PERENCANAAN KOPLING
Perencanaan kopling dari mobil Mitsubishi Kuda Grandia Diesel dengan
data sebagai berikut :
1. Daya maksimum = 86 Ps
2. Putaran poros = 4200 rpm
3. Torsi maksimum = 16,2 Kgm/2500 rpm
4. Bahan untuk poros = St. 60
5. Jenis kopling adalah kopling gesek dengan satu plat gesek
6. Bahan plat gesek adalah asbestos yang dipres (direncanakan) dan
beroperasi kering.
A. Perhitungan Poros
1. Momen puntir pada poros (Mp)
di mana : N = Daya
= 85 Ps
n = Banyaknya putaran
= 4200 rpm
2. Momen puntir yang direncanakan (Mpd)
Mpd = ( x Mp
Di mana : ( = faktor kelebihan beban
= 1 ( 6
= 1 (direncanakan)
Mpd = 1 x 1446,50 Kgcm
= 1446,50 Kgcm
3. Momen gesek yang direncanakan (Mfr)
Mfr = ( x Mpd ………………….. (2)
Di mana : ( = faktor penyambungan
= 1,2 ( 1,5
= 1,5 (direncanakan)
Mfr = 1,5 x 1446,50
= 2199,35 Kgcm
B. Pemilihan Bahan
Bahan yang digunakan dalam perencanaan ini adalah St. 60. Ini berarti
tegangan tariknya adalah :
( = 60 Kg/mm2 = 6000 Kg/cm2
1. Besarnya tegangan tarik yang diizinkan ((bol II)
di mana : S = faktor keamanan
= 5 ( 8
= 8 (direncanakan)
2. Besarnya tegangan geser yang diinginkan ((bol II)
3. Diameter poros(dp)
Berdasarkan normalisasi 161 (1930), maka diameter poros yang
direncanakan adalah :
dp = 3,0 cm
C. Perhitungan ukuran kopling / plat gesek
Berdasarkan data-data yang dikemukakan di atas (untuk desain poros),
dari V. Dobrovolsky halaman 503 diperoleh data-data sebagai berikut :
F = 0,3 (koefisien gesek)
P = 2 ( 3 Kg/cm2 (tekanan)
= 2 Kg/cm2 (direncanakan)
top = (150 ( 250)o C (temperatur operasi)
Dari V. Dobrovolsky halaman 513 diketahui :
di mana : rin = jari-jari dalam bidang gesek
rout = jari-jari luar bidang gesek
rm = jari-jari rata-rata permukaan plat gesek
= 0,5 (rout + rin)
b = lebar disk
1. Momen gesek yang bekerja pada kopling (Mrf)
Mrf = f . P . rm
= f . P . Ffr . rm ………………………. (6)
= Z . f . P . . rm3
di mana : Z = jumlah plat gesek
= 1 (direncanakan)
P = gaya gesek
= p . Ffr
Ffr = luas permukaan gesek
= 2 . ( . rm . b . Z
Tabel 67 (V. Dobrovolsky), Friction material in wide use
"Material of "Operation "Coeficient "Unit "Maximum "
"friction "Condition "of Friction "Pressure "Operation "
"surface " " "(kg/cm2) "Temperatur (oC)"
"Presed "Dry "0,3 "2 ( 3 "150 ( 250 "
"Asbestos " " " " "
Jadi : rm =
=
= 14,29 cm
Dari perbandingan :
= 0,2
b = 0,2 x 14,29
= 2,85 cm
= 0,8
rin = 0,8 rout
rm = 0,5 (rout + 0,8 rout)
rm = 0,9 rout
rout =
= 15,8 cm
rin = 0,8 rout
= 0,8 x 15,8
= 12,64 cm
Jadi : Dout = 2 x rout
= 2 x 12,64
= 31,6 cm
Din = 2 x rin
= 2 x 12,64
= 25,28 cm
Dm = 2 x rm
= 2 x 14,22
= 28,44 cm
D. Perencanaan Seplain
Seplain merupakan pasak yang dibuat menyatu dengan poros sesuai
dengan lubang alur pasaknya pada naf. Seplain poros berfungsi sebagai key
antara poros dan naf sehingga momen puntir dari cakra dipindahkan dari alur
seplain yang mengakibatkan poros tersebut berputar bersama-sama cakra.
Direncanakan jumlah seplain 10 buah.
