171010300403.docx
Suhada25
86 views
60 slides
Aug 02, 2022
Slide 1 of 60
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
About This Presentation
Permohonan
Slide Content
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
i
RANCANGAN KOPLING KIJANG INOVA
Oleh
SUHADA
NIM 171010300403
PRODI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PAMULANG
TANGERANG SELATAN
TAHUN 2020
i
RANCANGAN KOPLING KIJANG INOVA
Oleh
SUHADA
NIM 171010300403
PRODI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PAMULANG
TANGERANG SELATAN
TAHUN 2020
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
ii
KATA PENGANTAR
Berdasarkan kurikulum jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, maka setiap mahasiswa diwajibkan untuk menyelesaikan tugas rancang
elemen mesin. Pada tugas rancang elemen mesin yang mempunyai beban 2 SKS,
mahasiswa diberikan tugas untuk merancang Kopling. Adapun syarat untuk mengikuti
tugas rancang ini adalah sudah pernah mengikuti kuliah elemen mesin
Pada tugas rancang elemen mesin ini, penulis memilih jenis kendaraan Kijang
Innova yang mempunyai daya 136 PS dan putaran 5600 rpm. Untuk itu penulis telah
berusaha untuk menyelesaikan tugas rancang ini dengan sebaik-baiknya. Namun
demikian, penulis menyadari bahwa hasil rancangan ini jauh dari sempurna dan oleh
karena itu, penulis mengharapkan koreksi dan saran-saran dari pembaca yang sifatnya
membangun agar tugas rancang ini bisa bertambah baik dan lebih sempurna bagi
pembaca.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam,
MSME yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing dan menuntun penulis
untuk menyelesaikan tugas rancang ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih.
Medan, 01 Oktober 2007
Penulis,
Parlot P T Lbn Gaol
NIM : 04 0401 087
ii
KATA PENGANTAR
Berdasarkan kurikulum jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, maka setiap mahasiswa diwajibkan untuk menyelesaikan tugas rancang
elemen mesin. Pada tugas rancang elemen mesin yang mempunyai beban 2 SKS,
mahasiswa diberikan tugas untuk merancang Kopling. Adapun syarat untuk mengikuti
tugas rancang ini adalah sudah pernah mengikuti kuliah elemen mesin
Pada tugas rancang elemen mesin ini, penulis memilih jenis kendaraan Kijang
Innova yang mempunyai daya 136 PS dan putaran 5600 rpm. Untuk itu penulis telah
berusaha untuk menyelesaikan tugas rancang ini dengan sebaik-baiknya. Namun
demikian, penulis menyadari bahwa hasil rancangan ini jauh dari sempurna dan oleh
karena itu, penulis mengharapkan koreksi dan saran-saran dari pembaca yang sifatnya
membangun agar tugas rancang ini bisa bertambah baik dan lebih sempurna bagi
pembaca.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam,
MSME yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing dan menuntun penulis
untuk menyelesaikan tugas rancang ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih.
Medan, 01 Oktober 2007
Penulis,
Parlot P T Lbn Gaol
NIM : 04 0401 087
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL v
DAFTAR GAMBAR vi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 3
2.1 Pengertian 3
2.2 Kopling Sebagai Elemen Mesin 3
2.3 Jenis Kopling 3
2.3.1 Kopling Tetap 4
2.3.2 Kopling Tidak tetap 8
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling 10
2.5 Dasar Pemilihan Kopling 12
2.6 Cara Kerja Kopling 13
2.7 Gambar Assembling 13
BAB 3 PERANCANGAN POROS 15
3.1 Pengertian 15
3.2 Macam –Macam Poros 15
3.3 Penentuan Daya Perencanaan 16
3.4 Pemilihan Bahan 18
3.5 Perencanaan Diameter Poros 20
3.6 Pemeriksaan Kekuatan Poros 21
BAB 4 PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF 22
4.1. Perancangan Spline 22
4.1.1. Standar Dalam Perancangan Spline 22
4.1.2. Pemilihan Spline 23
4.1.3. Analisa Beban 24
4.1.4. Pemilihan Bahan 25
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline 25
4.2. Perancangan Naaf 27
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf 27
4.2.2. Pemilihan Naaf 28
4.2.3. Analisa Beban 29
4.2.4. Pemilihan Bahan 29
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf 29
BAB 5 PERANCANGAN PLAT GESEK 32
5.1. Pemilihan Bahan 32
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek 33
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek 35
5.4. Analisa getaran pada plat gesek 37
BAB 6 PERANCANGAN PEGAS 46
6.1 Pegas Matahari 46
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL v
DAFTAR GAMBAR vi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 3
2.1 Pengertian 3
2.2 Kopling Sebagai Elemen Mesin 3
2.3 Jenis Kopling 3
2.3.1 Kopling Tetap 4
2.3.2 Kopling Tidak tetap 8
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling 10
2.5 Dasar Pemilihan Kopling 12
2.6 Cara Kerja Kopling 13
2.7 Gambar Assembling 13
BAB 3 PERANCANGAN POROS 15
3.1 Pengertian 15
3.2 Macam –Macam Poros 15
3.3 Penentuan Daya Perencanaan 16
3.4 Pemilihan Bahan 18
3.5 Perencanaan Diameter Poros 20
3.6 Pemeriksaan Kekuatan Poros 21
BAB 4 PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF 22
4.1. Perancangan Spline 22
4.1.1. Standar Dalam Perancangan Spline 22
4.1.2. Pemilihan Spline 23
4.1.3. Analisa Beban 24
4.1.4. Pemilihan Bahan 25
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline 25
4.2. Perancangan Naaf 27
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf 27
4.2.2. Pemilihan Naaf 28
4.2.3. Analisa Beban 29
4.2.4. Pemilihan Bahan 29
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf 29
BAB 5 PERANCANGAN PLAT GESEK 32
5.1. Pemilihan Bahan 32
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek 33
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek 35
5.4. Analisa getaran pada plat gesek 37
BAB 6 PERANCANGAN PEGAS 46
6.1 Pegas Matahari 46
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
iv
6.1.1 Analisa Gaya 47
6.1.2. Pemilihan Bahan 49
6.2 Pegas Kejut 50
6.2.1 Analisa Gaya 51
6.2.2 Pemilihan Bahan 51
6.2.3 Analisa Tegangan Geser 52
6.2.4. Penentuan Ukuran 52
DAFTAR PUSTAKA. 54
iv
6.1.1 Analisa Gaya 47
6.1.2. Pemilihan Bahan 49
6.2 Pegas Kejut 50
6.2.1 Analisa Gaya 51
6.2.2 Pemilihan Bahan 51
6.2.3 Analisa Tegangan Geser 52
6.2.4. Penentuan Ukuran 52
DAFTAR PUSTAKA. 54
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling 12
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan 17
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin
untuk poros 18
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE ) 23
Tabel 5.1 Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang
diizinkan 33
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling 12
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan 17
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin
untuk poros 18
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE ) 23
Tabel 5.1 Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang
diizinkan 33
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kopling Bus 4
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku 5
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa 5
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban 6
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes 6
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang 7
Gambar 2.7 Kopling Rantai 7
Gambar 2.8 Kopling Gigi 8
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook 8
Gambar 2.10 Kopling Cakar 9
Gambar 2.11 Kopling Plat 9
Gambar 2.12 Kopling Kerucut 10
Gambar 2.13 Kopling Friwil 10
Gambar 2.14 Assembling 14
Gambar 3.1 Poros 15
Gambar 4.1 Spline 23
Gambar 4.2 Naaf 27
Gambar 5.1 Plat Gesek 32
Gambar 5.2 Pemodelan plat gesek 37
Gambar 5.3 Kedudukan Piringan 38
Gambar 6.1 Pegas Matahari 47
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari 47
Gambar 6.3 Pegas Kejut 51
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kopling Bus 4
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku 5
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa 5
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban 6
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes 6
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang 7
Gambar 2.7 Kopling Rantai 7
Gambar 2.8 Kopling Gigi 8
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook 8
Gambar 2.10 Kopling Cakar 9
Gambar 2.11 Kopling Plat 9
Gambar 2.12 Kopling Kerucut 10
Gambar 2.13 Kopling Friwil 10
Gambar 2.14 Assembling 14
Gambar 3.1 Poros 15
Gambar 4.1 Spline 23
Gambar 4.2 Naaf 27
Gambar 5.1 Plat Gesek 32
Gambar 5.2 Pemodelan plat gesek 37
Gambar 5.3 Kedudukan Piringan 38
Gambar 6.1 Pegas Matahari 47
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari 47
Gambar 6.3 Pegas Kejut 51
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
1
BAB 1
PENDAHULUAN
Untuk dapat menggunakan daya yang dihasilkan oleh suatu pembangkit tenaga
diperlukan elemen-elemen transmisi daya yang akan meneruskan daya ke bagian yang
memerlukannya. Salah satu elemen mesin yang dipakai untuk mentransmisikan daya
adalah kopling (clutch). Kopling digunakan untuk memutus atau menyambung daya dari
suatu poros ke poros lain. Daya yang dipindahkan ialah berbentuk daya mekanis yaitu
berbentuk putaran.
Tenaga keluaran dari poros input motor penggerak tidak dapat secara langsung
digunakan, tetapi harus dihubungkan kesuatu alat transmisi, yang akan mengatur daya
ynag dibutuhkan. Untuk mengatur daya yang ditransmisikan ini digunakan suatu
komponen transmisi yaitu kopling, dalam hal ini kopling plat gesek.
Dalam laporan ini, ruang lingkup yang akan dibahas adlah perhitungan dan
perencanaan sebuah kopling tidak tetap yaitu kopling plat gesek plat tunggal yang akan
digunakan pada mobil kijang innova dengan spesifikasi :
Daya (N) = 136 PS
Putaran (n) = 5600 rpm
Pada bab 1 merupakan pendahuluan, bab ini membahas tentang pengertian dan
alasan penulisan laporan ini. Pada bab 2 ada tinjauan pustaka, yang membahas tentang
berbagai macam jenis kopling serta penggunaannya dan alas an pemilihan jenis kopling
yang akan dirancang. Bab 3 : perancangan poros yang akan menghitung dimensi (ukuran-
ukuran) dan pemilihan bahan yang cocok dengan poros tersebut. Bab 4 berisikan
perancangan spline dan naaf yaitu merancang komponen dan memilih bahan yang sesuai.
1
BAB 1
PENDAHULUAN
Untuk dapat menggunakan daya yang dihasilkan oleh suatu pembangkit tenaga
diperlukan elemen-elemen transmisi daya yang akan meneruskan daya ke bagian yang
memerlukannya. Salah satu elemen mesin yang dipakai untuk mentransmisikan daya
adalah kopling (clutch). Kopling digunakan untuk memutus atau menyambung daya dari
suatu poros ke poros lain. Daya yang dipindahkan ialah berbentuk daya mekanis yaitu
berbentuk putaran.
Tenaga keluaran dari poros input motor penggerak tidak dapat secara langsung
digunakan, tetapi harus dihubungkan kesuatu alat transmisi, yang akan mengatur daya
ynag dibutuhkan. Untuk mengatur daya yang ditransmisikan ini digunakan suatu
komponen transmisi yaitu kopling, dalam hal ini kopling plat gesek.
Dalam laporan ini, ruang lingkup yang akan dibahas adlah perhitungan dan
perencanaan sebuah kopling tidak tetap yaitu kopling plat gesek plat tunggal yang akan
digunakan pada mobil kijang innova dengan spesifikasi :
Daya (N) = 136 PS
Putaran (n) = 5600 rpm
Pada bab 1 merupakan pendahuluan, bab ini membahas tentang pengertian dan
alasan penulisan laporan ini. Pada bab 2 ada tinjauan pustaka, yang membahas tentang
berbagai macam jenis kopling serta penggunaannya dan alas an pemilihan jenis kopling
yang akan dirancang. Bab 3 : perancangan poros yang akan menghitung dimensi (ukuran-
ukuran) dan pemilihan bahan yang cocok dengan poros tersebut. Bab 4 berisikan
perancangan spline dan naaf yaitu merancang komponen dan memilih bahan yang sesuai.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
2
Bab 5 adalah perancangan plat gesek disertai dengan analisis getaran yang terjadi pada
plat gesek. yang cocok untuk kopling ini. Bab 6 yaitu perancangan pegas, yaitu merancang
dan memilih pegas yang dipakai pada kopling ini. Bab 7 yaitu perancangan paku keling,
yaitu menghitung dimensi dan bahan paku keeling. Bab 8 membahas tentang baut dan
mur. Bab 9 membahas tentang bantalan. Bab 10 membahas tentang bio mekanik pada
kopling. Bab 11 yaitu berupa kesimpulan dan saran-saran. Dan Bab terakhir yaitu berisikan
Daftar Pustaka yang digunakan dalam penulisan laporan ini.
2
Bab 5 adalah perancangan plat gesek disertai dengan analisis getaran yang terjadi pada
plat gesek. yang cocok untuk kopling ini. Bab 6 yaitu perancangan pegas, yaitu merancang
dan memilih pegas yang dipakai pada kopling ini. Bab 7 yaitu perancangan paku keling,
yaitu menghitung dimensi dan bahan paku keeling. Bab 8 membahas tentang baut dan
mur. Bab 9 membahas tentang bantalan. Bab 10 membahas tentang bio mekanik pada
kopling. Bab 11 yaitu berupa kesimpulan dan saran-saran. Dan Bab terakhir yaitu berisikan
Daftar Pustaka yang digunakan dalam penulisan laporan ini.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian
Kopling adalah bagian dari komponen sistem transmisi yang berfungsi untuk
menyambung dan memutuskan daya dan putaran yang dihasilkan dari poros input ke
poros output. Kopling memegang peranan yang penting pada saat pergantian transmisi,
dimana mesin harus bebas dan tidak berhubungan dengan sistem transmisi tersebut.
Kopling yang kan dibahas dalam perancangan ini adalah kopling gesek plat tunggal
yang digunakn pada kendaraan kijang innova dengan daya 136 PS dan putaran 5600 Rpm.
2.2 Kopling Sebagai Elemen Mesin
Kopling merupakan komponen mesin yang banyak sekali digunakan dalam
konstruksi mesin, sehingga untuk merencanakan kopling harus diperhatikan hal-hal
sebagai berikut ;
A. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukannya kecil.
b. Konstruksinya yang baik dan praktis
c. Pemasangan yang mudah dan cepat.
d. Material kopling harus tahan terhadap:
Temperatur yang tinggi
Bersifat penghantar arus
Keausan dan goresan
Koefisien gesek yang tinggi
Sifat ductility yang baik.
2.3 Jenis Kopling
Menurut konstruksinya secara umum kopling dapat dibagi atas dua
bagian, yaitu:
3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian
Kopling adalah bagian dari komponen sistem transmisi yang berfungsi untuk
menyambung dan memutuskan daya dan putaran yang dihasilkan dari poros input ke
poros output. Kopling memegang peranan yang penting pada saat pergantian transmisi,
dimana mesin harus bebas dan tidak berhubungan dengan sistem transmisi tersebut.
Kopling yang kan dibahas dalam perancangan ini adalah kopling gesek plat tunggal
yang digunakn pada kendaraan kijang innova dengan daya 136 PS dan putaran 5600 Rpm.
2.2 Kopling Sebagai Elemen Mesin
Kopling merupakan komponen mesin yang banyak sekali digunakan dalam
konstruksi mesin, sehingga untuk merencanakan kopling harus diperhatikan hal-hal
sebagai berikut ;
A. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukannya kecil.
b. Konstruksinya yang baik dan praktis
c. Pemasangan yang mudah dan cepat.
d. Material kopling harus tahan terhadap:
Temperatur yang tinggi
Bersifat penghantar arus
Keausan dan goresan
Koefisien gesek yang tinggi
Sifat ductility yang baik.
