Perancangan Kopling Flens

ABSTRAK

Kopling merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi meneruskan
putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dimana sumbu
kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit
menyimpang.

Salah satu cara untuk mengetahui bagaimana langkah-langkah untuk
melakukan suatu perancangan dari elemen mesin adalah dengan melakukan
perancangan ulang yang perlu dilakukan oleh mahasiswa jurusan teknik mesin,
agar mahasiswa dapat menerapkan konsep-konsep dasarnya, kemudian pada akhir
perancangan dilakukan pengujian dan analisa.

Pada perancangan kopling ini mahasiswa melakukan pengumpulan data,
mulai dari perancangan bahan material yang akan digunakan, disertakan
dengan literature pendukung, dalam arti sesuai dengan standar-standar
internasional (ISO, DIN,dan lain-lain), sampai dengan seluruh formulasi
pendukung yang ada didalam literatur.

Dari beberapa percobaan perancangan yang dilakukan, ternyata ada yang
hasilnya sangat mendekati hasil rancangan dari pabrikan. Hal ini
membuktikan bahwa jika dilakukan penelitian dan pengkajian yang lebih
mendalam, maka perguruan tinggi, khususnya jurusan teknik mesin, memiliki
kemampuan yang cukup jika diberikan kesempatan untuk melakukan penelitian
bersama dengan pabrikan.

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang
Maha Esa, karena dengan berkat dan rahmat-Nya lah Perancangan Mesin I
tentang perancangan ulang sistem kopling pada kendaraan jenis minibus ini
dapat diselesaikan dengan baik,lancar dan tepat pada waktunya.

Perancangan Mesin I ini disusun sebagai salah satu prasyarat dalam
menempuh Perancangan Mesin II dengan topik Roda Gigi, yang nantinya
beserta Kerja Praktek dan studi Ekskursi, serta berakhir pada Tugas Akhir
(Skripsi) merupakan serangkaian persyaratan untuk menempuh Program Strata
Satu ( S1 ), pada Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Mesin Universitas
Trisakti, Jakarta.

Pada kesempatan ini pula penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
:

1. Kedua orang tua dan saudara dari penulis yang telah memberikan dukungan
baik berupa moral maupun spiritual sehingga tugas Perancangan Mesin I ini
bisa diselesaikan dengan baik dan lancar.

2. Bapak Ir. Soeharsono, Msc., sebagai dosen pembimbing penulis yang telah
meluangkan waktu nya untuk memberikan bimbingan, kritik, dan saran yang
sangat membantu penulis dalam menyusun tugas ini.

3. Bapak Ir. Tono Sukarnoto, MT. , sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti.

4. Rekan-rekan sesama mahasiswa teknik mesin Universitas Trisakti, atas
segala bantuan moril maupun materil.

5. Dan kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu,
yang telah memberikan bantuan kepada penulis sehingga penulis bisa
menyelesaikan tugas ini.

Dalam penulisan Perancangan Mesin I ini , penulis menyadari masih
banyak terdapat kekurangan serta kesalahan-kesalahan yang tentu saja tidak
disengaja. Oleh karena itu kritik, saran, koreksi, serta tanggapan sangat
diharapkan demi kesempurnaan dalam penulisan di masa mendatang.

Akhir kata, penulis berharap semoga laporan Perancangan Mesin I ini
bermanfaat bagi kita semua dan mampu memberikan kontribusi yang positif
pada ilmu Teknik Mesin. Dan tidak lupa, penulis mohon maaf apabila dalam
penulisan tugas Perancangan Mesin 1 ini masih jauh dari sempurna.

Jakarta, 16 Juni 2017

Penulis

Arthur Gerald

Daftar Isi

ABSTRAK i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR GAMBAR v

DAFTAR NOTASI RANCANGAN vi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Penjelasan Kopling 1

