Laporan Elemen Mesin II Suriyadi Anwar

LAPORAN TUGAS BESAR

ELEMEN MESIN II

DISUSUN OLEH :

NAMA : SURIYADI ANWAR

NIM : 10212010020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANTAKUSUMA(UNTAMA)

P A N G K A L A N B U N

UNIVERSITAS ANTAKUSUMA (UNTAMA)

KEP. MENDIKNAS RI. NO. 57/D/O/2008Kampus : Jl. Iskandar No.63, Telp. 0532-22287 Kode pos. 74112 Pangkalan Bun

LEMBAR PENGESAHANLAPORAN TUGAS BESAR ELEMEN MESIN I

NAMA : Suriyadi AnwarNIM : 10212010020

Pangkalan Bun, 16 Juni 2012Dosen Pengampu

Ali Syarief, STNIDN. 1120127902

MengetahuiKetua Prodi Teknik Mesin,

M. Arif Haryadi, STNIDN. 1126068403

iii

KATA PENGANTAR

Saya panjatkan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat rahmat dan hidayahnya saya dapat menyelesaikan Laporan Serta

Tugas Besar Elemen Mesin II ini dengan lancar.

Laporan ini selain saya hadirkan untuk memenuhi tugas mata kuliah

Elemen Mesin II juga untuk membuat kita dapat memahami bagaimana konsep

Perencanaan Kopling Pada Truk Toyota. Dalam penulisan laporan yang saya

susun ini mungkin masih banyak kekurangan-kekurangan baik dari teknis

penulisan maupun materi, ataupun perhitungan yang kurang tepat mengingat dari

kemampuan yang saya miliki.

Dengan keberhasilan saya dalam menyelesaikan Tugas perencanaan

kopling pada truk toyota ini tidak lepas dari bantuan orang-orang yang dengan

segenap hati memberikan bantuan, bimbingan dan dukungan, baik moral maupun

material. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih atas bimbingan dan

bantuan atas semuanya.

Pangkalan Bun,07 Januari 2012

Suriyadi Anwar

NIM.10212010020

iv

DAFTAR ISI

Halalaman Judul ………………………………………………………………………………….. i

Lembar Asistensi .................................................................................... ii

Lembar Pengesahan ………….………………………………………………………………… iii

Kata Pengantar ……………………….…………………………………………………………. iv

Daftar Isi ................................................................................................. v

Nomenklatur ………………………………………………...…………………………………… vi

BAB I.Pendahuluan ............................................................................... 1

a. Latar Belakang ........................................................................... 1

b. Tujuan ......................................................................................... 1

c. Batasan Masalah ......................................................................... 2

BAB II. Teori Dasar ............................................................................... 3

a. Pengertian Kopling ..................................................................... 3

b. Klasifikasi Kopling ..................................................................... 4

c. Rumus Yang Digunakan ............................................................. 6

BAB III. Pengukuran .............................................................................. 9

a. Disain Poros ................................................................................ 9

i. Perhitungan diameter poros .......................................... 9

ii. Perhitungan Splines ...................................................... 11

b. Desain Kampas Kopling ............................................................. 12

i. Perhitungan plat gesek .................................................... 13

ii. Perhitungan plat tengah gesek ........................................ 14

iii. Naf .................................................................................. 15

iv. Perhitungan kopling dan komponen-komponennya ......... 15

v. Pemeriksaan putaran kritis ............................................... 16

vi. Pemeriksaan kekuatan poros terhadap momen lentur ..... 19

vii. Diameter kritis .................................................................. 21

v

c. Karakteristik Kopling ................................................................. 22

i. Suhu ............................................................................... 22

ii. Umur Kopling ................................................................ 23

iii. Efisiensi Kopling ........................................................... 25

iv. Gambar Kopling ............................................................ 26

BAB IV. Penutup ................................................................................ 27

a. Kesimpulan ............................................................................... 28

Daftar Pustaka ...................................................................................... 29