2.3 Jenis Kopling
Menurut konstruksinya secara umum kopling dapat dibagi atas dua
bagian, yaitu:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
4
1. Kopling tetap
2. Kopling tidak tetap
2.3.1 Kopling Tetap
Kopling tetap adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan
daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip),
dimana sumbu kedua poros terletak pada satu garis lurus atau dapat berbeda sedikit letak
sumbunya. Kopling tetap dibedakan lagi atas, kopling kaku, kopling luwes, dan kopling
universal.
2.3.1.1 Kopling Kaku
Kopling kaku digunakan bila kedua poros dihubungkan dengan sumbu
segaris. Kopling ini banyak digunakan pada poros mesin dan transmisi umum
dipabrik-pabrik.
Yang termasuk kedalam kopling kaku adalah:
a. Kopling Bus
Kopling ini digunakan apabila dua buah poros saling disambungkan sentrik
dengan teliti. Pada konstruksinya ujung poros pada kopling ini harus
dirapikan dan distel satu terhadap yang lainnya dengan teliti, juga pada arah
memanjang. Kopling ini sering digunakan pada bubungan, baling-baling
kapal, dan juga pada poros baling-baling.Kopling bus seperti terlihat pada
gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Kopling Bus
b. Kopling Flens Kaku
4
1. Kopling tetap
2. Kopling tidak tetap
2.3.1 Kopling Tetap
Kopling tetap adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan
daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip),
dimana sumbu kedua poros terletak pada satu garis lurus atau dapat berbeda sedikit letak
sumbunya. Kopling tetap dibedakan lagi atas, kopling kaku, kopling luwes, dan kopling
universal.
2.3.1.1 Kopling Kaku
Kopling kaku digunakan bila kedua poros dihubungkan dengan sumbu
segaris. Kopling ini banyak digunakan pada poros mesin dan transmisi umum
dipabrik-pabrik.
Yang termasuk kedalam kopling kaku adalah:
a. Kopling Bus
Kopling ini digunakan apabila dua buah poros saling disambungkan sentrik
dengan teliti. Pada konstruksinya ujung poros pada kopling ini harus
dirapikan dan distel satu terhadap yang lainnya dengan teliti, juga pada arah
memanjang. Kopling ini sering digunakan pada bubungan, baling-baling
kapal, dan juga pada poros baling-baling.Kopling bus seperti terlihat pada
gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Kopling Bus
b. Kopling Flens Kaku
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
5
Kopling flens kaku terdiri atas naaf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau
baja dan dipasang pada ujung dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada
flensnya. Dalam beberapa hal naaf dapat dipasang paa poros dengan sumbu pres
atau kerut. Kopling flens kaku seperti terlihat pada gambar 2.2 dibawah ini.
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku
c. Kopling Flens Tempa
Kopling ini flensnya ditempa menjadi satu dengan poros pada ujung poros dan
disebut poros flens tempa. Keuntungannya adalah diameter flens dibuat kecil
karena tidak memerlukan naaf. Kopling flens tempa seperti terlihat pada gambar
2.3 dibawah ini.
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa
2.3.1.2 Kopling Luwes
Mesin –mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling
kaku memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua poros yang saling
dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus, selain itu getaran dan tumbukan yang
terjadi dalam penerusan daya antara poros penggerak dan yang digerakkan tidak
dapat diredam sehingga memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi
berisik. Untuk menghindari kelemahan-kelemahan tersebut dapat digunakan
5
Kopling flens kaku terdiri atas naaf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau
baja dan dipasang pada ujung dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada
flensnya. Dalam beberapa hal naaf dapat dipasang paa poros dengan sumbu pres
atau kerut. Kopling flens kaku seperti terlihat pada gambar 2.2 dibawah ini.
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku
c. Kopling Flens Tempa
Kopling ini flensnya ditempa menjadi satu dengan poros pada ujung poros dan
disebut poros flens tempa. Keuntungannya adalah diameter flens dibuat kecil
karena tidak memerlukan naaf. Kopling flens tempa seperti terlihat pada gambar
2.3 dibawah ini.
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa
2.3.1.2 Kopling Luwes
Mesin –mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling
kaku memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua poros yang saling
dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus, selain itu getaran dan tumbukan yang
terjadi dalam penerusan daya antara poros penggerak dan yang digerakkan tidak
dapat diredam sehingga memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi
berisik. Untuk menghindari kelemahan-kelemahan tersebut dapat digunakan
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
6
kopling luwes terutama bila terdapat ketidaklurusan antara sumbu kedua porosnya.
Jenis-jenis kopling luwes diantaranya :
a. Kopling Karet Ban
Kopling ini dihubungkan oleh suatu lapisan karet pada bagian luarnya. Pada lapisan
karet ini diperkuat oleh rangkaian kawat dan dipasang oleh baut pada sekeliling
poros. Dengan adanya karet ban ini memungkinkan poros tidak pada satu garis
lurus. Kopling karet ban seperti terlihat pada gambar 2.4 dibawah ini.
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban
b. Kopling Flens Luwes
Kopling ini adalah kopling tetap yang menggunakan baut untuk menghubungkan
kedua poros dimana dilengkapi dengan bus karet atau kulit sehingga
memungkinkan poros tidak pada satu garis. Kopling flens luwes seperti terlihat
pada gambar 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes
c. Kopling Karet Bintang
6
kopling luwes terutama bila terdapat ketidaklurusan antara sumbu kedua porosnya.
Jenis-jenis kopling luwes diantaranya :
a. Kopling Karet Ban
Kopling ini dihubungkan oleh suatu lapisan karet pada bagian luarnya. Pada lapisan
karet ini diperkuat oleh rangkaian kawat dan dipasang oleh baut pada sekeliling
poros. Dengan adanya karet ban ini memungkinkan poros tidak pada satu garis
lurus. Kopling karet ban seperti terlihat pada gambar 2.4 dibawah ini.
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban
b. Kopling Flens Luwes
Kopling ini adalah kopling tetap yang menggunakan baut untuk menghubungkan
kedua poros dimana dilengkapi dengan bus karet atau kulit sehingga
memungkinkan poros tidak pada satu garis. Kopling flens luwes seperti terlihat
pada gambar 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes
c. Kopling Karet Bintang
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
7
Kopling ini juga hampir sama kerjanya dimana digunakan karet sehingga
memungkinkan poros ikut berputar tidak pada satu garis seperti yang terlihat pada
gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang
d. Kopling Rantai
Sesuai dengan namanya kopling ini menggunakan rantai untuk
menghubungkan kedua buah poros seperti terlihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Kopling Rantai
e. Kopling Gigi
Kopling ini pada bagaian sillinder dalam terdapat gigi-gigi yang dihubungkan
dengan silinder luar. Silinder luar ini dihubungkan dengan menggunakan baut.
Pada kopling ini terdapat tempat untuk memasukkan minyak. Kopling gigi seperti
terlihat pada gambar 2.8.
7
Kopling ini juga hampir sama kerjanya dimana digunakan karet sehingga
memungkinkan poros ikut berputar tidak pada satu garis seperti yang terlihat pada
gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang
d. Kopling Rantai
Sesuai dengan namanya kopling ini menggunakan rantai untuk
menghubungkan kedua buah poros seperti terlihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Kopling Rantai
e. Kopling Gigi
Kopling ini pada bagaian sillinder dalam terdapat gigi-gigi yang dihubungkan
dengan silinder luar. Silinder luar ini dihubungkan dengan menggunakan baut.
Pada kopling ini terdapat tempat untuk memasukkan minyak. Kopling gigi seperti
terlihat pada gambar 2.8.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
8
Gambar 2.8 Kopling Gigi
2.3.1.3 Kopling Universal
Salah satu jenis kopling universal yaitu kopling universal hook. Kopling ini
dirancang sedemikian rupa sehingga mampu memindahkan putaran walaupun poros
tidak sejenis. Kopling universal seperti terlihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook
2.3.2 Kopling Tidak tetap
Kopling tidak tetap adalah elemen mesin yang menghubungkan poros yang
digerakkan dan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya
serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut,baik dalam keadan diam
maupun berputar. Yang termasuk kopling tidak tetap antara lain :
8
Gambar 2.8 Kopling Gigi
2.3.1.3 Kopling Universal
Salah satu jenis kopling universal yaitu kopling universal hook. Kopling ini
dirancang sedemikian rupa sehingga mampu memindahkan putaran walaupun poros
tidak sejenis. Kopling universal seperti terlihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook
2.3.2 Kopling Tidak tetap
Kopling tidak tetap adalah elemen mesin yang menghubungkan poros yang
digerakkan dan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya
serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut,baik dalam keadan diam
maupun berputar. Yang termasuk kopling tidak tetap antara lain :
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
9
2.3.2.1 Kopling Cakar
Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan
gesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua 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 sebaliknya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan
berputar tetapi hanya baik untuk satu putaran saja. Kopling cakar seperti terlihat
dalam gambar 2.10.
Gambar 2.10 Kopling Cakar
2.3.2.2 Kopling Plat
Kopling ini meneruskan momen dengan perantaraan gesekan. Dengan demikikan
pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan
dapat dihindari. Selain itu, karena dapat terjadi slip maka kopling ini sekaligus juga
dapat berfungsi sebagai pembatas momen. Menurut jumlah platnya, kopling ini
dibagi aatas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak; dan menurut cara
pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, hidrolik dan magnetik. Kopling
disebut kering bila plat-plat gesek tersebut bekerja dalam keadaan kering dan
disebut basah bila terendam atau dilumasi dengan minyak. Kopling plat gesek
adalah seperti gambar 2.11.
Gambar 2.11 Kopling Plat
9
2.3.2.1 Kopling Cakar
Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan
gesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua 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 sebaliknya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan
berputar tetapi hanya baik untuk satu putaran saja. Kopling cakar seperti terlihat
dalam gambar 2.10.
Gambar 2.10 Kopling Cakar
2.3.2.2 Kopling Plat
Kopling ini meneruskan momen dengan perantaraan gesekan. Dengan demikikan
pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan
dapat dihindari. Selain itu, karena dapat terjadi slip maka kopling ini sekaligus juga
dapat berfungsi sebagai pembatas momen. Menurut jumlah platnya, kopling ini
dibagi aatas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak; dan menurut cara
pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, hidrolik dan magnetik. Kopling
disebut kering bila plat-plat gesek tersebut bekerja dalam keadaan kering dan
disebut basah bila terendam atau dilumasi dengan minyak. Kopling plat gesek
adalah seperti gambar 2.11.
Gambar 2.11 Kopling Plat
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
10
2.3.2.3 Kopling Kerucut ( Cone Clutch)
Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk kerucut. Kopling ini
mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat
ditransmisikan momen yang besar. Kelemahannya adalah daya yang diteruskan
tidak seragam. Kopling kerucut seperti terlihat pada gambar 2.12.
Gambar 2.12 Kopling Kerucut
2.3.2.4 Kopling Friwil
Dalam permesinan sering diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirinya
bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan
arah dari poros yang digerakkan. Kopling friwil seperti yang terlihat pada gambar
2.13.
Gambar 2.13 Kopling Friwil
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling
Secara umum bagian-bagian utama dari sebuah kopling terdiri atas :
a. Roda Penerus ( flywheel)
10
2.3.2.3 Kopling Kerucut ( Cone Clutch)
Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk kerucut. Kopling ini
mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat
ditransmisikan momen yang besar. Kelemahannya adalah daya yang diteruskan
tidak seragam. Kopling kerucut seperti terlihat pada gambar 2.12.
Gambar 2.12 Kopling Kerucut
2.3.2.4 Kopling Friwil
Dalam permesinan sering diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirinya
bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan
arah dari poros yang digerakkan. Kopling friwil seperti yang terlihat pada gambar
2.13.
Gambar 2.13 Kopling Friwil
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling
Secara umum bagian-bagian utama dari sebuah kopling terdiri atas :
a. Roda Penerus ( flywheel)
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
11
Berupa sebuah piringan yang dihubungkan dengan poros penggerak (poros
engkol) pada salah satu sisinya. Flywheel ini akan berputar mengikuti putaran dari
poros penggerak.
b. Plat Penekan ( Pressure Plat)
Plat penekan berfungsi untuk menekan plat gesek kearah roda penerus pada saat
kopling terhubung.
c. Plat Gesek ( disc clutch )
Plat gesek ditempatkan diantara roda penerus dan plat penekan. Plat gesek ini
berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran dari roda penerus ke naaf saat
kopling terhubung.
d. Naaf
Naaf berfungsi untuk menghubungkan plat gesek dengan spline pada poros yang
digerakkan. Pada saat kopling terhubung maka daya dan putaran akan diteruskan
dari plat gesek ke poros yang digerakkan melalui naaf.
e. Spline
Spline adalah gigi luar yang terdapat pada permukaan poros yang berpasangan
dengan gigi dalam yang terdapat pada naaf. Spline berfungsi untuk meneruskan
momen puntir dari plat gesek ke poros melalui perantaraan naaf.
f. Bantalan Pembebas ( Releasing Bearing )
Bantalan ini dapat digerakkan maju-mundur dengan menekan pedal kopling .
Fungsinya adalah untuk meneruskan tekanan pada pedal kopling ke pegas
matahari yang selanjutnya akan melepas hubungan kopling.
g. Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan menjauhi flywheel, yang
dengan demikian membebaskan plat gesek dan membuat kopling menjadi tidak
terhubung. Pegas matahari ini akan menjalankan fungsinya saat pedal kopling
ditekan.
h. Penutup ( Cover )
11
Berupa sebuah piringan yang dihubungkan dengan poros penggerak (poros
engkol) pada salah satu sisinya. Flywheel ini akan berputar mengikuti putaran dari
poros penggerak.
b. Plat Penekan ( Pressure Plat)
Plat penekan berfungsi untuk menekan plat gesek kearah roda penerus pada saat
kopling terhubung.
c. Plat Gesek ( disc clutch )
Plat gesek ditempatkan diantara roda penerus dan plat penekan. Plat gesek ini
berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran dari roda penerus ke naaf saat
kopling terhubung.
d. Naaf
Naaf berfungsi untuk menghubungkan plat gesek dengan spline pada poros yang
digerakkan. Pada saat kopling terhubung maka daya dan putaran akan diteruskan
dari plat gesek ke poros yang digerakkan melalui naaf.
e. Spline
Spline adalah gigi luar yang terdapat pada permukaan poros yang berpasangan
dengan gigi dalam yang terdapat pada naaf. Spline berfungsi untuk meneruskan
momen puntir dari plat gesek ke poros melalui perantaraan naaf.
f. Bantalan Pembebas ( Releasing Bearing )
Bantalan ini dapat digerakkan maju-mundur dengan menekan pedal kopling .
Fungsinya adalah untuk meneruskan tekanan pada pedal kopling ke pegas
matahari yang selanjutnya akan melepas hubungan kopling.
g. Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan menjauhi flywheel, yang
dengan demikian membebaskan plat gesek dan membuat kopling menjadi tidak
terhubung. Pegas matahari ini akan menjalankan fungsinya saat pedal kopling
ditekan.
h. Penutup ( Cover )
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
12
Penutup pada kopling ikut berputar bersama roda penerus. Fungsi penutup ini
adalah sebagai tempat dudukan berbagai elemen yang membentuk kopling serta
sebagai penahan bantalan pembebas.
