BAB II
BAB IIKOPLING2.1 PengantarKopling merupakan sebuah elemen mesin
yang berfungsi sebagai sambungan dua poros atau sebagai sambungan
poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau
kadang-kadang harus ikut berputar dengan poros tersebut. Elemen
mesin serupa itu bisa puli sabuk, puli tali, dan puli-rantai, roda
gigi serta tromol. Sehubungan dengan tujuannya, terdapat
bermacam-macam prinsip kopling. Prinsip-prinsip itu adalah sebagai
berikut.
a. Kalau kopling harus dibuat suatu sambungan mati, maka
dipergunakan kopling lekat
b. Kalau kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu
terhadap poros yang lain, dalam arah memanjang sebagai akibat
ketidaktelitian ketika memasang dan sebagainya, maka dipasang
kopling yang dapat bergerak atau kopling yang fleksibel
c. Suatu sambungan yang mengurangi tumbukan lewat akumulasi
kerja dan lewat pengubahan kerja menjadi kalor dan yang banyak atau
sedikit meredam getaran, disebut sebagai kopling elastik; kopling
ini sekaligus memiliki keuntungan sama seperti kopling
fleksibel.
d. Apabila sambungan dapat dibuat bekerja hanya kalau sedang
berhenti, tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak, maka kita
sedang membahsa kopling yang dapat dilepaskan. Kopling ini
kebanyakan dilaksanakan sebagai kopling-cakar
e. Apabila sambungan sembarang waktu selaam sedang bergerak
harus dapat dihubungkan dan dilepaskan, maka yang dipergunakan
adalah kopling yang dapat dihubungkan : kopling gesek, kopling
hidrolik atau kopling induksi elektromagnetik
f. Untuk pekerjaan berat atau pekerjaan yang peka, digunakan
kopling-aman untuk menghindari tumbukan dalam bagian yang peka
dalam perkakas yang digerakkan atau beban terlampau besar dalam
mesin penggerak, motor, dan sebagainya. Untuk yang terakhir disebut
dengan kopling stater.
Ketika membuat konstruksi kopling, pada umumnya harus
diperhatikan titik-pandang sebagai berikut.
1. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan
mempunyai garis tengah sekecil mungkin
2. Garis sumbu poros yang hendak disambung harus berderet dengan
tepat, terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak
elastik
3. Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada
garis-sumbu poros; tambahan pula kopling harus disetimbangkan
dinamik sebab kalau tidak kopling akan berayun. (Apabila tiitik
berat terletak dalam garis sumbu, maka kopling telah
disetyimbangkan statik)
4. Kopling harus dapat dipasang dan dilepaskan dengan mudah
5. Bagian menonjol harus dicegah atau ditutupi sedemikian rupa
sehingga tidak menimbulkan bahaya
2.2. Kopling LekatApabila dua poros hendak disambungkan sentrik
dengan teliti, maka dapat digunakan sebuah kopling kotak. Suatu
konstruksi modern kopling ini adalah kopling kotak SKF. Ujung poros
pada kopling ini harus dirapikan dan disetel yang satu terhadap
yang lain dengan teliti juga dalam arah memanjang (jarak = 0,01 d).
Setelah itu, selongsong dari baja paduan dengan berturut-turut
disorongkan pada ujung poros. Bus berdinding tipis suai dengan
ruang-bebas kecil pada poros. Bentuk luar menyerupai kerucut
(ketirusan 1 : 80). Lubang dalam bus luar mempunyai ketirusan yang
sama. Setelah disorongkan dengan tangan pada bus paling dalam, maka
bus luar dapat dipasang pada tempatnya yang tepat dengan
menggunakan paku ulir dan cincin 2/2. (mulai garis tengah poros
berukuran 200 mm, gaya aksial pada bus-luar dipasang hidrolik).
Tambahan pula, untuk keperluan itu adalah perlu untuk mempres
minyak (tekanan = 50 .... 85 bar) ke dalam alur berbentuk cincin
dengan menggunakan pompa pres minyak melalui lubang berulir
ditengah-tengah bus. Minyak tiba diantara bus melalui alur
tersebut; ditempat itu minyak membentuk film-minyak, jadi koefisien
gesekan sangat kecil; karena itu ada kemungkinan yang mudah untuk
menarik bus-luar lebih lanjut pada bus-dalam.Setelah pompa
disingkirkan terjadilah kopling poros, sebab bus-luar menjepit
bus-dalam poros. Untuk melepas kopling diterapkan cara kerja yang
sesuai. Juga sehubungan dengan kekuatan tarik yang tinggi pada baja
yang digunakan, maka ukuran dan berat kopling kotsk SKF lebih kecil
daripada ukuran serta berat kopling selongsong dengan baut yang
dibahas dibawah ini.
