = 0,001785 D22 . 0,425 D2. = 1,785 . 103 D23 Kgmm.

Besarnya momen gesek yang bekerja pada plat gesek sama dengan besarnya momen puntir yang bekerja pada poros kopling, yaitu : 23370.43 Kgmm, maka : T

= µ . F . rm.

23370,43 = 1,785 .103 D23 D2

=

3

23370 ,43 1,785 .10 −3

= 235,69 mm. Maka, dari rumus diatas didapatkan : D1

= 0,7 . D2. = 0,7 . 235,69 = 164,983 mm.

•

Lebar permukaan plat gesek ( b ) 45


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova B

=

=

D2 − D1 2

( 235 ,69 −164 ,983 ) mm 2

= 35,35 mm. •

Jadi, besarnya gaya gesekan ( F ) adalah F

= 0,012 . D22. = 0,012 . ( 235,69 )2. = 666,59 Kg/mm2.

•

Jari – jari rata – rata rm

= 0,425 D2. = 0,425 . 235,69 =100,168 mm.

•

Untuk momen gesekan ( Mg ) Mg

= 1,785 . 10-3 D23 Kgmm. = 0,001785 ( 235,69 ) 3. = 23370,16 Kgmm.

•

Luas permukaan plat gesek ( A ) A

= 2π . rm . b = 2 . 3,14 . 100,168 . 35,35 mm. = 22237,096 mm2.

46



Umur plat gesek NmL =

=

L3 E.W 210 312 ,12 .8.10 −7

= 841022,68 = 841023 hubungan.

Jika kopling dianggap bekerja 6 jam / hari dan frekuensi penghubung adalah 6 hubung / menit, hubungan yang terjadi adalah : 6 . 60 . 6 = 2160 hub/hari, dan apabila kopling bekerja selama 300 hari dalam satu tahun akan terjadi sejumlah 2160 . 300 = 648000 hubungan / tahun. Dengan demikian usia plat kopling adalah : NmL =

841023 648000

= 1,3 tahun.

47


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 3.2 Perencanaan Spline dan Naft A. Perencanaan Spline

D

D

b

h

Gambar 3.3 Spline Bahan spline sama dengan bahan poros yaitu batang baja definis dingin dengan kode S45C-D dengan kekuatan tarik 60 Kg/mm2, Jadi : •

Lebar gigi spline ( L ) L

= =

π.ds 2

3,14 .35 ,01 2

= 54,97 mm •

Diameter Maximal ( D ) D

ds

= 0,81 35 ,01

= 0,81

= 43,22 mm.

48



Tinggi Spline ( h ) h

=

D − ds 2

=

43 ,22 −35 ,01 2

= 4,1 mm. •

Jari – jari Rata – rata spline ( rs ) rs

=

ds + D 4

=

35 ,01 + 43 ,22 4

= 19,56 mm.

•

Gaya yang bekerja pada Spline ( Ft ) Ft

=

T rs

=

23370 ,43 Kgmm 19 ,56 mm

; dimana

T = 23370,43 Kgmm.

= 1194,8Kg. •

Lebar Spline ( b ) b

Ft

= τgxL

; dimana

τ g

= =

σt sf 1 .sf 2 60 Kg / mm 2 6 .2

= 5 Kg/mm2.

b

sf1

=6

sf2

=2

1194 ,8

= 5 Kg / mm 2 .54 ,97 mm = 4,35 mm.

•

Jumlah Spline ( Z ) atau Jumlah Pasak 49


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Z

=

2π.rs b

=

2.3,14 .19 ,56 mm 4,35 mm

= 28 buah. •

Gaya yang bekerja pada setiap Spline ( Fts ) Fts

=

Ft Z

=

1194 ,8 Kg 28

= 42,67 Kg. B. Perencanaan Naft

Gambar 3.4 Naft Jumlah Naft sama dengan jumlah Spline ( Z ) buah dengan menganggap Jari-jari pada naft sama dengan spline.

Data Naft didapatkan :

50


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 1. Jumlah Naft ( Zn )

= 28 buah.

2. Jari-jari Naft ( rn )

= 19,56 mm.

3. Lebar Naft

= 4,35 mm.

4. Tinggi Naft ( hn )

= 4,1 mm.

5. Gaya tangensial satu Naft ( Ftsn )= 42,67 Kg. •

Panjang Naft ( Ln ) Ln

= 1,4 ds = 1,4 . 35,01 = 49,014 mm.