1.2 Latar Belakang Perancangan 1

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Sistematika Penulisan 2

BAB II KOPLING TETAP DAN TIDAK TETAP 4

2.1 Kopling tetap 4

2.2 Kopling tidak tetap 9

2.3 Kopling Flens 13

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 16

3.1. Diagram Alir Perhitungan Poros 18

3.2. Diagram Alir Perhitungan Pasak 19

3.3. Diagram Alir Perhitungan Baut 21

3.4. Diagram Alir Perhitungan Bantalan Karet 22

BAB IV PENGOLAHAN DATA RANCANGAN 23

4.1 Data Kopling Flens 23

4.2 Perhitungan Poros 23

4.2.1 Penentuan Bahan Poros 23

4.2.2 Perhitungan Diameter Poros 24

4.2.3 Perhitungan Tegangan Poros 24

4.3 Perhitungan Pasak 25

4.3.1 Dimensi Pasak 25

4.3.2 Perhitungan Panjang Pasak 25

4.4 Perhitungan Baut 27

4.4.1 Perhitungan Bahan Baut 27

4.4.2 Dimensi Baut 27

4.5 Mur dan Ring 29

4.5.1 Dimensi Mur 29

4.5.2 Dimensi Ring 30

4.6 Perhitungan Karet 30

4.6.1 Spesifikasi Karet Baut 30

4.6.2 Perhitungan Karet untuk Baut 31

4.6.3 Spesifikasi Karet Flens 31

4.6.4 Perhitungan Karet untuk Flens 32

4.7 Perhitungan Naaf 32

4.7.1 Dimensi Flens dan Naaf 32

4.7.2 Bahan Flens dan Naaf 33

4.7.3 Pengecekan Tegangan Naaf 33

BAB V PEMBAHASAN HASIL DATA RANCANGAN 35

5.1 Dimensi Poros 35

5.2 Dimensi Baji 35

5.3 Dimensi Naaf 35

5.4 Dimensi Flens 36

5.5 Dimensi Baut Pengikat 36

5.6 Dimensi Bantalan Karet Baut 36

5.7 Dimensi Bantalan Karet Flens 36

BAB VI KESIMPULAN 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 38

DAFTAR GAMBAR

"No Gambar "Keterangan Gambar "Hal "
"Gambar 2.1 "Macam – macam Kopling Luwes "5 "
"Gambar 2.2 "Macam – macam Kopling Kaku "6 "
"Gambar 2.3 "Kopling Universal Hook "7 "
"Gambar 2.4 "Kopling Karet Ban "8 "
"Gambar 2.5 "Macam – macam Kopling Fluida "9 "
"Gambar 2.6 "Kopling Gardan "9 "
"Gambar 2.7 "Macam – macam Kopling Cakar "11 "
"Gambar 2.8 "Kopling Kerucut "11 "
"Gambar 2.9 "Kopling Friwil "12 "
"Gambar 2.10 "Kopling Plat Sederhana "13 "
"Gambar 4.1 "Poros "25 "
"Gambar 4.2 "Pasak "26 "
"Gambar 4.3 "Baut "29 "
"Gambar 4.4 "Bantalan Karet Baut "31 "
"Gambar 4.5 "Bantalan Karet Flens "32 "
"Gambar 4.6 "Naaf "34 "

DAFTAR NOTASI RANCANGAN

"Perhitungan Poros "
"Pmaks "Daya maksimal "KW "
"Mp maks"Momen puntir maksimum/torsi maksimum "Nmm "
"N "Putaran mesin "Rpm "
" "Kekuatan tarik material "N/mm2 "
" "Tegangan tarik "N/mm2 "
"[p"Tegangan tarik yang diijinkan "N/mm2 "
"ic] " " "
" "Tegangan geser "N/mm2 "
" "Tegangan geser yang diijinkan "N/mm2 "
" "Momen puntir setelah dikalikan dengan faktor "Nmm "
" "koreksi " "
" "Diameter poros "mm "
" "Safety factor "- "
"Perhitungan Pasak "
" "koreksi " "
"ic] " " "
" "Diameter poros "mm "
"b "Lebar pasak "mm "
"h "Tinggi pasak "mm "
"P "Gaya tangensial yang bekerja pada poros "N "
"L "Panjang pasak "mm "
"Perhitungan Naaf "
" "Tegangan tarik yang diijinkan "N/mm2 "
" "koreksi " "
"dn "Diameter naaf "mm "
"dp "Diameter poros "mm "
"Perhitungan Flens "
" "Tegangan tarik yang diijinkan "N/mm2 "
" "koreksi " "
"dn "Diameter naaf "mm "
"F "Tebal unprotected flens "mm "
"Perhitungan Baut "
"dab "Diameter antar baut "mm "
" "koreksi " "
"P "Gaya yang bekerja pada baut "N "
"Q "Gaya yang bekerja pada baut setelah dikali "mm "
" "faktor koreksi " "
"ic] " " "
"db "Diameter baut (diameter luar ) "mm "
"dm "Diameter baut (diameter efektif ) "mm "
"di "Diameter baut ( diameter inti ) "mm "
"z "Jumlah baut "buah "
"A "Luas penampang baut diameter inti "mm2 "
"Perhitungan Karet Baut "
"db "Diameter baut (diameter luar ) "mm "
"dm "Diameter baut (diameter efektif ) "mm "
"di "Diameter baut baut ( diameter inti ) "mm "
"d1 "Diameter karet baut ( diameter luar ) "mm "
"d2 "Diameter karet ( diameter dalam ) "mm "
"Mp "Momen puntir yang dialami karet "Nmm "
" "Tegangan geser yang dialami karet "N/mm2 "
"Wp "Tahanan "mm3 "
"Perhitungan Karet Flens "
"df "Diameter flens "mm "
"d1 "Diameter karet flens ( diameter luar ) "mm "
"d2 "Diameter karet flens ( diameter dalam ) "mm "
"Mp "Momen puntir yang dialami karet "Nmm "
" "Tegangan geser yang dialami karet "N/mm2 "
"Wp "Tahanan "mm3 "

BAB I

Pendahuluan

1 Penjelasan Kopling

Kopling merupakan sebuah komponen dari suatu system mekanik untuk
meneruskan gaya putaran dari suatu motor atau mesin pembangkit ke
poros yang terhubung dengan komponen mekanik lainnya. Dalam
menghubungkan suatu poros input yang mempunyai daya putar dari motor
ke poros output yang terhubung dengan komponen mekanik, kopling
merupakan komponen sangat dibutuhkan karena sifatnya yang lebih kuat,
mudah dipasang dan dilepas (tergantung dari jenis koplingnya).
Dibandingkan menyambungkan poros dengan cara dilas, karena sangat
beresiko dan juga tegangan yang tidak merata.

Dalam dunia mekanikal beberapa jenis kopling yang digunakan pada
sistem mekanik. yaitu:

- Kopling tetap.

- Kopling tidak tetap.

1.2 Latar Belakang Perancangan

Penggunaan kopling pada zaman sekarang adalah suatu hal yang sangat
lumrah dan banyak di butuhkan pada berbagai bidang mekanikal. Fungsi
kopling itu sendiri yang berguna untuk menyalurkan daya dari sebuah
sumber daya ke suatu bidang lainnya menjadi hal yang sangat penting.
Ada atau tidaknya kopling dapat berimbas pada tingkat kerusakan dan
keausan benda mekanik akan tinggi atau bahkan system tidak akan bisa
berjalan.