NOMENKLATUR

Nama dan Lambang Satuan

Momen puntir yang terjadi (Mp) kg.mm

Momen puntir yang direncanakan (Mtd) kg.mm

Daya mesin maksimum (N) dk

Putaran Mesin (n) rpm

Faktor keamanan ( v,s,β) -

Momen gesek (Mfr) kg.mm

Tegangan geser yang diizinkan (σbol) kg/cm2

Tegangan tarik yang diizinkan (τbol) kg/cm2

Diameter poros (dp) cm

Diameter spline (ds) cm

Tinggi spline (h) cm

Lebar spline (w) cm

Jari-jari rata-rata cm

Panjang (l) cm

Jumlah spline (z) -

Lebar permukaan gesek (b) cm

Luas penampang poros (A) cm2

Tekanan yang terjadi (P) kg/cm2

Gaya Tekan (F) kg.cm/s2

Jari-jari dalam (r1) cm

Jari-jari luar (r0) m

Berat kopling (G) kg

Defleksi yang terjadi (Y) cm

Putaran kritis (ncr) rpm

Diameter kritis cm

Energi yang hilang karena gesekan (Wg) watt

Putaran sudut (ω) rad/s

Waktu(t) detik 

vi

Panas jenis spesifik (Cp) J/kg0C

Tebal plat gesek (a) cm

Umur kopling (Lt) jam/tahun

Kerja beban spesifik (k) watt jam/cm3

Daya yang hilang (Nfr) watt

Luas permukaan gesek (Am)  cm2

Efesiensi kopling (η) %

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang.

Laporan ini tersusun karna dilatar belakang untuk memenuhi

kebutuhan perencanaan kopling gesek pada truk toyota, tugas mata kuliah

Elemen Mesin II tentang merencanakan kopling pada truk toyota dan

disertasi pengukuran-pengukuran kekuatan pada umur pemakaiannya.

Dalam laporan ini kita mendapatkan pelajaran mengenai proses-proses

perngukuran yang akurat terhadap perencanaan kopling serta memahami

teori dasar dari kopling.

B. Tujuan.

Karena suatu perencanaan elemen mesin haruslah benar-benar

akurat atau teliti, maka khusus dalam perencanaan kopling ini terdapat

beberapa tujuan yang ingin kita capai agar memiliki efisiensi yg tinggi,

antara lain :

a) Mendapatkan kekuatan kopling yang baik dengan dasar bahwa

faktor keamanan yang dimilikinya adalah optimal yang ditunjang

dengan pemilihan bahan yang sesuai. 

b) Memiliki efisiensi kerja yang tinggi.

c) Mendapatkan kopling yang kuat tetapi ekonomis.

d) Dapat memperkirakan umur kopling yang direncanakan.

Disainer ditujukan untuk digunakan dalam mengembangkan

komponen dasar hingga menjadi suatu barang kerja jadi maupun

setengah jadi karna disainer adalah tokoh utama dalam perancangan.

Portabilitas programmer sangatlah penting, khususnya

bagi programmer yang bisa mengendalikan aplikasi AutoCad yang

dapat merancang disain gambar.

1

Disainer selain sebagai program proses perancangan atau pembuatan

komponen maupun barang kerja tetapi juga merupakan suatu proses

penganalisaan yang baik termasuk pengukuran terhadap kekuatan dari

efisiensi kopling dengan umur pemakaiannya terhadap material plat

yang digunakan.

C. Batasan Masalah

1. Perhitungan kekuatan hanya sebatas pada umur pemakaian koplingnya

saja..

2. Di sini tidak dijelaskan bagaimana proses manufaktur dalam hal

pembuatanya saja.

3. Dalam perencanaan kopling ini tidak semua bagian-bagian dari sebuah

kopling yang dapat saya jabarkan.

4. Dan bagian yang hanya dapat kami bahas yaitu sebagian saja dimana

berupa.

a) Diameter poros.

b) Diameter sepline.

c) Diameter plat gesek.

d) Diameter plat tengah.

e) Efisiensi kopling.

f) Lamamya pemakaian

2

BAB II

TEORI DASAR

A. Pengertian Kopling.

Kopling atau Clutch yaitu peralatan transmisi yang

menghubungkan poros engkol dengan poros roda gigi transmisi. Kopling

suatu perangkat atau sistem yang merupakan bagian dari sistem pemindah.

Fungsi kopling adalah untuk memindahkan, memutus dan

menghubungkan putaran tenaga mesin ke transmisi, kemudian transmisi

mengubah tingkat kecepatan sesuai yang diinginkan dengan lembut dan

cepat.

Gambar kopling / clutch

Ditinjau dari lingkungan atau media kerjanya, kopling dibedakan menjadi :

1) Kopling basah

Kopling basah adalah unit kopling dengan bidang gesek (piringan

atau disc) terendam cairan/ minyak. Aplikasi kopling basah umumnya

pada jenis atau tipe plat banyak, dimana kenyamanan berkendara yang

diutamakan dengan proses kerja kopling tahapannya panjang, sehingga

banyak terjadi gesekan/slip pada bidang gesek kopling dan perlu

pendinginan.