Kateiak dilepaskan, kopling atau salah satu poros harus dapat
disorongkan melalui sediktinya separuh panjang bus-rangkai.
Pengencangannya merupakan suatu sambungan pres yang dapat
dilepaskan. Sambungan serupa itu juga dapat dipakai ditempat lain,
umpamanya pada poros engkol tersusun, pengencangan bantalan
gelinding besar, dan naf pada poros bubungan, baling-baling kapal
pada poros baling-baling.
Pelaksanaan kedua kopling selongsong dengan baut seperti
terlihat pada gambar. Kopling ini lebih mudah untuk dilepaskan.
Dalam hal ini ada kemungkinan untuk menggunakan bantalan
gelinding. Agar kedua parohan dapat dijepit dengan kuat pada ujung
poros, maka garis tengah lubang diambil sedikit lebih kecil
daripada garis tengah poros (0,1 .... 0,2 mm), sehingga ketika
mengencangkan baut mula-mula terjadi suatu penjepitan ke samping.
Karena dikencangkan dengan kuat diperoleh suaian ketat sehiungga
momen dalam poros dapat dipindahkan lewat gesekan.
Dengan bautan pengiraan yang disederhanakan terhadap sistem gaya
yang rumit, banyaknya baut dapat dihitung. Banyaknya baut
berubah-ubah antara 4 .... 10 dan garis tengah db baut normal dari
M 12 .... M 17 .Untuk kalkulasi harus diketahui momen dalam poros.
Momen ini dipindahkan lewat gesekan oleh poros penggerak pada
kopling dan selanjutnya juga lewat gesekan moemn dari kopling pada
poros yang digerakkan.
Momen dalam poros kebanyakan tidak konstan sebagai akibat
percepatan, perlambatan, dan tumbukan, tergantung dari mesin
penggerak dan dari mesin yang digerakkan. Karena itu, untuk
mencegah slip, kopling harus mampu untuk memindahkan momen yang
lebih besar daripada kopel nominal, yang dihitung dari daya nominal
P dan jumlah putaran n, Adalah cukup sulit untuk menentukan kopel
maksimum Mk yang harus dipindahkan oleh kopling. Tetapi dengan
bantuan koefisien eksperimen dengan cara sederhana dapat ditentukan
hayga mana yang dapat diharapkan untuk Mk.Untuk perhitungan
sederhana, dianggap bahwa p antara kopling dengan poros adalah
konstan sepanjang keliling, mka jumlah gaya Q dalam baut adalah
:
Q = p . d . l
Dan
Dimana f = koefisien gesek antara poros dan bus
Jadi
atau
Untuk besi-cor pada baja (kering), f = 0,15 ..... 0,2
Gaya tiap baut :
Karena beban dalam baut konstan (tidak terdapa gaya-kerja dalam
baut), mka tegangan-tarik baut sebagai akibat momen pengencang
adalah
Contoh Soal :
Sebuah kopling-selongsong dengan baut, lubang diameter d = 60
mm, panjang l = 220 mm. Kopling ini mempunyai 6 baut M 16 dengan
bahan baja 5,6.Periksalah apakah kopling ini cocok untuk daya
minimal P = 12 kW pada 200 rpm dari sebuah motor listrik dan mesin
yang digerakkan dengan massa sangat kecil yang akan dipercepat.
Diasumsikan c = 1,5 dan f = 0,18
Penyelesaian :
Momen puntir yang terjadi :
Tegangan geser akibat puntiran diatas adalah :
Kopel maksimum yang terjadi adalah :
Jadi gaya dalam baut :
Maka beban tiap baut adalah :
Sehingga tegangan-tarik dalam baut adalah :
Sesuai dengan perhitungan diatas, maka ukuran baut
mencukupi.
Dengan koefisien gesek f = fs = 0,15 pada biang kontak baut dan
mur, maka :
Catatan : Pada tegangan tinggi dalam baut yang mengencang, perlu
untuk memeriksa tekanan-bidang pada sebelah bawah mur untuk
mengetahui kebutuhan cincin-penutup.2.3. Kopling Tidak Tetap
(Clutches)Clutches merupakan bagian dari kopling yang memiliki
keunggulan dapat beroperasi tanpa harus mematikan mesin yang sedag
berjalan. Clutches sering diklasifikasikan menjadi : (1) positive
clutches; dan (2) Friction Clutches.
Positive Clutches
Positif cltuches digunakan ketika penggerak positif dibutuhkan.
