PERANCANGAN KOPLING GESEK KERUCUT
PERANCANGAN MESIN 1
Oleh : Afwan Heru Cahya 061001500557
JURUSAN TENIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS TRISAKTI JAKARTA 2016
Kata Pengantar Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan berkat yang diberikan sehingga karya tulis perancangan mesin ini yang berjudul "Perancangan Kopling Gesek Kerucut" dapat tersusun hingga selesai. Tidak lupa penulis juga mengucapkan banyak terima kasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan memberikan sumbangan baik materi maupun pikirannya. Harapan penulis semoga karya tulis ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca dan untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi karya tulis agar menjadi lebih baik lagi dikarenakan keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman penulis. Penulis yakin masih banyak kekurangan dalam karya tulis ini. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Jakarta, Juni 2016
Afwan Heru Cahya
i
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN KOPLING GESEK KERUCUT
PERANCANGAN MESIN 1
DISETUJUI UNTUK JURUSAN TEKNIK MESIN
Pembimbing
(M. Ihram Maulana, S.T)
ii
Abstrak The clutch is a mechanism designed to connect and disconnect the power transfer from a driving shaft to driven shaft. In the automotive field, the coupling is used to move the motor to the power transmission unit using the clutch, shiftgear transmissions can be done, coupling also allows the motor can spin even if the transmission is in the neutral position. Cone clutch is one of clutch which using friction area to rotating other object. Cone clutch has an advantage of small axial force can be transmitted a big moment due to the its semi-angle on friction area. In a state in which the plate is not desired, and there is probably exposed to oil, cone clutch more profitable. Based on the data of power 20 kilo Watt and rotating speed 2000 revolution per minute. Designing the cone clutch resulting in dimension of clutch, shaft, and spring.
In the process, designing required data have reference
standards and steps. Both are necessary to carry out the design, designing steps used as a design process sequence. Standardized reference data is the result of research that has been recorded, so that the trial can be minimized in the designing. Keyword: Cone clutch, transmission, coupling, designing.
iii
Daftar Isi Kata Pengantar .............................................................................................. i Lembar Pengesahan ...................................................................................... ii Abstrak ......................................................................................................... iii Daftar Isi ....................................................................................................... iv Daftar Gambar .............................................................................................. vi Daftar Tabel ................................................................................................ vii Bab 1 Pendahuluan ........................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 1 1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan ............................................................... 1 1.4 Metode Pengumpulan Data ................................................................... 1 1.5 Sistematika Pembahasan ........................................................................ 2 Bab 2 Landasan Teori ................................................................................... 3 2.1 Definisi Kopling ..................................................................................... 3 2.2 Penggunaan Kopling .............................................................................. 3 2.3 Klasifikasi Kopling ................................................................................ 4 2.3.1 Kopling Tetap ......................... ......................................................... 4 A. Kopling Kaku ................................................................................... 4 1) Kopling Bus .................................................................................... 5 2) Kopling Flens Kaku ........................................................................ 5 3) Kopling Flens Tempa ...................................................................... 5 4) Kopling Bumbungan Tekan Minyak .............................................. 6 B. Kopling Luwes .................................................................................. 6 1) Kopling Roda Gigi ....................................................................... 6 2) Kopling Universal ........................................................................ 7 3) Kopling Elastis ............................................................................. 7 2.3.2 Kopling Fluida .................................................................................. 8 2.3.3 Kopling Tidak Tetap ......................................................................... 9 1) Kopling Cakar .................................................................................... 9
iv