3

2) Kopling kering

Kopling kering adalah unit kopling dengan bidang gesek (piringan

atau disc) tidak terendam cairan/ minyak (dan bahkan tidak boleh ada

cairan/ minyak).

B. Klasifikasi Kopling.

Secara umum kopling dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu :

a) Kopling tetap

Adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus

putaran dan daya poros penggerak ke poros yang digerakkan secara

pasti (tanpa adanya slip), dimana sumbu poros tersebut terletak pada

suatu garis lurus.

Yang termasuk kopling tetap, adalah :

1. Kopling kaku.

Kopling ini dipergunakan bila kedua poros harus

dihubungkan dengan sumbusegaris. Kopling ini dipakai pada

mesin dan poros transmisi umumnya di pabrik-  pabrik.

Kopling ini terbagi atas :

Kopling box atau kotak digunakan apabila dua buah poros

dantransmisi harus dihubungkan dengan sebuah garis. Kopling

ini dipakai pada poros transmisi.

Kopling flens kaku terdiri dari naf dengan flens yang terbuat

dari besicor atau baja cor dan dipasang pada ujung poros yang

diberi pasak serta diikat dengan flensnya. Dalam beberapa hal,

naf pada porosdengan sumbunya dipress atau dibaut.

Kopling flens tempa.

2. Kopling luwes, kopling ini terbagi atas:

Kopling fans lurus.

Kopling karet ban

Kopling karet bintang.

Kopling rantai.

4

Kopling gigi

3. Kopling universal, kopling ini terbagi atas: Kopling universal hook. Kopling universal.

b) Kopling Titak Tetap.

Kopling tidak tetap yaitu suatu elemen mesin yang

menghubungkan poros yang digerakkan dengan putaran yang sama

dalam meneruskan daya serta dapat melepas hubungan kedua poros

tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar.

Jenis kopling tidak tetap ini adalah :

1. Kopling Cakar.

Kopling ini yaitu berfungsi untuk meneruskan

momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan

gesekan) sehingga tidak terjadi slip.

Ada dua bentuk kopling cakar yaitu:

Kopling cakar persegi.

Kopling cakar spiral

2. Kop l ing P l a t .

Kop l i ng i n i d i su sun  be rda sa rkan :

Berdasarkan banyaknya plat yaitu kopling plat tunggal dan

kopling plat banyak.

Berdasarkan ada tidaknya pelumas yang digunakan yaitu basah

dankering.

Berdasarkan pelayanannya yaitu kopling manual, hidrolik,

numatik dan elektromagnetik.

3. Kopling kerucut.

4. Kopling friwill.

5

C. Rumus Yang Digunakan.

1. Momen Puntir (Mp)

Mp = 71620 Nn ( Kg

mm2 ) ........................................... 12. Momen puntir yang direncanakan

Mtd = Mp . v

3. Momen Gesek (Mfr)

Mfr = B . Mtd

4. Tegangan tarik yang diijinkan

σ bol=σ td

s

5. Tegangan geser yang diijinkan

τ bol=σ bol

sbal

6. Diameter poros

Dp = [5 .Mfrτbol II

] 13❑

7. Diameter spline

Ds = dp/0.8

8. Tinggi spline

H = 0.1 x ds

9. Lebar spline

W = 0.25 x ds

10.Jari-jari rata-rata

rm = Dp+Ds

4

11.Tegangan geser yang terjadi pada poros

τ sPA

12.Tegangan geser yang terjadi pada spline

6

τ g=Mg

m . F . z

13.Perbandingan lebar permukaan gesek terhadap jari-jari rata-

rata.

B = r0−r 1

Rm= 0,5 (r0+r 1)

14.Perbandingan jari-jari dalam dengan jari-jari luar

r0

r0

=(0,6−0,8 )