Didalam perencanaan ini kita ambil bahan naft sama dengan bahan poros yaitu batang baja difinis dingin ( S45C-D ) dengan kekuatan tarik 60 Kg/mm2.

τ g

τt = sf .sf 1 2 =

60 Kg / mm 2 6 .2

= 5 Kg.

•

Gaya yang bekerja pada Naft ( Fn ) Fn

=

Ft b.Ln 1194 ,8 Kg

= 4,35 mm .49 ,014 mm = 5,6 Kg/mm2.

3.3 Perencanaan Pegas

51


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova A. Perencanaan Pegas Kejut. P

Lo

L i

D

Gambar 3.5 Pegas Kejut

a.

Pegas dalam keadaan bebas.

b.

Pegas dalam keadaan dibebani.

Direncanakan jarak pegas kejut ke sumbu poros ( r ) = 42 mm.

•

Gaya yang bekerja pada Pegas ( F ) F

=

T r

=

23370 ,43 Kgmm 42 mm

= 556,44 Kg.

•

Gaya yang bekerja pada masing-masing Pegas 52


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Fa

=

F Z

=

556 ,44 Kg 4

= 139,11 Kg.

•

Faktor Tegangan ( K ) K

=

4c −1 0,615 + 4 4c − 4

= 1,19 + 0,123 = 1,3

•

Diameter kawat ( d ) d

=

8 K .Fa .c τt.π

=

8.1,3.139 ,11 Kg .5 115 kg / mmx 3,14

=

7233 ,72 361 ,1

=

20 ,03

= 4,47 mm.

•

Diameter Pegas ( D ) D

=C.d 53


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova = 5 .4,47 = 22,35 mm.

•

Lendutan yang terjadi ( δ )

δ

8.n.D 3 .Fa = d 4 .G

δ = Defleksi pegas

dimana

n = Jumlah lilitan yang aktif D = diameter pegas

= 20 mm

d = diameter kawat

= 4,47 mm

G = Modulus geser ( 8000 Kg/mm2 ) 8.4.( 20 ) .139 m11Kg 3

δ

=

( 4,47 mm ) 4 .8000 Kg / mm 2 35612160

= 3193890 ,92 = 11,15 mm.

•

Panjang Pegas sebelum dibebani ( Lo ) Lo

=p.n+2.d = n .d + δ max + ( n-1 ) 0,1 = 4 .4,47 + 11,15 + ( 4-1 ) 0,1 = 29,33 mm.

•

Kisar ( K ) K

=

Lo 4 −1

54


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova =

29 ,33 4 −1

= 9,8 mm.

•

Panjang Pegas sebelum dibebani Li

= Lo - δ = ( 29,33 – 11,15 ) mm = 18,18 mm.

•

Tegangan Geser Pegas ( τ g ) τ g

F = πd 2

=

4

556 ,44 Kg 0,785 ( 4,47 mm ) 2

= 35,49 Kg/mm2.

•

Tegangan Puntir Pegas ( τ p ) τ p

=

8.F .D πd 3

=

8.556 ,44 Kg .20 mm 3,14 ( 4,47 mm ) 3

= 317,45 Kg/mm2. •

Tegangan Total ( τ . Tot ) τ . Tot = τ g + τ p = ( 35,49 + 317,45 ) Kg/mm2. 55


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova = 352,94 Kg/mm2. C. Pegas Diafragma

bo b h

ho

L

Gambar 3.6 Pegas Diafragma

Di asumsikan : •

Panjang pegas ( L )

•

Tebal Pegas ( h )

•

Lebar lengan penampang melintang ( b )

•

Lebar penampang melintang depan ( bo )

= 13 mm

•

Jumlah bagian diafragma

= 8 buah.

= 70 mm. = 2,6 mm = 30 mm

Besarnya gaya yang bekerja pada seluruh pegas diafragma sehingga terjadi defleksi, maka :

56


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova F1

=

τa.b.h 3 6L

, dimana τ a = Tegangan dinamis pegas yang

diizinkan = 0,75. τ o = 0,75 . 200 N/mm = 150 N/mm. F1

=

(150 N / mm .30 mm .( 2,6mm 2 )) 6.70 mm

= 72,43 Newton. •

Besarnya kemampuan Pegas keseluruhan F

= F1 . Z = 72.43 N . 8 = 579,44 Newton.