Tipe paling sederhana dari kopling tidak tetap jenis ini adalah Jaw
atau Claw Clutches. Jaw Clutches menggunakan sebuah poros untuk
menggerakkan poros lainnya dengan menggunakan prinsip hubungan
interlocking jaws. Kopling ini terdiri atas dua buah halves, dimana
yang satu dikaitkan secara permanen ke poros penggerak menggunakan
sunk. Sementaa bagian lainnya dapat bergerak bebas secara aksial
sepanjang poros pengikut, tetapi tetap dijaga gerakannya tetap
relatif terhadap poros pengunci. Jaw Clucthes terbagi atas dua
jenis yaitu : (a) tipe spiral, dan (b) tipe square.
Tipe square digunakan ketika pemutusan dan penghubungan gerakan
dan beban tidak diperlukan. Sering digunakan untuk mentransmisikan
daya pada arah rotasi yang berlainan.
Tipe spiral serng digunakan untuk mentransmisikan daya pada satu
arah saja. Digunakan pada sproket wheel, gears dan pully.2.4.
Kopling GesekSengaja untuk bagian kopling gesek menjadi sebuah
subbab tersendiri walaupun sebenarnya kopling ini termasuk dalam
bagian subbab kopling tidak tetap. Hal ini mengingat pemakaian
kopling gesek yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari, seperti
pada kendaraan bermotor.Kopling gesek memiliki kegunaan utama pada
pemindahan daya dari poros penggerak ke poros pemgikut. Dalam
kendaraan, koplong ini digunakan untuk menghubunkan dan memutuskan
mesin dengan poros. Yang harus diperhatikan dalam pengoperasian
kopling gesek adalah :
1. Permukaan kontak harus memberikan efek gesekan yang besar
2. Panas dari gesekan harus segera dibuang
3. Permukaan harus selalu divaga untuk dapat bekerja secara
baik
Kopling jenis ini terbagi dua yaitu :
1. Kopling Disc (single atau multiple)
2. Kopling Kerucut
Kopling Disc
Kopling disc diperlihatkan pada gambar 2.1, dimana penggerak
secara kokoh terkunci pada poros penggerak. Bagian yang digerakkan
akan bergesekan permukaannya dengan permukaan penggerak. Tekanan
aksial yang bekerja akibat pengaruh dari pegas memberikan gaya
gesek pada arah sesuai arah putar ketika ada gerakan relatif antara
poros penggerak dan pengikut.
Gambar 2.1. Kopling Disc
Jika torsi yang dipindahkan dari poros penggerak ke poros
pengikut melalui kopling tersebut, dengan catatan bahwa kopling
tidak mengalami slip, maka torsi yang dipindahkan adalah sama
dengan torsi penggerak. Sebuah single disc clutch diperlihatkan
pada gambar 2.2 dibawah.
Gambar 2.2. Potongan Kopling Pelat
Dengan mengacu kepada gambar tersebut, maka dibuat beberapa
notasi berikut :
T= Torsi yang dipindahkan
P= Tekanan aksial
R1 dan R2 = Radius permukaan luar dan dalam dari permukaan
gesek
R = radius rata-rata
(= koefisien gesek
Jika elemen yang diarsir pada gambar 2.2. pada jari-jari x
dengan ketebalan dx akan memiliki luas area permukaan kontak
sebesar :
A = 2 . ( . x . dx
Gaya aksila yang terjadi adalah
(W = p . 2 . ( . x . dx
Gaya gesek yang bekerja secara tangencial pada titik yang sedang
ditinjau adalah :
Ff = ( . ( W
= ( . p. 2 . ( . x . dx
Sehingga Torsi Gesek yang bekerja pada daerah yang diarsir
adalah :
T = Ff . x
= ( . p . 2 . ( . x . dx . x
= 2 . ( ( p x2 dx
Teori Keausan MerataTeori keausan merata mendasarkan pada
pemikiran bahwa sebuah kopling yang kaku, maka keausan yang pertama
kali dihasilkan ada pada bagian terluar karena gesekan terbesar ada
pada daerah ini. Setelah jumlah keausan tertentu terjadi,
distribusi tekanan akan berubah sehingga memungkinkan keausan yang
merata.
Setelah keausan merata mulai terjadi, maka tekanan terbesar
harus terjadi pada r = d/2. Dengan menyatakan bahwa tekanan
maksimum pa, maka dapat dituliskan persamaan :
yang merupakan kondisi untuk memberi jumlah kerja yang sama pada
jar-jari r seperti juga pada jari-jari d/2. Sesuai dengan gambar
2.1, maka elemen luar berjari-jari r dengan ketebalan dr. Luas
elemen ini adalah 2 ( r dr, sehingga gaya normal yang bekerja pada
elemn ini adalah dF = 2 ( p r dr. Gaya normal total yang bekerja
dari r berubah dari d/2 sampai D/2 adalah :
Daya putar (Torsi) diperoleh dengan mengintegrasikan perkalian
antara gaya gesekan dengan jari-jari. Adapun persamaan yang
dihasilkan adalah sebagai berikut.