15.Momen Gesek

Mfr = f . P . Fm . rm

16.Jari-jari dalam plat gesek

r1 g=¿ 0,6 r1 g

17.Diameter luar plat gesek

Dog = 2 . r0

18. Diameter dalam plat gesek

D1g = 2 . r1g

19.Berat plat gesek

G1 = 2π (Dog❑2−Dig❑

2) . t . y4

t

20.Perhitungan berat plat tengah

G2 = 2π (Dot❑2−Di t❑

2) . t . y4

t

21.Perhitungan naf 

G3=14

π(Don❑2−Din❑

2) . t . y

22.Perhitungan berat rumah kopling

G4=14

π ⌊ ( Dog+2.ak )❑2−Din2 ⌋ t . y

23.Perhitungan berat poros

G5=14

π . dp2. L . y

7

24. Dsefleksi akibat beban poros.

Y=5 . q . I 4

E B48

25. Defleksi akibat berat kopling.

Y=P . I 3

E B48

26. Putaran Kritis

Ncr = 300

I = I tot

27. Akibat beban terpusat

ML1=pi4

28.Akibat beban terbagi merata

ML2=gl2

8

29.Momen lentur yang terjadi

MLtot=pi4

+ gl2

8

30.Diameter Kritis

Mrc = (ml )2+ A (mp )2

31.Diameter kritis yang terjadi pada poros

Dcr = Mred

0,1 . τboll

32.Energi yang dihilangkan karena gesekan

Wg = Mtd . w . t2

33.Kenaikan SuhuQQ = Wg . G . Cp . Dt

34.Umur Kopling

Ld a . k . Am

Nfr

35.Efesiensi Kopling

η=Nm−NgNm

]

8

BAB III

PERHITUNGAN ULANG

3.1 DESAIN POROS.

a) Perhitungan Diameter Poros.

1. Momen puntir yang terjadi

Mp = 71620 Nn

Mp = 71620 85

4220 = 1442,58 kg.cm

2. Momen Puntir Yang Direncanakan.

Mtd = Mp. V ; V = Faktor keamanan

= 1÷ 6

= Dipilh 4, untuk mengantisifasi

adanya pembebanan yang tiba-tiba.

Semaki tinggi faktor keamanan maka momen puntir yang

direncanakansemakin baik terhadap perencanaan poros.

Mtd = (1442,58) (4)

= 5770,32 kg.cm

3. Momen Gesek.

Mfr = β . Mtd ; β = Faktor Konstanta

= 1,2 ÷ 1,5

= Dipilih 1,2 untuk memperoleh

gesekan yang kecil, sehingga poros

yang direncanakan tidak mudah aus.

Semaki besar konstanta maka momen gesek yang terjadi semakin

rendah menyebabkan gesekan yang terjadi juga semakin besar.

Mfr = (1,2).(5770,32) = 6924,38 kg.cm

4. Diameter Poros.

Kerena poros merupakan bagian dari suatu mesin yang

sangat vital, maka material poros yang digunakan haruslah benar-

benar kuat.

9

Untuk menjaga agar dalam operasinya lebih aman maka

dipilih baja St – 60 sebagai bahan poros dalam perencanaan ini.

Poros dianggap berada pada kondisi beban dinamis II

dengan faktor keamanan S = 5 ÷ 8 maka tegangan-tegangan yang

terjadi adalah sebagai berikut : (di pilih S = 6)

a) Tegangan tarik yang diijinkan :

σ boll II = 6000

6=1000

kg

cm2

b) Tegangan geser yang diijinkan :

τ boll II = σ boll II

1,73

τ boll II = 10001,73

=578,03kg

cm2

c) Diameter poros :

Dp = 3√ 5. Mfrτboll

Dp ¿ 3√ 5 . 6924,38578,03

= 3,91 cm

= 4 cm

5. Pemeriksaan tegangan geser pada poros.

τs = PA

= pπ4

dp2

P¿ Mpl

=1442,5810

=144,58kg

cm2

τ s=¿ 144,58π4

x 42=11,51

kg

cm2

Material poros cukup aman karena tegangan geser yang terjadi

lebih kecil dari tegangan geser yang diijinkan, yaitu :

τ s< τ

11,51<578,03kg

cm2

10

b) Perhitungan Splines.

Splines berfungsi untuk menghubungkan poros dengan cakram

sehingga momen puntir cakram dapat dipindahkan melalui alur splines

yang mengakibatkan poros berputar bersama-sama dengan cakram.

1. Pemilihan bahan splines.

Dari perencanaan ini material poros yang digunakn adalah

baja St 70 maka bahan splines yang digunakan juga adalah

baja St 70 yang bekerja pada kondisi pembebanan dinamis

II dengan faktor keamanan yang diambil adalah 8.

Selanjutnya dari bahan tersebut kita dapat menentukan

tegangan-tegangan yang diijinkan, yaitu :

Teganagn tarik yang diijinkan adalah :

σ boll II = 7000

6=1166,6

kg

cm2

Tegangan geser yang diijinkan adalah :

τ boll II = τ boll II

1,7=1166,6

1,7=686,27

kgcm2

2. Pemeliharaan jumlah splines.

Dengan menentukan jumlah splines, kita dapat menentukan

dimensi splines yang lain. Dalam perencanaan ini kita dapat

merencanakan sebanyak 10 buah splines.

