TUGAS RANCANGAN ELEMEN MESIN
KOPL KO PLIN ING G TOYOTA TOYOTA AVANZA ANZ A
DENGAN SPESIFIKASI
DAYA
(N) : 92 PS
PUTARAN
(n) : 6.000 rpm
Disusun Oleh :
JUSUF GANDI LUMBAN TOBING 08.813.0024
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MEDAN AREA 2010
1
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS RANCANGAN KOPLING TOYOTA AVANZA
Disusun Oleh
NAMA NIM JURUSAN
: JUSUF GNDI LUMBAN TOBING : 08.813.0024 : TEKNIK MESIN
Disetujui Oleh : Ketua Jurusan
Ir. H. Amru Siregar, MT
Dosen Pembimbing
Koordinator Tugas
Rancangan
Ir. H. Syafrian Lubis, MM
Ir. H. Syafrian Lubis, MM
2
UNIVERSITAS MEDAN AREA FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
TUGAS RANCANGAN : 1 (SATU)
No.
: 01/TM/04/2011
Nama
: Jusuf Gandi Lumban Tobing
No. Stambuk
: 08.813.0024
Spesifikasi Tugas
: Rencanakanlah sebuah system kerja Kopling kendaraan
Toyota AVANZA dengan spesifikasi : Daya
(N) : 92 PS
Putaran
(n) : 6.000 rpm
Rancangan Meliputi :
1. Gambar Kerja 2. Perhitungan Kopling
Diberikan Tanggal
: .../... /2011
Selesai Tanggal
: .../.../2011
Medan, .../.../2011
Disetujui Oleh
Ketua Jurusan
Dosen Pembimbing
(Ir. H. Amru Siregar, MT) (Ir. H. Syafrian Lubis, MM)
3
Koordinator T.R
(Ir. H.Amrinsyam , MT)
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia_Nya penulis dapat menyelesaikan tugas rancangan ini. Adapun isi pembuatan tugas rancangan ini adalah mengenai Rancangan Kopling Toyota AVANZA. Tugas rancangan ini penulis sajikan sedemikian rupa sehingga para pembaca dapat mempelajari dan dan memahaminya. Penulis merasa kesulitan dalam pembuatan pembuatan tugas rancangan ini, ini, karena banyaknya hambatan dan tantangan tantangan dalam pembuatannya . Tujuan tugas tugas rancangan ini dibuat oleh penulis penulis tidak lain adalah untuk mengembangkan pengetahuan umum mengenai Perancangan Kopling, yang mendukung segala bidang, baik untuk pemula maupun tingkat menengah ataupun kaum awam. Sehingga Sehingga tugas ini kelak berguna untuk para pembaca. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada bapak Ir. Syafrian Lubis.MM. atas segala bimbingan yang telah diberikannya dalam menyelesaikan tugas ini. Oleh karena itu penulis menyadari seperti pepatah yang mengatakan : “ tidak ada gading yang tidak retak”, Maka dengan itu penulis mengharapkan kritik dan saran atas penyempurnaan tugas rancangan ini yang membangun ide – ide – ide ide baru. Demikianlah penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, ...April 2011
Jusuf G.L.Tobing
4
i DAFTAR ISI HALAMAN KATA PENGANTAR..................................................... ........................................................................... ........................................ .................. i DAFTAR ISI............................................................ ................................................................................... .............................................. ....................... ii BAB I.PENDAHULUAN............................................ .................................................................. ........................................... ..................... 1
1.1 Latar belakang kopling............. kopling............. .............................................................. ..................................................................1 ....1 1.2 Tujuan... ............................................. .................................................................... ......................... .. .................................1 .................................1 1.3 Batasan masalah ............................. ............................. ...................... .............................................................1 .......................................1 1.4.Sistematika Penulisan .......................................... ................................................................ ....................................... .................2
BAB II.TEORI KOPLING ............................................ .................................................................. ....................................... .................3
2.1
Pengertian Kopling ............................................ .................................................................. ....................................... .................3
2.1.1.Gambar dan cara kerja kopling .......................................... ............................................................... .....................3 2.2
Klasifikasi kopling ......................................... ............................................................... ........................................... .....................4
2.2.1 Kopling Tetap ............................................ ................................................................... ............................................. ........................ .. 4
BAB III.ANALISA PERHITUNGAN PERHITUNGAN ............................................ ............................................................... ...................10
3.1
Poros ............................................. .................................................................... ............................................. ................................. ........... 10
3.1.1 Perhitungan Poros .......................................... ................................................................ ......................................... ...................10 3.2
Spine dan dan Naff ........................................... .................................................................. ............................................. ......................14
3.3
Plat Gesek ........................................... ................................................................. ............................................ .............................. ........ 19
3.4
Pegas ............................................ .................................................................. ............................................ ..................................... ...............25
3.4.1 Perhitungan pegas matahari ............................................................ .................................................................... ........ 25 3.4.2 Perhitungan Pegas Tekan .......................................... ................................................................. .............................. ....... 27 3.5. Bantalan ....................................... ............................................................. ............................................ ..................................... ...............29 3.6
Baut .......................................... ................................................................ ............................................ ......................................... ...................33
3.6.1 Perhitungan Baut ................................. ....................................................... ............................................ .............................. ........ 33 3.7
Paku Keling ......................................... ............................................................... ............................................ .............................. ........ 37
BAB IV.PERAWATAN MAINTENANCE ( PEMELIHARAAN ) ...............41 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................... ............................................................. ...................42
5
DAFTAR PUSTAKA...................................................... ............................................................................ ..................................... ...............45
ii
6
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Tugas Elemen Mesin adalah salah satu kurikulum jurusan teknik mesin. Tugas ini adalah untuk merancang sebuah se buah kopling. Pada pergerakan mesin diperlukan suatu komponen yang bisa memutuskan dan menghubungkan daya dan putaran. Komponen ini adalah kopling di mana putaran yang dihasilkan oleh poros input akan dihubungkan ke poros output. Dalam hal ini diusahakan supaya tidak terjadi slip yang dapat merugikan atau mengurangi efisiensi suatu mesin. Sebelum ditemukannya kopling untuk menghentikan putaran mesin, kita harus terlebih dahulu mematikannya. Hal ini adalah sangat tidak efektif. Efisiensi suatu mesin menjadi bertambah setelah ditemukan kopling yang digunakan untuk memindahkan dan memutuskan daya dan putaran suatu mesin ataupun motor. Maka boleh disimpulkan bahwa kopling adalah salah satu komponen mesin yang memiliki peranan penting dalam pengoperasiannya.
1.2. Tujuan
Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari sistem kopling ini adalah : Untuk mempermudah pemindahan transmisi. Untuk meredam momen yang timbul pada saat kendaraan berjalan. Untuk menghubungkan dan melepaskan putaran Crank Shaft ke Transmisi.
Tujuan Khusus
Adapun tujuan khusus dari kopling ini adalah : Agar dapat menghitung tegangan yang terjadi pada kopling. Agar dapat memilih/mengetahui bahan-bahan dan jenis bahan dalam perencanaan kopling. Agar dapat menghitung perbandingan putaran pada sistem kopling.
7
1.3.Batasan Masalah.