2.5 Dasar Pemilihan Kopling
Dalam merencanakan kopling untuk kendaraaan bermotor, maka yang sering
dipakai adalah jenis kopling tidak tetap, yaitu kopling cakar, kopling plat, kopling kerucut
dan juga kopling friwil. Perhatikan tabel 2.1 berikut ini.
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling [ 1 ]
No Nama Kopling Kelebihan Kekurangan
1.
2.
3.
4.
Kopling Cakar
Kopling Plat
Kopling Kerucut
Kopling Friwil
Dapat meneruskan momen
dalam dua arah putaran
Dapat dihubungkan dalam
keadaan berputar
Terjadinya slip sangat kecil
Gaya aksial kecil
menghasilkan momen torsi
besar
Kopling ini dapat lepas
dengan sendirinya bila
poros penggerak mulai
lambat
Tidak dapat dihubungkan
dalam keadaan berputar
Hanya dapat memutar
sekitar 50 rpm
Dayanya tidak seragam
Tidak dapat dihubungkan
dalam keadaan berputar
kencang.
Dengan pertimbangan diatas, maka dalam perancangan ini yang dipilih adalah
kopling plat. Berikut ini hal-hal yang harus diperhatikan yaitu:
12
Penutup pada kopling ikut berputar bersama roda penerus. Fungsi penutup ini
adalah sebagai tempat dudukan berbagai elemen yang membentuk kopling serta
sebagai penahan bantalan pembebas.
2.5 Dasar Pemilihan Kopling
Dalam merencanakan kopling untuk kendaraaan bermotor, maka yang sering
dipakai adalah jenis kopling tidak tetap, yaitu kopling cakar, kopling plat, kopling kerucut
dan juga kopling friwil. Perhatikan tabel 2.1 berikut ini.
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling [ 1 ]
No Nama Kopling Kelebihan Kekurangan
1.
2.
3.
4.
Kopling Cakar
Kopling Plat
Kopling Kerucut
Kopling Friwil
Dapat meneruskan momen
dalam dua arah putaran
Dapat dihubungkan dalam
keadaan berputar
Terjadinya slip sangat kecil
Gaya aksial kecil
menghasilkan momen torsi
besar
Kopling ini dapat lepas
dengan sendirinya bila
poros penggerak mulai
lambat
Tidak dapat dihubungkan
dalam keadaan berputar
Hanya dapat memutar
sekitar 50 rpm
Dayanya tidak seragam
Tidak dapat dihubungkan
dalam keadaan berputar
kencang.
Dengan pertimbangan diatas, maka dalam perancangan ini yang dipilih adalah
kopling plat. Berikut ini hal-hal yang harus diperhatikan yaitu:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
13
Gaya yang dibutuhkan kopling untuk memisahkan hubungan mesin ke
transmisi tidak terlampau besar.
Koefisien gesekan dapat dipertahankan dibawah kondisi kerja.
Permukaaan gesek harus cukup keras untuk menahan keausan.
Konduktifitas panas untuk permukaan dapat dipertanggungjawabkan dan juga
dapat menghindari perubahan struktur dari komponennya.
Material tidak hancur pada temperatur dan beban apit kerja.
2.6 Cara Kerja Kopling
Cara kerja kopling plat tunggal ini dapat ditinjau dari dua keadaaan,yaitu:
1. Kopling Dalam Keadaan Terhubung ( Pedal Kopling Tidak Ditekan )
Poros penggerak yang berhubungan dengan motor meneruskan daya dan putaran
ke flywheel ( roda penerus ) melalui baut pengikat. Daya dan putaran ini diteruskan ke
plat gesek yang ditekan oleh plat penekan karena adanya tekanan dari pegas matahari .
Akibat putaran dari plat gesek, poros yang digerakkan ikut berputar dengan perantaraan
spline dan naaf.
2. Kopling Dalam Keadaan Tidak Terhubung ( Pedal Kopling Ditekan )
Bantalan pembebas menekan pegas matahari sehingga gaya yang dikerjakannya
pada plat penekan menjadi berlawanan arah. Hal ini menyebabkan plat penekan tertarik
ke arak luar sehingga plat gesek berada dalam keadaan bebas diantara plat penekan dan
flywheel. Pada saat ini tidak terjadi transmisi daya dan putaran.
2.7 Gambar Assembling
Assembling yang dipakai dapat dilihat pada gambar 2.14 dibawah. Jenis
koplingnya adalah plat gesek. Jenis kopling ini umumnya banyak dipakai pada kenderaan
roda empat dan cukup bagus serta efisien untuk meneruskan daya dan putaran.
13
Gaya yang dibutuhkan kopling untuk memisahkan hubungan mesin ke
transmisi tidak terlampau besar.
Koefisien gesekan dapat dipertahankan dibawah kondisi kerja.
Permukaaan gesek harus cukup keras untuk menahan keausan.
Konduktifitas panas untuk permukaan dapat dipertanggungjawabkan dan juga
dapat menghindari perubahan struktur dari komponennya.
Material tidak hancur pada temperatur dan beban apit kerja.
2.6 Cara Kerja Kopling
Cara kerja kopling plat tunggal ini dapat ditinjau dari dua keadaaan,yaitu:
1. Kopling Dalam Keadaan Terhubung ( Pedal Kopling Tidak Ditekan )
Poros penggerak yang berhubungan dengan motor meneruskan daya dan putaran
ke flywheel ( roda penerus ) melalui baut pengikat. Daya dan putaran ini diteruskan ke
plat gesek yang ditekan oleh plat penekan karena adanya tekanan dari pegas matahari .
Akibat putaran dari plat gesek, poros yang digerakkan ikut berputar dengan perantaraan
spline dan naaf.
2. Kopling Dalam Keadaan Tidak Terhubung ( Pedal Kopling Ditekan )
Bantalan pembebas menekan pegas matahari sehingga gaya yang dikerjakannya
pada plat penekan menjadi berlawanan arah. Hal ini menyebabkan plat penekan tertarik
ke arak luar sehingga plat gesek berada dalam keadaan bebas diantara plat penekan dan
flywheel. Pada saat ini tidak terjadi transmisi daya dan putaran.
2.7 Gambar Assembling
Assembling yang dipakai dapat dilihat pada gambar 2.14 dibawah. Jenis
koplingnya adalah plat gesek. Jenis kopling ini umumnya banyak dipakai pada kenderaan
roda empat dan cukup bagus serta efisien untuk meneruskan daya dan putaran.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
14
Keterangan Gambar:
1. Roda penerus (flywheel)
2. Plat gesek
3. Baut pengikat flywheel
dengan poros penggerak
4. Plat pembawa
5. Bantalan radial
6. Paku keling untuk plat
pembawa dan naaf
7. Baut pengikat flywheel
dengan penutup kopling
8. Plat penekan
9. Paku keling untuk penutup
kopling dan pegas matahari
10. Pegas kejut
11. Plat pembawa
12. Bantalan aksial
13. Poros
14. Naaf
15. Pegas matahari
16. Paku keling untuk plat
pembawa dan lingkar
pembawa
17. Baut pengikat pegas matahari
dengan plat penekan
Gambar 2.14 Assembling
14
Keterangan Gambar:
1. Roda penerus (flywheel)
2. Plat gesek
3. Baut pengikat flywheel
dengan poros penggerak
4. Plat pembawa
5. Bantalan radial
6. Paku keling untuk plat
pembawa dan naaf
7. Baut pengikat flywheel
dengan penutup kopling
8. Plat penekan
9. Paku keling untuk penutup
kopling dan pegas matahari
10. Pegas kejut
11. Plat pembawa
12. Bantalan aksial
13. Poros
14. Naaf
15. Pegas matahari
16. Paku keling untuk plat
pembawa dan lingkar
pembawa
17. Baut pengikat pegas matahari
dengan plat penekan
Gambar 2.14 Assembling
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
15
BAB 3
PERANCANGAN POROS
3.1 Pengertian
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang
berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Poros adalah suatu bagian stasioner yang
berputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti :
kopling, roda gigi, pully, roda gila, dll. Gambar poros dapat dilihat seperti gambar 3.1.
Gambar 3.1 Poros
3.2 Macam –Macam Poros
Menurut pembebananya poros diklasifikasikan menjadi :
a. Poros transmisi
b. Poros spindle
c. Poros gandar
Dalam perancanaan kopling ini dipilih jenis ‘poros transmisi‘. Poros ini mendapat
beban puntir murni atau gabungan beban puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada
poros ini melalui kopling, roda gigi, pully, dll.
Dalam perencanaan poros transimisi ini, perlu diperhatikan hal-hal sebagai
berikut:
15
BAB 3
PERANCANGAN POROS
3.1 Pengertian
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang
berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Poros adalah suatu bagian stasioner yang
berputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti :
kopling, roda gigi, pully, roda gila, dll. Gambar poros dapat dilihat seperti gambar 3.1.
Gambar 3.1 Poros
3.2 Macam –Macam Poros
Menurut pembebananya poros diklasifikasikan menjadi :
a. Poros transmisi
b. Poros spindle
c. Poros gandar
Dalam perancanaan kopling ini dipilih jenis ‘poros transmisi‘. Poros ini mendapat
beban puntir murni atau gabungan beban puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada
poros ini melalui kopling, roda gigi, pully, dll.
Dalam perencanaan poros transimisi ini, perlu diperhatikan hal-hal sebagai
berikut:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
16
Kekuatan poros
Suatu poros transmisi harus dapat menahan beban seperti puntiran, lenturan, tarikan
dan tekanan. Oleh karena itu, poros harus dibuat dari bahan pilihan yang kuat dan
tahan terhadap beban-beban tersebut.
Kekakuan poros
Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tinggi tetapi jika lenturan
atau defleksi puntirnya terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya getaran dan
suara. Oleh karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus
dipertimbangkan sesuai dengan jenis mesin yang dilayani.
Putaran Kritis
Suatu mesin bila putarannya dinaikkan, maka pada harga putaran tertentu akan
terjadi getaran yang sangat besar dan disebut putaran kritis. Putaran ini harus
dihindari dengan membuat putaran kerja lebih rendah dari putaran kritisnya.
Bahan Poros
Bahan poros transmisi biasa dibuat dari bahan yang ditarik dingin dan difinishing
seperti baja karbon yang dioksidasikan dengan ferra silicon dan dicor. Pengerjaan
dingin membuat poros menjadi keras dan kekuatannya menjadi besar.
3.3 Penentuan Daya Perencanaan
Poros yang akan dirancang adalah poros transmisi yang digunakan untuk
mentransmisikan daya dan putaran, yang diperoleh dari brosur pada lampiran 1 adalah
sebesar:
N = 136 PS
= 136 x 0,735 kW
N = 99.96 kW
Penentuan daya rencana (Pd) diperoleh dari rumus:
16
Kekuatan poros
Suatu poros transmisi harus dapat menahan beban seperti puntiran, lenturan, tarikan
dan tekanan. Oleh karena itu, poros harus dibuat dari bahan pilihan yang kuat dan
tahan terhadap beban-beban tersebut.
Kekakuan poros
Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tinggi tetapi jika lenturan
atau defleksi puntirnya terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya getaran dan
suara. Oleh karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus
dipertimbangkan sesuai dengan jenis mesin yang dilayani.
Putaran Kritis
Suatu mesin bila putarannya dinaikkan, maka pada harga putaran tertentu akan
terjadi getaran yang sangat besar dan disebut putaran kritis. Putaran ini harus
dihindari dengan membuat putaran kerja lebih rendah dari putaran kritisnya.
Bahan Poros
Bahan poros transmisi biasa dibuat dari bahan yang ditarik dingin dan difinishing
seperti baja karbon yang dioksidasikan dengan ferra silicon dan dicor. Pengerjaan
dingin membuat poros menjadi keras dan kekuatannya menjadi besar.
3.3 Penentuan Daya Perencanaan
Poros yang akan dirancang adalah poros transmisi yang digunakan untuk
mentransmisikan daya dan putaran, yang diperoleh dari brosur pada lampiran 1 adalah
sebesar:
N = 136 PS
= 136 x 0,735 kW
N = 99.96 kW
Penentuan daya rencana (Pd) diperoleh dari rumus:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
17
Pd= fc.N (3-1)
Dimana: Pd = daya rencana ( kW )
fc = faktor koreksi
N = daya nominal keluaran motor penggerak ( kW )
Ada beberapa jenis faktor koreksi sesuai dengan daya yang akan ditransmisikan
sesuai dengan tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan [ 1 ]
Daya yang ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal
1,2 - 2,0
0,8 – 1,2
1,0 – 1,5
Untuk perancangan poros ini diambil daya maksimum sebagi daya rencana
dengan faktor koreksi sebesar fc = 1,1. Harga ini diambil dengan pertimbangan
bahwa daya yang direncanakan akan lebih besar dari daya maksimum sehingga
poros yang akan direncanakan semakin aman terhadap kegagalan akibat momen
puntir yang terlalu besar.
Maka besarnya daya rencana adalah:
Pd = 1,1 x 99.96 kW
Pd = 109.96 kW
Dengan adanya daya dan putaran, maka poros akan mendapat beban berupa
momen puntir. Oleh karena itu dalam penentuan ukuran-ukuran utama poros akan
dihitung berdasarkan beban puntir serta kemungkinan-kemungkinan kejutan/tumbukan
dalam pembebanan, seperti pada saat motor mulai berjalan.
Besarnya momen puntir yang dikerjakan pada poros dapat dihitung :
17
Pd= fc.N (3-1)
Dimana: Pd = daya rencana ( kW )
fc = faktor koreksi
N = daya nominal keluaran motor penggerak ( kW )
Ada beberapa jenis faktor koreksi sesuai dengan daya yang akan ditransmisikan
sesuai dengan tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan [ 1 ]
Daya yang ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal
1,2 - 2,0
0,8 – 1,2
1,0 – 1,5
Untuk perancangan poros ini diambil daya maksimum sebagi daya rencana
dengan faktor koreksi sebesar fc = 1,1. Harga ini diambil dengan pertimbangan
bahwa daya yang direncanakan akan lebih besar dari daya maksimum sehingga
poros yang akan direncanakan semakin aman terhadap kegagalan akibat momen
puntir yang terlalu besar.
Maka besarnya daya rencana adalah:
Pd = 1,1 x 99.96 kW
Pd = 109.96 kW
Dengan adanya daya dan putaran, maka poros akan mendapat beban berupa
momen puntir. Oleh karena itu dalam penentuan ukuran-ukuran utama poros akan
dihitung berdasarkan beban puntir serta kemungkinan-kemungkinan kejutan/tumbukan
dalam pembebanan, seperti pada saat motor mulai berjalan.