3. Perhitungan diameter splines (Ds).

Ds ¿dp0,8

= 4

0,8 = 5 cm

4. Jari-jari rata-rata splines (rms).

rms=14

( Ds+dp )

¿14

(5+4 ) = 2,25 cm

5. Tinggi splines.

h = 0,1 Ds

= 0,1 (5) = 0,5 cm

11

6. Lebar splines (w = b).

w = 0,25 Ds

= 0,25 (5) = 1,25 cm

7. Diameter rata-rata splines (Dms).

Dms = 2rms

= 2 (2,25) = 4,5 cm

8. Koreksi faktor keamanan pada splines.

Tegangan geser yang terjadi pada splines :

τ g=Mfr

rm. F . z . µ

Di mana :

µ = 0,75 (untuk distribusi pembebanan merata)

F = 0,8 . dm . 1z

Panjang 1 splines = 6 cm (direncanakan)

z = 2.rm

= 2 . 2,25 = 4,5 cm

F = 0,8 . 4,5 . 6

10

= 2,16 cm2

τ g6924,38

2,25 .2,16 .10 .0,75 = 189,96

kg

cm2

3.2 DESAIN KAMPAS KOPLING.

Dari tabel untuk bahan plat gesek spesifikasinya adalah sebagai

berikut berikut (buku ir.J Stolk hal. 210) selanjutnya terdapat pada lampiran.

a.) Material plat gesek : Asbes

b.) Keadaan plat gesek : Kering

c.) Koefisiensi gesek (f) : 0,2

d.) Tekanan permukaan (P) : 8 kg /cm2

e.) Temperatur maksimum : 250oC

12

A. Perhitungan Plat Gesek.

1. Perbandingan lebar permukaan gesek terhadap jari-jari rata-ratanya

adalah sebagai berikut :

brmg

= rog−rig

12(rog+rig)

=(0,2 – 0,5)

Dalam hal ini di pilih 0,5 sebab semakin besar permukaan gesek

maka gaya geseknya juga semakin besar sehingga kopling dapat

berfungsi dengan baik.

2. Perbandingan jari-jari dalam dan jari-jari luar adalah :

rig

rog

=(0,6−0,8)

Dalam hal ini dipilih 0,6 sebab semakin kecil perbandingan jari-

jari dalam dan jari-jari luar maka geseknya juga semakin kecil

sehingga kopling dapat berfungsi dengan baik.

3. Momen gesek (Mfr)

Mfr = F . p . Fm . rm

Dimana :

Fm = 2π . rm . b . z

Z = jumlah plat gesek

= 2 (direncanakan)

= 2π . rm . 0,5rm . 2

= 2π . rm2

Mfr = f . P . 2π . rm3

rm = 3√ Mfrf .P .2π

= 3√ 6924,380,2. 8 . 2. 3,14

= 8,83 cm

Sehingga dari persamaan (A) didapat lebar permukaan plat

gesek :

B = 0,5 . rm

= 0,5 . 8,83

= 4,41 cm

Karena rm = 12

(rog+rig) maka :

Rm = 12¿¿

8.83 = 12

(1,6) rog

rog = 11,03 cm

rig = 0,6 rog

= 0,6 . 11,03

= 6,61 cm

Syarat tebal plat gesek (0,2 ÷ 0,5) cm sehingga dipilih 0,5

cm.

Semakin tebal plat gesek yang di rencanakan maka

semakin baik karena semakin lama dipakai.

Diameter luar plat gesek :

Dog = 2 rog

= 2 (11,03)

= 22,06 cm

Diameter dalam plat gesek, adalah :

Dig = 2 rig

= 2 (6,61)

= 13,22 cm

B. Perhitungan Plat Tengah Gesek.

Plat ini Disatukan dengan Naf dan juga berfungsi utuk memegang

plat gesek. Dimensi-dimensi plat gesek tengah yang direncanakn adalh

sebagai berikut :

1. Diameter plat tengah sama dengan diameter luar plat gesek.

Dot = Dog=¿ 22,06 cm

2. Bahan plat tengah, yaitu St-60.

σ t = 6000 kg /cm2

3. Tebal plat tengah direncanakan 0,4 cm.

t = 0,4 cm

14

4. Diameter dalam plat tengah direncanakan sama dengan diameter luar

naf yaitu sama dengan diameter luar naf.

