BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

11
Elemen Mesin II 1 1 BAB 1 Kopling Kopling berfungsi sebagai sambungan 2 (dua) buah poros atau sebagai sambungan Poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau kadang-kadang harus ikut berputar dengan Poros tersebut. 2 Macam - Macam Prinsip Kopling 1. Jika harus dibuat suatu sambungan mati : kopling kaku. 2. Jika kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu terhadap poros yang lain dalam arah memanjang sebagai akibat perubahan temperatur, dalam arah radial akibat ketidak telitian ketika memasang dan sebagainya : kopling fleksibel. 3. Jika dapat mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan lewat pengubahan kerja menjadi kalor : kopling elastik 4. Apabila sambungan dapat dibuat bekerja kalau sedang berhenti, tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak. 5. Apabila sambungan sembarang waktu selama sedang bergerak harus dapat dihubungkan dan dilepaskan. 3 Syarat - Syarat Kopling a. Kopling harus ringan dan ringkas. b. Pemasangan yang mudah dan cepat. c. Aman pada putaran tinggi getaran dan tumbukan kecil. d. Tidak ada atau sedikit mungkin bagian yang menonjol (menjorok) e. Dapat mencegah pembebanan lebih. f. Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros jika sekiranya terjadi pemuaian karena panas dan lain-lain. 4 Kalsifikasi dari Kopling Kopling Tetap Kopling Kaku Kopling bus Kopling flens kaku Kopling flens tempa Kopling luwes kopling flens luwes kopling karet ban kopling karet bintang kopling gigi kopling rantai 5 Klasifikasi dari Kopling (continued) Kopling universal kopling universal hook kopling universal kecepatan tetap Kopling fluida Dengan penyimpanan minyak Kopling kembar Kopling Tak Tetap Kopling cakar Kopling Plat Kopling kerucut Kopling friwil 6 Kopling Tetap Kopling Tetap Kopling Tetap Kopling Tetap Kopling tetap adalah : suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit bebeda sumbunya, sehingga kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengizinkan sedikit ketidak lurusan sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan jika kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar.

Transcript of BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Page 1: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

1

1

BAB 1 Kopling

Kopling berfungsi sebagai sambungan 2

(dua) buah poros atau sebagai sambunganPoros dengan elemen mesin yang dengan

terus menerus atau kadang-kadang harus

ikut berputar dengan Poros tersebut.

2

Macam - Macam Prinsip Kopling

1. Jika harus dibuat suatu sambungan mati : kopling kaku.2. Jika kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu

terhadap poros yang lain dalam arah memanjang sebagai akibat perubahan temperatur, dalam arah radial akibat ketidak telitian ketika memasang dan sebagainya : kopling fleksibel.

3. Jika dapat mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan lewat pengubahan kerja menjadi kalor : kopling elastik

4. Apabila sambungan dapat dibuat bekerja kalau sedang berhenti, tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak.

5. Apabila sambungan sembarang waktu selama sedang bergerak harus dapat dihubungkan dan dilepaskan.

3

Syarat - Syarat Kopling

a. Kopling harus ringan dan ringkas.b. Pemasangan yang mudah dan cepat.c. Aman pada putaran tinggi getaran dan tumbukan

kecil.d. Tidak ada atau sedikit mungkin bagian yang

menonjol (menjorok)e. Dapat mencegah pembebanan lebih.f. Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada

poros jika sekiranya terjadi pemuaian karena panas dan lain-lain.

4

Kalsifikasi dari Kopling• Kopling Tetap

– Kopling Kaku• Kopling bus• Kopling flens kaku• Kopling flens tempa

– Kopling luwes• kopling flens luwes• kopling karet ban• kopling karet bintang• kopling gigi• kopling rantai

5

Klasifikasi dari Kopling (continued)

– Kopling universal• kopling universal hook• kopling universal kecepatan tetap

– Kopling fluida• Dengan penyimpanan minyak• Kopling kembar

• Kopling Tak Tetap– Kopling cakar– Kopling Plat– Kopling kerucut– Kopling friwil

6

Kopling TetapKopling TetapKopling TetapKopling Tetap

• Kopling tetap adalah : suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit bebeda sumbunya, sehingga kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung.

• Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengizinkan sedikit ketidak lurusan sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan jika kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar.