Adapun batasan masalah agar tidak menyimpang dari tujuan perancangan yang akan di harapkan, penulis perlu membatasi masalah yang akan dihitung dalam rancangan kopling. Batasan-batasannya adalah : 1. Daya (N)
= 92
PS
2. Putaran (n)
= 6000
rpm
1.4. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang akan dijabarkan yaitu diawali dengan Lembar Pengesahan, Kata Pengantar, Daftar Isi, Daftar Gambar, dan Skema Gambar. Pada BAB I yang akan dibahas adalah Latar Belakang Perencanaan, Tujuan Perencanaan, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan. Pada
BAB II akan
dibahas mengenai Tinjauan Pustaka mengenai kopling. Pada BAB III yang akan dibahas adalah : Perhitungan ukuran Poros Perhitungan ukuran Spline
&
Naaf
Perhitungan ukuran Plat Gesek Perhitungan ukuran Pegas Perhitungan ukuran Bantalan Perhitungan ukuran Baut
&
Mur
Perhitungan ukuran Paku Keling Selanjutnya
pada
BAB
IV
akan
ditulis
mengenai
Pemeliharaan
Maintenance dari kopling. BAB V akan diisi dengan Kesimpulan dan saran dari perhitungan kopling. Dan diakhiri dengan Daftar Pustaka.
8
BAB II TEORI KOPLING 2.1. Pengertian Kopling
Kopling adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang di gerakkan secara se cara pasti ( tanpa terjadi terja di slip ), dimana kedudukan kedua poros tersebut terletak pada suatu garis sumbu yang lurus atau sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila di perlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. Secara garis besar kegunaan kopling adalah sebagai berikut : a. Untuk menjamin mekanisme dan karakteristik akibat bagian – bagian mesin yang berputar b. Untuk menjamin hubungan antara poros penggerak dengan poros yang di gerakkan. c. Untuk mengurangi beban lanjut pada waktu melakukan pemindahan transmisi dari poros yang di gerakkan atau dari suatu poros ke poros yang lain. 2.1.1. Gambar Gambar dan cara cara kerja Kopling Kopling
9
Pada saat pedal kopling ditekan / di idnjak ujung tuas akan mendorong bantalan luncur kebelakang.bantalan luncur akan menarik pelat tekan melawan tekanan pegas.pada saat pelat tekan bergeraka mundur,pelat kopling tebebas dari roda penerus dan perpindahan daya terputus
bila tekanan pedal kopling
dilepas,pegas kopling akan mendorong pelat tekan maju dan menjepit pelat kopling dengan roda penerus dan terjadi perpindahan daya .Pada saat pelat tekan bergerak ke depan.Pelat depan.Pelat kopling kopling
akan menarik bantalan luncur sehingga pedal kopling kopling
kembali ke posisi posisi semula secara mekanik,sebagai mekanisme pelepas hubungan hubungan
2.2. Klasifikasi Kopling
Berdasarkan fungsi, dan cara kerja dapat di bagi atas 2 jenis, yaitu : 1. Kopling Tetap 2. Kopling tidak tetap
2.2.1. Kopling Tetap
Kopling tetap adalah penerus daya dan putaran yang dapat dilakukan pada saat kopling bekerja dengan baut pengikat. Pemindahan daya dan putaran kopling ini adalah secara pasti atau tidak terjadi slip dan kedua sumbunya harus segaris. Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan sedikit ketidaklurusan sumbu poros dan kopling universal digunakan bila kedua poros membentuk sudut yang cukup besar.
Sifat-sifat dari kopling tetap adalah sebagai berikut : Sumbu kedua poros harus terletak pada garis lurus. Pemutusan dan penyambungan kedua poros dapat pada saat kedua poros tidak bekerja. Putaran kedua poros tidak sama. Kopling Tetap dibagi atas :
10
A. Kopling kaku
Kopling ini tidak mengizinkan sedikit pun lurusan sumbu kedua poros serta tidak nmengurangi tumbukan dan getaran transmisi Contoh Kopling bus Kopling flens kaku Kopling tempa
Gbr.2.1. Kopling Flens Kaku
Gbr.2.2. Kopling Bus
B. Kopling Luwes
Bentuk rumah koling ini sama dengan flens kaku tetapi pemasangan poros tidak dapat menonjol ke rumah yang satu lagi. Pada baut pengikat tidak terdapat kejutan yang besar (kejutan kecil). Contoh Kopling Flens luwes Kopling Karet Ban Kopling Karet Bintang Kopling Rantai Kopling gigi
11
Gbr.2.3. Kopling Flens Luwes
Gbr.2.4. Kopling Karet Ban
Gbr.2.5. Kopling Karet Bintang
Gbr.2.6. Kopling Rantai
Gbr.2.7. Kopling Gigi
C. Kopling Universal
Pada kopling ini penghubung poros kopling ini digunakan kopling silang contohnya :
Kopling universal hook
Kopling universal kecepatan tetap
12
Gbr.2.8.Kopling Universal Hook
Hal penting dalam perencanaan kopling tetap yaitu antara lain : 1.
Pemasangan yang mudah dan tetap
2.
Ringkas dan ringan
3.
Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan yang kecil
4.
Tidak ada atau sedikit mungkin bagian yang menonjol
5.
Dapat mencegah pembebanan yang berlebihan
6. Getaran aksial pada poros sedikit mungkin sebab pada waktu panas terjadi pemuaian
2.2.2. Kopling Tidak Tetap
kopling tidak tetap adalah suatu elemen yang menghubungkan poros yang di gerakkan dengan poros penggerak. Dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun pada saat poros berputar. Jenis-jenis kopling tidak tetap : A. Kopling Cakar
Kopling cakar ini dapat meneruskan moment dengan kontak positif (tanpa perantara Gerakan) sehingga tidak terjadi slip. Ada dua bentuk kopling cakar yaitu : 1. Kopling cakar persegi
Konstruksi kopling ini paling sederhana dari antara kopling tidak tetap yang lainnya, dan kopling cakar persegi ini dapat meneruskan moment dalam dua arah
13
tetap, tidak dapat di hubungkan dalam berputar, dengan demikian sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tetap.
2. Kopling cakar spiral
Baik dalam satu putaran saja, karena timbulnya tumbukan yang besar jika dihubungkan dalam keadaan berputar, maka cara menghubungkan semacam ini hanya dilakukan jika poros penggerak mempunyai putaran kurang dari 50 rpm kopling ini dapat dihubungkan dalam keadaan berputar.
Gbr.2.9. Kopling Cakra B. Kopling plat
kopling plat adalah suatu kopling yang menggunakan suatu plat atau lebih yang di pasang di antara kedua poros, serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antar sesamanya. Konstruksi kopling cukup sederhana dimana dapat di hubungkan atau di lepas dalam keadaan berputar . kopling ini dapat dibagi atas : 1. Kopling Plat Tunggal
Gbr.3.0. Kopling Plat Tunggal 2. Kopling Plat Banyak
14
Gbr.3.1. Kopling Plat Banyak
Menurut cara kerjanya dan pelayananya kopling ini dibagi atas : Cara manual Cara hidrolik Cara pneumatic Cara elektromagnetik Serta dapat juga dibagi atas kopling basah dan kopling kering. Kopling kering yaitu apabila plat-plat bekerja dalam keadaan kering, sedangkan kopling basah adalah apabila gesekan bekerja dalam keadaan basah atau dilumasi minyak pelumas dan ini semua dipilih d ipilih tergantung pada tujuan kondisi kerja lingkungan dan sebagainya.