1.3 Batasan Masalah

Agar penulisan perancangan ini mudah dipahami dan sesuai dengan tujuan
pembahasan maka diperlukan beberapa batasan. Perancangan dibatasi
hanya perihal yang menyangkut masalah kopling flens. Yaitu mengenai :

1. Perhitungan Poros
2. Perhitungan Pasak
3. Perhitungan Flens Dan Naaf
4. Perhitungan Baut
5. Spesifikasi Mur Dan Ring
6. Perhitungan Karet
7. Gambar Rancangan Kopling

1.4 Sistematika Penulisan

BAB I

Pada bab ini akan diuraikan tentang latar belakang, pokok, tujuan, dan
batasan dari perancangan, konstribusi perancangan serta sistematika
penulisan.

BAB II

Bab ini menjelaskan mengenai pengertian dan jenis-jenis dari macam-
macam kopling tersebut yang disertai dengan gambar-gambar. Pada bab
ini juga disertakan sketsa rancangan dari kopling yang akan dibuat.

BAB III

Bab ini berisi tentang Metodologi Perancangan yang menjabarkan tentang
alur-alur perhitungan rancangan. Alur-alur ini menyangkut perhitungan
seluruh komponen kopling yang dirancang.

BAB IV

Bab ini menguraikan tentang pengolahan data-data rancangan dari
spesifikasi yang telah diketahui, baik dari brosur maupun hasil
survei. Pada bab ini juga perhitungan poros, naaf, pasak, baut,dan
karet kopling akan dijelaskan serta diuraikan.

BAB V

Bagian ini berisi tentang data hasil rancangan yang didapat dari
perhitungan yang di lakukan.

BAB VI

Bagian ini berisi tentang kesimpulan serta saran dari perancang,
apakah kopling yang telah dirancang layak atau tidak, kalau tidak
bagaimana selanjutnya beserta alasan-alasannya dan lain-lain.

BAB II

Kopling Tetap Dan Kopling Tidak Tetap

2.1 Kopling tetap

Kopling tetap merupakan sebuah kopling yang tidak memungkinkan dilepas
dalam keadaan mesin masih berputar. Kopling jenis ini biasanya
disambung menggunakan baut. Jadi tegangan yang terjadi pada kopling
ini biasanya sebagian besar terjadi tegangan geser pada baut.

Jadi kopling untuk jenis ini cocok untuk jenis rangkaian mekanik yang
membutuhkan motor yang terus bekerja, dan juga sinkron dengan putaran
pada motor. Contohnya adalah kopling flens yang akan dibahas pada buku
ini. Contoh kopling pada gambar 1.

Gambar 1. Kopling Tetap

Jenis-jenis kopling tetap lainnya:

1. Kopling Kaku
dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan sumbu segaris, dan
dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik, kopling
ini terdiri atas :

a. Kopling Bus
Kopling ini menggunakan bus (selongsongan) dan baut-baut dibenamkan
pada ujung poros sebagai alat pengaman dan mempermudah pemindahan
putaran. Kopling ini kontruksinya sangat sederhana, murah serta dapat
dipergunakan untuk mentransmisikan daya-daya yang kecil. Contoh
kopling pada gambar 2.

Gambar 2. Kopling Bus

b. Kopling Flens Kaku
Kopling flens kaku terdiri atas naf dengan flens yang terbuat dari
besi cor dan dipasang pada ujung poros yang diberi pasak serta
diikat dengan baut pada flensnya. Disini naf dipasang pada poros
dengan sambungan pres. Hal ini untuk mencegah tergelincirnya kopling
melalui poros apabila terjadi tumbukan. Contoh kopling pada gambar
3.

Gambar 3. Kopling Flens Kaku

c. Kopling Flens Tempa
Kopling flens tempa ini masing-masing ujung poros terdapat flens yang
terbuat dari besi tempa dan kedua flens diikat dengan baut-baut.Contoh

Gambar 4. Kopling Flens Tempa

2. Kopling Luwes Kopling Luwes ( Fleksibel )
Kopling ini memakai jepitan baut, dan mengizinkan sedikit ketidak
lurusan sumbu poros. Dari konstruksinya kopling ini fleksibel sehingga
pergeseran memanjang posisi poros-poros itu dalam keadaan terbatas.
Hal itu juga memungkinkan dapat menimbulkan putaran sudut kecil antara
sambugan ujung-ujung poros. Adapun jenis-jenis dari kopling ini adalah:

a. Kopling Flens Luwes
Kopling ini terdiri dari naf, serta memakai bus yang terbuat dari
karet guna untuk mempermudah pemasangan. Contoh kopling pada gambar 5.

Gambar 5. Kopling Flens Luwes

b. Kopling Karet Ban
Kopling karet ban terbuat dari sebuah ban yang sangat elastis yang
terdiri dari karet dengan lapisan dalamnya yang ditempa dan ditekan
oleh dua cincin penekan flens. Kopling ini masih dapat meneruskan daya
dengan halus meskipun terdapat sedikit ketidaklurusan antara kedua
poros selama masih dalam batas-batas tertentu. Disamping itu
pemasangan dan pelepasan juga dapat dilakukaan dengan mudah serta
variasi beban dapat pula diserap oleh ban karet. Kopling ini biasanya
dipergunakan pada motor bakar dan dihubungkan pada generator atau
pompa. Contoh kopling pada gambar 6.

Gambar 6. Kopling Karet Ban

c. Kopling Karet Bintang
Kopling karet bintang menstransmisikan momen putar pada pemasangan
aksial melalui suatu sekrup yang diatur mur selubung diluar
konstruksi. Dimana momen dipindahkan lewat sebuah elemen berbentuk
bintang dari karet. Kopling ini dilengkapi dengan tonjolan atau cakar
yang sesuai dalam piringan karet. Contoh kopling pada gambar 7.