•

Pemindahan Pegas ( f ) F=

4.q1 .F .L3 , dimana E.b.h 3

q = q1 / q2. ho = h = 2,6 mm bo = b = 13 / 30 mm = 0,4 mm. E = 15000 Kgm.

f

4.1,2 x 72 ,43 .70 3 = 15000 .30 .( 2,6) 3

= 15,07 mm.

•

Kemiringan ( α )

57



(q 2 .6.F .L2 ) Tg α = E.b.h 3 (1,3.6.72 ,43 .70 2 ) = 15000 .30 .( 2,6) 3

= 0,35 α = 19,28O.

BAB IV 58


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova PERENCANAAN KOMPONEN PENDUKUNG

4.1 Perencanaan Paku keling.

d

L

Gambar 4.1 Paku Keling

Pada kopling terdapat tiga macam ukuran paku keeling yang menyatukan elemen-elemen dari plat gesek dengan posisi dan ukuran yang berbeda, paku keeling tersebut adalah : 1. Paku Keling A •

Jumlah paku keling

: 16 buah

•

Diameter paku

: 6,5 mm.

•

Jarak paku ke sumbu poros

: 89 mm.

2. Paku Keling B •

Jumlah paku keling

: 18 buah

•

Diameter paku

: 7,5 mm.

•


: 49 mm.

3. Paku Keling C 59



Jumlah paku keling

: 18 buah

•

Diameter paku

: 9,5 mm.

•


: 49 mm.

4.2 Perhitungan Paku keling. 1. Paku Keling A Bahan direncanakan St 37, dengan kekuatan tarik 37 Kg/mm2 dengan factor keamanan ( st ) = 6. •

Gaya yang bekerja pada Paku Keling ( F ) F

=

T rA

=

23370 m 43 Kg / mm 89 mm

= 263 Kg. •

Gaya yang bekerja pada tiap paku ( Fs ) Fs

=

F 16

=

263 16

= 16,44 Kg.

•

Tegangan Tarik Izin ( τ

t

)

60


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova τ

t

σt = Sf

=

37 Kg / mm 2 6

= 6,16 Kg/mm2. •

Tegangan Geser Izin ( τ τ

g

g

)

= 0,8 . τ t = 0,8 . 6,16 = 4,93 Kg/mm2.

•

Diameter Paku Keling A τ

g

=

F , dimana A

A

=

π 4

d2

F

= π 4

d

=

=

d2 F .4

π.τg 4.263 3,14 .4,93

= 8,24 mm.

2. Paku Keling B

61


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Bahan direncanakan St 37, dengan kekuatan tarik 37 Kg/mm2 dengan factor keamanan ( st ) = 6. •

Gaya yang bekerja pada Paku Keling ( F ) F

=

T rB

=

23370 ,43 Kg / mm 2 49 mm

= 476,95 Kg. •

Gaya yang bekerja pada satu paku Fs

=

F n

=

476 ,95 Kg 18

= 26,5 Kg. •

Tegangan tarik izin ( τ τ

t

t

)

τt = Sf

=

37 Kg / mm 6

= 6,16 Kg/mm2. •

Tegangan Geser yang diizinkan ( τ τ

g

= 0,8 . τ

g

)

t

= 0,8 . 6,16 = 4,93 Kg/mm2. •

Diameter Paku Keling B

62


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova τ

g

=

F , dimana A

A

=

π 4

d2

F

= π 4

d

d2

=

F .4 π.τg

=

476 ,95 .4 3,14 .4,93

= 11,10 mm.

•

Pemeriksaan terhadap Tegangan Geser yang terjadi τ

q

=

FS A

FS

= π . d2 4

=

26 ,5kg 96 ,72 mm 2

= 0,27 kg/mm2 Berdasarkan perhitingan diatas, maka τ

q

≤ τ

t

( 0,27 kg / mm2 ≤ 6,16 kg / mm2 )

3. Paku Keling C

63


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Bahan direncanakan S 35 C – D dengan •

σ 1 = 53 kg / mm 2 dan Sf = 6.

Gaya yang bekerja pada Paku Keling F

= =

T rc

23370 ,43 kg / mm 49 mm

= 476,95 kg •

Gaya yang bekerja pada masing-masing paku keling Fs

= =

F n

476,95 kg 18

= 26,5 kg

•

Tegangan tarik izin (

τ

t

τ

t

τ

g

)

τt = sf

=

53 6

= 8,83 kg / mm2

•

Tegangan Geser izin (

τ

g

= 0,8 .