C. Kopling Kerucut
kopling kerucut adalah suatu kopling yang menggunakan bidang gesek berbentuk kerucut dan mempunyai keuntungan, dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat di transmisikan momen yang besar. Kopling macam ini dahulu banyak di pakai, tetapi sekarang tidak lagi, karena daya yang di teruskan tidak seragam. dan
ada
kemungkinan
terkena
minyak,
kopling
menguntungkan.
Gbr.3.2. Kopling Kerucut D. Kopling Friwil
15
kerucut
sering
lebih
kopling friwil merupakan kopling yang di perlukan agar dapat di lepas dengan sendirinya bila poros mulai berputar dengan lambat atau dengan arah yang berlawanan dari poros yang digerakkan, seperti yang terlihat pada berbentuk sedemikian rupa, sehingga poros penggerak (bagian dalam) berputar searaha jarum jam, maka gesekan yang timbul akan menyebabkan rol-rol atau bola-bola akan tejepit dalam poros penggerak dengan cincin luar, bersamaan poros yang di gerakkan akan berputar meneruskan daya. Jika poros penggerak berputar melawan arah jarum jam atau jika poros digerakkan berputar lebih cepat maka bola-bola atau rol-rol akan lepas dari jepitan sehingga tidak terjadi meneruskan moment lagi. Kopling ini sangat banyak digunakan dalam otomatis mekanis.
Gbr.3.3. Kopling Friwil
E. Kopling Macam Lainnya
Termasuk dalam golongan ini adalah misalnya kopling fluida kering atau kopling seerbuk, yang meneruskan momen dengan perantara gaya sentripugal pada buturan-butiran baja di dalam suatu rumah, dan kopling fluida yang bekerja atas daya sentripugal pada minyak pengisian. Karena kopling tersebut tidak dapat di lepaskan hubungannya pada waktu berputar, maka dapat digolongkan dalam kopling tetap.
16
BAB III ANALISA PERHITUNGAN
3.1. Poros
Poros adalah salah satu yang penting dalam konstruksi kopling, maka perlu diperhatikan sebaik mungkin. Hampir sama dengan kopling sebagai penerus daya dan putaran, perencanaan seperti ini dipegang oleh poros. Poros sebagai pemindah daya dan putaran, Poros yang terbuat dari batang baja mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : Tahan terhadap momen puntir Mempunyai skalalitas yang baik Tidak mudah patah
Gambar 3.1. Poros
17
3.1.1.Perhitungan 3.1.1.Perhitungan poros
Pada perencanaan ini poros memindahkan Daya (N) sebesar 92 PS dan Putaran (n) sebesar 6000 rpm. Jika daya di berikan dalam daya kuda (PS) maka harus dikalikan 0.735 untuk mendapatkan daya dalam (kw). Daya
(N) = 92 PS
Putaran (n) = 6000 rpm Dimana : 1 PS
= 0.735 kw
P
= 92 x 0.735 kw
P
= 67,62 kw
Untuk daya maksimal Momen puntir
P = 67,62 kw
Maka torsi untuk daya maksimum
pd kgmm ……………( Lit 1, hal 7 ) n
T 9,74 x10 5
67 ,62 6000
T 9,74 x10 5
T = 10976,98 kg mm = 1097,6 kg cm
atau T = 11 kg m T = 12,2
kg m ( Dari spesifikasi mobil )
Bahan poros di pilih dari bahan yang difinis dingin S45C-D dengan kekuatan tarik
τB= 60 kg/mm². Standard macam
an Lambang
Baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501)
S30C S35C S40C S45C S50C S55C
Perlakuan panas Penormalan “ “ “ “ “
Batang baja yang S35C-D difinis dingin S45C-D
Kekuatan (kg/mm2 ) 48 52 55 58 62 66 53 60
18
tarik Keterangan
Ditarik dingin, digerinda, dibubut, atau gabungan antara hal-hal tersebut
S55C-D
72
Sumber : literature 1 hal 3
Tegangan geser yang di izinkan
a
:
B Sf 1 xSf 2
Dimana :
τa
= Tegangan geser yang di izinkan iz inkan poros (kg/mm²)
τB
= Tegangan tarik izin poros = 60 kg/mm²
Sf 1= Factor keamanan akibat pengaruh massa untuk bahan S-C (baja karbon) diambil
6 sesuai dengan standart ASME ............... ( lit 1 hal 8 )
Sf 2 = factor keamanan akibat pengaruh pengaruh bentuk poros atau daya spline pada poros, di mana harga sebesar 1,3- 3,0 maka di ambil 2,5
Maka :
a =
B Sf 1 xSf 2
60 6 x2,5
= 4 kg/mm² Pertimbangan untuk momen diameter poros : rumus :
5,1 ds K t C bT a
1
3
...................................................................( hal 8 )
dimana : ds = Diameter poros poros (mm) T = Momen torsi rencana = 10977 kg mm C b = factor keamanan terhadap beban lentur lentur harganya 1,2-2,3 1,2-2,3 K t = faktor bila terjadi kejutan dan dan tumbukan besar besar atau kasar 1,5-3,0 maka :
19
5,1 ds x1,5 x1,2 x10977 4
1
3
= 29,31 mm ds = 30 mm ( Sesuai dengan tabel hal 9) Pada diameter poros di atas 30 mm, maka tegangan geser terjadi pada poros adalah
T k g / mm 2 3 ds
5,1
10977 5,1 3 30
2 k g / m m
= 5,1 x 0,4 kg/mm²
= 2,07 kg/mm²
Berdasarkan perhitungan di atas maka poros tersebut aman di pakai karena tegangan geser yang yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan yaitu : 2,07 < 4 kg/mm
Table 3.1. diameter poros 4
10 11
4,5
*11,2 12
5
*12,5
*5,6
14 (15) 16 (17) 18 19 20 22
6 *6,3
7 *7,1 8 9
*22,4 24 25
40
28 30 31,5 32
45
35 33,5
55 56
38
60
100 (105) 110
42
*112 120
48 50
125 130 140 150 160 170 180 190 200 220
63
65 70 71 75 80 85 90 95
sumber : literature 1 hal 9
20
*224 240 250 260 280 300 *315 320 340 *335 360 380
400 420 440 450 460 480 500 530 560 600 630
Keterangan : 1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standart. 2. Bilangan di dalam kurung hanya di pakai untuk bagian di mana akan di pasang bantalan gelinding.
3.2. Spline dan Naff A. Spline
Spline adalah untuk meneruskan daya putaran yang menerima dari kopling yang meneruskan ke poros. poros. Sistem ini dapat di jumpai pada kendaraan roda empat.