2) Kopling Pelat ................................................................................... 10 3) Kopling Friwel ................................................................................. 10 4) Kopling Sentrifugal........................................................................... 10 5) Kopling Kerucut .............................................................................. 11 2.4 Bagian-Bagian Kopling Kerucut ....................................................... 12 Bab 3 Metodologi Perancangan .................................................................. 13 3.1 Diagram Alir ........................................................................................ 13 3.2 Diagram Alir Perancangan Kopling Gesek Kerucut ............................. 14 3.3 Diagram Alir Perancangan Bidang Gesek ........................................... 15 3.4 DIagram Alir Perancangan Poros ........................................................ 16 3.5 Diagram Alir Perancangan Dimensi Kopling ...................................... 17 3.6 Diagram Alir Perancangan Pegas ......................................................... 18 Bab 4 Analisa ............................................................................................... 19 4.1 Data Analisa ......................................................................................... 19 4.2 Perhitungan Bidang Gesek ................................................................... 20 4.3 Perhitungan Poros ................................................................................ 21 4.4 Perhitungan Kopling ............................................................................ 22 4.5 Perhitungan Pegas ................................................................................ 25 Bab 5 Kesimpulan ........................................................................................ 28 Daftar Pustaka ............................................................................................. 29 Lampiran 1 ................................................................................................... 30 Lampiran 2 ................................................................................................... 30
v
Daftar Gambar Gambar 2.1 Kopling Bus ................................................................................5 Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku ....................................................................5 Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa .................................................................5 Gambar 2.4 Kopling Bubungan Tekan Minyak ..............................................6 Gambar 2.5 Kopling Roda Gigi ......................................................................6 Gambar 2.6 Kopling Universal ......................................................................7 Gambar 2.7 Kopling Piring Karet ...................................................................7 Gambar 2.8 Kopling Karet Ban ......................................................................8 Gambar 2.9 Kopling Selongsong Pena (Karet Bintang) ................................8 Gambar 2.10 Kopling Fluida ...........................................................................9 Gambar 2.11 Kopling Cakar Spiral .................................................................9 Gambar 2.12 Kopling Plat .............................................................................10 Gambar 2.13 Kopling Friwel ........................................................................ 10 Gambar 2.14 Kopling Sentrifugal .................................................................11 Gambar 2.15 Kopling Kerucut .....................................................................11 Gambar 2.16 Kopling Kerucut ......................................................................12 Gambar 2.17 Konstruksi Kopling Kerucut ...................................................13 Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Kopling Gesek Kerucut ................14 Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Bidang Gesek ................................15 Gambar 3.3 Diagram Alir Perancangan Poros ..............................................16 Gambar 3.4 Diagram Alir Perancangan Dmensi Kopling ............................17 Gambar 3.5 Diagram Alir Perancangan Pegas ..............................................18
vi
Daftar Tabel Tabel 3.1 Bagian-bagian Flowchart .............................................................13 Tabel 4.1 Tabel Data Awal ...........................................................................19 Tabel 4.2 Tabel Data Pendukung ..................................................................19 Tabel 4.3 Tabel Ukuran Spline ......................................................................22 Tabel 4.4 Tabel Data Awal Pegas .................................................................25
vii
BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi diiringi dengan kebutuhan manusia yang semakin beragam dan spesifik. Kebutuhan tersebut harus dapat diatasi oleh para produsen untuk tetap bertahan dan berkembang. Tuntutan mengatasi kebutuhan dengan kualitas serta presisi yang tinggi tidak lepas dari faktor manusia dan mesin. Perancangan teknik menjadi peranan penting agar dapat mempertahankan suatu kualitas dari kebutuhan pelanggan dengan tidak menambah biaya produksi secara signifikan. Dalam melakukan perancangan tentunya dibutuhkan data-data yang memiliki standar acuan dan langkah-langkah perancangan. Keduanya perlu
dilakukan
untuk
melaksanakan
perancangan,
langkah-langkah
perancangan digunakan sebagai runtutan proses suatu perancangan. Data acuan yang terstandar merupakan hasil penelitian yang telah dibukukan, sehingga uji coba dapat diminimalisir dalam melakukan perancangan. 1.2 Rumusan Masalah Merancang kopling gesek kerucut untuk motor listrik dengan daya 20 kW dan putaran 2000 rpm. 1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan 1. Mengetahui proses perancangan secara sistematis 2. Memberikan gambaran mengenai perancangan 1.4 Metode Pengumpulan Data Pada perancangan ini, metoda pengumpulan data yang digunakan adalah studi literatur yaitu tinjauan pustaka untuk memperoleh dasar -dasar teori dan rumusan yang akan dipergunakan dalam perhitungan.
1
1.5 Sistematika Pembahasan Penulisan karya tulis ini terbagi pembahasan sebagai berikut BAB 1 :
Pendahuluan; pada bab ini akan disebutkan mengenai latar belakang, rumusan masalah, ruang lingkup masalah, dan sistematika pembahasan.
BAB 2:
Landasan Teori; bab ini menjelaskan mengenai teori teori referensi yang sesuai dengan pembahasan, definisi dan jenisjenis kopling.