Untuk mencari berapa besar Torsi juga dapat digunakan persamaan
:
Sementara itu, menurut Khurmi, untuk mencari torsi yang mampu
ditransmisikan olleh kopling dengan menggunakan teori tersebut
dapat dicari dengan menggunakan langkah-langkah berikut.
Ambil bahwa p sebagai tekanan normal pada sebuah jarak x dari
sebuah titik pusat clutches. Dengan bervariasinya tekanan dengan
jarak yang dimiliki terhadap titik pusat tersebut (x), maka dapat
dibuat sebuah konstanta tekanan (C) sebagai hasil perkalian dari
tekanan dengan jarak. Sehingga dapat ditulis secara matematis
seperti persamaan berikut.
dan gaya normal yang bekerja pada sebuah radius yang sedang
diamati adalah
Total gaya pada permukaan gesek adalah,
Torsi gesekan sepanjang jari-jari yang sedang ditinjau adalah
:
Sehingga torsi gesek total pada permukaan gesek adalah :
Beberapa catatan untuk persamaan ini adalah :1. Dalam kasus
multiple disc clutches, katakana bahwa ada n jumlah permukaan
kontak, maka torsi yang dihasilkan adalah :
T = ( . W . r . n2. Jika ada n1 jumlah disc yang berada pada
poros penggerak dan n2 pada poros pengikut, maka jumlah permukaan
kontak akan menjadi :
n = n1 + n2 - 1Contoh Soal :
1. Sebuah kopling gesek mentransmisikan daya 15 hp pada putaran
3000 rpm. Kopling ini adalah kopling tungga dengan kedua permukaan
efektif menghasilkan tekanan maksimal 0,9 kg/cm2. Jika diameter
luar kopling dibatasi maksimal sebesar 1,4 kali diameter dalam, mka
carilah diameter yang dibutuhkan jira koefisien gesek diasumsikan
0,3. Kopling tersebut sudah lama digunakan
Penyelesaian :
Diberikan data sebagai berikut.
P = 15 h p
N = 3000 rpm
Tekanan aksial p = 0,9 kg/cm2
Koefisien gesek, f = 0,3
Torsi yang dihasilkan dari mesin adalah :
Dimensi dari garis aksi adalah
D1 = diameter luar permukaan gesek
D2 = diameter dalam permukaan gesek
Dari hubungan
p . x = C
Dan tekanan maksimal akan terjadi pada diameter terdalam, maka
:
p . r2 = C
C = 0,9 r2Total beban yang dipindahkan/ditransmisikan sepanjang
aksi gesek adalah
Dengan menggunakan hubungan :
2. Sebuah multiple-disc-clutches memiliki tiga disc pada poros
penggerak dan dua disc pada poros pengikut. Daimeter terluar
permukaan kontak adalah 240 mm dan diameter dalam 120 mm. Dengan
mengasumsikan teori keausan merata dan koefiesn gesek 0,3, Carilah
teknan maksimal antara disc yang digunakan untuk mentransmisikan
daya sebesar 25 kW pada putaran 1575 rpmPenyelesaian :
Jumlah disc pada poros penggerak
n1 = 3
Jumlah disc pada poros pengikut
n2 = 2
Jumlah permukaan yang berkontak adalah
n = n1 + n2 1
= 3 + 2 1
= 4
Diameter luar , d1 = 240 mm
Diameter dalam, d2 = 120 mm
Koefisien gesek, f = 0,3
Daya yang ditransmisikan :
P = 25 kW
N = 1575 rpm
Sehingga torsi yang ditransmisikan adalah :
dengan menggunakan hubungan
Sehingga tekanan maksimalnya adalah
Latihan Soal Terstruktur :
1. Sebuah single-disc-clutch dengan kedua sisi permukaan efektif
digunakan untuk mentransmisikan daya sebesar 12 hp pada putaran 900
rpm. Tekanan maksimal dibatasi 0,85 kg/cm2. Jika diameter luar
pemukaan gesek adalah 1,25 kali permukaan dalam, Carilah diameter
luar dan dalam permukaan kontak jika koefisien gesek diasumsikan
0,252. Sebuah multiple-disc-clutch memiliki 4 disc pada poros
penggerak dan 3 disc pada poros pengikut (yang digerakkan).