Besarnya momen puntir yang dikerjakan pada poros dapat dihitung :
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
18
n
P
M
d
p
5
10.74,9 (3-2)
Dimana: Mp = momen puntir ( N.mm)
Pd = daya rencana ( kW )
n = putaran ( rpm )
Untuk daya rencana Pd = 109.96 kW dan putaran n = 5600 rpm, maka momen
puntirnya adalah:
Mp = 9,74 .10
5
x 5600
109.96
Mp = 19124.49 N.mm
3.4 Pemilihan Bahan
Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang diffinisi dingin
(disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang dikil (baja yang dioksidasikan dengan
ferrosilicon dan dicor), kadar karbon terjamin. Jenis-jenis baja S-C beserta dengan sifat-
sifatnya dapat dilihat dari tabel 3.2
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin
untuk poros [ 1 ]
Standar dan
Macam
Lambang Perlakuan Panas Kekuatan Tarik
(N/mm
2)
Keterangan
Baja karbon
konstruksi mesin
JIS G 4501
S 30 C
S 35 C
S 40 C
S 45 C
S 50 C
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
48
52
55
58
62
18
n
P
M
d
p
5
10.74,9 (3-2)
Dimana: Mp = momen puntir ( N.mm)
Pd = daya rencana ( kW )
n = putaran ( rpm )
Untuk daya rencana Pd = 109.96 kW dan putaran n = 5600 rpm, maka momen
puntirnya adalah:
Mp = 9,74 .10
5
x 5600
109.96
Mp = 19124.49 N.mm
3.4 Pemilihan Bahan
Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang diffinisi dingin
(disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang dikil (baja yang dioksidasikan dengan
ferrosilicon dan dicor), kadar karbon terjamin. Jenis-jenis baja S-C beserta dengan sifat-
sifatnya dapat dilihat dari tabel 3.2
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin
untuk poros [ 1 ]
Standar dan
Macam
Lambang Perlakuan Panas Kekuatan Tarik
(N/mm
2)
Keterangan
Baja karbon
konstruksi mesin
JIS G 4501
S 30 C
S 35 C
S 40 C
S 45 C
S 50 C
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
48
52
55
58
62
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
19
S 55 C Penormalan 66
Batang baja yang
difinis dingin
S 35 C-D
S 45 C-D
S 55 C-D
-
-
-
52
60
72
Ditarik dingin,
digerinda,
dibubut, atau
gabungan
antara hal-hal
tersebut.
Dalam perencanaan poros ini dipilih bahan jenis S 55 C-D dengan kekuatan tarik 2
/72mmN
b
. Tegangan geser izin dari bahan ini diperoleh dari rumus:
21.sfsf
b
a
(3-3)
dimana : a
= tegangan geser izin ( N/mm
2
) b
= kekuatan tarik bahan ( N/mm
2
)
Sf1 = faktor keamanan yang bergantung kepada jenis bahan. Sesuai dengan
standar ASME, batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik b
, dimana untuk harga ini faktor keamanan diambil sebesar 8,0
1
=5,6. Harga 5,6 diambil untuk bahan S-F dan 6,0 untuk bahan S-C
dengan pengaruh massa dan baja paduan. Harga Sf1 = 6,0 untuk
bahan S-C diambil karena jenis kendaraan yang dirancang termasuk
kendaraan yang ringan, sehingga dengan faktor keamanan sebesar itu
poros yang dirancang cukup aman.
Sf2 = faktor keamanan yang bergantung pada bentuk poros,dimana harganya 1,3
– 3,0. Poros yang dirancang tidak merupakan poros bertingkat,
sehingga dengan mengambil faktor keamanan 2,5 saja poros sudah
cukup aman.
19
S 55 C Penormalan 66
Batang baja yang
difinis dingin
S 35 C-D
S 45 C-D
S 55 C-D
-
-
-
52
60
72
Ditarik dingin,
digerinda,
dibubut, atau
gabungan
antara hal-hal
tersebut.
Dalam perencanaan poros ini dipilih bahan jenis S 55 C-D dengan kekuatan tarik 2
/72mmN
b
. Tegangan geser izin dari bahan ini diperoleh dari rumus:
21.sfsf
b
a
(3-3)
dimana : a
= tegangan geser izin ( N/mm
2
) b
= kekuatan tarik bahan ( N/mm
2
)
Sf1 = faktor keamanan yang bergantung kepada jenis bahan. Sesuai dengan
standar ASME, batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik b
, dimana untuk harga ini faktor keamanan diambil sebesar 8,0
1
=5,6. Harga 5,6 diambil untuk bahan S-F dan 6,0 untuk bahan S-C
dengan pengaruh massa dan baja paduan. Harga Sf1 = 6,0 untuk
bahan S-C diambil karena jenis kendaraan yang dirancang termasuk
kendaraan yang ringan, sehingga dengan faktor keamanan sebesar itu
poros yang dirancang cukup aman.
Sf2 = faktor keamanan yang bergantung pada bentuk poros,dimana harganya 1,3
– 3,0. Poros yang dirancang tidak merupakan poros bertingkat,
sehingga dengan mengambil faktor keamanan 2,5 saja poros sudah
cukup aman.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
20
Dari rumus diatas maka tegangan geser izin bahan jenis S 55 C-D adalah:
5,2.0,6
72
a
2
/8,4 mmN
a
3.5 Perencanaan Diameter Poros
Diameter poros dapat diperoleh dari rumus:
dp= 3
1
1,5
pbt
a
MCK
(3-4)
dimana : .
dp = diameter poros ( mm )
a = tegangan geser izin ( N/mm
2
)
Kt = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya tumbukan, faktor ini
dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan beban secara halus, dipilih
sebesar 1,0 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan,dan
dipilih sebesar 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau
tumbukan yang besar. Dalam hal ini harga Kt diambil sebesar 2,0
untuk menjamin keamanan dari poros.
Cb = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur, dimana
untuk perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terjadi
karena momen puntir saja, dan diperkirakan tidak akan terjadi
pembebanan lentur, sehingga harga Cb ini diambil sebesar 1,0.
Maka diameter poros yang direncanakan :
dp= 3
1
49.191240,10,2
8,4
1,5
xxx
dp = 34.38 mm
20
Dari rumus diatas maka tegangan geser izin bahan jenis S 55 C-D adalah:
5,2.0,6
72
a
2
/8,4 mmN
a
3.5 Perencanaan Diameter Poros
Diameter poros dapat diperoleh dari rumus:
dp= 3
1
1,5
pbt
a
MCK
(3-4)
dimana : .
dp = diameter poros ( mm )
a = tegangan geser izin ( N/mm
2
)
Kt = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya tumbukan, faktor ini
dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan beban secara halus, dipilih
sebesar 1,0 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan,dan
dipilih sebesar 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau
tumbukan yang besar. Dalam hal ini harga Kt diambil sebesar 2,0
untuk menjamin keamanan dari poros.
Cb = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur, dimana
untuk perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terjadi
karena momen puntir saja, dan diperkirakan tidak akan terjadi
pembebanan lentur, sehingga harga Cb ini diambil sebesar 1,0.
Maka diameter poros yang direncanakan :
dp= 3
1
49.191240,10,2
8,4
1,5
xxx
dp = 34.38 mm
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
21
dp ≈ 34 mm
3.6 Pemeriksaan Kekuatan Poros
Ukuran poros yang telah direncanakan harus diuji kekuatannya. Pengujian
dilakukan dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadi ( akibat
momen puntir ) yang bekerja pada poros. Apabila tegangan geser ini melampaui
tegangan geser izin yang dapat ditahan oleh bahan maka poros mengalami
kegagalan. Besar tegangan geser akibat momen puntir yang bekerja pada poros
diperoleh dari:
3
p
p
p
d
M16
(3-5)
dimana:
p tegangan geser akibat momen puntir ( N/mm
2
)
Mp = momen puntir yang terjadi ( N.mm )
dp = diameter poros ( mm )
Untuk momen puntir sebesar Mp=19124.49 N.mm, dan diameter poros dp=34 mm,
maka tegangan gesernya adalah :
3
34.
49.19124.16
x
p
2
N/mm48.2
p
Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih
kecil dari tegangan geser izinnya ( p < a) dimana a = 4,8 N/mm
2
, sehingga dapat
disimpulkan bahwa ukuran poros yang direncanankan cukup aman.
21
dp ≈ 34 mm
3.6 Pemeriksaan Kekuatan Poros
Ukuran poros yang telah direncanakan harus diuji kekuatannya. Pengujian
dilakukan dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadi ( akibat
momen puntir ) yang bekerja pada poros. Apabila tegangan geser ini melampaui
tegangan geser izin yang dapat ditahan oleh bahan maka poros mengalami
kegagalan. Besar tegangan geser akibat momen puntir yang bekerja pada poros
diperoleh dari:
3
p
p
p
d
M16
(3-5)
dimana:
p tegangan geser akibat momen puntir ( N/mm
2
)
Mp = momen puntir yang terjadi ( N.mm )
dp = diameter poros ( mm )
Untuk momen puntir sebesar Mp=19124.49 N.mm, dan diameter poros dp=34 mm,
maka tegangan gesernya adalah :
3
34.
49.19124.16
x
p
2
N/mm48.2
p
Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih
kecil dari tegangan geser izinnya ( p < a) dimana a = 4,8 N/mm
2
, sehingga dapat
disimpulkan bahwa ukuran poros yang direncanankan cukup aman.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
22
BAB 4
PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF
4.1. Perancangan Spline
Putaran dari poros penggerak akan diteruskan ke flywheel dan plat gesek
melalui plat penekan. Dengan berputarnya plat gesek maka poros yang digerakkan
akan ikut berputar dengan perantaraan naaf dan spline.
Pada dasarnya fungsi spline adalah sama dengan pasak, yaitu meneruskan
daya dan putaran dari poros ke komponen-komponen lain yang terhubung
dengannya, ataupun sebaliknya. Perbedaannya adalah spline menyatu atau menjadi
bagian dari poros sedangkan pasak merupakan komponen yang terpisah dari poros
dan memerlukan alur pada poros untuk pemasangannya.
Selain itu jumlah spline pada suatu konstruksi telah tertentu ( berdasarkan
standar SAE), sedangkan jumlah pasak ditentukan sendiri oleh perancangnya. Hal
ini menyebabkan pemakaian spline lebih menguntungkan dilihat dari segi
penggunaannya karena sambungannya lebih kuat dan beban puntirnya merata
diseluruh bagian poros dibandingkan dengan pasak yang menimbulkan konsentrasi
tegangan pada daerah dimana pasak dipasang.
4.1.1. Standar Dalam Perancangan Spline
Untuk pemakaian spline pada kendaraan bermotor, mesin perkakas, dan
mesin produksi, perhitungannya dilakukan berdasarkan pada standar dari SAE (
Society Of Automotive Engineering). Simbol-simbol yang dipakai dalam standar ini
adalah seperti terlihat dalam gambar 4.1 berikut :
22
BAB 4
PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF
4.1. Perancangan Spline
Putaran dari poros penggerak akan diteruskan ke flywheel dan plat gesek
melalui plat penekan. Dengan berputarnya plat gesek maka poros yang digerakkan
akan ikut berputar dengan perantaraan naaf dan spline.
Pada dasarnya fungsi spline adalah sama dengan pasak, yaitu meneruskan
daya dan putaran dari poros ke komponen-komponen lain yang terhubung
dengannya, ataupun sebaliknya. Perbedaannya adalah spline menyatu atau menjadi
bagian dari poros sedangkan pasak merupakan komponen yang terpisah dari poros
dan memerlukan alur pada poros untuk pemasangannya.
Selain itu jumlah spline pada suatu konstruksi telah tertentu ( berdasarkan
standar SAE), sedangkan jumlah pasak ditentukan sendiri oleh perancangnya. Hal
ini menyebabkan pemakaian spline lebih menguntungkan dilihat dari segi
penggunaannya karena sambungannya lebih kuat dan beban puntirnya merata
diseluruh bagian poros dibandingkan dengan pasak yang menimbulkan konsentrasi
tegangan pada daerah dimana pasak dipasang.
4.1.1. Standar Dalam Perancangan Spline
Untuk pemakaian spline pada kendaraan bermotor, mesin perkakas, dan
mesin produksi, perhitungannya dilakukan berdasarkan pada standar dari SAE (
Society Of Automotive Engineering). Simbol-simbol yang dipakai dalam standar ini
adalah seperti terlihat dalam gambar 4.1 berikut :
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
23
Keterangan:
D = diameter luar spline
d = diameter dalam spline
h = tinggi spline
w = lebar spline
L = panjang spline
Gambar 4.1 Spline
Ukuran spline untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE ) [ 2
]
No. of
Spline
All fits
W
Permanent fits To slide when not
under load
To slide when
under load
h D h d h d
4 0,241 D 0,075 D 0,850 D 0,125 D 0,750 D - -
6 0,250 D 0,050 D 0,900 D 0,075 D 0,850 D 0,100 D 0,800 D
10 0,156 D 0,045 D 0,910 D 0,070 D 0,860 D 0,095 D 0,810 D
4.1.2. Pemilihan Spline
Pada kopling Daihatsu Taruna ini, jenis spline yang dipergunakan adalah
spline dengan jumlah 10 (sepuluh) buah pada kondisi meluncur saat tidak dibebani
( to slide when not under load ). Dari tabel 4.1 diperoleh data sebagai berikut:
23
Keterangan:
D = diameter luar spline
d = diameter dalam spline
h = tinggi spline
w = lebar spline
L = panjang spline
Gambar 4.1 Spline
Ukuran spline untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE ) [ 2
]
No. of
Spline
All fits
W
Permanent fits To slide when not
under load
To slide when
under load
h D h d h d
4 0,241 D 0,075 D 0,850 D 0,125 D 0,750 D - -
6 0,250 D 0,050 D 0,900 D 0,075 D 0,850 D 0,100 D 0,800 D
10 0,156 D 0,045 D 0,910 D 0,070 D 0,860 D 0,095 D 0,810 D
4.1.2. Pemilihan Spline
Pada kopling Daihatsu Taruna ini, jenis spline yang dipergunakan adalah
spline dengan jumlah 10 (sepuluh) buah pada kondisi meluncur saat tidak dibebani
( to slide when not under load ). Dari tabel 4.1 diperoleh data sebagai berikut:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
24
h = 0,070 x D (4-1)
d = 0,86 x D (4-2)
w = 0,156 x D (4-3)
Dari perhitungan poros pada bab 3 diperoleh diameter poros adalah 34 mm,
dimana harga ini adalah sama dengan diameter dalam (d) dari spline. Dengan
memasukkan harga ini kedata diatas diperoleh.
mmD
d
D
5.39
86,0
34
86,0
h = 0,070xD
= 0,070 x 39.5
h = 2.765 mm
w = 0,156 x D
= 0,156 x (39.5)
w = 6.162 mm ≈ 6 mm
sedangkan panjang spline diperoleh dari:
mmL
mm
d
D
L
3.53
31.53
)34(
)5.39(
2
3
2
3
dan jari-jari tara-rata spline adalah:
mm
dD
r
m 375.18
4
345.39
4
4.1.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada spline diperoleh dari:
Mp = F x rm (4-4)
24
h = 0,070 x D (4-1)
d = 0,86 x D (4-2)
w = 0,156 x D (4-3)
Dari perhitungan poros pada bab 3 diperoleh diameter poros adalah 34 mm,
dimana harga ini adalah sama dengan diameter dalam (d) dari spline. Dengan
memasukkan harga ini kedata diatas diperoleh.
mmD
d
D
5.39
86,0
34
86,0
h = 0,070xD
= 0,070 x 39.5
h = 2.765 mm
w = 0,156 x D
= 0,156 x (39.5)
w = 6.162 mm ≈ 6 mm
sedangkan panjang spline diperoleh dari:
mmL
mm
d
D
L
3.53
31.53
)34(
)5.39(
2
3
2
3
dan jari-jari tara-rata spline adalah:
mm
dD
r
m 375.18
4
345.39
4
4.1.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada spline diperoleh dari:
Mp = F x rm (4-4)
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
25
Dimana F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
Mp = momen puntir ( N.mm), dari perhitungan pada Bab 3
diperoleh Mp =19124.49 N.mm
rm = jari-jari rata spline ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
m
p
r
M
F
N78.1040
375.18
49.19124
F
4.1.4. Pemilihan Bahan
Karena spline menyatu dengan poros maka bahannya adalah sama dengan
bahan untuk poros, yaitu baja jenis S55C-D dengan kekuatan tarik b = 72 N/mm
2
.