BAB 3:
Metodologi
Perancangan;
dalam
bab
ini
perancangan. BAB 4:
Analisa; di bab ini berisi analisa perancangan.
BAB 5:
Kesimpulan, bab ini berisi hasil perancangan.
2
dibahas
alur
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Kopling Kopling adalah suatu mekanisme yang dirancang mampu menghubungkan dan memutuskan perpindahan tenaga dari suatu benda yang berputar ke benda lainnya. Pada bidang otomotif, kopling digunakan untuk memindahkan tenaga motor ke unit transmisi dengan menggunakan kopling, pemindahan gigi-gigi trasmisi dapat dilakukan, kopling juga memungkinkan motor juga dapat berputar walaupun transmisi tidak dalam posisi netral. 2.2 Penggunaan Kopling Secara garis besar penggunaan kopling antara lain sebagai berikut : a. Untuk menjamin mekanisme dan karakteristik getaran yang terjadi akibat bagian-bagian mesin berputar. b. Untuk menjamin hubungan antara poros yang digerakkan yang dibuat secara terpisah. c. Untuk mengurangi beban lanjut atau hentakan pada saat melakukan transmisi dari poros penggerak ke poros yang akan digerakkan. Dalam penggunaan kopling sering kita jumpai beberapa gangguangangguan atau masalah, antara lain : a. Biasanya pada kopling sering terjadi keausan antara kedua permukaan kontak dan akan mengakibatkan kehilangan tenaga. b. Beban yang terlalu besar atau pegas tidak dapat lagi menjadi gigi-gigi yang tetap tertekan, maka kopling akan menggelincir dan bersamaan dengan terdengarnya suara menyentak. c. Akibat dari penggunaan kopling pada permesinan, poros yang digerakkan selalu mendapat tekanan yang melewati batas ketentuan dari kemampuan sebuah kopling dan berakibat kopling akan cacat, patah atau sebagainya
3
Untuk mengatasi masalah yang terjadi tersebut, maka dalam perencanaan kontruksi kopling kita harus memperhatikan hal-hal sebagai berikut : a. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil b. Kopling harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah c. Dapat mencegah pembebanan lebih d. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai garis tengah yang sekecil mungkin. e. Bagian yang menonjol harus dicegah dan ditutupi sedemikian rupa sehingga tak berbahaya. f. Garis sumbu yang hendak harus sejajar dan disambung dengan tepat terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastis. g. Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada garis sumbu poros, dan kopling harus mengalami keseimbangan dinamis kalau tidak kopling akan berayun (apabila titik berat terletak pada garis sumbu maka kopling telah diseimbangkan secara statik) h. Pada ukuran-ukuran aksial dan radial harus ditentukan batas -batasnya. 2.3 Klasifikasi Kopling Ditinjau dari bentuk dan cara kerjanya, kopling dapat dibedakan menjadi: 2.3.1 Kopling Tetap Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus dan pemutus putaran dan daya, namun tidak dapat memutuskan hubungan kerja antara poros penggerak dan poros yang digerakkan bila salah satu sedang bekerja, dan sumbu kedua poros harus terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Kopling tetap diklasifikasikan sebagai berikut. A. Kopling Kaku Kopling kaku digunakan apabila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik, kopling ini terdiri dari beberapa macam antara lain :
4
1) Kopling Bus Kopling bus terdiri atas sebuah selongsong (bus) dan baut-baut yang dibenamkan pada kedua poros. Dan sering juga dipakai berupa pasak yang dibenamkan pada ujung-ujung poros. Gambar 2.1 menunjukkan gambar kopling bus.
Gambar 2.1 kopling bus (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
2) Kopling Flens Kaku Kopling flens kaku terdiri dari 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. Gambar 2.2 menunjukkan gambar kopling flens kaku.
Gambar 2.2 kopling flens kaku (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
3) Kopling Flens Tempa Pada kopling flens tempa masing-masing ujung poros terdapat flens yang dilas atau ditempa dan kedua flens diikat dengan baut-baut.Pada kopling ini momen dipindahkan melalui pergeseran baut atau pergesaran antara kedua flens. Gambar 2.3 menunjukkan gambar kopling flens tempa.