Diameter terluar permukaan kontak adalah 25 sm dan diameter dalam
15 cm. Hitung tekanan maksimal yang ada jira kopling tersebtu
digunakan utuk mentransmisikan daya sebesar 30 hp pada putaran 1500
rpm, dengan mengasumsikan bahwa kopling sudah dalam kondisi dipakai
dengan koefisien gesek 0,2.
Tugas Mandiri
Lakukan sebuah langkah analisis untuk mencari berapa Torsi yang
mampu ditransmisikan oleh seperangkat kopling yang digunakan pada
sebuah kendaraan (kendaraan bebas) menggunakan teori keausan
seragam. Gambarlah kopling yang Anda analisis lengkap deserta
detail componen, bahan, dan usuran.
(Dikumpulkan 3 minggu setelah perkuliahan terakhir, dan setiap
minggu harus melakukan asistensi)
Teori Tekanan MerataTeori ini digunakan untuk menganalisis
kopling yang masih baru. Metode ini mengasumsikan bahwa tekanan
terbagi secara merata pada permukaan bidang, sehingga gaya gerak
anllala merupakan perkalian antara tekanan dengan luar pemukaan.
Kondisi ini akan memberikan persamaan untuk gaya gerak sebagai
berikut.
Torsi yang mampu dipindahkan adalah integrasi perkalian antara
gaya gesek dengan jari-jari, sehingga dihasilkan :
Atau dapat dipecahkan dengan persamaan :
Untuk teori tekanan seragam ini, Khurmi menjelaskan langkah
analisisnya sebagai berikut. Ketika tekanan secara merata terjadi
pada permukaan gesekan, maka intensitas tekanan adalah
Seperti yang telah disinggung pada awal pembahasan perhitungan
analisis kopling, maka Torsi kopling pada jarak tertentu x dari
pusat kopling adalah
Dengan mengintegrasikan persamaan diatas dari jarak r2 ke r1
untuk keseluruhan permukaan gesek, maka dihasilkan persamaan
Contoh Soal
Sebuah single-dry-plate-clutch didesain untuk mentransmisikan
daya 10 hp pada putaran 900 rpm. Carilah :
a. Diameter poros
b. Jari-jari rata-rata permukaan gesek, jika perbandingan
jari-jari rata-rata dengan lebar keseluruhan permukaan gesek adalah
4c. Jari-jari luar dan dalam permukaan gesek tersebut
Jika diasumsikan kekuatan geser bahan poros maksimal adalah 140,
koefisien gesel 0,25 dan tekanan maksimal bahan kopling adalah 0,7
kg/cm2Penyelesaian :
Diberikan data bahwa :
Daya, P= 10 hp
Putaran, N= 900 rpm
Sehingga Torsi yang ditransmisikan adalah
Untuk mencari diameter poros digunakan persamaan :
Radius rata-rata dengan lebar pemukaan gesek memiliki
hubungan
apabila luas permukaan gesek dirumuskan sebagai
A = 2 . ( . r . w
Dan gaya aksial yang bekerja pada permuakaan gesek adalah :
W = A . p
= 2 . ( . r . w . p
Torsi yang ditransmisikan oleh kopling adalah :
Dengan memasukkan nilai-nilai yang diasumsikan seperti dalam
soal, maka dapat diperoleh w sebagai berikut
Jari-jari terluar dan terdalam dari clutch adalah
Latihan Mandiri Terstruktur
1. Kopling berpasangan dengan OD 300 mm dan ID 225 mm, Koefisien
gesek 0,25 dan tekanan maksimal bahan adalah 825 kPa. Berapa
capacitas daya putar kopling tersebut dengan mengasumsikan bahwa
kopling tersebut adalah baru
2. Sebuah dry-singe-plate-clutch didesain untuk mentransmisikan
daya 10 hp pada putaran 1200 rpm. Carilah
a. Rata-rata diameter dan lebar permukaan gesek jira rata-rata
diameter alah 9 kali lebar permukaan gesek
b. Diameter terluar dan terdalam permukaan gesek
(Ambil harga-harga konstanta yang diperlukan)
Kopling KerucutKopling kerucut dapat dilihat pada ganbar 2.3
dibawah. Dari gambar tersebut terlihat bahwa kopling kerucut
terdiri atas sebuah penutup (Cap) yang dispiekan atau diikatkan
dengan alur banyak (Spline) ke salah satu poros, sebuah kerucut
yang harus meluncur bebas pada arah aksial pada lur banyak (spline)
atau spie pada poros pasangannya, serta sebuah pegas ulir untuk
menahan klos supaya tetap mengikat. Klos dilemas oleh statu garpu
yang bersambung ke dalam alur pelepas pada kerucut gesek. Sudut
kerucut dan diameter serta lebar muka kerucut merupakan geometri
terpenting sebagai parameter perancangan. Kalau sudut kerucut
terlalu kecil, misalnya kurang dari 8, maka gaya yang diperlukan
untuk melepas klos agak besar. Pengaruh kemiringan akan berkurang
secara cepat bila dipakai sudut kerucut yang lebih besar. Sudut
kemiringan yang sering digunakan adalah antara 10 dan 15.