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline
Pemeriksaan kekuatan spline dilakukan terhadap dua jenis kemungkinan
kegagalan, yaitu oleh tegangan tumbuk t dan kegagalan oleh tegangan geser g .
a. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
Tegangan pada spline dapat diperoleh dari:
Lxhxi
F
t
(4-5)
dimana: t = tegangan tumbuk ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
h = tinggi spline ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
2
N/mm71.0
3.53765.210
78.1040
xx
t
25
Dimana F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
Mp = momen puntir ( N.mm), dari perhitungan pada Bab 3
diperoleh Mp =19124.49 N.mm
rm = jari-jari rata spline ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
m
p
r
M
F
N78.1040
375.18
49.19124
F
4.1.4. Pemilihan Bahan
Karena spline menyatu dengan poros maka bahannya adalah sama dengan
bahan untuk poros, yaitu baja jenis S55C-D dengan kekuatan tarik b = 72 N/mm
2
.
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline
Pemeriksaan kekuatan spline dilakukan terhadap dua jenis kemungkinan
kegagalan, yaitu oleh tegangan tumbuk t dan kegagalan oleh tegangan geser g .
a. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
Tegangan pada spline dapat diperoleh dari:
Lxhxi
F
t
(4-5)
dimana: t = tegangan tumbuk ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
h = tinggi spline ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
2
N/mm71.0
3.53765.210
78.1040
xx
t
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
26
Jika tegangan tumbuk yang bekerja (t ) lebih kecil dari tegangan tumbuk izin (ti
) maka spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan tumbuk.
Tegangan tumbuk untuk bahan S 55 C-D yang diizinkan adalah:
i
b
ti
(4-6) 2
N/mm2.7
10
72
ti
Dari hasil diatas diperoleh harganya adalah jauh lebih besar dibandingkan
dengan tegangan tumbuk kerjanya (tit ), sehingga spline aman dari kegagalan
tegangan tumbuk.
b. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada spline diperoleh dari:
Lxwxi
F
g
(4-7)
dimana: g = tegangan tumbuk ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
w= lebar spline ( mm)
Maka, besar tegangan geser yang bekerja adalah :
2
N/mm325.0
3.53610
78.1040
xx
g
jika tegangan geser izin (gi ) lebih besar dari tegangan geser kerjanya (g ), maka
spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan geser. Tegangan geser
izin untuk bahan S55C-D adalah:
i
g =0,577 x ti (4-8)
26
Jika tegangan tumbuk yang bekerja (t ) lebih kecil dari tegangan tumbuk izin (ti
) maka spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan tumbuk.
Tegangan tumbuk untuk bahan S 55 C-D yang diizinkan adalah:
i
b
ti
(4-6) 2
N/mm2.7
10
72
ti
Dari hasil diatas diperoleh harganya adalah jauh lebih besar dibandingkan
dengan tegangan tumbuk kerjanya (tit ), sehingga spline aman dari kegagalan
tegangan tumbuk.
b. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada spline diperoleh dari:
Lxwxi
F
g
(4-7)
dimana: g = tegangan tumbuk ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
w= lebar spline ( mm)
Maka, besar tegangan geser yang bekerja adalah :
2
N/mm325.0
3.53610
78.1040
xx
g
jika tegangan geser izin (gi ) lebih besar dari tegangan geser kerjanya (g ), maka
spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan geser. Tegangan geser
izin untuk bahan S55C-D adalah:
i
g =0,577 x ti (4-8)
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
27
gi
= 0,577 x 7.2
gi = 4.15 N/mm
2
Tegangan geser untuk bahan S55C-D jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya (ggi ), sehingga spline aman dari tegangan geser.
4.2. Perancangan Naaf
Kadang-kadang ukuran spline dan naaf disamakan dalam suatu rancangan,
namun dalam kondisi yang sebenarnya terdapat perbedaan ukuran yang sangat kecil
antara spline dan naaf. Walaupun perbedaannya adalah kecil tetapi dapat menjadi
sangat berpengaruh apabila mesin tersebut memerlukan ketelitian yang tinggi atau
bekerja pada putaran tinggi. Oleh karena pertimbangan kemungkinan putaran mesin
yang tinggi, maka ukuran naaf akan dihitung sendiri berdasarkan pada ukuran
spline dalam bab sebelumnya.
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf
Standar yang digunakan dalam perancangan naaf adalah sama dengan
yang digunakan dalam perancangan spline, yaitu berdasarkan standar SAE ( Society
Of Automotive Enginering ). Simbol-simbol yang dipakai adalah seperti gambar 4.2
berikut ini:
Keterangan:
D = diameter luar naaf
d = diameter dalam naaf
w = lebar gigi naaf
h = tinggi gigi naaf
L = panjang naaf
Gambar 4.2 Naaf
27
gi
= 0,577 x 7.2
gi = 4.15 N/mm
2
Tegangan geser untuk bahan S55C-D jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya (ggi ), sehingga spline aman dari tegangan geser.
4.2. Perancangan Naaf
Kadang-kadang ukuran spline dan naaf disamakan dalam suatu rancangan,
namun dalam kondisi yang sebenarnya terdapat perbedaan ukuran yang sangat kecil
antara spline dan naaf. Walaupun perbedaannya adalah kecil tetapi dapat menjadi
sangat berpengaruh apabila mesin tersebut memerlukan ketelitian yang tinggi atau
bekerja pada putaran tinggi. Oleh karena pertimbangan kemungkinan putaran mesin
yang tinggi, maka ukuran naaf akan dihitung sendiri berdasarkan pada ukuran
spline dalam bab sebelumnya.
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf
Standar yang digunakan dalam perancangan naaf adalah sama dengan
yang digunakan dalam perancangan spline, yaitu berdasarkan standar SAE ( Society
Of Automotive Enginering ). Simbol-simbol yang dipakai adalah seperti gambar 4.2
berikut ini:
Keterangan:
D = diameter luar naaf
d = diameter dalam naaf
w = lebar gigi naaf
h = tinggi gigi naaf
L = panjang naaf
Gambar 4.2 Naaf
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
28
Ukuran naaf untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dimana adalah sama dengan ukuran untuk ukuran spline. Ukuran-ukuran
tersebut dapat dilihat pada tabel 4-1 yang diberikan sebelumnya.
4.2.2. Pemilihan Naaf
Sesuai dengan spesifikasi spline yang telah ditentukan pada bab
sebelumnya, maka data untuk ukuran naaf adalah
h= 0,070 D
d= 0,86 D
w = 0,156 D
Dari data ukuran spline yang telah diketahui, lebar gigi naaf dapat diperoleh dari:
i
iwD
w
ss
(4-9)
dimana :
w = lebar gigi naaf ( mm )
Ds = diameter luar spline,dari perhitungan sebelumnya diperoleh 39.5 mm
Ws= lebar spline,dari perhitungan sebelumnya diperoleh sebesar 6 mm
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
maka: mm 6.41409.6
10
))6.(10)5.39(
w
dengan memasukkan harga w = 6.41 mm ke data diatas diperoleh:
mmD
w
D
1.41
156.0
41.6
156.0
h = 0,070 D
= 0.070 x 41.1
h = 2.88 mm
d = 0,86 x D
= 0,86x 41.1
28
Ukuran naaf untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dimana adalah sama dengan ukuran untuk ukuran spline. Ukuran-ukuran
tersebut dapat dilihat pada tabel 4-1 yang diberikan sebelumnya.
4.2.2. Pemilihan Naaf
Sesuai dengan spesifikasi spline yang telah ditentukan pada bab
sebelumnya, maka data untuk ukuran naaf adalah
h= 0,070 D
d= 0,86 D
w = 0,156 D
Dari data ukuran spline yang telah diketahui, lebar gigi naaf dapat diperoleh dari:
i
iwD
w
ss
(4-9)
dimana :
w = lebar gigi naaf ( mm )
Ds = diameter luar spline,dari perhitungan sebelumnya diperoleh 39.5 mm
Ws= lebar spline,dari perhitungan sebelumnya diperoleh sebesar 6 mm
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
maka: mm 6.41409.6
10
))6.(10)5.39(
w
dengan memasukkan harga w = 6.41 mm ke data diatas diperoleh:
mmD
w
D
1.41
156.0
41.6
156.0
h = 0,070 D
= 0.070 x 41.1
h = 2.88 mm
d = 0,86 x D
= 0,86x 41.1
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
29
d = 35.4 mm
sedangkan panjang naaf diperoleh dari :
mm
d
D
L 1.60
)34(
)1.41(
2
3
2
3
dan jari-jari naaf diperoleh dari:
mmmm
dD
r
m 8.18775.18
4
341.41
4
4.2.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada naaf diperoleh dari:
Mp = F.rm (4-10)
Dimana:
F =Gaya yang bekerja pada naaf ( N )
Mp =Momen puntir yang bekerja pada poros, dari perhitungan
sebelumnya diperoleh sebesar 19124.49 N.mm.
rm = Jari-jari rata naaf ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
m
p
r
M
F
N26.1017
8.18
19124.49
F
4.2.4. Pemilihan Bahan
Bahan untuk naaf dipilih sama dengan bahan untuk poros dan spline, yaitu
baja jenis S55C-D dengan kekuatan tarik 2
N/mm72
b .
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf
29
d = 35.4 mm
sedangkan panjang naaf diperoleh dari :
mm
d
D
L 1.60
)34(
)1.41(
2
3
2
3
dan jari-jari naaf diperoleh dari:
mmmm
dD
r
m 8.18775.18
4
341.41
4
4.2.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada naaf diperoleh dari:
Mp = F.rm (4-10)
Dimana:
F =Gaya yang bekerja pada naaf ( N )
Mp =Momen puntir yang bekerja pada poros, dari perhitungan
sebelumnya diperoleh sebesar 19124.49 N.mm.
rm = Jari-jari rata naaf ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
m
p
r
M
F
N26.1017
8.18
19124.49
F
4.2.4. Pemilihan Bahan
Bahan untuk naaf dipilih sama dengan bahan untuk poros dan spline, yaitu
baja jenis S55C-D dengan kekuatan tarik 2
N/mm72
b .
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
30
Seperti pada spline maka pemeriksaan kekuatan untuk naaf juga dilakukan
terhadap dua jenis kemungkinan kegagalan, yaitu kegagalan oleh tegangan tarik t
dan kegagalan oleh tegangan geser g
4.2.5.1. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
L.h.i
F
t (4-11)
dimana: t = tegangan tumbuk ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( N )
i = jumlah gigi naaf yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
h = tinggi naaf ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
2
N/mm587,0
1.6088,210
26.1017
xx
t
Dari perhitungan sebelumnya tegangan tumbuk izin untuk bahan S 55C-D adalah 2
N/mm2,7
ti
, dimana harganya adalah jauh lebih besar bila dibandingkan
dengan tegangan tumbuk kerjanya, tit , sehingga naaf yang direncanakan
aman dari kegagalan akibat tegangan tumbuk.
4.2.5.2. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada naaf diperoleh dari:
L.w.i
F
g (4-12)
dimana: g = tegangan geser ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( N )
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
w= lebar gigi naaf ( mm)
maka besarnya tegangan geser yang bekerja adalah:
30
Seperti pada spline maka pemeriksaan kekuatan untuk naaf juga dilakukan
terhadap dua jenis kemungkinan kegagalan, yaitu kegagalan oleh tegangan tarik t
dan kegagalan oleh tegangan geser g
4.2.5.1. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
L.h.i
F
t (4-11)
dimana: t = tegangan tumbuk ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( N )
i = jumlah gigi naaf yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
h = tinggi naaf ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
2
N/mm587,0
1.6088,210
26.1017
xx
t
Dari perhitungan sebelumnya tegangan tumbuk izin untuk bahan S 55C-D adalah 2
N/mm2,7
ti
, dimana harganya adalah jauh lebih besar bila dibandingkan
dengan tegangan tumbuk kerjanya, tit , sehingga naaf yang direncanakan
aman dari kegagalan akibat tegangan tumbuk.
4.2.5.2. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada naaf diperoleh dari:
L.w.i
F
g (4-12)
dimana: g = tegangan geser ( N/mm
2
)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( N )
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
w= lebar gigi naaf ( mm)
maka besarnya tegangan geser yang bekerja adalah:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
31
2
N/mm264.0
1.6041.610
26.1017
xx
g
dari perhitungan sebelumnya diperoleh tegangan geser izin untuk bahan S55C-D
adalah 2
N/mm 15.4
gi
dimana harganya jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya (ggi ), maka naaf yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan
geser.
31
2
N/mm264.0
1.6041.610
26.1017
xx
g
dari perhitungan sebelumnya diperoleh tegangan geser izin untuk bahan S55C-D
adalah 2
N/mm 15.4
gi
dimana harganya jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya (ggi ), maka naaf yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan
geser.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
32
BAB 5
PERANCANGAN PLAT GESEK
Plat gesek berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari flywheel
(roda penerus) ke poros yang digerakkan. Transmisi daya dan putaran ini terjadi
melalui gesekan antara flywheel dengan plat gesek yang ditekan oleh plat penekan.
Gambar 5.1 berikut adalah sketsa plat gesek yang akan dirancang beserta
simbol yang digunakan :
Keterangan: D = diameter luar plat gesek
d = diameter dalam plat gesek
a = tebal plat gesek
b = lebar plat gesek
Gambar 5.1 Plat Gesek
5.1. Pemilihan Bahan
Koefisien gesekan antara berbagai permukaan diberikan pada tabel 5.1.
Harga-harga koefisien gesekan dalam tabel tersebut ditentukan dengan
memperhitungkan keadaan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya
karena telah terpakai beberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang
diizinkan yang dianggap baik.
32
BAB 5
PERANCANGAN PLAT GESEK
Plat gesek berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari flywheel
(roda penerus) ke poros yang digerakkan. Transmisi daya dan putaran ini terjadi
melalui gesekan antara flywheel dengan plat gesek yang ditekan oleh plat penekan.
Gambar 5.1 berikut adalah sketsa plat gesek yang akan dirancang beserta
simbol yang digunakan :
Keterangan: D = diameter luar plat gesek
d = diameter dalam plat gesek
a = tebal plat gesek
b = lebar plat gesek
Gambar 5.1 Plat Gesek
5.1. Pemilihan Bahan
Koefisien gesekan antara berbagai permukaan diberikan pada tabel 5.1.
Harga-harga koefisien gesekan dalam tabel tersebut ditentukan dengan
memperhitungkan keadaan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya
karena telah terpakai beberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang
diizinkan yang dianggap baik.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
33
Tabel 5.1 Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang
diizinkan [ 1 ]
Bahan Permukaan Kontak
Pa ( N/mm
2
)
Kering Dilumasi
Besi cor dan besi cor 0,10-0,20 0,08-0,12 0,09-0,17
Besi cor dan perunggu 0,10-0,20 0,10-0,20 0,05-0,08
Besi cor dan asbes 0,35-0,65 - 0,007-0,07
Besi cor dan serat 0,05-0,10 0,05-0,10 0,005-0,03
Besi cor dan kayu - 0,10-0,35 0,02-0,03
Untuk perancangan plat gesek ini digunakan bahan asbes yang berpasangan
dengan besi cor sebagai bahan flywheel dan plat penekan. Alasan untuk pemakaian
asbes dan besi cor adalah asbes mempunyai daya tahan terhadap temperatur yang
sangat tinggi, yaitu sampai sekitar 200
o
C. Pasangan asbes dan besi cor mempunyai
koefisien gesek yang besar.