Gambar 2.3 Kopling flens tempa (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
5
4) Kopling Bumbungan Tekan Minyak Kopling bumbungan tekan minyak terdiri dari sebuah bumbungan yang bagian dalamnya berbentuk lurus dan tabung yang bagian luarnya juga berbentuk tirus yang sama dengan bagian dalam silinder. Minyak atau gemuk dipres dengan tekanan tinggi melalui tabung berulir ditengah-tengah bus (bumbungan) sehingga batang tertekan. Sambungan jepit yang ditimbulkan dapat memindahkan momenmomen putaran yang besar karena gesekan. Gambar 2.4 menunjukkan gambar kopling bumbungan tekan minyak. S ilin d e r lu a r C in c in - o S ilin d e r d a la m
te m p a t m e m a s u k k a n m in y a k
G a m b a r 2 .4 K o p lin g b u m b u n g a n te k a n m in y a k
Gambar 2.4 kopling bumbungan tekan minyak (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
B. Kopling Luwes (Fleksibel) Kopling luwes atau fleksibel ini digunakan apabila kedudukan yang baik antara kedua ujung poros satu sama lain tidak dapat diharapkan sehingga kedua ujung poros itu disambungkan sedemikian rupa sehingga dapat bergerak satu sama lain. 1) Kopling Roda Gigi Kopling roda gigi kedua poros dilengkapi dengan naf bergigi, dimana sisi gigi dan puncak gigi sedikit banyak berbentuk bulatan.Gigi ini merangkap didalam sistem gigi dalam sebuah longsongan yang cocok dan menyambung kedua naf, lubang ulir dalam naf berfungsi untuk melepas baut. Gambar 2.5 menunjukkan gambar kopling roda gigi.
Gambar 2.5 kopling roda gigi (Sumber; http://4.bp.blogspot.com/-vV9_nNzWcSs/VP3EvYGc2I/AAAAAAAAABY/8fu2GK7S7SQ/s1600/couplings-19th-century.jpg)
6
2) Kopling Universal Kopling universal dipakai untuk menyambung dua poros yang tidak terletak dalam sebuah garis lurus atau yang garis sumbunya saling memotong. Gambar 2.6 menunjukkan gambar kopling universal.
Gambar 2.6 kopling universal (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
3) Kopling Elastis Kopling elastis bertujuan untuk memperoleh: a. Mengatasi timbulnya kejutan-kejutan pada saat pemindahan momen putaran. b. Peredam getaran torsi c. Koreksi terhadap penyimpangan kecil pada letak poros. d. Meredam getaran-getaran yang timbul dalam mesin beban. e. Isolasi listrik untuk poros yang disambung. 3.a) Kopling Piring Karet Pada kopling ini momen dipindahkan lewat sebuah elemen yang berbentuk bintang dari karet. Gambar 2.7 menunjukkan gambar kopling piring karet.
Gambar 2.7 Kopling Piring Karet (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
7
3.b) Kopling Ban Karet Kopling ini sebuah ban yang sangat elastis yang terdiri dari karet dengan lapisan yang ditenun dan ditekan oleh dua buah cincin penekan pada flens kedua paruhan kopling. Gambar 2.8 menunjukkan gambar kopling karet ban.
Gambar 2.8 Kopling karet ban (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
3.c) Kopling Selongsong Pena Kopling ini terdiri dari dua paruh yang identik dilengkapi dengan pena penggerak dan lubang dalam jumlah yang sama. Dalam lubang ini dipasang pena dengan selongsong untuk paruhan kopling yang lain. Gambar 2.9 menunjukkan gambar kopling selongsong pena.
Gambar 2.9 kopling selongsong pena (karet bintang) (Sumber; sularso 2000. Hal 30)
2.3.2 Kopling Fluida Kopling fluida yaitu kopling yang meneruskan dan memutuskan daya melalui fluida sebagai zat perantara dan diantara kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis. Gambar 2.10 menunjukkan gambar kopling fluida.
8
Gambar 2.10 kopling fluida (Sumber; sularso 2000. Hal 44)
2.3.3 Kopling Tak Tetap Kopling tak tetap adalah suatu elemen mesin yang dapat memutuskan dan menghubungkan dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan kedua hubungan poros tersebut pada keadaan diam maupun berputar. Sifat-sifat kopling ini adalah : Poros output relatif bergerak terhadap poros input Pemutusan hubungan dapat terjadi pada saat kedua poros berputar maupun tidak berputar. 1.) Kopling Cakar Kopling ini digunakan untuk meneruskan momen yang kontak positif atau tanpa ada gesekan sehingga tidak ada terjadi slip. Pada tiap bagian kopling mempunyai cakar yang satu sama lain sesuai dan salah satu dari separuh itu harus dapat disorongkan secara aksial. Gambar 2.11 menunjukkan gambar kopling cakar.