Gbr 3.2. spline
Spline yang direncanakan atau ketentuan ukuran spline antara lain : Jumlah spline ( Z )
=
8 buah
Jarak antara spline (S) =
(0,5) x 5
Tinggi spline ( H )
D-ds 2
=
A.1. Perhitungan spline
Diameter maksimum spline (Diambil ds = 30 ) Dimana : Ds = 0,81 x D D = 30_
21
0,81 = 37,03 mm maka : L = 1,9 x ds L = 1,9 x 30 = 57 mm
H H
D ds 2 37,04 30 2
= 1,76 mm W = 0,5 x ds ds = 0,5 x 30 W = 15 mm
Jari-jari spline (rm) dapat di hitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
rm
D ds 4
dimana : rm = Jari-jari rata-rata D
= Diameter spline
ds = Diameter poros = 30 mm Maka :
rm
37,04 30 4
= 16,76 mm Permukaan kekuatan spline Besarnya gaya pada spline (Fs) adalah : Fs = T/rm Dimana : Fs
= Besarnya gaya-gaya yang berkerja
T
= Moment torsi rencana = 10977 kg mm
Rm = Jari-jari spline Maka :
22
F S
10977 16 ,76
= 654,95 kg Besarnya gaya yang di terima oleh setiap spline (Fm) Fm =Fs/z Dimana : Z
= jumlah j umlah spline = 8 buah
Fm = besar gaya yang di terima Maka :
F m =
654,95 8 81,87 kg
Pemeriksaan tegangan tumbuk Tegangan tumbuk yang terjadi ( τc) adalah :
τc = Fm/ Ac dimana : Ac = luas yang mengalami tumbukan (mm) Ac = h x L = 3,52 x 57 Ac = 200,64 mm² maka :
τc = FM/ Ac
81,87 200 ,64
= 0,408 kg/mm²
Pemeriksaan tegangan geser Tegangan geser yang terjadi (Tg)
τg = Fm/Ag Dimana :
23
Ag = W x L = 15 x 57 mm Ag = 855 mm² maka :
τg = Fm/ Ag
81,87k g 855mm2
= 0,096 kg/mm²
Tegangan kombinasi yang terjadi ( τ)
τ = c2 g 2 =
0,408 Kg / mm 0,096 Kg / mm 2 2
2 2
= 0,419 kg/mm² Bahan poros dengan spline di pilih dari baja dengan difinis dingin S45C-D = 60 kg/mm. maka besar tegangan izin ( τa ) = 4 kg/mm² Dimana syarat pemakaian aman adalah :
τa
>
τ
=4 kg/mm² > 0,419 kg/mm²
(terpenuhi)
B. Perhitungan Naaf
Naaf yang di rencanakan adalah sebagai berikut : L = 1,5 x D = 1,5 x 37,04 = 55,56 mm Bahan naff di ambil S35C-D dengan kekuatan ( τ b Tegangan geser ijin naaf ( τg ) :
a
b Sf 1 xSf 2
24
) = 52 kg/mm²
Dimana
:
τ b = Tarik beban = 52 kg/mm² Sf 1 = Faktor keamanan untuk baja = 6 Sf 2 = Faktor keamanan untuk alur baja = 1,8
Maka :
a
52 6 x1,8
= 4,815 kg/mm 2 Tegangan gesek yang terjadi pada naaf ( τg )
g
f m WxL
Dimana : fm = Gaya yang berkerja pada naaf ( 81,87 ) W = Jarak antara antara spline dengan dengan yang lain L = Panjang naaf Maka :
g
g
fm f m WxL 81,87 15 x57
= 0,096 kg/mm 2 Tegangan Kombinasi (
τt ) τt =
( c) 2 ( g ) 2
= (0,408 Kg / mm2 ) 2 (0,096 Kg / mm2 ) 2 = 0,419 kg/mm2
25
Persentase syarat keamanan adalah : τa > τt = 4 kg/mm2 > 0,419 kg/mm 2 (terpenuhi/aman) Tegangan geser yang diizinkan lebih besar dari Tegangan kombinasi yang terjadi.
3.3. Plat Gesek
Plat gesek berfungsi untuk meneruskan momen akibat terjadinya gesekan pada plat, sekaligus berfungsi sebagai penahan dan penghindar dari adanya pembebanan yang berlebihan dan sebagai pembatas momen. Syarat plat gesek antara lain : Tahan pada suhu yang tinggi Tahan pada gesekan Pada perencanaan ini bahan yang digunakan ialah besi cor dan asbes. Dengan asumsi material sangat baik untuk menghantar putaran serta tahan pada temperature tinggi.
Gambar 3.3. Plat gesek
26
3.3.1. Perhitungan ukuran plat gesek
Ukuran palt atau bidang gesek yang di gunakan kopling dapat dihitung dengan :
MF
2. F X . .2. Z .rm 2
kgcm
Adapun jenis-jenis bahan plat gesek dapat di lihat pada table bahan ini : Material Friction Hardener Cast iron Cast iron Bronze Asbestos
Operating In oil In oil Dry In In oil Dry Dry
Koefisien 0,08 0,06 0,15 0,15 0,3 0,4
Unit pers 6-8 6 – 8 – 8 2,5 – 2,5 – 4 4 4 2 – 3 – 3 2-3
Max operating 250 250 300 150 200 550
Sumber : Elemen Mesin
Dalam perancanaan ini bahan plat gesek di pilih adalah asbestos dan tebal bahan tersebut adalah : Koefisien gesek
( F ) = 0,4 (diambil)
Tekanan permukaan ( ρ ) =
3 kg/mm2 (diambil)
Perhitungan plat gesek :
Mtd
2. F X . .2.b.rm 2
k g / cm
Dimana : Mtd = Moment yang di rencanakan (kg/cm) = 1097,6 kg/cm F
= Koefisien gesek (0,4) (diambil)
Ρ
= Tekanan permukaan ( 3,5-7,0 kg/mm 2)atau (0,35- 0,7 kg/mm 2) = 3 kg/mm2
Z
= Jumlah pasangan yang bergerak = 1 (plat tunggal)
β
= Faktor kerja plat (1,2-1,5) = 1,5 (diambil)
b
= Lebar plat (0,2-0,5) = 0,5 (diambil) (diambil)
Maka :
1097 ,6
2 x(0,4) x3 x0,5 xrm 2 1,5
27
k g / cm
rm2 = 1097,6 x 1,5 1,2 rm = 10,04 cm = 100,4 mm Maka lebar bidang gesek (b) adalah : b = 0,4 x rm = 0,4 x 10,04 = 4,016 cm = 40,16 mm Jari-jari dalam bidang gesek (r 1)
r 1 r 1
rm b
2 10,04 4,016
2
= 8,032 cm = 8,032 mm Diameter dalam bidang gesek (D1) D1 = 2 x r 1 = 2 x 8,032 = 16,06 cm = 160,6 mm Jari-jari dalam bidang gesek (r 2)
r 2
rm b
2 10,04 4,016
2
= 12,05 cm = 120,5 mm Diameter luar bidang gesek (D2) D2 = 2 x r 2 = 2 x 12,05 = 24,1cm = 241 mm Besar gaya yang menentukan faktor adalah :
28
F = A x Pa Dimana : Pa
= Tekanan yang diinginkan = 0,007 – 0,07 ( besi cor dan asbes ) = 0,007 kg/mm2 ( diambil )
A
= luas bidang gesek A
D 4
2 D1 nb.l ldp 2 4
2
2
dimana : n
= jumlah paku keling dan parit = 18
d p = Diameter paku keling = 3 mm b
= Panjang parit
karena jumlah paku keling (n) maka total luas permukaan (Lp) adalah :
Lp n
dp 2
4
18 x
4
x32
= 127,23 mm 2 Dimana panjang parit (b) b = =
D2