Dit = 7 cm

C. Naf.

Naf berfungsi untuk menstransmisi daya poros ke plat gesek dan

penghubung antara poros dan seplain.

Dimensi-dimensi yang direncanakan :

1. Diameter luar naf.

Don = 7 cm

2. Diamter dalam naf sma dengan diameter poros.

Din = 6,25 cm

3. Panjang naf direncanakn sama dengan panjang splain yaitu 6 cm.

4. Bahan naf direncanakan adalah St-60.

D. Perhitungan Kopling Dan Komponen-Komponennya.

1. Berat plat gesek.

G1 = 2π (Dog❑2−Dig❑

2) . t . y4

t

yasbes = Massa jenis asbes = 2,1 gr

cm3

= 2π (22,062 – 13,222) . 0,5 .2,1

4

= 514,12 gram

2. Berata plat tengah.

G2 = 2π (Dot❑2−Di t❑

2) . t . y4

t

ybaja = 7,8 gr

cm3

= 2π (22,062−72) 0.4 . 7,8

4

= 2143,75 gram

3. Berat naf.

G3=14

π(Don❑2−Din❑

2) . t . y

ybaja= 7,8 gr

cm3

= 14

π (72−52) 0,6 . 7,8

= 176,34 gram

15

4. Berat rumah kopling.

G4=14

π ⌊ ( Dog+2.ak )❑2−Din2 ⌋ t . y

ybaja= 7,8 gr

cm3

t = ak = tebal rumah kopling = 0,5 cm direncanakan

= 14

π [ (22,06+2. 0,5 )❑2−52 ]0,5 .7,8

= 1551,45 gram

5. Berat poros.

G5=14

π . dp2. L . y

= 14

.3,14 . 42. 10 . 7,8

= 976,68 gram

6. Berat total kopling tanpa berat poros.

Gtotal = G1+ G2+ G3+ G4

¿ 514,12 + 2143,75 + 176,34 + 1551,45 + 976,68

¿ 5362,34 gram

E. Pemeriksaan Putaran Kritis.

1. Defleksi pada poros.

Defleksi yang terjadi pada poros kita dapat menganggapnya

sebagai akibat dari dua macam pembebanan, yaitu pembebanan akibat

berat poros itu sendiri (beban terbagi merata) dan pembebanan

terpusat yang diakibatkan oleh berat kopling.

a. Beban akibat berat poros (beban terbagi merata)

16

ƩMx=¿ 0

= -12

ql . x + 12

qx2

Karena : Mx = EI d2 ydx2

Maka : EI d2 ydx2 = -

12

qlx + 12

qx2

: EIdydx

= -14

qlx2 + 16

qx3 + c1

: EI y = 1

12 qlx3 +

124

qx4 + c1 x+c2

Syarat batas : Pada x = 0 ; y = 0 ; c2 = 0

x = 12

l ; dydx

=0

-14

ql( 12

l)❑2+¿ 16

ql( 12

l)❑2 c1=0

-14

q l3+ 112

q l3+c1=0

c1=1

24q l3

Sehingga persamaan menjadi : y= 1EI ( ql3

12+ qx 4

24+ ql3 x

24 )

Lendutan MaksimumTerjadi Pada Pertengahan Poros Atau

x = 12

l

Maka : y = 1EI (−1

2ql( 1

2l)❑3+

124

q( 12 )❑4+

124

gl3( 12 ))

y = 1EI

(−ql4

96+ qx 4

384+ ql4

24 ) y = 1

EI ( 5. ql 4

384 ) Dimana : E = Modulus elastisitas untuk beban poros St.70

E = 21500 kg

mm2=2,15.1 06 kg

cm2

I = Momen inersia poros

1

64. π . dp4

1

64.3,14 .44=11,739cm4

q = Beban terbagi merata

Gpl

= 0,979

10=0,0979

kgcm

Jadi, lendutan akibat berat porosnya adalah :

y = 1

2,15 .106 .7,36 ( 5 . 0,0979.104

384 ) y = 8,015 . 1010−7 cm=0,8075 .10−6

b. Beban akibat berat kopling (beban terpusat)