Gambar 2.11 kopling cakar spiral (sumber ; sularso, 2000 hal 58)
9
2.) Kopling Pelat Kopling plat adalah 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. Kopling pelat dibedakan atas kopling kering dan kopling basah, serta atas dasar kerjanya yaitu : manual, hidrolik, pneumatik, dan elektromagnetik. Gambar 2.12 menunjukkan gambar kopling plat.
Gambar 2.12 kopling plat (Sumber; sularso 2000. Hal 62)
3.) Kopling Friwel Kopling ini adalah kopling yang dapat lepas dengan sendirinya, bila poros penggerak berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros yang digerakkan. Gambar 2.13 menunjukkan gambar kopling friwel.
Gambar 2.13 kopling friwel (Sumber; sularso 2000. Hal 76)
4.) Kopling Sentrifugal Kopling sentrifugal adalah kopling yang beroperasi secara otomatis dengan gerakan memutar melalui sisi samping. Mekanisme kerja kopling sentrifugal adalah saat putaran mesin lambat, kanvas belum mengembang, masih tertahan oleh pegas. Mangkok kopling yang berhubungan dengan kopling sekunder pun belum bergerak. Begitu digas dan putaran mesin bertambah tinggi,
10
gaya sentrifugal pada kopling sentrifugal pun bekerja. Kanvas akan mengembang mendekati mangkok kopling. Akhirnya kedua komponen ini akan merapat dan saling mengunci. Gambar 2.14 menunjukkan gambar kopling sentrifugal.
Gambar 2.14 kopling sentrifugal (Sumber: http://www.crazymechanical.com/wp-content/uploads/2013/07/clutch2.jpg)
5.) Kopling Kerucut Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan kontruksi sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat memindahkan momen yang besar. Gambar 2.15 menunjukkan gambar kopling gesek keruvut.
Gambar 2.15 kopling kerucut (sumber ; sularso.2000. hal 73) 2.4 Bagian-Bagian Kopling Kerucut Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek yang mempunyai keuntungan dimana gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan momen yang besar. Kopling macam ini dahulu banyak dipakai, tetapi sekarang tidak lagi karena daya yang diteruskan tidak seragam. 11
Meskipun demikian, dalam keadaan dimana bentuk pelat tidak dikehendaki, dan ada kemungkinan terkena minyak, kopling kerucut lebih menguntungkan. Gambar 2.16 menunjukkan gambar kopling kerucut dan gambar 2.17 menunjukkan konstruksi kopling kerucut..
Gambar 2.16 Kopling Kerucut (Sumber: https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/kopling.pdf)
Gambar 2.17 Konstruksi Kopling Kerucut Bagian-bagian kopling kerucut 1. Pegas 2. Poros 3. Male Cone 4. Female Cone
12
BAB 3 Metodologi Perancangan 3.1 Diagram Alir Dalam sebuah perancangan diperlukan suatu diagram alir agar proses proses perancangan berjalan sistematis. Diagram alir adalah serangkaian baganbagan yang menggambarkan alir program. Diagram alir memiliki bagan-bagan yang melambangkan fungsi tertentu. Bagan, nama dan fungsinya seperti yang disajikan pada tabel berikut : Tabel 3.1 Bagian bagian Flowchart Bagan
Nama
Fungsi
Terminator Flow
Awal atau akhir program Arah aliran program
Document Process Input/Output Data Decision
On Page Connector
13
Inisialisasi/ pemberian nilai awal Proses/pengolahan data input/output data Seleksi atau kondisi Penghubung bagian-bagian diagram alir pada halaman yang sama
3.2. Diagram Alir Perancangan Kopling Gesek Kerucut
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Kopling Gesek Kerucut
14
3.3 Diagram Alir Perancangan Bidang Gesek
Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Bidang Gesek
15
3.4 DIagram Alir Perancangan Poros
Gambar 3.3 Diagram Alir Perancangan Poros
16
3.5 Diagram Alir Perancangan Dimensi Kopling
Gambar 3.4 Diagram Alir Perancangan Dimensi Kopling 17