D1
2
241mm 160,6mm 2
b = 40,2 mm Maka luas bidang gesek (A) adalah : A
D 4
2
2
4
241
2
2 D1 nb.l ldp 2 4
160 ,6 2 18 40 ,2 x3 32 4
= 2317 mm 2 Sehingga : F
=
A.x a
=
2317 mm 2 x 0,07Kg/ mm 2
=
16,22 Kg
29
Moment yang terjadi pada plat gesek (mg) Mg
=
Md + Mt
Md
=
Momen dinamis
Mt
=
Momen torsi
T
=
Waktu penyambungan kopling ( 3 detik )
W
=
Kecepatan sudut
Ap
=
Kerja plat gesek akibat energi kinetic
Ap
=
Dimana :
Maka :
= W
= =
md
100 x75x2 12
1250 Kg/mm 2 .n 60
2 x3,14 x6000 60
=
62,8 rad/det
=
2 x Ap Wx2 2 x1250
= = Maka torsi (mt) adalah :
62 ,8 x 2 19,90 kg/mm 2
Mt = 2 x ρ x 0,4 x 0,4 ( rm x Z ) 1,5 = 2 x 3 x 0,4 x 0,4 ( 13,8 2 x 2 ) 1,5 = 243,8 kg cm Dari perhitungan di atas maka moment yang terjadi pada plat gesek adala h : Mg
=
Md + Mt
=
19,9 Kg cm + 243,8 Kg cm
=
263,7 Kg cm
30
Sehingga beban perbandingan untuk kekuatan dari momen yang terjadi adalah Mtd > Mg = 1097,6 kg cm > 263,7 kg cm (mtd lebih besar dari Mg) sehingga konstruksi pemakaian ini cukup aman. aman. Daya yang hilang karena gesekan (Ng) Ng = Mg x W x l x Z F x 75 x 3600 = 263,7 x 62,8 62,8 x 2 x 2 1,622 x 75 x 3600 = 0,15 Dk Daya maximum yang terjadi (Dmax) adalah : D max = Mtd x n 9,74 x 10 5 =
=
1097,6 x 6000 9,74 x 10 5 6,76 mm
Daya mekanisme adalah :
Nm = D max x 0,5 0,5 x 2 + ρ ( 6000-10,3 60 00-10,3 ) 6000 = 6,76 x 0,5 x 2 + 100 ( 6000-10,3 6000-10,3 ) 6000 = 106,58 Efisiensi Kopling ( μK ) adalah : μK = Nm – Nm – Ng Ng x 100 % Nm = 106,58 – 106,58 – 0,15 0,15 x 100 % 106,58 = 99,8 %
3.4.
Pegas
Pada pegas kendaraan, baik roda dua maupun roda empat berfungsi sebagai penarik tumbukan atau kejutan sebagai media pembalik dalam perencanaan direncanakan dua pegas yaitu : Pegas matahari (diafragma) dan pe gas tekan (kejut)
31
3.4.1. Perhitungan Pegas Matahari ( Diafragma )
Pada prinsipnya cara kerja pegas matahari sama dengan sistem cantilever beam, dimana difleksi pada pegas ini terjadi bila gaya di abaikan oleh penekan ujung. Perhitung gaya pada pegas dapat di hitung dengan menggunakan rumus persamaan sebagai berikut : Q p
Q n
Dimana : Q = gaya untuk melepas kopling n = jumlah pegas = ( 18 ) untuk mendapat besar Q lebih dahulu di cari besar gaya tekan pegas terhadap plat gesek ( pd ) pd = Pv x fk Dimana : Pv = Tekanan tumbuk tumbuk izin asbes = 3-4 kg/cm ( 3 kg/cm kg/cm diambil ) fk = Luas permukaan gesek ( 231,7 cm 2 ) maka : pd = 3 kg/cm2 x 231,7 cm 2 = 695,1 kg Pada prinsipnya kerja pegas matahari mengalami keseimbangan, maka pada pegas berlaku system keseimbangan : Σm = 0 Dari gambar di ats dapat di lihat bahwa keseimbangan adalah nol atau Σm = 0 Q x l = pd x k Dimana : L = panjang cutter K = konstanta pegas
Maka : Q =
695,1 kg/ 1,5 cm 3 cm
32
=
154,45 kg
Sehingga ; Q p
Q
n = 154,45 kg 18 = 8,58 kg
Lenturan atau defleksi yang terjadi pada pegas ( δ ) δ = 8 x n x D3 x Q D4 x G Dimana : δ = lendutan atau defleksi pegas pegas ( mm ) Q = gaya pada pegas G = Modulus geser = 7,5 x 10 103 kg/mm3 (untuk baja ) D = Diameter lilitan rata-rata = 13 mm D = Diameter kawat = 2,90mm Maka : δ = 8 x 18 x 13 3 x 204,4 = 64665619,2 2,90 4 x 7,5 x 10 3 530460,75 = 121,9 mm tegangan lentur yang terjadi ( τl) adalah : τl
= Qp x L x h b x h 3
Dimana : τl
= Tegangan lentur yang terjadi ( kg/mm 2)
Qp = gaya pada pegas L
= panjang pegas ke pin cutter 3 cm = 30 mm
h = Tebal pegas 3,5 mm B = Tinggi pegas = 6 x h = 6 x 3,5 = 21 mm Maka : τl
= 8,58 x 30 30 x 3,5 3,5 = 900,9 3 21 x ( 3,5 ) 900,4 2 = 1,0006 kg/mm
3.4.2. Perhitungan Pegas Tekan
33
Pegas tekan berfungsi untuk meredam getaran sewaktu kopling bekerja akibat getaran saat penyambungan maupun getaran akibat pemutusan pada kopling. Pada perencanaan ini jumlah pegas tekan ( Z= 6 buah )
Gambar 3.5.2. Pegas Tekan
Gaya yang dialami pada pegas tekan F = Mtd Rm Dimana : Mtd = Moment yang di rencanakan Rm = jari-jari letak pegas (cm) Rm
= Do – Do – Dp Dp 4 = 22,4 -3,2 -3,2 4 = 4,8cm
Rm
= 48 mm
maka : F = 10977 kg mm 48 mm = 228,69 kg Gaya yang di terima setiap pegas ( Fp ) Fp = F Z = 228,69 kg 6 Fp = 38,12 kg
Dalam pegas yang di rencanakan adalah bahan SUS 316 WPA (kawat baja poros ) yang memiliki tegangan tarik sebesar (120 – (120 – 145 145 kg/mm 2)
34
Dimana : Τ
max = Kd 8 x D x Fp Fp 3 πxd Kd = faktor pegangan pegas dari awal awal Kd = (C + 0,5) 0,5) = 7+0,5 =10,7 C 7 D = Diameter lilitan rata-rata = 22,4 mm d
= diameter kawat = 3,2 mm
maka : τ
max
=
1,07 8 x 22,4 x 38,12 3,14 x 3,2 3 = 71,04 kg/mm2
Tabel diameter standart dari kawat baja keras dan kawat kawat musik Tabel.3.5. 0,08 0,90 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,23 0,26 0,29 0,32 0,35 0,45 Sumber : lit 1 hal 316
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,90 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,30 2,60
2,90 3,20 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,0
*6,50 *7,00 *8,00 *9,00 *10,00
Sedangkan besar tegangan punter ( τ p) pada pegas tekan yaitu : Τ p
= 8 Fp x D π x d3
= 8 x 38,12 x 22,4 3,14 x (3,2) 3 Tp = 66,39 kg/mm Dari syarat pemakaian Τt
> τp = 71,04 kg/mm > 66,39 kg/mm2 (aman digunakan) karena tegangan
izin maksimum lebih besar dari dar i tegangan punter yang terjadi.