ƩMx = 0

= −Pb

l. x

Karena : Mx = EI d2 ydx2

Maka : EId2 ydx2 = -

Pdl

+ x

EIdydx

= - Pb x2

2. l+c1

EI y = - Pd x2

2 .l+c1x + c2

Syarat batas : x = 0 ; y = 0 ; c2=0

x = 12

l dan dydx

= 0

Maka : EI dydx

= - Pb x2

2. l+c1

c1=¿- Pb x2

2. l

c1=Pbl8

Sehingga : y = 1EI

. ( P .12

.12❑3

6 .l+

P .12

.12

. l

8 )

y = 1EI (P . l3

48 ) Dimana :E = Modulud elastisitas kopling dipakai standar baja St.70

= 21500 kg

mm2=2,15 .106 kg

cm2

I = Momen inersia poros

= 164

π . dp4=3,14 .44

64=7,36

P = Berat total kopling 1,672 kg

Sehingga lendutan akibat beban terpusat dari berat kopling adalah :

y = 1EI (P . l3

48 ) y =

12,15 .10−6 .7,36

.(1,672 .103 )

48

y = 2,2013 . 10−6cm

Maka : Y total = y1+¿ y2c

m ¿

= 0,8075 . 10−6+¿ 2,2013 . 10−6 cm

= 3.10−6

Putaran kritis : ncr=300√ 1

y total

= 300√ 13 .10−6

= 173205 rpm

Putaran poros (n) dianggap cukup aman jika fluktuasinya berada

diantara (0,8n ÷ 1,2n), dimana putaran poros n = 4800 rpm.

Sehingga interpal putaran maksimum adalah (1,2) (4800 rpm) =

5760 rpm.

Karena putaran optimum (nopt) lebih kecil dari putaran kritis (ncr)

maka dapat dikatakan bahwakondisi putaran poros berjalan dengan

stabil terhadap akan adanya pembebanan.

nopt<ncr

5780 < 173205 rpm

F. Pemeriksaan Kekuatan Poros Terhadap Momen Lentur.

1. Akibat beban terpusat (P = Gtotal)

19

Momen lentur terjadi maksimum pada L = 12

MI1=0

= P2

.l2= Pl

4

2. Akibat beban terbagi merata (berat poros)

Ʃ MI 2=0

= -qx . ( 14 )+q .(1

2 ).( 12 )

= - ( ql2

8 )+ ql2

4 ) = ql2

8

20

3. Momen lentur yang terjadi.

MI = MI1+MI2

= Pl4

+¿+ ql2

8

Di mana : P = Berat kopling = 1,672 kg

I = Panjang poros = 10 cm

q = Berat beban terbagi merata

= qpI

=0,9710

=0,0974kg

cm .

MI = (0,0979 . 102/8 )+(1,672 .10 /4)

= 5,3975 kg.cm

G. Diameter Kritis.

Pemeriksaan diameter kritis menggunakan momen reduksi.

M red=¿ √ Ml2+(αMp ) 2❑

Di mana : α = Faktor koreksi

α = σ bol III /σ bol II

Berdasarkan tabel pada buku referensi Bagian-bagian mesin dan

merencana, hal 186, karangan Umar Sukrisno, untuk baja St 60-70 :

σ bol III=600÷ 800kg

cm2;dipilih σbol III=600

= 600875

= 0,685

Semakin kecil tegangan tarik yang digunakan maka momen

reduksinya juga semakin kecil sehingga diameter kritis yang terjadi juga

kecil.

Sehingga : M red=√ (5,3975 ) 2❑+( (0,685 ) .1193 . 67 )

2❑

= 817,682 kg.cm

Diameter kritis = √ Mrd0,1. σ bolII

= √ 817,6820,1. 600

= 3,69 cm

Karena diameter kritis adalah 3,69 cm dan diameter poros adalah

4 maka dalam perencanaan ini dianggap aman sebab diameter kritis lebih

kecil dari diameter poros.

Dcr < dp

3,69 < 4 cm

3.3 KARAKTERISTIK KOPLING.

A. Suhu Kampas Kopling.

Suhu kampas kopling sama dengan suhu kopling dan akan

meningkat akibat gesekan/slip saat penyambungan. Kenaikan suhu ini

tidak melebihi batas tertentu agar plat gesek lebih awal. Untuk asbes suhu

kerja yang direncanakan adalah 250o. Untuk mengghitungkenaikan suhu

kopling direncanakan (diambil dari asumsi) :

Waktu penyambungan : 1 detik

Panas ditimbulkan oleh plat tengah

1. Energi yang hilang karena gesekan.

Wfr = Mt . t .ω

2

Mt = Momen puntir rencana

= Mtd . 9,81

= 57,70 . 9,81

= 566,03 Nm

t = Waktu penyambungan (0,2 ÷ 1) detik

= Di pilih 1 detik

Semakin cepat waktu penyambungan maka energi yang hilang juga

semakin kecil agar energi yang dihasilkan tidak terbuang percuma.