3.6 Diagram Alir Perancangan Pegas
Gambar 3.5 Diagram Alir Perancangan Pegas
18
BAB 4 ANALISA 4.1 Data Analisa Data Awal : Motor listrik dengan spesifikasi sebagai berikut. Tabel 4.1 Tabel Data Awal Besaran
Simbol
Nilai
Keterangan
Daya
P
20 kW
-
Putaran
n
2000 rpm
-
Data Pendukung : Tabel 4.2 Tabel Data Pendukung Besaran Sudut Permukaan Kerucut Kopling
Simbol
Nilai
Keterangan Diktat Elemen Mesin, Indra
α
12° - 15°
Tedjakumala. 2015. hal. 425 Material Baja
Koefisien Gesek
µ
Diktat Elemen, Mesin Indra
0,1
Tedjakumala. 2015. hal. 418
0,5-7 MPa =
Tekanan bidang yang
0,5-7
diizinkan
[N/
Faktor Koreksi
]
Material Feredeo. Diktat Elemen Mesin, Indra Tedjakumala. 2015. hal. 418 Diktat elemen mesin, Indra
1,5-2,0
Tedjakumala. 2015. hal.409 Beban Dinamis II
Faktor Pengamanan
SF
Golongan II. Diktat elemen
2,7-3,2
mesin, Indra Tedjakumala. 2015. hal.15
Kekuatan Tarik
σ
580 Mpa = [N/
19
]
Baja S45C dengan perlakuan panas normalizing. Diktat elemen
mesin Indra Tedjakumala. 2015 hal.264
Waktu gesek kopling Jumlah lepas-hubung
z
kopling Umur kopling
2 detik
-
30 per jam
-
1000 jam
-
2 mm
-
Tebal bidang gesek Tegangan Tarik Izin
Menurut Indra Tedjakumala (2015) tegangan tarik izin adalah, σ
=
σ
=
..........................................(4.1) σ 580 / = SF 3
= 193,333 /
Tegangan Geser Izin
Menurut Indra Tedjakumala (2015) tegangan geser izin adalah =
τ
=
τ
..........................................(4.2)
√
=
√
,
√
/
= 111,62 /
4.2 Perhitungan Bidang Gesek Torsi Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya torsi adalah T = T =
× ×
× ×
..........................................(4.3) =
×
× 1,5 = 143,239
⁄
= 143,239 × 10
Momen gesek untuk melawan gesekan Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya momen gesek untuk melawan gesekan adalah = =
× ×
..........................................(4.4) = 1,5 × 143,239 /
= 214,8585 /
20
⁄
Kerja yang hilang karena gesekan Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya kerja yang hilang karena gesekan adalah = =
× ×
×
× ×
×
..........................................(4.5) ,
=
= 1349995,77
×
×
× ×
/
Daya yang hilang karena gesekan Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya daya yang hilang karena gesekan adalah = =
..........................................(4.6)
×
3600 × 1000
= 0,375
=
1349995,77 36 × 10
Luas total bidang gesek Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya luas total bidang gesek adalah ×
=
×
..........................................(4.7)
× ×
=
=
1000 × 0,375 = 250 0,75 × 2
4.3 Perhitungan Poros
Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya torsi adalah T = T =
×
×
×
..........................................(4.8)
×
=
×
× 1,5 = 143,239
⁄
= 143,239 × 10
Diameter poros Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya torsi adalah T=
×
143,239 × 10
×
..........................................(4.9) /
=
16
× 111,62 / 21
×
⁄
maka diameter poros adalah =
143,239 × 10
16 × 111,62 /
= 18,696
Ukuran Spline
/
~ 21 mm
Berdasarkan diktat elemen mesin hal.288 DIN 5463 Tabel 4.3 Tabel Ukuran Spline =
21 mm
b
5mm
i
6
25 mm
725 Ncm/mm Panjang Pasak Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya panjang pasak adalah = =
, ×
0,7 ×
..........................................(4.10) =
= 42,3 mm ≈ 43
214,8585 × 10 / 0,7 × 725 /
4.4 Perhitungan Kopling D = diameter tengah kopling, R = Jari-jari tengah kopling, b = lebar kopling yang mengalami gesekan, Asumsi perbandingan diameter tengah dan lebar kopling yang mengalami gesekan: D = 6b, Asumsi perbandingan diameter poros dengan diameter tengah kopling: D = 6d sampai 10d.