35
3.5. Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros yang berbeban sehingga putaran dan getaran bolak-balik dapat berputar secara halus, dan tahan lama. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesinnya berkerja dengan baik, jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak berkerja semestinya.
Gambar 3.5. Bantalan Gelinding
3.5. Perhitungan Bantalan
Nomor bantalan bantalan Jenis terbuka
6000 6001 6002 6003 6004 6005 6006 6007 6008 6009 6010 6200
Dua sekat
6001ZZ 02ZZ 6003ZZ 04ZZ 05ZZ 6006ZZ 07ZZ 08ZZ 6009ZZ 10ZZ 6200ZZ
Ukuran luar luar Dua sekat tanpa kontak
6001VV 02VV 6003VV 04VV 05VV 6006VV 07VV 08VV 6009VV 10VV 6200VV
d
D
B
r
10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 10
26 28 32 35 42 47 55 62 68 75 80 30
8 8 9 10 12 12 13 14 15 16 16 9
0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1
36
Kapasitas nominal dinamis spesifik C (kg)
Kapasitas nominal statis spesifik Co (kg)
360 400 440 470 735 790 1030 1250 1310 1640 1710 400
196 229 263 296 464 530 740 915 1010 1320 1430 236
6201 01ZZ 6202 02ZZ 6203 6203ZZ 6204 04ZZ 6205 05ZZ 6206 6206ZZ 6207 07ZZ 6208 08ZZ 6209 6209ZZ 6210 10ZZ 6300 6300ZZ 6301 01ZZ 6302 02ZZ 6303 6303ZZ 6304 04ZZ 6305 05ZZ 6306 6306ZZ 6307 07ZZ 6308 08ZZ 6309 6309ZZ 6310 10ZZ Sumber : lit 1 hal 143
01VV 02VV 6203VV 04VV 05VV 6206VV 07VV 08VV 6209VV 10VV 6300VV 01VV 02VV 6303VV 04VV 05VV 6306VV 07VV 08VV 6309VV 10VV
12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50
32 35 40 47 52 62 72 80 85 90 35 37 42 47 52 62 72 80 90 100 110
10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 11 12 13 14 15 17 19 20 23 25 27
1 1 1 1,5 1,5 1,5 2 2 2 2 1 1,5 1,5 1,5 2 2 2 2,5 2,5 2,5 3
535 600 750 1000 1100 1530 2010 2380 2570 3750 635 760 895 1070 1250 1610 2090 2620 3200 4150 4850
305 360 460 635 703 1050 1430 1650 1880 2100 365 450 545 660 785 1080 1440 1840 2300 3100 3650
Dipilih 6306ZZ, didapat d = 30 mm, D = 72 mm, B = 19mm, r = 2 mm. C = 2090 kg, Co = 1440 kg Dengan demikian beban ekivalen dinamis Pa (Kg) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan : Pa = X . Fr + Y . Fa ...........................................................................................( Lit 1, hal 135 ) Dimana : Fr
= Beban Radial (kg)
Fa
= Beban Aksial (kg)
X,Y
= Harga – Harga – harga harga yang terdapat dalam tabel 4.9
Untuk bantalan bola alur dalam dan berbaris tunggal : Maka : Fa/Co = 0,014 (direncanakan) Dengan ; Co
= 1650 kg ; kapasitas nominal statis spesifik
C
= 2380 kg ; kapasitas nominal dinamis spesifik
Sehingga :
Fa =
Co . C
Fa = 0,014 x 1440
= 20,16 kg
Sedangkan (Fr) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :
37
Fa v. Fr
e, untuk baris tunggal
Dimana : Fr =
Fa v.e
, dengan (e) = 0,19 dan (v) = 1,2
Maka : Fr =
20 ,16 1,2 x0,19
88,42 Kg
Harga : X = 0,56 Y = 2,30 Maka : Pa = X . Fr + Y . Fa = 0,56 x 88,42 + 2,30 x 20,16 = 95,88 Kg
Jika C (Kg) menyatakan beban nominal dinamis spesifik dan Pa (Kg) beban ekivalen dinamis, nama faktor kecepatan (fn) untuk bantalan bola adalah:
3,33 1 n 3
fn fn
.................................................................................................( Lit 1, hal 136 )
dimana : n = 6000 rpm
3,33 1 1/3 3 = 0,0056 = 0,177 6000
fn fn
Maka :
Sedangkan faktor umur bantalan adalah : fh
fn.
C Pa
0,177 177 x
2090
95,88
3,86
Sehingga umur nominal untuk bantalan bola adalah : Lh = 500 . (fh) 3....................................................................................( Lit 1, hal 136 ) = 500 x ( 3,86 ) 3
= 28756,228 jam
38
Diperkirakan ketahanan dari bantalan, dilihat dari umur nominal bantalan ( Lh = 28756,228 jam) dan berdasarkan dalam tabel umur bantalan, maka bantalan ini termasuk pemakaian sebentar – sebentar – sebentar ( tidak terus menerus ).
Dalam perencanaan ini direncanakan pemakaian selama ( 24 jam ) perhari maka : 28756,228 24
1198 hari
Sehingga diperkirakan umur bantalan
apabila dipakai secara kontiniu
(24am/hari) maka lamanya pemakaian kira – kira – kira kira 3,273 tahun, dimana 1 tahun 366 hari.
3.6.Baut
Baut merupakan pengikat yang sangat penting untuk mencegah kecelakaan dan kerusakan pada mesin. Perencanaan kopling ini memiliki dua macam baut : a. Baut pengikat poros dengan flywheel ada 8 buah. b. Buat pengikat rumah kopling dengan flywheel ada 12 buah. Pemeriksaan baut pengikat poros dengan poros dengan fl ywheel R = 40 mm.