Hubungan antara gaya verja F dan daya putar yang dipindahkan,
akan dikelompokkan sesuai kondisi yang diteliti, yaitu apakah
dengan teori tekanan seragam atau teori keausan seragam
Gambar 2.4. Kopling Kerucut
Teori Keausan Seragam Hubungan tekanan pada kopling ini juga
sama dengan kopling aksial, yaitu :
Gambar 2-5 Gaya-gaya Pada Kopling Kerucut
Kemudian, sesuai dengan gambar 2-5, maka dapat dilihat bahwa
elemen luar dA pada jari-jari r dan lebar dr/sin (. Sehingga
diperoleh luasan pada permukaan tersebut adalah :
Maka, gaya kerja akan berupa integrasi dari componen aksial gaya
diferencial p dA, sehingga diperoleh :
Adapun Torsi merupakan integrasi perkalian gaya gesek
differensial dengan jari-jari, sehingga dihasilkan :
Teori Tekanan yang MerataDengan menggunakan p = pa, gaya gerak
diperoleh
Daya putar adalah :
Latihan Soal1. sebuah engine dengan daya 60 hp bekerja pada
putaran 1000 rpm dihubungkan dengan kopling kerucut. Sudut kerucut
adalah 12,5 dan maksimum rata-rata diameter 50 cm. Jika koefisien
ges 0,2 dan tekanan normal maksimal 1 kg/cm2, maka carilah lebar
permukaan kopling kerucut yang dibtuhkan dan gaya aksial pegas yang
dibutuhkan untuk menjaga koplingPenyelesaian
Daya, P = 60 hp
Putaran, N = 1000 rpm
Sudut kerucut, ( = 12,5
Maksimum rata-rata diameter, d = 50 cm
Koefisien gesek, ( = 0,2
Tekanan normal maksimal, pn = 1 kg/cm2
Maka Torsi yang dihasilkan engine adalah
Lebar permukaan yang dibutuhkan, w adalah :
Gaya aksial pegas yang dibutuhkan adalah :
2. Sebuah kopling kerucut didesain untuk mentransmisikan daya
7,5 kW pada putaran 900 rpm. Sudut kerucut 12. Lebar permukaan
adalah setelngah dari rata-rata jari-jari dan tekanan normal antara
permukaan kontak maksimal 0,09 N/mm2. dengan mengasumsikan teori
keausan seragam dan koefisien gesek 0,2 , maka carilah dimensi
kopling dan gaya aksial pegas.Penyelesaian :
Diberikan data
Daya, P
= 7,5 x 103 W
Putran, N
= 900 rpm
Sudut kerucut, ( = 12
Tekanan normal max = 0,09 N/mm2Koefisien gesek= 0,2
Lebar permukaan, w = r/2
Torsi yang ditransmisikan adalah :
Dengan menggunakan persamaan untuk mencari Torsi kopling, maka
:
EMBED Equation.3
Maka harga w adalah :
Jari-jari terluar dari kopling tersebut adalah :
Dan untuk jari-jari terdalam kopling adalah :
Untuk gaya aksial yang dibutuhkan pegas untuk menjaga kopling
adalah :
Latihan Mandiri1. sebuah kopling kerucut didesain untuk
mentransmisikan daya 40 hp pada putaran 1000 rpm. Hitunglah dimensi
utma dari kopling dan gaya aksial yang dibutuhkan pegas untuk
menjaga kopling jika diberikan data bahwa sudut kerucut 12,5 dan
lebar permukaan adalah setengah kali diameter rata-rata2. sebuah
mesin dengan daya 25 kW bekerja pada 3000 rpm dihubungkan pada
sebuah kopling kerucut yang memiliki diameter rata-rata 300 mm.