22
Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya torsi adalah =2 ×
×
×
×
=2 ×
×
×
×
karena
=6;
143,239 × 10 =
= 6,
/
(143,239 × 10
Maka,
..........................................(4.11) = 3;
=
; maka
= 2 × 0,1 × 0,75 ×
2 × 0,1 × 0,75 N/
)×3
×
3
Jari-jari tengah kopling = 84,712
~ 85
Diameter tengah kopling 6
=2×
≤ 170
= 2 × 85
= 170
≤ 10 ; dimana
= 21
Maka nilai diameter tengah kopling (D) sesuai. Lebar kopling yang mengalami gesekan Dari asumsi, didapat =
=
= 28,3
≈ 29
Jari-jari luar bidang gesek kopling Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya jari-jari luar bidang gesek adalah = =
+ +
= 88
2
sin
sin
..........................................(4.12) = 85
+
29
2
sin (12,5°)
23
Jari-jari dalam bidang gesek kopling Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya jari-jari dalam bidang gesek adalah = =
− −
2
= 82
..........................................(4.13)
sin
sin
= 85
−
29
2
sin (12,5°)
Beban normal yang bekerja pada bidang gesek Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya beban normal yang bekerja pada bidang gesek adalah =
=
..........................................(4.14)
× × ×
×2 ×
= 0,75
×
×
× 2 × 85
= 2456,085
× 28,3
× sin (12,5°)
Tekanan normal yang bekerja pada bidang gesek Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya tekanan normal yang bekerja pada bidang gesek adalah = =
×2 ×2
× ×
= 11347,668
×
..........................................(4.15)
×
= 0.75
× 2 × 85
× 29
Gaya beban aksial yang dibutuhkan untuk menghubungkan kopling Menurut R.S. Khurmi & J.K. Gupta (2005) besarnya gaya beban aksial yang dibutuhkan untuk menghubungkan kopling adalah =
=
(sin
(sin
+ 0,25 ×
+ 0,25 ×
× cos 12,5°) ..........................................(4.16)
× cos 12,5°)
= 11347,668 (sin 12,5° + 0,25 × 0,1 cos 12,5°)
= 2733,052
24
4.5 Perhitungan Pegas Tabel 4.4 Tabel Data Awal Pegas Besaran
Nilai
Keterangan
Gaya beban aksial yang dibutuhkan untuk (
-
2733,052
menghubungkan kopling )
Lendutan yang terjadi ( )
-
40
Material Pegas Hard Drawn Spring Wire .
Modulus Geser (G)
8000
Diktat Elemen Mesin (Indra Tedjakumala , 2015) hal.351 Diktat Elemen Mesin
Tegangan Geser Izin (
/
450
)
/
(Indra Tedjakumala , 2015) hal. 351 Diktat Elemen Mesin
Faktor tegangan Wahl [k]
1,125
(Indra Tedjakumala , 2015) hal. 349 Diktat Elemen Mesin
Spring Index (Ds/ds)
4
(Indra Tedjakumala , 2015) hal.349
Diameter kawat pegas Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya diameter kawat pegas adalah =
×
=
×
= 8,344
×
×
×
8×
×
..........................................(4.17)
×
~9
=
1.125 ×
8 × 2733,052 × 4 × 450
25
Diameter Pegas Besarnya diameter pegas adalah =4
=4 ×9 = 36
Diameter dalam pegas Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya diameter dalam pegas adalah =
= 36
−
..........................................(4.18) −9
~ aman karena lebih besar dari diameter poros
= 27
Diameter luar pegas Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya diameter luar pegas adalah =
+
= 36 = 45
..........................................(4.19) +9
Jumlah lilitan Menurut Indra Tedjakumala (2015) banyaknya jumlah lilitan adalah =
=
×
×
×
×
×
8×
×
×
..........................................(4.20) =
= 2,05 ~ 3 lilitan
40 × (8 × 10 ) × 9 8 × 2733,052 × [4]
Panjang Pegas Minimum Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya panjang pegas minimum adalah = =