Gambar 3.6.A Baut
3.6.1. Perhitungan Baut A. Baut pengikat poros dengan flywheel
Jumlah baut yang di rencanakan (n) ada 8 buah Gaya yang di tekan setiap baut (F) F
Mtc R
Dimana:
39
Mtd = moment moment torsi rencana = 10977 kg/mm kg/mm Maka : F = 10977 kg/mm 40 mm = 274,4 kg
Sehingga beban tarik aksial (Fb) : Fb Fb
F N 274,4 8
Fb = 34,3 kg Bahan terbuat dari SS 50 dengan kekuatan tarik ( τ b) = 55 kg/mm2, Tegangan geser izin ( τg) adalah :
g
b Sf 1 xSf 2
Dimana : Sf = Faktor keamanan untuk baja karbon tempa = 8 Sf = Faktor keamana untuk baja karbon dengan dengan pengaruh massa 1,3-3,0 = 3,0 (3,0 diambil) τg
= 55 kg/mm2 8x2 = 3,43 kg/mm2
Tegangan tarik yang terjadi ( τt) adalah : t
Fb A
Dimana: Fb = beban tarik aksial
t
= Tegangan tarik yang di izinkan
Maka : W= F
40
d1 >
=
d1 >
=
4.w
xn
4 x274,4 Kg 3,14 x8
= 43,69 d1 = 43,129 ( Sesuai table 3.6 ) A
4
d 1 2
= 3,14 (43,129)2 4 A = 1460,19 mm
Sehingga : τt
= 34,3 kg 1460,19 mm = 0,0235 kg/mm 2
Syarat pemakaian τg > τt = 3,43 kg/mm 2 > 0,0235 kg/mm 2 Maka konstruksi baut pengikat poros dengan flywheel aman untuk di pakai dan spesefikasi yang sudah di dapat atau di rencanakan antara lai n : Diameter luar (D)
= 48,000 mm
Diameter Efektif (D2) = 44,752 mm Diameter dalam (D1)
= 43,129 mm
Jarak bagi (ρ ( ρ)
= 5 mm
Tinggi kaitan (H)
= 2,706 mm
B. Baut pengikat rumah kopling dengan flywheel
Jumlah baut yang di rencanakan ada 12 buah Jarak sumbu ke baut (R) = 60 mm.
41
Gambar 3.6.B Baut
Maka gaya yang di terima oleh setiap baut adalah adala h : F = Mtd R = 10977 kg/mm 60 mm = 182,95 kg Sehingga gaya yang di terima oleh setiap baut (fb) adalah : fb = F n = 182,95 12 = 15,245 kg Bahan baut adalah SS 50 dengan kekuatan tarik ( τ b) adalah adalah 55 kg/mm 2 W= F d1 >
=
d1 >
=
4.w
xn
4 x182,95 Kg 3,14 x12
= 19,42 mm ( diambil 19,294 ) Maka di peroleh A = π (19,294)2 4 = 29.22 mm2
Sehingga : τt
= 15,245 kg 29,22 mm = 0,52 kg/mm2
Syarat pemakaian adalah τg > τt = 3,43 kg/mm 2 > 0,52 kg/mm 2. tegangan geser izin lebih besar dari tegangan tarik yang terjadi sehingga aman digunakan. Maka baut pengikat flywheel dengan rumah kopling aman untuk di pakai dari spesifikasi yang sudah di dapat dan diperoleh : Diameter luar (D)
= 22,000 mm
Diameter Efektif (D2) = 20,376 mm
42
Diameter dalam (D1) = 19,294mm Jarak bagi (ρ ( ρ)
= 2,5 mm
Tinggi kaitan (H)
= 1,353mm
Tabel 3.6. Ulir
Jarak bagi ρ
Tinggi kaitan H1
Ulir dalam Diameter Luar D
Diameter efektifD 2
Diameter dalamD1
Ulir luar 1
2
3
M6 M7 M8 M9 M 10 M 11 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 M 30 M 33 M 36 M 39 M 42 M 45 M 48 M 52 M 56 M 60 M 64 M 68
1 1 1,25 1,25 1,5 1,5 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5 4 4 4,5 4,5 5 5 5,5 5,5 6 6
0,541 0,541 0,677 0,677 0,812 0,812 0,947 1,083 1,083 1,353 1,353 1,353 1,624 1,624 1,894 1,894 2,165 2,165 2,436 2,436 2,706 2,706 2,977 2,977 3,248 3,248
Diameter luar d
Diameter efektif d2
Diameter inti d1
6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 11,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 22,000 24,000 27,000 30,000 33,000 36,000 39,000 42,000 45,000 48,000 52,000 56,000 60,000 64,000 68,000
5,350 6,350 7,188 8,188 9,026 10,026 10,863 12,710 14,710 16,376 18,376 20,376 22,051 25,051 27,727 30,727 34,402 36,402 39,007 42,007 44,752 48,752 54,428 56,428 60,103 64,103
4,917 5,917 6,647 7,647 8,367 9,367 10,106 11,835 13,835 15,249 17,294 19,294 20,752 23,752 26,752 29,211 31,670 34,670 37,129 40,129 42,129 46,587 50,046 54,046 57,505 61,505
Sumber : literature 1 hal 290
3.7. Paku Keling
Bentuk dan ukuran paku keeling menurut normalisasi Dn 101 diberikan dalam table.
43
Gambar 3.7. Paku Keling
Tabel 3.7. Jenis dan sketsa
Dimensi 2 mm – mm – 37 37 mm (1,6 – (1,6 – 1,8) 1,8) d (0,6 – (0,6 – 0,8) 0,8) d (3 – (3 – 10) 10) d 2,6 mm – mm – 31 31 mm (1,6 – (1,6 – 1,8) 1,8) d (0,6 – (0,6 – 0,8) 0,8) d Σ 5 + (1,5 – 1,7) – 1,7) d Σ 5 = jlh tebal plat 2,3 mm – mm – 36 36 mm (1,5 – (1,5 – 2) 2) d (0,4-0,5) d
D Qa N L D Qa N L D Qa n
3.7.1. Perhitungan Paku Keling
Untuk mengikat plat gesek dengan plat pembawa digunakan sistem sambungan paku keling. Pada perencanaan paku keling ini, direncanakan paku keling seban yak n = 24 buah. Pada perencanaan paku keling di ambil dari bahan Aluminium dengan kekuatan tarik τ b = 37 kg/mm 2, dimana paku keling yang di rencanakan r encanakan ( 2,3 – 2,3 – 6 6 ) atau flat – flat – head river. Sehingga : d p = diameter paku (direncanakan ) = 3 mm L
=
lebar permukaan plat gesek = 2317 mm
V
=
faktor keamanan ( 8- 10 ) direncanakan = 10
L p =
jarak antara paku keling ( L p = 2,2 . d p )
D kp =
diameter kepala paku keling ( 14,6 . d k )
d k =
4 (direncanakan )
44
maka : D kp = 1,6 x 4 = 6,4 mm gaya yang berkerja pada paku keling adalah ; P = P = M p…………………………………………( Lit : 3, hal : 14 ) L p Dimana : M p = L p =
10977 kg mm 2,2 x d p 2,2 x 3 = 6,6 mm
Jadi : P = P = 10977 = 1663,18 kg mm 6,6 sedangkan gaya yang berkerja pada masing – masing paku keling dapat di asumsikan dengan persamaan berikut ini : P’ =
P = 10977 = 457,37 kg mm n 24
dengan faktor keamanan yang di rencanakan sebesar v = 10, maka di peroleh tegangan izin sebesar : Σ t = τ b = 37 = 3,7 kg/mm 2 V 10 Sedangkan tegangan geser (τ ( τg ) adalah : τg =