Sudut kerucut adalah 12. Jika tekanan normal pada permukaan adalah
0,07 N/mm2 dan koefisien gesek 0,2 maka hitunglah
a. Lebar permukaan kopling
b. Gaya aksial pegas yang dibutuhkan untuk menjaga kopling
Kopling SentrifugalKopling sentrifugal biasanya terkait dengan
puli motor. Kopling ini terdiri dari sepatu kopling yang terletak
didalam puli. Permukaan terluar sepatu ditutup dengan sebuah
material gesek. Sepatu ini, dapat bergerak secara radial sesuai
jalur yang ada, dan akan kembali ke posisi semula. Pegas dipasang
secara radial ntuk memberikan efek balikan dan efek jalan dari
sepatu akibat adanya gaya sentrifugal Berat sepatu pada saat
berputar, karena adanya efek sentrifugal, maka akan memberikan gaya
sentrifugal. Arah gaya sentrifugal tergantung pada kecepatan sepatu
berputar.
Gambar kopling sentrifugal seperti dibawah
Gambar 2-6 Kopling Sentrifugal
Dalam mendesain kopling ini akan dibutuhkan antara lain :
berat sepatu
ukuran sepatu
dimensi pegas
Adapun tahapan perencanaannya adalah sebagai berikut.
1. Berat Sepatu
Gaya sentrifugal yang bekerja pada sepatu pada saat berjalan
adalah
Kecepatan yang mampu menghasilkan pertautan pertama antara
kopling, diasumsikan sekitar kecepatan jala, sehingga gaya balikan
sepatu yang diberikan oleh pegas diberikan dengan persamaan :
Sehingga total gaya radial adalah :
EMBED Equation.3Gaya gesek yang bekerja secara tangencial pada
masing-masing sepatu adalah
Torsi gesek yang bekerja pada setiap sepatu adalah :
Total torsi gesek yang mampu ditransmisikan adalah :
dimana :
W = berat setiap sepatu
n = jumlah sepatu
r = jarak antara pusat massa sepatu terhadap pusat spider
R = jari-jari dalam puli
N = Putaran puli
= Kecepatan angular puli
(1 = Kecepatan angular pada saat mulai terjadinya pertautan
antara sepatu dengan puli
2. Ukuran Sepatu
Ambil l = panjang kontak sepatu
w = lebar sepatu
R = radius kontak sepatu
( = Sudut yang dibentuk sepatu dengan pusat spider
Daerah kontak sepatu = l . w
Gaya dimana sepatu mulai menekan rim
= A . p
= l . w . p
dimana p = intensitas tekanan yang bekerja pada sepatu3. Dimensi
Pegas
Beban pada pegas diberikan dengan persamaan
Contoh SoalSebuah sentrifugal clutch didesain untuk
mentransmisikan daya sebesr 20 hp pada putaran 900 rpm. Jumlah
sepatu 4 (empat). Kecepatan pada saat dimulainya sepatu menmpel
pada rim adalah keceoatan penuh. Jari-jari dalam rim 15 cm. Jika
koefisien gesek bahan sepatu adalah 0,25, maka carilah :
a. Berat sepatu
b. Usuran sepatu
Penyelesaian
Diberikan data;
Daya, P
= 20 hp
Putaran, N
= 900 rpm
Kecepatan angular, ( :
Jumlah sepatu
= 4
Kecepatan angular pada saat mulai menempel
Koefisien gesek, ( = 0,25
Maka Torsi yang ditransmisikan adalah :
Berat sepatu
Asumsikan bahwa pusat massa sepatu memiliki jarak 12 cm dari
pusat rim
r = 12 cm
Gaya sentrifugal yang bekerja pada setiap sepatu adalah :
Gaya sentrifugal ketika sepatu mulai menempel
Sehingga dari persamaan Torsi diperoleh hubungan,
Maka berat sepatu adalah :
Ukuran sepatu adalah :
Diasumsikan ( = 60 atau = (/3, maka
Luas area yang berkontak adalah :
Dengan mengasumsikan bahwa p = 1 kg/cm2, maka berat sepatu yang
menekan rim adalah :
(a)juga akan diperoleh gaya yang digunakan untuk menekan sepatu
adalah
(b)
Penyelesaian persamaan (b) dengan (a) menghasilkan :
Latihan Soal TerstrukturSebuah sentrifugal clutch digunakan
dalam system transmisi sebuah engine. Engine memiliki daya 22,5 kW
dan bekerja pada putaran 750 rpm. Kopling akan menempel pada rim
pada saat 75 % kecepatan berjalan. Jika diameter dalam rim adalah
300 mm dan jarak radial antara pusat massa sepatu dengan pusat
aksis adalah 125 mm, dan koefisien gesek 0,25, maka carilah ukuran
sepatu dan beratnya.