Sesuai dengan tabel 5.1. koefisien gesek dan tekanan yang diizinkan untuk
bahan asbes dan besi cor pada kondisi kering adalah:
65,035,0 : diambil = 0,5
2
N/mm07,0007,0
aP : diambil aP = 0,0385 N/mm
2
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek
Tekanan pada bidang plat gesek tidak terbagi rata pada seluruh permukaan,
makin jauh dari sumbu poros tekanannya makin kecil. Jika tekanan rata-rata pada
bidang gesek adalah P, maka besar gaya yang menimbulkan tekanan dan momen
gesekan yang bekerja pada seluruh permukaan gesek berturut-turut dirumuskan
sebagai :
PdDF
22
4
(5-1)
4
dD
xFxM
g
(5-2)
33
Tabel 5.1 Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang
diizinkan [ 1 ]
Bahan Permukaan Kontak
Pa ( N/mm
2
)
Kering Dilumasi
Besi cor dan besi cor 0,10-0,20 0,08-0,12 0,09-0,17
Besi cor dan perunggu 0,10-0,20 0,10-0,20 0,05-0,08
Besi cor dan asbes 0,35-0,65 - 0,007-0,07
Besi cor dan serat 0,05-0,10 0,05-0,10 0,005-0,03
Besi cor dan kayu - 0,10-0,35 0,02-0,03
Untuk perancangan plat gesek ini digunakan bahan asbes yang berpasangan
dengan besi cor sebagai bahan flywheel dan plat penekan. Alasan untuk pemakaian
asbes dan besi cor adalah asbes mempunyai daya tahan terhadap temperatur yang
sangat tinggi, yaitu sampai sekitar 200
o
C. Pasangan asbes dan besi cor mempunyai
koefisien gesek yang besar.
Sesuai dengan tabel 5.1. koefisien gesek dan tekanan yang diizinkan untuk
bahan asbes dan besi cor pada kondisi kering adalah:
65,035,0 : diambil = 0,5
2
N/mm07,0007,0
aP : diambil aP = 0,0385 N/mm
2
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek
Tekanan pada bidang plat gesek tidak terbagi rata pada seluruh permukaan,
makin jauh dari sumbu poros tekanannya makin kecil. Jika tekanan rata-rata pada
bidang gesek adalah P, maka besar gaya yang menimbulkan tekanan dan momen
gesekan yang bekerja pada seluruh permukaan gesek berturut-turut dirumuskan
sebagai :
PdDF
22
4
(5-1)
4
dD
xFxM
g
(5-2)
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
34
dimana:
F = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek (N)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek (N.mm)
D = diameter luar plat gesek (mm)
d = diameter dalam plat gesek (mm)
P = tekanan rata-rata pada bidang gesek,besarnya adalah 0,0385 N/mm
2
.
= koefisien gesekan antara permukaan plat gesek dengan
flywheel/plat penekan, besarnya adalah 0,5.
Karena bagian bidang gesek yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya
mempunyai pengaruh yang kecil saja pada pemindahan momen, maka besarnya
perbandingan d/D jarang lebih kecil dari 0,5.
Untuk mencari harga d/D, maka plat gesek dianggap terdiri dari dua buah
lingkaran, yang pertama adalah lingkaran besar dianggap seperti cincin dengan
rumus pendekatan momen inersia: 4
td
I
3
po
, sedangkan lingkaran yang kedua
adalah lingkaran biasa dengan momen inersia 64
d5
I
4
pk
. Keduanya mempunyai titik
pusat yang sama maka berlaku pkpoII sehingga :
64
5
4
43
dtd
(5-3)
dimana: t = D – d
maka:
4
3
dDd =64
5
4
d
1
d
D
= 16
5
d
D = 16
21
d
D = 0.761
Untuk perancangan plat gesek ini perbandingan d/D diambil 0,7. Dengan
memasukkan harga-harga yang diketahui kepersamaan diatas maka diperoleh gaya
F yang dinyatakan dalam D sebesar:
34
dimana:
F = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek (N)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek (N.mm)
D = diameter luar plat gesek (mm)
d = diameter dalam plat gesek (mm)
P = tekanan rata-rata pada bidang gesek,besarnya adalah 0,0385 N/mm
2
.
= koefisien gesekan antara permukaan plat gesek dengan
flywheel/plat penekan, besarnya adalah 0,5.
Karena bagian bidang gesek yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya
mempunyai pengaruh yang kecil saja pada pemindahan momen, maka besarnya
perbandingan d/D jarang lebih kecil dari 0,5.
Untuk mencari harga d/D, maka plat gesek dianggap terdiri dari dua buah
lingkaran, yang pertama adalah lingkaran besar dianggap seperti cincin dengan
rumus pendekatan momen inersia: 4
td
I
3
po
, sedangkan lingkaran yang kedua
adalah lingkaran biasa dengan momen inersia 64
d5
I
4
pk
. Keduanya mempunyai titik
pusat yang sama maka berlaku pkpoII sehingga :
64
5
4
43
dtd
(5-3)
dimana: t = D – d
maka:
4
3
dDd =64
5
4
d
1
d
D
= 16
5
d
D = 16
21
d
D = 0.761
Untuk perancangan plat gesek ini perbandingan d/D diambil 0,7. Dengan
memasukkan harga-harga yang diketahui kepersamaan diatas maka diperoleh gaya
F yang dinyatakan dalam D sebesar:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
35 PxDxDF
22
)7.0(
4
222
0154.00385.049.0(
4
DxxDxDF
Selanjutnya dengan memasukkan persamaan gaya diatas kepersamaan momen
gesek maka diperoleh:
4
7.0
0154.05.0
2 DxD
xDxxM
g
3
0032725.0 DxM
g
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek
Agar daya dan putaran dapat ditransmisikan, maka momen gesek Mg harus
lebih besar atau sama dengan momen puntir Mp yang dikerjakan poros. Momen
puntir Mp yang diperoleh dari perhitungan bab sebelumnya sebesar 11300,348
N.mm, sehingga diperoleh:
pgMM (5-4)
49.191240032725,0
3
D
D mmmm1801233.180
Dalam perancangan plat gesek ini diameter luar plat gesek D diambil
sebesar 180 mm, dengan memasukkan harga ini ke data yang telah diketahui diatas
diperoleh:
D = 180 mm
d = 0.7 D = 07 x 180 mm = 126 mm mm
dD
b 27
2
126180
2
Dari hasil perhitungan diatas, maka harga F dan Mg dapat dicari: mmN22.19085)180(0032725,00032725,0
N96.498)180(0154,00154,0
33
22
DMg
DF
35 PxDxDF
22
)7.0(
4
222
0154.00385.049.0(
4
DxxDxDF
Selanjutnya dengan memasukkan persamaan gaya diatas kepersamaan momen
gesek maka diperoleh:
4
7.0
0154.05.0
2 DxD
xDxxM
g
3
0032725.0 DxM
g
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek
Agar daya dan putaran dapat ditransmisikan, maka momen gesek Mg harus
lebih besar atau sama dengan momen puntir Mp yang dikerjakan poros. Momen
puntir Mp yang diperoleh dari perhitungan bab sebelumnya sebesar 11300,348
N.mm, sehingga diperoleh:
pgMM (5-4)
49.191240032725,0
3
D
D mmmm1801233.180
Dalam perancangan plat gesek ini diameter luar plat gesek D diambil
sebesar 180 mm, dengan memasukkan harga ini ke data yang telah diketahui diatas
diperoleh:
D = 180 mm
d = 0.7 D = 07 x 180 mm = 126 mm mm
dD
b 27
2
126180
2
Dari hasil perhitungan diatas, maka harga F dan Mg dapat dicari: mmN22.19085)180(0032725,00032725,0
N96.498)180(0154,00154,0
33
22
DMg
DF
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
36
Untuk menentukan tebal plat gesek yang sesuai, terlebih dahulu perlu
diketahui besarnya daya yang hilang akibat gesekan, yang mana dapat dipeoleh dari
:
36001074.9
5
xx
zxtxnxM
P
g
g (5-5)
dimana:
Pg = daya yang hilang akibat gesekan (kW)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek ( N.mm )
n = kecepatan sudut, dari data brosur pada lampiran 1 yakni = 6000 rpm
t = waktu penyambungan kopling, diambil t = 0,3 detik
z = jumlah kerja tiap jam atau jumlah penyambungan dan pemutusan tiap
jam, direncanakan 80 kali/jam.
Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui maka diperoleh: 3600.10.74,9
80.3,0.5600.)180(.0032725,0
5
3
gP
Pg = 0.73 kW
Pg = 0.99 hp
Selanjutnya tebal plat gesek dapat diperoleh dari:
kg
gp
WA
PL
a (5-6)
dimana :
a = tebal plat gesek (cm)
Lp = lama pemakaian plat gesek, direncanakan 1000 jam
Pg = daya yang hilang akibat gesekan ( hp )
Ag =luas bidang gesek dari plat gesek, yaitu:
22
g dD
4
A
(5-7)
Ag =
22
126180
4
= 12977.9 mm
2
= 129.77 cm
2
36
Untuk menentukan tebal plat gesek yang sesuai, terlebih dahulu perlu
diketahui besarnya daya yang hilang akibat gesekan, yang mana dapat dipeoleh dari
:
36001074.9
5
xx
zxtxnxM
P
g
g (5-5)
dimana:
Pg = daya yang hilang akibat gesekan (kW)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek ( N.mm )
n = kecepatan sudut, dari data brosur pada lampiran 1 yakni = 6000 rpm
t = waktu penyambungan kopling, diambil t = 0,3 detik
z = jumlah kerja tiap jam atau jumlah penyambungan dan pemutusan tiap
jam, direncanakan 80 kali/jam.
Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui maka diperoleh: 3600.10.74,9
80.3,0.5600.)180(.0032725,0
5
3
gP
Pg = 0.73 kW
Pg = 0.99 hp
Selanjutnya tebal plat gesek dapat diperoleh dari:
kg
gp
WA
PL
a (5-6)
dimana :
a = tebal plat gesek (cm)
Lp = lama pemakaian plat gesek, direncanakan 1000 jam
Pg = daya yang hilang akibat gesekan ( hp )
Ag =luas bidang gesek dari plat gesek, yaitu:
22
g dD
4
A
(5-7)
Ag =
22
126180
4
= 12977.9 mm
2
= 129.77 cm
2
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
37
Wk = kerja yang menyebabkan kerusakan, untuk bahan asbes dan besi cor
harganya berkisar antara 5 – 8 hp jam/cm
3
, dalam perencanaan ini
diambil sebesar 8 hp jam/cm
3
.
Maka tebal plat gesek yang direncanakan adalah: 877.129
99.01000
x
x
a
a = 0.954 cm
a = 9.5 mm.
5.4. Analisa getaran pada plat gesek
Pada plat gesek kopling kijang innova terjadi beban getaran torsional (torsional
vibration). Sebelum menganalisa lebih jauh getaran torsional, tersebut terlebih dahulu
plat gesek ini dimodelkan untuk memudahkan perhitungan.
a. Pemodelan Plat gesek
Getaran torsional pada kopling plat gesek akibat penerusan gaya torsi dan
putaran dari poros input ke poros output. Dalam hal ini, getaran plat gesek diasumsikan
dalam keadaaan steadi dan kecepatan relatif yang sama antara plat gesek dan naaf yaitu
yang meneruskan getaran ke poros. Maka pemodelan memakai massa ekivalen yang
juga unutk memudahkan pehitungan analisa getaran. Dengan mengasumsikan massa
ekivalen yang mengalami getaran ini memiliki satu derajat kebebasan (one degree of
freedom) konstruksi plat gesek kopling pada dasarnya dapat dimodelkan sebagai berikut
seperti gambar 5.2 berikut ini.
Gambar 5.2 Pemodelan plat gesek
b. Metode Energi
37
Wk = kerja yang menyebabkan kerusakan, untuk bahan asbes dan besi cor
harganya berkisar antara 5 – 8 hp jam/cm
3
, dalam perencanaan ini
diambil sebesar 8 hp jam/cm
3
.
Maka tebal plat gesek yang direncanakan adalah: 877.129
99.01000
x
x
a
a = 0.954 cm
a = 9.5 mm.
5.4. Analisa getaran pada plat gesek
Pada plat gesek kopling kijang innova terjadi beban getaran torsional (torsional
vibration). Sebelum menganalisa lebih jauh getaran torsional, tersebut terlebih dahulu
plat gesek ini dimodelkan untuk memudahkan perhitungan.
a. Pemodelan Plat gesek
Getaran torsional pada kopling plat gesek akibat penerusan gaya torsi dan
putaran dari poros input ke poros output. Dalam hal ini, getaran plat gesek diasumsikan
dalam keadaaan steadi dan kecepatan relatif yang sama antara plat gesek dan naaf yaitu
yang meneruskan getaran ke poros. Maka pemodelan memakai massa ekivalen yang
juga unutk memudahkan pehitungan analisa getaran. Dengan mengasumsikan massa
ekivalen yang mengalami getaran ini memiliki satu derajat kebebasan (one degree of
freedom) konstruksi plat gesek kopling pada dasarnya dapat dimodelkan sebagai berikut
seperti gambar 5.2 berikut ini.
Gambar 5.2 Pemodelan plat gesek
b. Metode Energi
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
38
Konfigurasi sistem dapat dijelaskan dengan besaran puntir poros atau sudut θ.
Karena kita anggap piringan/plat gesek terikat kaku ke poros, kedudukan sudut piringan
ditunjukkan pada gambar 5.3 berikut.
Gambar 5.3 kedudukan Piringan
Energi kinetis sistem diberikan:
2
'
2
1
JEk (5-8)
Dan energi potensial diberikan:
2
2
1
KEp (5-9)
Dalam suatu sistem, konversi energi total gaya adalah konstan dan persamaan
differensial gerak juga dapat dibentuk dari prinsip kekekalan energi untuk getaran bebas
sistem yang tak teredam energinya adalah sebagian energi kinetik dan sebagian energi
potensial. Karena energi total adalah konstan, maka laju perubahan energinya adalah nol.
Ek+Ep = konstan
0)..( EPEK
dt
d
0)
2
1
2
1
(
2
'
2
KJ
dt
d
Karena '
tidak selalu nol, maka: 0
"
KJ
38
Konfigurasi sistem dapat dijelaskan dengan besaran puntir poros atau sudut θ.
Karena kita anggap piringan/plat gesek terikat kaku ke poros, kedudukan sudut piringan
ditunjukkan pada gambar 5.3 berikut.
Gambar 5.3 kedudukan Piringan
Energi kinetis sistem diberikan:
2
'
2
1
JEk (5-8)
Dan energi potensial diberikan:
2
2
1
KEp (5-9)
Dalam suatu sistem, konversi energi total gaya adalah konstan dan persamaan
differensial gerak juga dapat dibentuk dari prinsip kekekalan energi untuk getaran bebas
sistem yang tak teredam energinya adalah sebagian energi kinetik dan sebagian energi
potensial. Karena energi total adalah konstan, maka laju perubahan energinya adalah nol.