P’
kg/mm2
n . F1 dimana : P’
= gaya yang bekerja pada masing – masing – masing masing paku keling
F1 = luas penampang paku keling = π . d12 4 d1 = diameter lubang paku keling ( d + 1 = 3 + 1 = 4 mm = 0,4 cm ) n =
jumlah paku keling = 24 buah
jadi : F1 = π . d12 = 3,14 x 42 = 12,56 cm 2 4 4 maka : τg =
P’
n . F1
=
457,37 = 1,517 kg/mm 24 x 12,56
2
sehingga tegangan geser yang di izinkan adalah :
45
τ gl
= 0,8 . Σ t 0,8 x 3,7 = 2,96 kg/mm 2
=
sehingga diperoleh tegangan geser yang di izinkan lebih besar dari pada tegangan geser yang terjadi τ
gl
> τg atau 2,96 kg/mm 2 > 1,517 kg/mm 2 , jadi paku
keling aman digunakan terhadap tegangan geser yang terjadi pada satu kopling yang bekerja. Tegangan tumbuk yang terjadi pada paku keling adalah : P =
P’
kg/mm2
n . Fa . S Dimana : Fa = luas penampang D1 = diameter lubang S
= tebal plat
N = jumlah paku keling Sedangkan tegangan tumbuk izin adalah : P1 = 2 . Σ t
Maka :
P1 = 2 x 3,7 = 7,4 kg/mm 2 Agar konstruksi aman maka : P1 > P P1 >
P’ ___
n . Fa . d p 7,4 kg/mm 2 > 457,37____ 24 x 4 x S S >
457,37 710,4
S = 0,644 mm Maka tegangan tumbuk yang terjadi antara paku keling dan plat pembawa adalah : P =
P’
kg/mm2
n . Fa .S
46
= ___ 457,37_____ 24 x 4 x 3 x 0,644 = 2,47 kg/mm2 jadi tegangan tumbuk izin lebih besar dari pada tegangan tumbuk yang terjadi yakni : P1 > P atau 7,4 kg/mm 2 > 2,47 kg/mm 2 , berarti konstruksi paku keling aman terhadap hanya tumbuk yang terjadi.
47
BAB IV PERAWATAN MAINTENANCE ( PEMELIHARAAN )
Pemeliharaan yang di butuhkan oleh kopling adalah perawatan berkala yang di lakukan setiap 6 bulan sekali, meliputi :
Pembersihan sisa- sisa gesekan plat gesek yang berbahan dasar asbes yang biasanya meninggalkan sisa di bagian dalam dari rumah kopling. kopling.
Pemberian minyak pelumas pada pegas kopling guna mencegah karat yang timbul karena usia atau waktu.
Penggantian karet penekan kopling yang biasanya juga rusak karena waktu atau jangka pemakaian.
Pemeliharaan ini haruslah dilakukan di bengkel, hal ini karena untuk membongkar kopling kita terlebih dahulu haruslah menurunkan rumah transmisi atau biasa di sebut (transdown).
Dengan pemakaian dari kopling yang tidak terlalu dipaksakan dapat membuat kopling menjadi lebih tahan lama dan awet.
48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Dalam perencanaan ini dapat ditarik beberapa kesimpulan:
1. Suatu perncanaan dapatdikatakan aman apabila harga yang didapa tlebih kecil dari pada harga yang diizinkan
2. Dalam perencanaan ini ukuran-ukuran poros sangat penting karena turut mempengaruhi perhitungan kopling yang direncanakan.
3. Dalam desain poros dan kopling, bahan poros harus lebih kuat dari pada ba han ha n untu un tuk k ko plin pl ing g
Dari perhitungan rancangan Kopling TOYOTA AVANZA dapat diambil kesimpulan : 1. Perhitungan Poros
Moment Torsi (T)
=
10977
Kg mm
Bahan Poros
=
S45C-D
Diameter Poros
=
30
mm
2. Perhitungan Sline Dan Naaf
Bahan spline
=
S45C-D
Lebar spline (w)
=
15
mm
Kedalaman spline
=
3,52
mm
Jari-Jari spline (d)
=
16,76
mm
Diameter spline (d)
=
37,04
mm
Diameter spline (L)
=
57
mm
3. Perhitungan Plat gesek
Diameter Luar (D2)
=
241
mm
Diameter Luar (D1)
=
160,6
mm
Luas Plat Gesek
=
2317
mm 2
4. Perhitungan Pegas
49
Bahan Pegas Matahari dan Pegas Matahari
=
SUS 316 WPA
Panjang Pegas Maksimum
=
30
Jari-jari plat pegas
=
mm
6,5 mm
5. Perhitungan Bantalan
Bahan Bantalan
=
FC45C-D
Beban dinamis spesifikasi
=
2090 Kg
Diameter Luar
=
72
mm
Diameter dalam (d)
=
30
mm
Lebar bantalan
=
19
mm
6. Perhitungan Baut
Bahan Baut
=
S50C-D
Diameter inti Baut
=
43,12 mm
Jarak Bagi (p)
=
5
Tegangan Geser Ijin
=
3,43
Tegangan Tarik
=
0,235 Kg/mm 2
mm Kg/mm 2
7. Perhitungan Paku Keling
Bahan Paku Keling
=
Diameter paku keling
=
3
mm
Tegangan geser izin
=
2,96
kg/mm²
Tegangan geser yang terjadi
=
1,517
kg/mm²
Alumanium
Saran
Dari perhitungan rancangan Kopling TOYOTA AVANZA
dapat diambil
kesimpulan : Untuk perencanaan ini sebaiknya diperhatikan bahan yang 1. Digunakan untuk desain poros dan komponen-komponen kopling .
2. Dalam perencanaan kopling tegangan izin harus lebih besar dari teganagan yang terjadi.
50
Untuk mendapatkan hasil yang optimal maka persentase perbandingan antar tegangan izin dengan tegangan yang terjadi adalah 75 – 75 – 85%. 85%. 3. Dalam perencaan tersebut tegangan yang terjadi harus disesuaikan dengan bahan fungsi dan pemakaian. 4. Untuk memperpanjang masa pemakaian kopling maka perlu diperhatikan bagian – bagian elemen mesin yang perlu diganti sebelum melewati ketentuan pemakaian dari e;emen mesin tersebut. 5. Perlu perawatan intensif agar kopling dapat bekerja dengan baik. 6. Suatu perncanaan sebaiknya diperhatikan bahwa harga yang
Didapat
darihasil perhitungan harus lebih kecil dari pada harga yang diizinkan
51
DAFTAR PUSTAKA
1. Ir. Sularso, MSME dan Kyokatsu Suga, 1983, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, P.T. Pradya Paramitha Jakarta.
2. Ir. Jack Stolk dan Ir. C. Kros, 1993, Elemen Mesin ( Elemen Kostruksi Bangunan Mesin ), PENERBIT Erlangga, Jakarta Pusat.
3. Niemann, H. Winter. 1992; Elemen Elemen Mesin Jilid 2. Erlangga, Jakarta.
52