Tugas Mandiri
Lakukan analisis seperti contoh soal dengan asumsi bahwa Anda
telah mengetahui dimensi kopling sentrifugal dari sebuah kendaraan
bermotor. Carilah berapa kapasitas daya yang mampu ditransmisikan
oleh perangkat kopling sentrifugal yang Anda analisis (Gunakan
kendaraan bermotor roda dua yang menggunakan Sentrifugal Clutch
seperti Honda Astrea Supra, Yamaha Yupiter, atau Suzuki SMASH serta
bias juga Kawasaki KAZE)Pertimbangan energiBila componen mesin yang
awalnya diam diberi statu kecepatan, maka akan terjadi slip. Begitu
pula dengan kopling sampai dengan componen yang digerakkan memiliki
ecepatan yang sama dengan penggeraknya. Energi ini dikenal dengan
energi kinetis dan muncul sebagai panas.
Pada subbab sebelumnya telah dipelajari bagaimana torsi sebauh
kopling Sangay etrgantung dari koefisien gesek dari bahan dan
tekanan normal yang aman. Begitu pula dengan perilaku beban bisa
sedemikian rupa sehingga menyebabkan kopling hancur karena panas
yang ditimbulkannya. Dengan kondisi ini maka kapacitas kopling
sangat dibatasi oleh dua factor, yaitu sifat bahan dan kemampuan
kopling mengeluarkan panas. Pada subbab ini akan mempertimbangkan
jumlah panas yang timbal oleh operasi kopling. Apabila panas yang
timbal lebih cepat dari panas yang dikeluarkan, maka akan
menghasilkan sebuah persoalan yaitu kenaikan panas.
Untuk mendapatkan gambaran yang jelas tentang apa yang terjadi
selama operasi kopling, gambar 1-1, yang merupakan statu model
matematis dari statu sistem dua-inersia yang dihubungkan oleh statu
kopling. Jika Inercia I1 dan I2 masing-masing memiliki kecepatan
sudut awal (1 dan (2. Selama operasi kopling kedua kecepatan sudut
berubah dan akhirnya menjadi sama. Diasumsikan bahwa kedua poros
adalah kaku dan torsi kopling konstan
Penulisan persamaan gerajkan inersia 1 memberikan
dimana (1 = adalah percepatan sudut dari I1
T = Torsi kopling
Persamaan yang sama untuk inercia 2 memberikan
Maka kecepatan sudut sesaat dari I1 dan I2 setelah periode waktu
tertentu diperoleh :
Perbedaan kecepatan, atau yang disebut sebagai kecepatan
relative adalah :
Operasi kopling akan semesali pada saat kedua kecepatan sudat
menjadi sama.Pada saat awal diasumsikan bahwa daya putar (Torsi)
kopling kontsan,sehingga pengeluaran energi selama operasi dapat
dihitung dengan persamaan :
Energi total yang dikeluarkan selama operasi kopling adalah
:
87
_1295201958.unknown
_1295201974.unknown
_1295201982.unknown
_1295201986.unknown
_1295201988.unknown
_1295201989.unknown
_1295201987.unknown
_1295201984.unknown
_1295201985.unknown
_1295201983.unknown
_1295201978.unknown
_1295201980.unknown
_1295201981.unknown
_1295201979.unknown
_1295201976.unknown
_1295201977.unknown
_1295201975.unknown
_1295201966.unknown
_1295201970.unknown
_1295201972.unknown
_1295201973.unknown
_1295201971.unknown
_1295201968.unknown
_1295201969.unknown
_1295201967.unknown
_1295201962.unknown
_1295201964.unknown
_1295201965.unknown
_1295201963.unknown
_1295201960.unknown
_1295201961.unknown
_1295201959.unknown
_1295201942.unknown
_1295201950.unknown
_1295201954.unknown
_1295201956.unknown
_1295201957.unknown
_1295201955.unknown
_1295201952.unknown
_1295201953.unknown
_1295201951.unknown
_1295201946.unknown
_1295201948.unknown
_1295201949.unknown
_1295201947.unknown
_1295201944.unknown
_1295201945.unknown
_1295201943.unknown
_1295201926.unknown
_1295201934.unknown
_1295201938.unknown
_1295201940.unknown
_1295201941.unknown
_1295201939.unknown
_1295201936.unknown
_1295201937.unknown
_1295201935.unknown
_1295201930.unknown
_1295201932.unknown
_1295201933.unknown
_1295201931.unknown
_1295201928.unknown
_1295201929.unknown
_1295201927.unknown
_1295201918.unknown
_1295201922.unknown
_1295201924.unknown
_1295201925.unknown
_1295201923.unknown
_1295201920.unknown
_1295201921.unknown
_1295201919.unknown
_1295201914.unknown
_1295201916.unknown
_1295201917.unknown
_1295201915.unknown
_1295201912.unknown
_1295201913.unknown
_1295201910.unknown
_1295201911.unknown
_1295201908.unknown
_1295201909.unknown
_1295201907.unknown