ω=¿ Kecepatan sudut

= 2. π . n

60

= 2. π . 4220

60

= 441,6 rad

sekon

Sehingga : Wfr = 566,03 .1 . 441,6

2

= 12,4979 . 104 Joule

2. Kenaikan temperatur.

Q = Wfr

Q = 2,488 . 105 Joule

Q = Go . Cp . ∆ t

∆ t = Q

Go.Cp

Di mana : Go = Berat plat tengah

= 0,764 kg

m3

Cp = Panas spesifik udara pada 27oC

= 1,0053 kJ

kgoC=¿ 1005,3

J

kgoC

Maka : ∆ t = 12,4979 . 104

0,764 . 1003,5

= 163o C

Karena temperatur kopling dipengaruhi oleh temperatur luar maka :

t kop=t udara+∆ t

= (27 + 163) o❑

C

= 190o C

Karena temperatur koling lebih kecil dari temperatur yang

direncanakan maka kondisi kopling berada dalam keadaan aman.

t kop < t direncanakan

190o C < 250o C

B. Umur Kopling.

Umur kopling plat gesek kering adalah lebih rendah dari pada plat

gesek basah. Umur kopling gesek basah kurang lebih sepuluh kali umur

kopling gesek kering. Karena laju keausan plat gesek sangat tergantung

23

pada macam geseknya, tekanan kontak, kecepatan keliling, temperatur dan

lain-lain, maka akan sulit menentukan umur secara lebih teliti.

Lama gesekan : Ld a . k . Am

Nfr

Di mana : a = Tebal plat gesek = 0,5 cm

= Luas permukaan gesek

= 14

π (Dog2

❑−Dig

2❑).2

= 14

(3,14 ) (22,062−13,222 ) . 2

= 489,64 cm2

k = Kerja spesifik untuk bahan asbes, dimana daya yang

merusak asbes (5 - 8) dk

cm2 di pilih 8.

= 5968 watt jam

cm2

Nfr = Daya yang hilang karena gesekan

= Mtd . ω. t . z

2 . 3600

Nfr = 566,03 . 441,6 . 12

.60

3600

= 2082,99 Watt

Maka : Lama gesekan, Ld = 0,5 . 489,64 . 5968

2082,99

= 701,43 Jam

Dalam penentuan umur kopling, direncanakan penyambungan oleh

kopling 60 kali tiap jamnya diwaktu kopling menyambung 1 detik dan

melepas 1 detik. Sehingga waktu yang diperlukan tiap jamnya adalah

60 (1+1 ) detikjam

≈ 120detikjam

.

Jika diperkirakan kendaraan dipakai selama10 jam setiap hari,

maka : N = 10 jamhari

x120detikjam

N = 1200 detikhari

= 0,3 jamhari

24

Sehingga umur kopling : Lt = 701,43

0,3

= 2338,1 hari

Jadi, kopling dapat dipakai selama : 6,4 tahun

C. Efisiensi Kopling.

Efisiensi kopling merupakan besarnya kemampuan kopling bekerja

secara efektif untuk memindahkan daya maksimum kebagian transmisi

lain.

Nm = Daya rata-rata kopling tiap jam

= 83 . 736

= 61088 watt

Sehingga efisiensi kopling didapat : η=61088−2082,9961088

=100 %

= 96,5 %

η=Nm−NgNm

=100 %

25

BAB IV

PENUTUP

Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah:

1. Suatu perncanaan dapat dikatakan aman apabila harga yang didapat

lebihkecil daripada harga yang diizinkan.

2. Dalam perencanaan ini ukuran-ukuran poros sagat

penting karena turutmempengaruhi perhitungan kopling yang

direncanakan.

3. Dalam desain poros dan kopling, bahan poros harus lebih kuat

daripada bahan untuk kopling.

27

DAFTAR FUSTAKA

Dobrovolsky, Machine Element

Perry, Robert, H, Engineering Manual , Mc. Graw Hill Book Company

Rune, Ir, Zaenab A, Materi Kuliah Elemen Mesin

Ressang, Prof.Dr.Ir.H. Arifuddin, Materi kuliah Mekanika Kekuatan Material I

Elemen Konstruksi dari Bangunan Mesin , 1993, Jakarta, ErlanggaSularso,

Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987, Jakarta, PT. PradnyaParamita

28