τ

)

t

= 0,8 . 8,83 = 7,064 kg / mm2 •

Diameter Paku Keling C

64


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova d

=

4.F π.τq

=

4.476 ,95 kg 3,14 .7,064 kg / mm 2

= 9,27 mm

4.4 Perencanaan Bantalan Bantalan berfungsi untuk menumpu poros yang berbeban dan berputar sehingga dapat beroperasi dengan lancar, aman, halus dan masa pemakaian poros tersebut dapat berlangsung lama.

FrFr

Fa

Fa

Gambar 4.2 Bantalan Keterangan :

65


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova d

= Diameter dalam = 35 mm

D = Diameter luar = 75 mm B = Lebar bantalan Fa = Gaya aksial Fr = Gaya radial Dalam merencanakan bantalan luncur yang mengalami gesekan luncur dari poros.

Sesuai dengan tabel 3.4 pada halaman 61 elemen gupta. C

=D–d = 75 – 35 = 40

sesuai dengan tabel untuk diameter 18 – 40 mm maka harga c dapat diperoleh c = 1,5 - 1300 mikron 1 mikron = 0,001 mm c = kelonggaran bantalan c yang diambil 840 mikron = 0,84 Jarak pusat (e) e=

C −h z

h = selaput minyak Sesuai dengan tabel h untuk pemakaian pesawat terbang dan oto mobil : h = 0,002 – 0,004.

66


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Harga h yang diambil = 0,003 Sehingga : e =

0,84 − 0,003 2

= 0,417

≈

0,42

1 Cp = 1,70.10 −10 Kg . min / cm 2 Untuk harga e = 0,42 pada tabel sehingga diperoleh harga Fa/Co = 0,42

Fa = gaya yang diperlukan untukmembebaskan plat gesek Co =

876 ,83 0,42

= 2087,6 N = 212,8 kg Pada tabel diperoleh harga (Sularso halaman 143) dan jenis bantalan yang diambil jenis bantalan terbuka nomor 6001. Co =

229 kg

C =

400 kg

R =

0,5

D =

75

d

35

=

Dari tabel 4.9 Sularso halaman 135 diperoleh V =

1

Y =

1,04 67


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova X =

0,56

Dimana : V =

•

pembebanan pada cincin dalam

Beban Ekivalen (P) P

=

x . fr + y . fa

=

75 / 2

=

37.5 cm

=

20915,50 / 37,5 cm

Dimana : R

Fr

= 557,74 kg fr

P

•

=

2T 2.557 ,74 kg = P 93

=

11,994 N

=

0,56 . 11,994 + 1,04 . 36,46

=

44,635

Faktor Kecepatan (fn)

68


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova 1/ 3

Fn

=

 33 ,3     n  1/ 3

 33,3     4200 

=

= 0,19

•

Faktor umur bantalan (Fh) Fh

=

Fn .

C P

400 kg

= 0,19 . 44 ,635 = 0,35

•

Umur Nominal Bantalan (lh) Lh

=

500 . Fb 3

=

500 . (0,35) 3

=

21,43

4.5 Hasil Analisa Data Daya Maksimal

: 136 PS (103,36 Kw) 69


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Daya

: 134,368 Kw

Momen puntir ( Mp )

: 23370,43 Kg.mm

Tegangan geser izin ( τ

g

Tegangan Puntir izin ( τ •

•

•

: 5 Kg/mm2

) p

: 3,5 Kg/mm2

)

Poros Bahan

: S 45 C-D

Diameter

: 35,01 mm

Tegangan Geser yang terjadi ( τ

g

): 2,77 Kg/mm2

Tegangan puntir yang terjadi ( τ

p

)

: 0,03 Kg/mm2

Plat Gesek Diameter dalam

: 164,984 mm

Diameter luar

: 235,69 mm

Gaya tekanan bidang gesek

: 666,59 Kg/mm2

Jari rata-rata plat gesek

: 100,168 mm

Momen gesek ( Mg )

: 23370,16 Kg.mm

Lebar permukaan plat gesek

: 35,35 mm

Luas permukaan plat gesek

: 22237,096 mm2

Gaya gesekan ( F )