Gambar 7. Kopling Karet Bintang

d. Kopling Gigi
Kopling gigi ini kedua porosnya dilengkapi dengan naf bergigi. Sisi
gigi dan puncak gigi kurang lebih berbentuk bulat, gigi ini menangkap
didalam sistim gigi dan sebuah selongsongan yang cocok menyambung
kedua naf.
Kopling ini memperbolehkan kefleksibelan sedikit dalam arah aksial dan
arah radial, sehingga mampu memindahkan momen yang sangat besar.
Contoh kopling pada gambar 8.

Gambar 8. Kopling Gigi

3. Kopling Universal
Kopling universal digunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang
cukup besar, terdiri dari:
a. Kopling universal hook
b. Kopling universal kecepatan tetap
Contoh kopling pada gambar 9.

Gambar 9. Kopling Universal

4. Kopling Fluida

Penerusan daya dilakukan oleh fluida sehingga tidak ada hubungan
antara kedua poros. Kopling Fluida sangat cocok untuk mentransmisikan
putaran tinggi dan daya yang besar. Keuntungannya adalah getaran dari
sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan.
Demikian pula pada waktu terjadi pembebanan lebih , penggerak mula
tidak akan terkena momen yang akan melebihi batas kemampuan.

2.2 Kopling tidak tetap

Kopling untuk jenis ini merupakan kopling yang memungkinkan untuk
melepas dan menyambungkan daya pada poros ketika mesin masih dalam keadaan
berputar. Kopling jenis ini biasanya digunakan untuk jenis rangkaian
mekanik yang diharuskan untuk berhenti pada waktu tertentu tapi membiarkan
mesin tetap bekerja. Sebagai contoh kopling mobil, ketika mobil berjalan
poros input pada mobil terhubung dengan poros output untuk meneruskan
antara daya pada mesin ke roda. Tapi ketika mobil diharuskan berhenti, maka
kopling tersebut harus memutuskan daya antara mesin ke roda. Jika tidak
diputuskan, maka yang akan terjadi mesin akan mati karena roda pada saat
posisi diam akan memaksa mesin untuk diam juga.

Jadi sudah jelas bahwa kopling sangat dibutuhkan karena dari struktur
mekaniknya yang lebih merata akan mempermudah perhitungan dalam analisis,
dan juga bisa disambung dan dilepas apabila terjadi suatu kerusakan pada
motor yang diharuskan untuk diganti dibanding menyambungkan poros dengan
dilas

Jenis-jenis kopling tidak tetap yang digunakan antara lain

1. Kopling Cakar
Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan
perantaraan gesekan) hingga tidak dapat selip. Ada bentuk kopling
cakar, yaitu kopling cakar persegi dan kopling cakar spiral. Kopling
cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi
tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar, dengan demikian tidak
dapat sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tidak tetap sebenarnya.
Sebaliknya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan
berputar, tetapi hanya baik untuk satu arah putaran tertentu saja.
Namun demikian, karena tumbukan yang besar jika dihubungkan dalam
keadaan berputar, cara ini hanya boleh dilakukan untuk putaran poros
penggerak kurang dari 50 rpm. Contoh kopling pada gambar 11.

Gambar 11. Kopling Cakar

2. Kopling Kerucut
Kopling ini meneruskan momen dengan perantara gesekan dengan
menggunakan bidang gesek yang berbentuk bidang kerucut. Keuntungannya
konstruksi sederhana dan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan
dengan momen yang besar. Pada masa sekarang ini sudah jarang dipakai,
karena daya yang diteruskan tidak seragam, tetapi dalam keadaan dimana
bentuk plat tidak dikehendaki dan adanya kemungkinan terkena minyak,
kopling kerucut lebih sering menguntungkan. Contoh kopling pada gambar
12.

Gambar 12. Kopling Kerucut

3. 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 digerakkan (driven shaft).
Kopling friwil adalah kopling yang dikembangkan untuk maksud tersebut.
Kopling ini sangat banyak gunanya dalam otomatisasi mekanis. Suatu
bentuk lain dari kopling semacam ini, menggunakan bentuk kam (nok)
sebagai pengganti bola atau rol dan disebut kopling kam. Contoh

4. Kopling Plat
Kopling plat adalah suatu kopling yang menggunakan suatu plat atau
lebih yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan
poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antar
sesamanya. Konstruksi kopling ini cukup sederhana dan dapat
dihubungkan dan dilepaskan dalam keadaan berputar. Karena itu kopling
ini sangat banyak dipakai.
Menurut banyaknya plat gesek yang digunakan, kopling plat dapat dibagi
atas kopling plat tunggal dan kopling plat majemuk. Juga dibagi atas
kopling basah dan kopling kering. Serta menurut cara pengerjaannya
terdiri dari manual, hidrolik dan elektromagnetis. Contoh kopling pada
gambar 14.
Pada buku ini, penjelasan akan memfokuskan diri pada kopling tetap, yaitu
kopling flens.

2.3 Kopling Flens

Kopling flens merupakan suatu kopling tetap, yaitu kopling yang tidak
bisa memutuskan daya ketika mesin masih berjalan. Kopling jenis ini
salah satunya yang biasanya digunakan adalah untuk motor penggerak
pompa. Contoh cara kerja kopling flens pada gambar 15.