Ek+Ep = konstan
0)..( EPEK
dt
d
0)
2
1
2
1
(
2
'
2
KJ
dt
d
Karena '
tidak selalu nol, maka: 0
"
KJ
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
39
Dengan membandingkan dengan persamaan pada referensi-referensi buku
getaran, maka dapat disimpulkan bahwa gerak yang terjadi adalah harmonik. Pada kasus
ini, poros mengalami gaya torsi dari luar maka persamaan geraknya menjadi:
tToKJ sin
'"
(5-10)
Dimana:
J = massa inersia
η = koefisien peredam (dalam kasus ini η = 1)
K= konstanta pegas/kekakuan poros
To=torsi yang dialami oleh poros
ω =putaran poros
t = waktu
dan persamaan jarak/simpangan yang dialami poros adalah:
)sin( t (5-11)
Dimana: θ = perpindahan /penyimpangan
Ф=Amplitudo
Dan persamaan amplitudo akibat getaran yang dialami poros adalah
22
)()(
sin
JK
tTo (5-12)
Dan persamaan frekuensi naturalnya adalah
2
2
mr
J (5-13)
Dimana: m= massa ekivalen plat gesek
39
Dengan membandingkan dengan persamaan pada referensi-referensi buku
getaran, maka dapat disimpulkan bahwa gerak yang terjadi adalah harmonik. Pada kasus
ini, poros mengalami gaya torsi dari luar maka persamaan geraknya menjadi:
tToKJ sin
'"
(5-10)
Dimana:
J = massa inersia
η = koefisien peredam (dalam kasus ini η = 1)
K= konstanta pegas/kekakuan poros
To=torsi yang dialami oleh poros
ω =putaran poros
t = waktu
dan persamaan jarak/simpangan yang dialami poros adalah:
)sin( t (5-11)
Dimana: θ = perpindahan /penyimpangan
Ф=Amplitudo
Dan persamaan amplitudo akibat getaran yang dialami poros adalah
22
)()(
sin
JK
tTo (5-12)
Dan persamaan frekuensi naturalnya adalah
2
2
mr
J (5-13)
Dimana: m= massa ekivalen plat gesek
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
40
r = jari-jari ekivalen plat gesek
Sebelum melakukan perhitungan analisis getaran, terlebih dahulu kita hitung
massa ekivalen (M). Dengan mengabaikan komponen kecil seperti paku keling dan baut
maka massa ekivalen adalah:
M=Z(Mn+Mpg+Mp) (5-14)
Dimana:
Mn = massa naaf
Mpg = massa plat gesek
Z = jumlah plat gesek
Mp = massa poros
Untuk kopling ini, Z=1 sedangkan untuk massa ekivalen diperhitungkan dari jari-
jari luar plat gesek.
c. Perhitungan Massa Ekivalen
Seperti yang kita ketahui, rumus mencari massa yaitu:
M=ρ.V
Dimana:
ρ= massa jenis bahan
V=volume
Data-data yang diperlukan sebagai berikut:
a. Massa naaf
Massa naaf dapat dicari dari persamaan:
40
r = jari-jari ekivalen plat gesek
Sebelum melakukan perhitungan analisis getaran, terlebih dahulu kita hitung
massa ekivalen (M). Dengan mengabaikan komponen kecil seperti paku keling dan baut
maka massa ekivalen adalah:
M=Z(Mn+Mpg+Mp) (5-14)
Dimana:
Mn = massa naaf
Mpg = massa plat gesek
Z = jumlah plat gesek
Mp = massa poros
Untuk kopling ini, Z=1 sedangkan untuk massa ekivalen diperhitungkan dari jari-
jari luar plat gesek.
c. Perhitungan Massa Ekivalen
Seperti yang kita ketahui, rumus mencari massa yaitu:
M=ρ.V
Dimana:
ρ= massa jenis bahan
V=volume
Data-data yang diperlukan sebagai berikut:
a. Massa naaf
Massa naaf dapat dicari dari persamaan:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
41
nnn VW * (5-15)
Di mana : n
= massa jenis bahan naaf , yaitu besi cor S55C-D sebesar 7.8x10
-6
N/mm
3
. nV
= volume naaf =
nnnn LdDV **
4
22
Di mana : Dn = diameter luar naaf = 41.1 ( dari Bab 4 )
dn = diameter dalam naaf = 35.4 ( dari Bab 4 )
Ln = panjang naaf = 60.1 mm ( dari Bab 4 )
Vn = volume naaf
Maka :
322
62.205821.60.4.351.41
4
mmV
n
Maka massa naaf adalah : N1605.062.20582*10*8,7
6
nW
b. Massa Plat Gesek
Massa plat gesek dapat dicari dari persamaan:
ggLLpg
VVW ..
Dimana: Wpg=berat plat gesek L
= massa jenis lingkar pembawa, untuk bahan besi cor adalah 7,2x10
-6
N /
mm
3
41
nnn VW * (5-15)
Di mana : n
= massa jenis bahan naaf , yaitu besi cor S55C-D sebesar 7.8x10
-6
N/mm
3
. nV
= volume naaf =
nnnn LdDV **
4
22
Di mana : Dn = diameter luar naaf = 41.1 ( dari Bab 4 )
dn = diameter dalam naaf = 35.4 ( dari Bab 4 )
Ln = panjang naaf = 60.1 mm ( dari Bab 4 )
Vn = volume naaf
Maka :
322
62.205821.60.4.351.41
4
mmV
n
Maka massa naaf adalah : N1605.062.20582*10*8,7
6
nW
b. Massa Plat Gesek
Massa plat gesek dapat dicari dari persamaan:
ggLLpg
VVW ..
Dimana: Wpg=berat plat gesek L
= massa jenis lingkar pembawa, untuk bahan besi cor adalah 7,2x10
-6
N /
mm
3
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
42
VL= volume lingkaran pembawa
Untuk mencari volume lingkar pembawa dapat diperoleh dari persamaan:
LLLL bdDV .
4
22
(5-16)
Dimana : DL = diameter luar lingkaran pembawa = 180 mm
dL= diameter dalam lingkaran pembawa = 126 mm
bL = tebal lingkaran pembawa = 3 mm ( direncanakan )
Maka :
322
75.389333.126180
4
mmV
L
Untuk mencari volume lempengan gesek dapat diperoleh dari persamaan:
gggg bdDV .
4
22
(5-17)
Di mana : Dg = diameter luar lempengan gesek = 180 mm ( dari Bab 5 )
dg = diameter dalam lempengan gesek = 126 mm ( dari Bab 5 )
bg = tebal lempengan gesek = 4 mm ( dari Bab 5 )
Maka :
322
67.519114.126180
4
mmV
g
Massa plat gesek adalah: N24.067.51911*10*4,375.8933*10*2,7
66
pg
W
c. Massa Poros
Massa poros dapat diperoleh dari persamaan:
42
VL= volume lingkaran pembawa
Untuk mencari volume lingkar pembawa dapat diperoleh dari persamaan:
LLLL bdDV .
4
22
(5-16)
Dimana : DL = diameter luar lingkaran pembawa = 180 mm
dL= diameter dalam lingkaran pembawa = 126 mm
bL = tebal lingkaran pembawa = 3 mm ( direncanakan )
Maka :
322
75.389333.126180
4
mmV
L
Untuk mencari volume lempengan gesek dapat diperoleh dari persamaan:
gggg bdDV .
4
22
(5-17)
Di mana : Dg = diameter luar lempengan gesek = 180 mm ( dari Bab 5 )
dg = diameter dalam lempengan gesek = 126 mm ( dari Bab 5 )
bg = tebal lempengan gesek = 4 mm ( dari Bab 5 )
Maka :
322
67.519114.126180
4
mmV
g
Massa plat gesek adalah: N24.067.51911*10*4,375.8933*10*2,7
66
pg
W
c. Massa Poros
Massa poros dapat diperoleh dari persamaan:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
43
ppp VW * (5-18)
Di mana : p
= massa jenis bahan poros, untuk baja S55C-D adalah 7.8x10
-6
N/mm
3
.
Vp = volume poros ( mm
3
)
Untuk mencari volume poros dapat diperoleh dari persamaan:
ppLdVp ..
4
2 (5-19)
Dimana : dp = diameter poros = 34 mm ( dari Bab 3 )
Lp = panjang poros = 200 mm ( direncanakan )
Maka : 32
1.181584200.34.
4
mmV
p
Massa poros adalah: N42.11.181584*10*8,7
6
p
W
Maka total massa ekivalen adalah:
Wt = Wpg + Wp = 0.24 + 1.42 = 1.66 N
Momen inersia plat gesek adalah: 2
2
mr
J
2
2
mm N87.239
2
)17(66,1
J
Momen inersia polar luas penampang poros dapat diperoleh dari:
43
ppp VW * (5-18)
Di mana : p
= massa jenis bahan poros, untuk baja S55C-D adalah 7.8x10
-6
N/mm
3
.
Vp = volume poros ( mm
3
)
Untuk mencari volume poros dapat diperoleh dari persamaan:
ppLdVp ..
4
2 (5-19)
Dimana : dp = diameter poros = 34 mm ( dari Bab 3 )
Lp = panjang poros = 200 mm ( direncanakan )
Maka : 32
1.181584200.34.
4
mmV
p
Massa poros adalah: N42.11.181584*10*8,7
6
p
W
Maka total massa ekivalen adalah:
Wt = Wpg + Wp = 0.24 + 1.42 = 1.66 N
Momen inersia plat gesek adalah: 2
2
mr
J
2
2
mm N87.239
2
)17(66,1
J
Momen inersia polar luas penampang poros dapat diperoleh dari:
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
44 32
4
d
Jo
4
4
48.131194
32
)34(
mmJo
Konstanta kekakuan poros dapat dihitung dari:
l
GJo
K (5-20) 22
3
/92.53002569
200
48.131194.10.8,80
smmK
Maka besar amplitudo yang terjadi adalah: 22
)()(
sin
JK
tTo
Dimana amplitudo terjadi pada saat sin ωt=1 dan dalam perencanaan ini diambil
koefisien redamnya 1 sehingga amplitudo dapat dihitung sebagai berikut: 222
)()(
JK
To
22
2
)
60
5600
.1()
60
5600
87.23992.53002569(
49.19124
Ф = 0.000375mm
Perpindahan atau penyimpangan yang terjadi adalah: )sin( t
Jarak maksimum terjadi bila sin (ωt-ψ)=1 maka θ = Ф = 0.000375 mm
44 32
4
d
Jo
4
4
48.131194
32
)34(
mmJo
Konstanta kekakuan poros dapat dihitung dari:
l
GJo
K (5-20) 22
3
/92.53002569
200
48.131194.10.8,80
smmK
Maka besar amplitudo yang terjadi adalah: 22
)()(
sin
JK
tTo
Dimana amplitudo terjadi pada saat sin ωt=1 dan dalam perencanaan ini diambil
koefisien redamnya 1 sehingga amplitudo dapat dihitung sebagai berikut: 222
)()(
JK
To
22
2
)
60
5600
.1()
60
5600
87.23992.53002569(
49.19124
Ф = 0.000375mm
Perpindahan atau penyimpangan yang terjadi adalah: )sin( t
Jarak maksimum terjadi bila sin (ωt-ψ)=1 maka θ = Ф = 0.000375 mm
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
45
Setelah mendapatkan harga K dan J maka harga ωn dapat dihitung sebagai
berikut: s
rad
J
K
n 1,470
87.239
92.53002569
Dan harga frekuensi naturalnya (fn) adalah: Hz
n
fn 8.74
2
1.470
2
Sesuai dengan spesifikasi rancangan putaran maksimum kopling yaitu 4200 rpm,
maka dapat dicari perbandingan antara frekuensi kritis torsional sistem dengan putaran
maksimum yang memberikan faktor keamanan terhadap getaran torsional. n
Nv
dimana: s
rad
43.586
60
2.5600
Maka: %0147,0247.1
1.470
43.586
atauNv
Dari harga perhitungan perbandingan kopling yang dirancang, dapat disimpulkan
kopling relatif aman terhadap getaran torsional karena ω lebih besar dari ωn yaitu harga
perbandingannya 1.247 atau 0,01247 %.
45
Setelah mendapatkan harga K dan J maka harga ωn dapat dihitung sebagai
berikut: s
rad
J
K
n 1,470
87.239
92.53002569
Dan harga frekuensi naturalnya (fn) adalah: Hz
n
fn 8.74
2
1.470
2
Sesuai dengan spesifikasi rancangan putaran maksimum kopling yaitu 4200 rpm,
maka dapat dicari perbandingan antara frekuensi kritis torsional sistem dengan putaran
maksimum yang memberikan faktor keamanan terhadap getaran torsional. n
Nv
dimana: s
rad
43.586
60
2.5600
Maka: %0147,0247.1
1.470
43.586
atauNv
Dari harga perhitungan perbandingan kopling yang dirancang, dapat disimpulkan
kopling relatif aman terhadap getaran torsional karena ω lebih besar dari ωn yaitu harga
perbandingannya 1.247 atau 0,01247 %.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
46
BAB 6
PERANCANGAN PE GAS
6.1 Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan dalam arah menjauhi plat
gesek untuk pemutusan hubungan. Hal ini akan menyebabkan plat gesek dalam keadaan
bebas diantara plat penekan dan flywheel, sehingga daya dan putaran dari flywheel tidak
lagi diteruskan ke poros yang digerakkan.
Prinsip kerja pegas matahari adalah tidak sama dengan pegas spiral, dimana
terjadinya defleksi pada pegas ini adalah sama seperti sistem kantilever beam, yakni
apabila gaya diberikan pada salah satu ujungnya. Seperti Gambar 6.1 berikut.
Keterangan:
D = diameter pegas
d = diameter penampang pegas
h = tebal pegas
L1 = panjang daun pegas
D
L1
L2
h
46
BAB 6
PERANCANGAN PE GAS
6.1 Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan dalam arah menjauhi plat
gesek untuk pemutusan hubungan. Hal ini akan menyebabkan plat gesek dalam keadaan
bebas diantara plat penekan dan flywheel, sehingga daya dan putaran dari flywheel tidak
lagi diteruskan ke poros yang digerakkan.
Prinsip kerja pegas matahari adalah tidak sama dengan pegas spiral, dimana
terjadinya defleksi pada pegas ini adalah sama seperti sistem kantilever beam, yakni
apabila gaya diberikan pada salah satu ujungnya. Seperti Gambar 6.1 berikut.
Keterangan:
D = diameter pegas
d = diameter penampang pegas
h = tebal pegas
L1 = panjang daun pegas
D
L1
L2
h
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
47
L2 = panjang daerah pengungkit
Gambar 6.1 Pegas Matahari
6.1.1 Analisa Gaya
Ketika sensor memberikan sinyal ke CPU, dan diteruskan ke actuator, dan dari
actuator akan diberikan perintah untuk menggerakkan bantalan pembebas yang akan
menekan bagian dalam pegas matahari dan menarik plat penekan menjauhi flywheel.
Diagramnya adalah seperti Gambar 6.2 berikut:
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari
Gambar (a): Pegas matahari beroperasi dalam keadaan normal (kopling dalam keadaaan
terhubung) dan daya yang bekerja pada pegas adalah gaya Fp yang berasal dari pegas itu
sendiri yang diimbangi oleh gaya Fr yang dihasilkan oleh flywheel.
Gambar (b): Bantalan pembebas menekan pegas dengan gaya Fr, dimana gaya ini akan
menimbulkan reaksi Fr’ dan menarik plat penekan dengan memberi gaya yang
berlawanan arah dengan gaya dari plat tekan sebesar Fp’.
Fp
Fr
Fr
Fp
Fp’
Fr’
Ft
Ft
Fr’
Fp’
47
L2 = panjang daerah pengungkit
Gambar 6.1 Pegas Matahari
6.1.1 Analisa Gaya
Ketika sensor memberikan sinyal ke CPU, dan diteruskan ke actuator, dan dari
actuator akan diberikan perintah untuk menggerakkan bantalan pembebas yang akan
menekan bagian dalam pegas matahari dan menarik plat penekan menjauhi flywheel.
Diagramnya adalah seperti Gambar 6.2 berikut:
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari
Gambar (a): Pegas matahari beroperasi dalam keadaan normal (kopling dalam keadaaan
terhubung) dan daya yang bekerja pada pegas adalah gaya Fp yang berasal dari pegas itu
sendiri yang diimbangi oleh gaya Fr yang dihasilkan oleh flywheel.