: 666,59 Kg/mm2

Umur Plat

: 1,3 tahun

Spline Bahan

: S 45 C-D 70



•

Lebar gigi spline

: 54,97 mm

Diameter maksimal

: 43,22 mm

Tinggi spline

: 4,1 mm

Jari rata-rata spline

: 19,56 mm

Gaya yang bekerja

: 1194,8 Kg

Lebar Spline

: 4.,35 mm

Jumlah gigi

: 28 buah

Gaya yang bekerja tiap Spline

: 42,67 Kg

Naft Panjang Naft

: 49,014 mm : 5,6 Kg/mm2

Gaya yang bekerja pada naft

•

Pegas Kejut Bahan

: SUP 4

Gaya yang bekerja pada pegas

: 556,44 Kg

Gaya yang bekerja masing-masing : 139,11 Kg Faktor tegangan ( K )

: 1,3

Diameter Pegas

: 22,35 mm

Diameter Kawat

: 4,47 mm

Defleksi pegas

: 11,15 mm

Panjang pegas ( Normal )

: 22,5 mm

Panjang Pegas ( dibebani )

: 29,33 mm

71


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova : 35,49 Kg/mm2

Tegangan geser pegas (τ g)

: 317,45 Kg/mm2

Tegangan puntir pegas (τ p) Tegangan total ( τ . tot ) •

•

•

: 352,94 Kg/mm2

Pegas Diafragma Tegangan dinamis

: 150 N/mm

Gaya seluruhnya

: 579,44 N

Pemindahan Pegas

: 15,07 mm

Kemiringan

: 19,28 0

Paku keling A Jumlah paku keling

: 16 buah

Diameter paku

: 6,5 mm

Jarak paku ke poros

: 89 mm

Gaya yang bekerja pada paku

: 263 Kg

Gaya yang bekerja tiap paku

: 16,44 Kg

Tegangan tarik izin ( τ t )

: 6,16 Kg/mm2

Tegangan geser izin

: 4,93 Kg/mm2

Paku keling B Jumlah paku keling

: 18 buah

Diameter paku

: 7,5 mm

Jarak paku ke poros

: 49 mm


: 476,95 Kg

72



•


: 26,5Kg


: 6,16 Kg/mm2

Tegangan geser izin

: 4,93 Kg/mm2

Paku keling C Jumlah paku keling

: 18 buah

Diameter paku

: 9,5 mm

Jarak paku ke poros

: 49 mm


: 476,95 Kg


: 26,5 Kg


: 8,83 Kg/mm2

Tegangan geser izin

: 7,064 Kg/mm2

73


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova BAB V PENUTUP

Kesimpulan Pada dasarnya data yang diperoleh dan hasil survey dengan data yang diperoleh dan perencanaan tidaklah jauh berbeda toleransinya, hal ini disebabkan oleh beberapa factor yang mempengaruhi yakni: 1. Faktor koreksi momen puntir 2. Faktor koreksi daya 3. Faktor Koreksi Lenturan 4. Faktor keamanan tegangan gesek 5. Tegangan tarik 6. Tegangan gesek Perencanaan dianggap aman apabila memperhatikan beberapa faktor diatas dengan kata lain dalam perencanaan tidak boleh melebihi variabel dan ketentuan yang ada Selain itu kekerasan bahan sangat mempengaruhi kerja dari rancangan, semakin lunak bahan yang dipilih maka semakin besar ukurannya. Dalam hal ini penulis hanya melakukan perancangan jadi tidak mengolah atau mendesain bentuk dari kopling, tapi yang paling penting dalam perancangan ini adalah tidak boleh melebihi dari variabel yang diizinkan sehingga kopling dianggap aman dan bisa berkeja dengan baik sebagi mana mestinya.

74


Rancangan Ulang Kopling Kijang Innova Saran Adapun tujuan dari saran-saran ini adalah agar penyusun rancangan kopling lebih sempurna lagi hendaknya. Adapun hal-hal yang mungkin perlu diperhatikan adalah: 1. Dalam penyusunan perancangan kopling ini hendaknya dilengkapi dengan data-data yang kita rancang. 2. Pemakaian bahan dalam perancangan hendaknya sesuai dengan kondisi yang ada. 3. Dalam menetapkan faktor keaman seorang perancang harus teliti mengamsumsikan kondisi kopling yang akan dioperasikan. Untuk memudahkan penyusunan rancangan kopling ini, hendaknya dipakai buku pegangan yang praktis dan sesuai dengan tujuan perancangan.

75


Kijang Inova Lengkap

Recommend Documents