Gambar 15. Cara Kerja Kopling Flens

Dilihat dari gambar diatas, kopling flens sendiri terbagi menjadi 7
komponen. Komponen yang tersusun yaitu:

1. Poros

2. Flens

3. Mur

4. Ring

5. Baut

6. Pasak

Berdasarkan arah transmisi gaya diatas, Kopling flens menggunakan baut
sebagai alat untuk mengikatkan 2 buah flen yang terhubung masing-masing
antara poros input dari motor dan poros output menuju rangkaian mekanik.
Gaya yang terjadi pada kopling ini yaitu:

1. Daya dari motor akan diteruskan ke kopling melalui poros. Dari sini
putaran dan daya pada motor akan ditransfer ke poros. Dan hasilnya
akan terbentuk momen punter yang terjadi pada poros.

2. Lalu gaya pada poros akan diteruskan menuju pasak yang terhubung
dengan flen. Gaya Puntir pada poros akan dibagi dengan radius dari
poros untuk mendapatkan nilai gaya maksimal yang nantinya akan
diteruskan kepasak. Tegangan yang terjadi pada tahap ini yaitu
tegangan geser pada pasak.

3. Setelah itu gaya pada pasak akan diteruskan ke flens dengan nilai gaya
maksimum yang sama dengan yang diterima pasak terhadap poros. Nilainya
sama karena diameter pada motor sama dengan diameter lubang dalam flen
tempat untuk memasukkan poros kedalam flens.

4. Selanjutnya dari flens, gaya akan diteruskan ke baut yang kemudia akan
di transfer lagi ke flen pasangannya. Nilai gaya yang diterima oleh
baut yaitu nilai momen punter yang dibagi dengan radius tempat baut
terpasang. Lalu nilai maksimum tersebut dibagi dengan jumlah baut yang
terpasang pada kopling tersebut. Jadi nilai gaya maksimum baut
tersebut harus kurang dari gaya pada pasak, karena semakin besar jarak
radius terhadap titik pusatnya, semakin kecil pula gaya yang
diperlukan untuk memutar suatu objek dititik pusat. Tegangan yang
terjadi pada baut disini adalah tegangan geser.

5. Gaya yang sudah diteruskan ke flen pasangannya akan sama dengan
langkah diatas sampai poros tersebut meneruskan gaya nya ke rangkaian
mekanik (output).

BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN

Tata cara perhitungan dijelaskan dalam bentuk diagram alir (flow
chart), sehingga diperoleh gambaran menyeluruh tentang langkah-langkah yang
perlu dilakukan. Diagram alir digambarkan dengan menggunakan lambang-
lambang seperti di bawah ini. Lambang-lambang tersebut dibuat agak berbeda
dengan yang biasa dipergunakan dalam program umum komputer untuk memudahkan
pengertian tata cara perencanaan. Jumlah lambang yang digunakan diusahakan
sesedikit mungkin, dapat dilihat pada Tabel 3.1. :

Tabel 3.1. Lambang-lambang dari Diagram Alir

"LAMBANG "NAMA "KETERANGAN "
" " " "
" "Terminal "Untuk menyatakan mulai (start), berakhir "
" " "(end) atau berhenti (stop). "
" " " "
" "Input "Data dan persyaratan yang diberikan disusun "
" " "disini. "
" " "Disini diperlukan pertimbangan-pertimbangan "
" "Pekerjaan "seperti pemilihan persyaratan pengerjaan, "
" "Orang "bahan dan perlakuan panas, penggunaan faktor "
" " "keamanan dan faktor-faktor lain, harga-harga "
" " "empiris, dll. "
" "Pengolahan "Pengolahan dilakukan secara mekanis dengan "
" " "menggunkan persamaan, tabel dan gambar. "
" " "Harga yang dihitung dibandingkan dengan harga"
" "Keputusan "patokan, dll untuk mengambil keputusan. "
" " "Hasil perhitungan yang utama yang dikeluarkan"
" "Dokumen "pada alat tik. "
" " "Untuk menyatakan pengeluaran dari tempat "
" "Penghubung "keputusan ke tempat sebelumnya atau "
" " "berikutnya, atau suatu pemasukan ke dalam "
" " "aliran yang berlanjut "
" "Garis Aliran"Untuk menghubungkan langkah-langkah yang "
" " "bertautan. "

3.1. Diagram Alir Perhitungan Poros

Gambar 3.1. Diagram alir perhitungan poros

3.2. Diagram Alir Perhitungan Pasak

Gambar 3.2. Diagram alir perhitungan pasak

3.3. Diagram Alir Perhitungan Baut

Gambar 3.3. Diagram alir perhitungan baut

3.4. Diagram Alir Perhitungan Bantalan Karet

Tidak

Ya

Gambar 3.4. Diagram alir perhitungan karet

BAB IV

PENGOLAHAN DATA RANCANGAN

4.1 Data Kopling Flens

Dalam merancang poros akan dipilih baja batang yang ditarik dingin
dan difinish. Baja jenis ini merupakan baja karbon konstruksi mesin yang
dioksidasi dengan ferro-silikon, dan dicor dengan kadar karbon terjamin.
Untuk itu dipilih bahan poros JIS G 5501 S 45 C dengan alasan:

1. Poros ini merupakan komponen tetap sehingga dibutuhkan bahan yang
cukup keras dan dengan proses penarikan yang membuat poros menjadi
cukup keras.
2. Poros meneruskan daya pada putaran tinggi.
Dari data spesifikasi kendaraan didapat:
Dari data didapat :

Daya (N) : 1.5 KW

Putaran (n) : 1450 rpm

Momen Puntir (Mp) :

Mp = 955500

= 955500

= 988,4 Ncm

= 9884 Nmm

4.2 Perhitungan Poros

4.2.1 Penentuan Bahan Poros

Bahan poros dipilih S40C () MPa (Lampiran 3)

Faktor Keamanan / Safety Factor (SF) :