Gambar (b): Bantalan pembebas menekan pegas dengan gaya Fr, dimana gaya ini akan
menimbulkan reaksi Fr’ dan menarik plat penekan dengan memberi gaya yang
berlawanan arah dengan gaya dari plat tekan sebesar Fp’.
Fp
Fr
Fr
Fp
Fp’
Fr’
Ft
Ft
Fr’
Fp’
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
48
Dengan menyamakan ukuran pegas matahari pada ukuran plat gesek yang telah
dihitung pada bab 5, dapat diperoleh hasil sebagai berikut:
L1 = 27 mm
L2 = 16 mm
∑ M=0
Fp.L2-Ft.L1=0,
maka
1
2
'.
L
LFp
Ft (6-1)
Dimana:
Ft = gaya tekan yang dikerjakan oleh bantalan pembebas (N)
Fp’= gaya yang diperlukan untuk melawan gaya tekan pegas yaitu Fp’=2Fp
Fp = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek, dari perhitungan pada bab
5 diperoleh Fp = 96.498 N
Maka Fp’= 2 x 96.498 = 997.92 N
Besar Ft diperoleh sebesar: N36.591
27
16 997.92
Ft
Gaya yang menekan masing-masing daun pegas adalah :
n
Ft
Ft (6-2)
Dimana n adalah jumlah daun pegas yang direncanakan sebanyak 12 buah sehingga:
N28.49
12
36.591
Ft
48
Dengan menyamakan ukuran pegas matahari pada ukuran plat gesek yang telah
dihitung pada bab 5, dapat diperoleh hasil sebagai berikut:
L1 = 27 mm
L2 = 16 mm
∑ M=0
Fp.L2-Ft.L1=0,
maka
1
2
'.
L
LFp
Ft (6-1)
Dimana:
Ft = gaya tekan yang dikerjakan oleh bantalan pembebas (N)
Fp’= gaya yang diperlukan untuk melawan gaya tekan pegas yaitu Fp’=2Fp
Fp = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek, dari perhitungan pada bab
5 diperoleh Fp = 96.498 N
Maka Fp’= 2 x 96.498 = 997.92 N
Besar Ft diperoleh sebesar: N36.591
27
16 997.92
Ft
Gaya yang menekan masing-masing daun pegas adalah :
n
Ft
Ft (6-2)
Dimana n adalah jumlah daun pegas yang direncanakan sebanyak 12 buah sehingga:
N28.49
12
36.591
Ft
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
49
6.1.2. Pemilihan Bahan
Untuk pegas matahari dipilih kawat baja SUP4 berkekuatan σ = 115 N/ mm
2
.
Sedangkan modulus elastisitasnya E = 207 GPa. Bahan ini cocok karena kekuatan tarik dan
modulus elstisitasnya yang tinggi sehingga pegas tidak akan mengalami deformasi plastis
maupun fracture pada saat mengalami beban yang diberikan bantalan pembebas.
a. Penentuan Ukuran
Defleksi dari pegas matahari diperoleh dari:
2
21
1
.
L
L
(6-3)
Dengan δ2 merupakan jarak pindah antara plat gesek dengan plat penekan saat
kopling tidak terhubung. Jarak ini direncanakan sejauh 5 mm, supaya poros terhubung
lebih cepat. Sehingga defleksi δ1 adalah:
mm44.8
16
527
1
Dan tebal pegas matahari (h) diperoleh dari :
1
3
14
..2
.
E
LFt
h (6-4)
Dimana:
h = tebal pegas matahari (mm)
Ft = gaya tekan tiap daun pegas matahari sebesar 28.49 N
δ1= 8.44 mm
49
6.1.2. Pemilihan Bahan
Untuk pegas matahari dipilih kawat baja SUP4 berkekuatan σ = 115 N/ mm
2
.
Sedangkan modulus elastisitasnya E = 207 GPa. Bahan ini cocok karena kekuatan tarik dan
modulus elstisitasnya yang tinggi sehingga pegas tidak akan mengalami deformasi plastis
maupun fracture pada saat mengalami beban yang diberikan bantalan pembebas.
a. Penentuan Ukuran
Defleksi dari pegas matahari diperoleh dari:
2
21
1
.
L
L
(6-3)
Dengan δ2 merupakan jarak pindah antara plat gesek dengan plat penekan saat
kopling tidak terhubung. Jarak ini direncanakan sejauh 5 mm, supaya poros terhubung
lebih cepat. Sehingga defleksi δ1 adalah:
mm44.8
16
527
1
Dan tebal pegas matahari (h) diperoleh dari :
1
3
14
..2
.
E
LFt
h (6-4)
Dimana:
h = tebal pegas matahari (mm)
Ft = gaya tekan tiap daun pegas matahari sebesar 28.49 N
δ1= 8.44 mm
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
50
Maka diperoleh harga tebal pegas matahari minimal:
mmh
h
023.0
44,8.10.207.2
2728.49
4
9
3
Dan direncanakan tebal pegasnya adalah 4 mm sehingga lebarnya dapat dihitung:
b = 4h
= 4 x 4
b = 16 mm
b. Pemeriksaan Kekuatan Pegas
Tegangan lengkung yang terjadi pada pegas matahari dapat dihitung dari:
2
22
1
N/mm185.31
)4.(16
2728.496..6
bh
LFt
t
(6-5)
Dari perhitungan diatas terlihat bahwa σt < σ , maka pegas matahari ini aman
digunakan untuk perancangan ini, khususnya untuk tegangan tarik.
6.2 Pegas Kejut
Perancangan pegas kejut biasanya berhubungan dengan gaya, momen torsi,
defleksi, dan tegangan yang dialami oleh pegas. Pegas kejut banyak kegunaannya dalam
konstruksi mesin, yakni sebagai pengontrol getaran. Khusus pada perancangan ini, pegas
kejut digunakan untuk meredam kejutan pada saat kopling terhubung. Gambar pegas
kejut adalah seperti gambar 6.3 berikut.
F
50
Maka diperoleh harga tebal pegas matahari minimal:
mmh
h
023.0
44,8.10.207.2
2728.49
4
9
3
Dan direncanakan tebal pegasnya adalah 4 mm sehingga lebarnya dapat dihitung:
b = 4h
= 4 x 4
b = 16 mm
b. Pemeriksaan Kekuatan Pegas
Tegangan lengkung yang terjadi pada pegas matahari dapat dihitung dari:
2
22
1
N/mm185.31
)4.(16
2728.496..6
bh
LFt
t
(6-5)
Dari perhitungan diatas terlihat bahwa σt < σ , maka pegas matahari ini aman
digunakan untuk perancangan ini, khususnya untuk tegangan tarik.
6.2 Pegas Kejut
Perancangan pegas kejut biasanya berhubungan dengan gaya, momen torsi,
defleksi, dan tegangan yang dialami oleh pegas. Pegas kejut banyak kegunaannya dalam
konstruksi mesin, yakni sebagai pengontrol getaran. Khusus pada perancangan ini, pegas
kejut digunakan untuk meredam kejutan pada saat kopling terhubung. Gambar pegas
kejut adalah seperti gambar 6.3 berikut.
F
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
51
Gambar 6.3 Pegas Kejut
6.2.1 Analisa Gaya
Besarnya gaya tekan yang harus diberikan oleh tiap pegas adalah:
n
AZp
F
.
(6-6)
Dimana:
F = gaya tekan tiap pegas (N)
Zp= tekanan rata-rata pada bidang pegas yaitu sebesar 0.587 N/mm
2
dari bab 4.
A = luas rata-rata bidang tekan untuk pegas sebesar 1 mm
2
.
n = jumlah pegas, direncanakan 4 buah.
Maka:N147.0
4
1587,0
x
F
6.2.2 Pemilihan Bahan
Untuk bahan pegas tetap dipilih baja karbon jenis SUS 302 dengan kekuatan tarik
mulur (tensile yield strength) Sy= 0,622 N/mm
2
. Maka kekuatan geser mulurnya (shear
yield strength) adalah:
Sys = 0,5.Sy (6-7)
L
D
d
51
Gambar 6.3 Pegas Kejut
6.2.1 Analisa Gaya
Besarnya gaya tekan yang harus diberikan oleh tiap pegas adalah:
n
AZp
F
.
(6-6)
Dimana:
F = gaya tekan tiap pegas (N)
Zp= tekanan rata-rata pada bidang pegas yaitu sebesar 0.587 N/mm
2
dari bab 4.
A = luas rata-rata bidang tekan untuk pegas sebesar 1 mm
2
.
n = jumlah pegas, direncanakan 4 buah.
Maka:N147.0
4
1587,0
x
F
6.2.2 Pemilihan Bahan
Untuk bahan pegas tetap dipilih baja karbon jenis SUS 302 dengan kekuatan tarik
mulur (tensile yield strength) Sy= 0,622 N/mm
2
. Maka kekuatan geser mulurnya (shear
yield strength) adalah:
Sys = 0,5.Sy (6-7)
L
D
d
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
52
Sys= 0,5.0,622 = 0,36 N/mm
2
6.2.3 Analisa Tegangan Geser
Tegangan geser yang bekerja pada tiap pegas adalah:
2
.
...8
d
Fkc
Z
(6-8)
Dimana:
Z= tegangan geser tiap pegas (N/mm
2
)
c = indeks pegas, dalam perancangan ini dipilih 4
k = faktor tegangan wahl, yaitu: 404,1
4
615,0
4)4(4
1)4(4615,0
44
14
cc
c
k
F= gaya tekan tiap pegas (N)
d = diameter penampang pegas (mm)
Sehingga : 22
304,2
.
161,0.404,1.4.8
dd
Z
6.2.4. Penentuan Ukuran
Agar pegas aman terhadap tegangan geser, maka tegangan geser izin harus lebih
besar atau sama dengan tegangan geser yang timbul. Maka :
0,36≥ 2
304,2
d (6-9)
52
Sys= 0,5.0,622 = 0,36 N/mm
2
6.2.3 Analisa Tegangan Geser
Tegangan geser yang bekerja pada tiap pegas adalah:
2
.
...8
d
Fkc
Z
(6-8)
Dimana:
Z= tegangan geser tiap pegas (N/mm
2
)
c = indeks pegas, dalam perancangan ini dipilih 4
k = faktor tegangan wahl, yaitu: 404,1
4
615,0
4)4(4
1)4(4615,0
44
14
cc
c
k
F= gaya tekan tiap pegas (N)
d = diameter penampang pegas (mm)
Sehingga : 22
304,2
.
161,0.404,1.4.8
dd
Z
6.2.4. Penentuan Ukuran
Agar pegas aman terhadap tegangan geser, maka tegangan geser izin harus lebih
besar atau sama dengan tegangan geser yang timbul. Maka :
0,36≥ 2
304,2
d (6-9)
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
53
0,36 2
d ≥ 2,304
d ≥ 2,53 mm
Dalam perancangan ini, diameter penampang pegas dipilih d = 3 mm, sehingga
diameter pegas adalah :
D = c.d (6-10)
D = 4x3 = 12 mm
Panjang pegas pada saat pembebanan maksimum adalah:
L = (i+1,5)d (6-11)
Dimana:
L = panjang pegas pada saat pembebanan maksimum (mm)
i = jumlah lilitan pegas (dipilih 4 lilitan)
d = diameter penampang pegas (mm)
Sehingga diperoleh:
L= (4+1.5)3 = 16.5 mm.
Sedangkan panjang pegas pada operasi normal adalah:
Lo = L+i(h-d) (6-12)
Dimana:
Lo = panjang pegas pada operasi normal (mm)
L = panjang pegas pada pembebanan maksimum (mm)
h = D/3 = 12/3= 4 mm
i = jumlah lilitan pegas (dipilih 4 lilitan)
d = diameter penampang pegas (mm)
Maka: Lo= 16,5 + 4 (4 - 3) = 20,5 mm.
53
0,36 2
d ≥ 2,304
d ≥ 2,53 mm
Dalam perancangan ini, diameter penampang pegas dipilih d = 3 mm, sehingga
diameter pegas adalah :
D = c.d (6-10)
D = 4x3 = 12 mm
Panjang pegas pada saat pembebanan maksimum adalah:
L = (i+1,5)d (6-11)
Dimana:
L = panjang pegas pada saat pembebanan maksimum (mm)
i = jumlah lilitan pegas (dipilih 4 lilitan)
d = diameter penampang pegas (mm)
Sehingga diperoleh:
L= (4+1.5)3 = 16.5 mm.
Sedangkan panjang pegas pada operasi normal adalah:
Lo = L+i(h-d) (6-12)
Dimana:
Lo = panjang pegas pada operasi normal (mm)
L = panjang pegas pada pembebanan maksimum (mm)
h = D/3 = 12/3= 4 mm
i = jumlah lilitan pegas (dipilih 4 lilitan)
d = diameter penampang pegas (mm)
Maka: Lo= 16,5 + 4 (4 - 3) = 20,5 mm.
Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
54
DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.
2. Kent’s, Mechanical Engineers Handbook, Design and Production, edisi ke-12, John
Wiley & Sons Inc: New York, 1990
3. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 1. Erlangga: Jakarta, 1991.
4. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 2. Erlangga: Jakarta, 1991.
5. Robert H Creamer, Machine Design, edisi ke 3, Addison – Wesley: USA, 1984
6. M.F Spotts & T.E. Shoup, Design of Machine Elements, Prentice Hall Int’l – Inc:
USA, 1998
7. Umar Sukrisno, Bagian-bagian Mesin dan Merencana, Erlangga: Jakarta, 1984
8. James M. Gere, Stephen P. Timoshenko, dan Hans J. Wospakrik (penerjemah),
Mekanika Bahan, Edisi Kedua, Versi SI, Jilid 1. Erlangga: Jakarta, 1996.
54
DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.
2. Kent’s, Mechanical Engineers Handbook, Design and Production, edisi ke-12, John
Wiley & Sons Inc: New York, 1990
3. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 1. Erlangga: Jakarta, 1991.
4. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 2. Erlangga: Jakarta, 1991.
5. Robert H Creamer, Machine Design, edisi ke 3, Addison – Wesley: USA, 1984
6. M.F Spotts & T.E. Shoup, Design of Machine Elements, Prentice Hall Int’l – Inc:
USA, 1998
7. Umar Sukrisno, Bagian-bagian Mesin dan Merencana, Erlangga: Jakarta, 1984
8. James M. Gere, Stephen P. Timoshenko, dan Hans J. Wospakrik (penerjemah),
Mekanika Bahan, Edisi Kedua, Versi SI, Jilid 1. Erlangga: Jakarta, 1996.
Tags
Categories
Non-ProfitDownload
Download Slideshow Get the original presentation fileQuick Actions
Statistics
- Views 86
- Slides 60
- Age 1248 days
Related Slideshows
14
AKSHAYA PATRA FILEOrganisation_20_Slides.pptx
j2640850
27 views
2
Zeeshan and Salma Karina Hayat - Philanthropy Without Borders - How Giving Transforms Lives Worldwide.pdf
zeeshanandsalmakarin
29 views
5
Oração da Esperança – Bezerra de Menezes é uma prece espírita que pede pela esperança, tanto para si quanto para os outros
franciscobaptista9406
25 views
345
NOVEL PROMOSI KESEHATAN David Beckham dan Victoria. Kisah Cinta Abad Ini ......... Karya Ferizal The Father of Indonesian Health Literature
FerizalTheFatherofIn
34 views
5
VIDA INDESTRUCTIBLE. Por Jonathan Bravo
JonathanBravo52
23 views
22
mohammad ghadery moghaddam treatment esra
oscarmo878
31 views