Dari tabel 10, Hand Book Kent formula untuk proporsi seplain :
"No. of "W for all "Permanent fitt "To slide under "
"Seplain "fitt " "load "
" " "h "d "h "d "
"10 "0,150D "0,045D "0,910D "0,095D "0,81D "
W = b = lebar seplain
D = diameter seplain
= = = 3,75 cm
h = tinggi seplain
= 0,095 D = 0,095 x 3,75
= 0,356 cm
Jadi rata-rata (rm)
rm = =
= 1,7 cm
Diameter rata-rata (Dm)
Dm = 2 x rm
= 2 x 1,7
= 3,4 cm
W for all fitt = 0,150 x D
= 0,150 x 3,75
= 0,56 cm
Bahan seplain dipilih St. 55 (tegangan tarik 5.500 kg/cm2), tegangan
geser yang diizinkan ( bol II) = 397,39 kg/cm2, maka tegangan yang
terjadi :
(g = ……………………. (8)
di mana : f = 0,8 ……………………………(9)
l = panjang seplain = 3 cm (direncanakan)
f = 0,8
= 0,82 cm
( = 0,72 ……………………………. (*)
maka : (g = = 219,684 Kg/cm2
(g yang terjadi < bol II , yaitu 219,684 < 397,39 (Kg/cm2).
Jadi seplain aman.
E. Pemeriksaan Hasil Perhitungan
1. Perhitungan berat kopling (plat dan kampas kopling)
a. Berat kampas (G1)
G1 = (Dout2 – Din2) . t . ( ……………………(10)
Dimana : t = tebal asbes (0,2 ( 0,5) = 0,5 cm (direncanakan)
( = berat jenis
= 2,1 ( 2,8 …………………..(**)
= 2,5 gram/cm3 (direncanakan)
G1 = . ((29,66)2 – (23,73)2 . 0,5 . 2,5
= 310,66 gram
G1 = Kampas (2 sisi)
= 2 x 310,66
= 621,32 gram
b. Berat plat tengah (G2)
G2 = (Dout2 – Din2) . t . (
Di mana : t = tebal asbes (0,2 ( 0,5)
= 0,5 cm (direncanakan)
( = berat jenis
= 7,6 ( 7,89 (besi tempa) …………….(***)
= 7,8 gram/cm3 (direncanakan)
maka :
G2 = . ((29,66)2 – (23,73)2 . 0,5 . 7,8
= 969,28 gram
c. Poros
G3 = . dp2 . l . (
Di mana : dp = diameter poros
= 3 cm
l = panjang poros
= 25 cm (direncanakan)
( = 7,8 gram/cm3
G3 = . 32 . 25 . 7,8
= 1377,675 gram
Jadi berat total (G) adalah :
G = G1 + G2
= 621,32 + 969,28
= 1590,6 gr
= 1,6 kg
2. Perhitungan lendutan
a. Lendutan akibat beban poros (Y1)
L/2
L/2
q
L/2
Y1 = …………………………………(11)
Di mana : Q = W/L
W = G3 = 1377,675 gr = 1,4 kg
L = Panjang poros = 25 cm
E = Modulus elastis
= 2,15 x 106 kg/cm2
I = Momen inersia
= =
= 3,97 cm4
sehingga : Y1 =
= 0,001 cm
b. Lendutan akibat berat kampas kopling (Y2)
GTot
P
Y2 = ………………………..(12)
Di mana : P = berat plat gesek
= G1 + G2
= 1,6 kg
Sehingga :
Y2 =
= 6,1 x 10-5 cm
maka defleksi lendutan total yang terjadi :
Y = Y1 + Y2
= 0,001 + 6,1 x 10-5
= 1,061x10-3 cm
3. Pemeriksaan terhadap putaran kritis
ncr = 300
= 300
= 9210,08 rpm
Putaran operasi < putaran kritis, yaitu 5600 < 9210,08 rpm, maka
poros aman terhadap putaran kritis.