(Dinamis I ; Golongan III) (Lampiran 4)

Safety Factor = 3,4 – 4,0

SF diambil = 4,0

Tegangan Tarik yang dibolehkan ( )
=
=
= 137,5 MPa
Tegangan Geser yang dibolehkan ( )

=
=
= 79,39 MPa

4.2.2 Perhitungan Diameter Poros

Diameter Poros

D1 (dp ) =

=

= 9,83 mm diambil 20 mm dikarenakan alasan keamanan

4.2.3 Perhitungan Tegangan Poros

D1 (dp ) =

(dp)3 =

= = 9,27 MPa = 10 MPa

Syarat :

10 MPa 79,39 MPa ( Sesuai)

Gambar 4.1 Poros

4.3 Perhitungan Pasak

4.3.1 Dimensi Pasak

Berdasarkan tabel Standarisasi N 161 (Lampiran 5),

dengan diameter poros :

D1 (dp) = 20 mm

Maka diperoleh :

Lebar Pasak (b) = 8 mm

Tinggi Pasak (h) = 7 mm

Bagian pasak yang masuk ke dalam poros = 3,5 mm

4.3.2 Perhitungan Panjang Pasak

Bahan poros dipilih S35C () MPa (Lampiran 3)




SF diambil = 4,0

=
=
= 130 MPa

=
=
= 75 MPa
Panjang Pasak (L) berdasarkan P :

P = = = 1.482,6
N

L =

Lmin == 3,26 mm ( minimal )

Berdasarkan tabel Standarisasi N 162 (Lampiran 6), maka diperoleh L = 40mm

Gambar 4.2 Pasak

4.3.3 Pemeriksaan terhadap Tegangan Geser Pasak

Tegangan Geser yang timbul ()

=
=

= 4,6 MPa = 5 MPa

Syarat :

5 MPa 75 MPa ( Sesuai)

6 Perhitungan Baut

1 Perhitungan Bahan Baut

Bahan Baut dipilih S30C (480 MPa) (Lampiran 3)

Kekuatan Tarik ( = 480 MPa


(Dinamis I ; Golongan III)

Safety Factor = 3,4 - 4

SF diambil = 4

Tegangan Tarik Baut yang dibolehkan ( )

=

=

= 120 MPa

Tegangan Geser Baut yang dibolehkan ( )
=
= = 69,3MPa

4.4.2 Dimensi Baut

Gaya pada Baut

Jumlah baut pada flens (z) : 4 buah

P =

Ptotal =

Ptotal = = 395,36 N

P = = = 98,94 N

Q ( Pmax ) = (1,5-2) x P = 2 x 98,84 N = 197,68 N

Diameter Baut (db)

d =

=

= 3,46 mm

Diketahui baut memiliki M 4,5 sebagai ukuran standar minimalnya, namun

menggunakan db = 6 mm untuk alasan keamanan.

Pengecekan Tegangan Tarik Baut M6

=

=

=

= 10,45 MPa

10,45 < 120 MPa (sesuai)

Pengecekan Tegangan Geser Baut M6

= (0,45 x dm + 0,8 x h)

= (0,45 x 5,350 mm + 0,8 x 0,5)

= 1,67 (2,8075 mm) = 4,69 MPa

4,69 < 69,3 MPa (sesuai)

Ulir Baut

Ulir Baut dipakai M6

Jika ulir pada Baut M6, berdasarkan tabel (Lampiran 7), Maka
didapat :

Diameter Luar (db) : 6 mm

Diameter Efektif (dm) : 5,350 mm

Diameter Inti (di) : 4,917 mm

Gambar 4.3 Baut

4.5 Mur dan Ring

4.5.1 Dimensi Mur

Pada Gambar, untuk Baut M6 (Lampiran 9), maka didapat :

Tinggi Mur (s) : 1,6mm

Diameter Mur luar (D) : 12 mm

Diameter Mur dalam (d) : 6,4 mm

Bahan mur digunakan sama dengan baut (S30C) dengan standar
menurut Lampiran 3

4.5.2 Dimensi Ring

Pada Gambar, untuk Baut M6 ( Lampiran 10 ) , maka didapat :

Diameter Lubang Ring (d) : 6 mm

Tebal Ring (m) : 5 mm

Panjang ring (s) : 10 mm

Lebar ring (e) : 12 mm

Bahan mur digunakan sama dengan baut (S30C) dengan standar
menurut lampiran 3.

4.6 Perhitungan Karet

4.6.1 Spesifikasi Karet Baut

Spesifikasi Baut :

Diameter dalam : 4,91 mm

Diameter efektif : 5,35 mm

Diameter luar : 6,00 mm

Spesifikasi Karet :

Diameter dalam (d2) : 4,91 mm ( disamakan dengan diameter
dalam baut )

Diameter luar (d1) : ditentukan 7 mm untuk alasan keamanan

Panjang karet : ditentukan 18 mm sesuai dengan panjang
diameter pada baut M6 untuk alasan keamanan.

Gambar 4.4 Bantalan Karet Baut

4.6.2 Perhitungan Karet untuk Baut

Mp = x Wp =

Mp (baut) = F x L = Q x db

= 197,68 N x 6mm = 1186 , 08 Nmm

Wp = ) = )= 3.114,632 mm3

= = = 0,38 MPa

= ( 0,2 – 0,4 ) MPa

0,38 MPa memenuhi standar

4.6.3 Spesifikasi Karet Flens

Spesifikasi Flens :

Diameter flens : 112 mm

Tebal Flens : 40 mm

Spesifikasi Karet :

Diameter dalam (d2) : 112 mm ( disamakan dengan diameter
flens )

Diameter luar (d1) : ditentukan 117 mm untuk alasan
keamanan

Tebal karet : ditentukan 3 mm.