= 27
×
×
..........................................(4.21) =3 ×9
26
Panjang pegas beban tanpa beban Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya panjang pegas tanpa beban adalah = =
+
−
+
−
= 63
..........................................(4.22) 1 2
1 = 40 + 27 − 9 2
Jarak Pitch Pegas Menurut Indra Tedjakumala (2015) besarnya pitch pegas adalah =
+
=
+
= 29
(
−
)
(
..........................................(4.23) 1 −2
− 1)
= 9+
27
1 62,5 − 27 − 2 9 (3 − 1)
BAB 5 Kesimpulan Berdasarkan perhitungan data dan referensi didapatkan dimensi-dimensi hasil perancangan dengan data awal yang diberikan, maka didapatkan dimensi kopling gesek kerucut sebagai berikut, 1. Luas total bidang gesek (
)
2. Jari-jari tengah bidang gesek kopling (R)
= 250 = 85
3. Lebar kopling yang mengalami gesekan (b) = 29 4. Jari-jari luar bidang gesek kopling ( )
5. Jari-jari dalam bidang gesek kopling ( ) dimensi poros sebagai berikut,
= 88 = 82
1. Diameter poros (d)
= 21 mm
2. Diameter luar spline ( )
= 25 mm
3. Tebal spline (b)
= 5 mm
4. Jumlah key (i)
= 6
5. Panjang pasak minimum (
= 43 mm
)
dan dimensi pegas sebagai berikut 1. Diameter kawat pegas ( )
= 9
3. Diameter dalam pegas (
= 27
2. Diameter pegas (
)
4. Diameter luar pegas (
)
= 36
)
= 45
5. Jumlah lilitan ( )
6. Panjang pegas minimum (
= 3 lilitan )
7. Panjang pegas beban tanpa beban ( 8. Jarak pitch pegas (p)
28
)
= 27 = 63 = 29
Daftar Pustaka Khurmi, R. S. & J. K. Gupta. 2005. A Textbook of Machine Design. New Delhi: Eurasia Publishing House (PVT.) LTD. Sato, Takeshi G & N. Sugiarto Hartanto. 2008. Menggambar Mesin Menurut Standar ISO Jakarta: PT Pradnya Paramita. Sularso & Kiyokatsu Suga. 2013. Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT Pradnya Paramita. Tedjakumala, Indra. 2015. Dasar Perancanaan Elemen Mesin. Jakarta. Universitas Trisakti.
29
Lampiran Lampiran 1 Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) tabel faktor pengaman hal.15.
Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) Tabel matertial poros hal.264.
Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) konstanta Wahl hal. 349.
30
Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) Tabel material pegas hal.351.
Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) Tabel faktor koreksi dan faktor servis hal.409.
31
Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) tekanan bidang yang diizinkan pada berbagai material hal. 418.
Diktat elemen mesin Indra Tedjakumala (2015) ringkasan kopling kerucut hal. 425.
32
Tabel DIN 5463 mengenai ukuran poros dan spline.
33
250
208
5
125
N8
Tol. Sedang
2
80 50
+0.084 25 0
C
C
15 55
2
N8
D d
Tol. Sedang
C2
45 3
2
1
4
b
5
Keterangan d D b i
Nilai 21 mm 25 mm 5 mm 6
N8
4
B-B
Tol. Sedang
3
Tol. Sedang
90
B
N8
A-A
33 29
55
55
A
1
R1 35
Ds 35
15
15
5
Lsi
Dimensi d Ds p Lsi
Nilai 9 mm 36 mm 29 mm 62.5 mm
176
134
25°
65
+0.009 25 0
+0.021 21 0
45
178
+0.021 21 0
+0.009 25 0
65
208 45
25°
p
5
R3
d
R1
R1
5 A
24 5
3
B 40
8
75
5
1
STOPPER
4
1
MALE CONE
FERREDO
3
1
FEMALE CONE
FERREDO
2
2
POROS
S45C
1
1
PEGAS
HARD DRAWN SPRING WIRE
NO JML
S45C
NAMA
BAHAN
UKURAN
SKALA: 1:1
DIGAMBAR: AFWAN HERU CAHYA
SATUAN: mm
JUR/NIM: T.MESIN/061001500557
KETERANGAN
PERINGATAN
TANGGAL: 20-06-2016 DILIHAT: M. IHRAM MAULANA, ST
FTI USAKTI
KOPLING GESEK KERUCUT
PM-1
A1