4. Perhitungan terhadap momen lentur
a. Momen lentur akibat beban poros (M1)
M1 = ………………………………(13)
M1 =
= 4,38 kgcm
b. Momen lentur akibat plat gesek (M2)
L/2 PL L/2
M2 = ………………………………(14)
P = 1,6 Kg
M2 =
= 10 kgcm
Jadi momen lentur (M) adalah :
M = M1 + M2
= 4,38 + 10
= 14,38 kgcm
5. Pemeriksaan diameter poros
Mred2 = M12 + ((Mp)2
Di mana Mred = momen reduksi
M1 = M = momen lentur total
= 14,38 kgcm
Mp = momen puntir yang direncanakan
= 1466,50 kgcm
( = faktor koreksi
= 0,8 (untuk bahan poros St. 60)
sehingga :
Mred =
= 1173,28 kgcm
Diameter koreksi (dkoreksi)
(dkoreksi) =
di mana :
(bol III =
s = faktor keamanan
= 10 (direncanakan)
(bol III =
= 600 kg/cm2
sehingga :
dkoreksi =
= 2,69cm
jadi : dkoreksi < dterpakai
2,69 cm < 3 cm
maka poros aman.
SUHU, UMUR DAN EFISIENSI KOPLING
1. Suhu Kopling
Suhu kopling terjadi saat bekerja akibat gesekan dan sangat
berpengaruh terhadap ketahanan kopling itu sendiri. Oleh karena itu
perhitungan temperatur kopling sangat penting untuk mencek apakah kopling
beroperasi pada temperatur operasi yang diizinkan atau tidak.
1. perhitungan temperatur operasi
Q ( Fm . K . (t ………………………….. (17)
Sehingga :
(t =
di mana : (t = kenaikan temperatur
Q = kalor yang timbul akibat gesekan.
=
= 632,32 Nfr Keal/hr.
Fm = luas bidang gesek (Ffr)
= 2( . rm . b . z
= 2 . 3,14 . 0,142 . 0,026 . 1
= 0.023 m
K = faktor perpindahan panas
= 70 Keal/m2hroC
Nfr = daya yang hilang akibat gesekan
= ……………………….(18)
di mana :
Afr = energi gesek
Afr = ………………………(19)
di mana :
Mfr = momen gesek
= 2199,75 kgcm = 21,99 kgm
( = putaran poros
=
= 439,6 rad/det
t = waktu penyambungan kopling
= 2 detik (direncanakan)
W = kerja kopling prjam
= 10 (direncanakan)
maka energi gesek adalah :
Afr =
= 9666,80 kgm
Nfr =
= 0,35 dk
jadi :
(t =
= 143,70909 oC
Temperatur Operasi (Top) :
Top = (t + suhu kamar
= 143,709 + 27
= 170,709 oC
Berarti temperatur berada dalam range temperatur operasi yang
diizinkan untuk bahan asbestos yaitu (150 ( 250) oC.
2. Umur kopling
Penentuan umur kopling berguna untuk mengetahui sampai di mana
ketahanan dari kopling tersebut bila telah mencapai umurnya. Umur kopling
tergantung dari pemakaian kopling apakah kontinu atau tidak.
Perhitungan umur kopling :
Ld = …………………….. (20)
Di mana :
Ld = lama pemakaian plat gesek
a = tebal plat gesek
= (0,2 ( 0,5) cm
= 0,4 (direncanakan)
Ak = kerja yang dihasilkan oleh plat gesek
= (5 ( 8) dk
= 8 direncanakan
maka :
Ld =
= 20,114 jam
Banyaknya pemasangan :
S =
Di mana : (2+2) = waktu penyambungan dan pelepasan
S =
= 18102 kali pemasangan tiap jam.
Banyaknya penyambungan/pelepasan tiap jam
M =
= 9051 kali/jam
Banyaknya pemeliharaan tiap jam (to)
to = M . 4 (detik/jam) ……………………(21)
=
= 10,06 kali
Misalkan dalam sehari kopling digunakan selama N = 10 jam, maka
pemeliharaannya dalam sehari adalah :
P = 10 x 10,06
= 100 kali
Umur kopling adalah : Ld = 20,114
L =
= 2129,72 hari
Jadi umur kopling dalam tahun adalah :
L = tahun
= 5,83 tahun
3. Efisiensi kopling
Penentuan efisiensi kopling dimaksudkan untuk mengetahui sampai di
mana kemampuan kerja kopling tersebut untuk memindahkan daya maksimum ke
bagian transmisi lainnya.
Perhitungan efisiensi kopling :
(kop = ……………………….(22)
di mana :
Nm =
Dengan :
Nmax =
=
= 128,999 dk
Nm =
= 4,132 dk
jadi efisiensi kopling :
(kop =
= 90,56147 %
-----------------------
ncr
1,2 nncr
n normal
0,8 nncr
9210,08 rpm
6720 rpm
5600 rpm
4480 rpm
L