Gambar 4.5 Bantalan Karet Flens

4.6.4 Perhitungan Karet untuk Flens

Mp = x Wp =

Wp= ) = )= 51.344,93 mm3

= = = 0,289 MPa

= ( 0,2 – 0,4 ) MPa

0,289 MPa memenuhi standar

4.7 Perhitungan Naaf

4.7.1 Dimensi Flens dan Naaf

Dimensi Flens dan Naaf, digunakan :

Diameter luar kopling Flens : 112 mm

Tebal Flens : 40 mm

Dn = (1,8 – 2) d

= 2 x d

= 2 x 20 mm

= 40 mm

Diameter Naaf : 40 mm

Panjang Naaf : 40 mm

Menurut tabel standarisasi N20 (Lampiran 6) ,didapatkan diameter
naaf : 45 mm

Diameter lingkaran jarak baut (Dab)

Dab = (4 – 6) d

= 4 x 20 mm

= 80mm

Menurut tabel standarisasi N20 (Lampiran 1), didapatkan diameter
lingkar jarak baut : 75 mm

Gambar 4.5 Naaf

4.7.2 Bahan Flens dan Naaf

Bahan flens dan naaf dipilih FC 35 (Lampiran 3), dari daftar
tekanan bidang yang dibolehkan. Diperoleh data :

= 350 MPa




SF diambil = 4,0

=
=
= 87,5 MPa

=
=
= 51 Mpa

4.7.3 Pengecekan Tegangan Naaf

Mp = 0,2 x )

= 0,2 x )

= = 0,85 MPa = 1 MPa
Syarat :

1 Mpa 51 MPa (Sesuai)

BAB V

PEMBAHASAN HASIL DATA RANCANGAN

Dari hasil perencanaan kopling Flens diperoleh data-data dari hasil
perhitungan sebagai berikut :

Data spesifikasi :
Daya maksimum, = 1,5 KW
Putaran, n = 1450 rpm
Momen puntir = 9884 Nmm

1 Dimensi Poros

Bahan poros : S40C
Diameter dalam = 20 mm

2 Dimensi Baji

Bahan baji = S35C
Jumlah baji/spie, i = 2 buah
Lebar baji, = 10 mm
Tinggi baji, h = 8 mm
Panjang baji, L = 30 mm

3 Dimensi Naaf

Bahan Naaf = FC35
Diameter Naaf Dn = 45 mm
Panjang Naaf, Ln = 40 mm

4 Dimensi Flens

Bahan flens = FC35
Diameter luar flens = 112 mm
Diameter dalam flens = 104 mm
Tebal flens = 40 mm
Jarak baut pada flens = 75 mm

5 Dimensi Baut Pengikat

Bahan baut = S30C
Jumlah baut, z = 4 buah
Jenis Baut = M6
Jarak Pitch = 1 mm
Diameter inti , di = 4,917 mm
Diameter efektif, dm = 5.350 mm
Diameter luar, db = 6 mm
Tinggi kaitan, Hi = 0.541 mm
Safety factor, SF = 4

1. Dimensi Bantalan Karet Baut
Bahan karet : S30C
Jumlah karet = 4 buah
Diameter luar = 25 mm
Tebal karet = 18 mm

6 Dimensi Bantalan Karet Flens

Bahan karet : S30C
Jumlah karet = 1 buah
Diameter luar = 117 mm
Tebal karet = 3 mm

BAB VI

KESIMPULAN

Kopling flens adalah salah satu kopling yang banyak digunakan di dunia
industri, kopling ini dipakai di dunia industri karena kemampuannya
mengantarkan daya yang baik.

Dalam perancangan suatu kopling berbagai faktor perlu diperhatikan
diantaranya :
Pemilihan bahan yang sesuai dengan standarisasi dan penggunaan yang
tepat.
Kontruksi sesuai dengan prosedur.
Ketentuan tegangan yang masih dalam batas aman.
Pengambilan faktor keamanan (safety factor) yang tepat sangat
diperhatikan agar keamanan pengguna kendaraan terjamin.

Hasil perhitungan di atas bila ditinjau dan sudut teoritis saja cukup
memenuhi syarat hal ini dikarenakan adanya pengambilan faktor keamanan
(Safety Factor) yang cukup besar sesuai dengan pembebanan mesin yang
dinamis, sehingga kopling ini aman untuk dipakai di konsumen.
Berdasarkan hasil perhitungan dari perancangan kopling flens dengan ini
didapatkan data sebagai berikut :
Diameter kopling flens = 112 mm
Diameter poros = 20 mm
Baut yang digunakan = M6

Dengan demikian konsep dasar perancangan akan dapat lebih dipahami dan
dapat dijadikan acuan untuk perancangan komponen-komponen mesin yang
lainnya sampai ketugas akhir.

DAFTAR PUSTAKA

Tedjakumala, Indra. 'Dasar Perancangan Elemen Mesin', Universitas Trisakti,
Jakarta 2008

Khurmi, R.S., J.K. Gupta, 'A Text Book of Machine Design', Eurasia
Publishing House [Pvt] Ltd, New Delhi, 1982

Sato, G. Takeshi., Sugiarto H N, 'Menggambar Mesin Menurut Standar ISO',
PT. Paradnya Paramita, Jakarta 2000

Sularso, Kiyosatsu Suga, 'Pemilihan dan Perencanaan Elemen Mesin', PT.
Pradnya Paramitha, Jakarta 1994

LAMPIRAN

Lampiran 1 : Tabel Kopling Flens yang diperbolehkan berdasarkan Poros

Lampiran 2 : Tabel kopling
('Dasar Perancangan Elemen Mesin' oleh Ir. Indra Tedjakumala)

Lampiran 3 : Tabel Daftar Material Poros , Baut , dan Mur

Lampiran 4 : Tabel Faktor Pengaman Berdasarkan Golongan


"BEBAN "GOLONGAN I "GOLONGAN II "GOLONGAN III "
"STATIS "1,7 – 2,0 "1,9 – 2,3 "2,7 – 3,4 "
"DINAMIS I "2,0 – 2,3 "2,3 – 2,7 "3,4 – 4,0 "
"DINAMIS II "2,3 – 2,7 "2,7 – 3,2 "4,0 – 4,7 "

Lampiran 5 : Tabel Standarisasi N161
Lampiran 6 : Tabel Standarisasi N162


Lampiran 7 : Tabel Dimensi Ulir Metris

"Ulir "Jarak "Tinggi "Ulir Dalam "
" "bagi "kaitan " "
" "P "H1 " "
"1 "2 "3 " " "Diameter Luar (D) "
" " " " "
" "S30C "48 "480 "
" "S35C "52 "520 "
"Baja karbon konstruksi"S40C "55 "550 "
"mesin (JIS G4501) "S45C "58 "580 "
" "S50C "61 "620 "
" "S55C "66 "660 "
" "S35C-D "53 "530 "
"Batang baja yang "S45C-D "60 "600 "
"difinish dingin "S55C-D "72 "720 "

"Standart dan Macam "Lambang "Kekuatan Tarik "Kekuatan Tarik "
" " "(Kg/mm2) "(Mpa) "
" "Bd 34 "34 "340 "
" "Bd 37 "34 "370 "
"Baja karbon konstruksi"Bd 41 "41 "410 "
"mesin menurut N702 "Bd 44 "44 "440 "
" "Bd 50 "50 "500 "
" "Bd 60 "60 "600 "
" "Bd 70 "70 "700 "
" "Bd.t. 38"38 "380 "
"Baja tuang untuk "Bd.t. 45"45 "450 "
"konstruksi mesin "Bd.t. 52"52 "520 "
"menurut N 709 "Bd.t. 60"60 "600 "
" "Bd.t. 70" " "

-----------------------
Mulai

- Daya yang ditransmisikan, P
- Putaran, n
- Pemilihan bahan poros

-

- Perhitungan diameter poros, dp

-

- Tegangan tarik,

- Tegangan geser,

- Pemilihan safety faktor

- Ã < Ãbol

- Ä < Äbol

selesai

- Perhitungan momen puntir, MP

- Dimensi poros

- Bahan poros

Pemilihan faktor koreksi

Tidakσ < σbol

τ < τbol

selesai

Perhitungan momen puntir, MP

Dimensi poros

Bahan poros

Pemilihan faktor koreksi

Tidak

Ya

Tidak

Ya

A

Penentuan standardisasi

berdasarkan besar poros yang

diketahui dari Tabel N 161

- Diameter poros, dp
- Pemilihan bahan pasak

-

Berdasarkan Tabel N 161, didapatkan data sebagai berikut.

Lebar Baji (b) [mm]

Tinggi Baji (h) [mm]

Jarak kedalaman terhadap poros (c) [mm]

Mulai

- Dimensi pasak

- Lebar Baji (b) [mm]
- Tinggi Baji (h) [mm]
- Panjang Baji (l) [mm]

-

Tidak

Perhitungan gaya yang bekerja pasak (P)

Perhitungan panjang pasak ( L)

- Perhitungan tegangan tarik pasak, ()

A

- σ < σbol

- τ < τbol

selesai

- Tegangan tarik,

- Tegangan geser,

Ya

Mulai

selesai

- Dimensi baut

- Bahan baut

- σ < σbol

- τ < τbol

Perhitungan diameter baut ( db )
- Perhitungan tegangan tarik baut, ( )
- Perhitungan tegangan Geser Baut ( )

- Tegangan tarik,

- Tegangan geser,

- Factor Keamanan, SF
-

- Pemilihan bahan baut

Tidak

Ya

Perhitungan Tegangan Volume pada Karet
dimana :
p= Volume Karet
1 = Diameter Luar Karet
2= = Diameter Dalam Karet

- Dimensi karet

selesai

- Diameter dalam Karet ( 2)
- Diameter luar Karet ( d1)
- Lebar pada Karet

Mulai

Perhitungan Tegangan Geser pada Karet ( )

-

- τ < τbol

- (0,2 – 0,4) MPa
-

Indra Tedjakumala,Elemen Mesin II , Universitas Trisakti, Jakarta, 2015,
hlm. 253

Indra Tedjakumala, Elemen Mesin I , Universitas Trisakti, Jakarta, 2015,
hlm. 21

Indra tedjakumala, Elemen Mesin I , Universitas Trisakti, Jakarta, 2015,
hlm. 46

Indra Tedjakumala, Elemen Mesin II , Universitas Trisakti, Jakarta, 2015,
hlm. 255

hlm. 255

hlm. 21

hlm. 46

hlm. 283

hlm. 283

hlm. 21

hlm. 46

hlm. 134

hlm. 133

hlm. 127

hlm. 33

hlm. 33

Indra Tedjakumala, Dasar Perancangan Mesin, Universitas Trisakti, Jakarta,
2008, hlm. 364

Indra Tedjakumala, Dasar Perancangan Mesin, Universitas Trisakti, Jakarta,
2008, hlm. 364

hlm. 21

hlm. 46

R.S Khurmi, Machine Design, New Delhi, 2005, page 487

Perancangan Kopling Flens

Recommend Documents