Page 2: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

2

7

Kopling KakuKopling KakuKopling KakuKopling Kaku

Kopling kaku dipergunakan jika kedua poros harus dihubungkandengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Jenis-jenis kopling kaku :

Kopling Bus8

Kopling Flens Kaku

9

Kopling Flens Tempa

10

Kopling Flens KakuKopling Flens KakuKopling Flens KakuKopling Flens Kaku

• Kopling flens kaku terdiri atas naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan pres atau kerut. Sehingga Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros dan tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelum baut-baut dikeraskan

11

Tabel 1.1 ukuran kopling flens kaku

12

Gambar 1.2 Ukuran kopling flens (JIS B 1451-1962)

Page 3: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

3

13

Kekuatan Baut

• Besarnya Torsi :

• Tegangan Geser Pada Baut

242 B

ndT ebb τπ=

Bnd

T

ebb 2

8

πτ =

Dimana :

Db = Diameter Baut

ne = Jumlah baut efektif

14

Kekuatan Flens

Besarnya Torsi :

Tegangan Geser pada Flens :

2

CCFT Fτπ=

FC

TF 2

2

πτ =

15

Problem

Tentukan torsi maksimum yang diizinkan, jika poros dihubungkan dengan kopling flens kaku dengan dimensi sebagai berikut- Diamater flens ( C ) 45 mm- Diamater pemasangan baut (B) 75 mm- Tebal flens (F) 11 mm- Jumlah baut 4 dengan diamater 10 mm- Kekuatan luluh baut 240 MPa- Kekuatan luluh flens 200 MPa- Faktor keamanan 5

16

Kopling LuwesKopling LuwesKopling LuwesKopling LuwesMesin-mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling flens kaku , memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua sumbu poros yang saling dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus. Selain itu, getaran dan tumbukan yang terjadi dalam penerusan daya antara mesin penggerak dan yang digerakkan tidak dapat diredam, sehingga dapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik. Apabila kedudukan yang baik kedua ujung poros terhadap satu sama lain tidak dapat diharapkan, maka kedua ujung poros itu harus disambungkan sedemikian rupa sehingga dapat bergerak sedikit satu sama lain. Dalam hubungan ini dikenal tiga bentuk kefleksibelan yaitu dalamarah radial (poros tidak terletak berderet, meiankan eksentrik), dan poros satu sama lain mengapit sebuah sudut. Untuk menghindari kesulitan diatas dapat dipergunkan kopling luwes

17

Kopling Flens luwes

18

Kopling Karet Ban

Page 4: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

4

19

Kopling karet Bintang

20

Kopling gigi

21

Kopling Rantai

22

Kopling Karet BanKopling Karet BanKopling Karet BanKopling Karet Ban

Kopling ini dapat bekerja dengan baik meskipunkedua sumbu poros yang dihubungkannya tidakbenar-benar lurus. Selain itu kopling ini jugadapat meredam tumbukan dan getaran yangterjadi pada transmisi. Meskipun terjadikesalahan dalam pemasangan poros, dalambatas-batas tertentu pada gambar 1.4 di bawah ini,kopling ini masih dapat meneruskan daya denganhalus.

23

Daerah kesalahan yang diperbolehkan pada

kopling karet ban

24

Kopling UniversalKopling UniversalKopling UniversalKopling Universal

• Untuk menyambung poros yang tidak terletak dalam sebuah garis lurus, tetapi yang garis sumbunya saling memotong, dipergunakan kopling universal seperti gambar 1.5.a di bawah ini, juga dinamakan kopling kardan. Kopling ini terdiri dari dua parohan, masing-masing parohan dapat berengsel sendiri-sendiri sekeliling sebuah peluru-gabungan (Gambar 1.5.c)

Page 5: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

5

25

Kopling Universal (kopling kardan)

26

Ada dua jenis dari kopling universal

• Kopling universal hook • Kopling universal kecepatan tetap

Kopling Universal Hook

27

Kopling FluidaKopling FluidaKopling FluidaKopling Fluida

• Kopling ini disebut kopling fluida, dimana antara kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis. Dibuat pertama kali oleh Fettinger 1905 di jerman suatu kopling yang meneruskan daya melalui fluida sebagai zat perantara.

• Bila suatu impler pompa dan suatu ranner turbin dipasang saling berhadapan, dimana keduanya berada dalam suatu ruangan yang berisi minyak, maka jika poros input yang dihubungkan dengan impler pompa diputar, minyak yang mengalir dari impeler tersebut akan menggerakkan raner turbin yang dihubungkan dengan poros output

28

Bagan Kopling fluida

29

Kopling Fluida (continued)

• Kopling fluida ini sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan daya besar. Keuntungan dari koping ini adalah bahwa getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan. Karena sifat tersebut kopling ini banyak dipakai sebagai penerus daya pada alat-alat besar, lokomotif dll.

• Macam-macam kopling fluida– Dengan penyimpanan minyak (Gambar 1.8)– Kopling kembar (Gambar 1.9)

30

Jenis Kopling Fluida

Dengan Penyimpanan Minyak

Jenis Kembar

Page 6: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

6

31

Kopling Tak TetapKopling Tak TetapKopling Tak TetapKopling Tak Tetap

• Kopling tak tetap adalah : suatu 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 keadaan diam maupun berputar.

• Jenis –jenis kopling tak tetap :• Kopling Cakar• Kopling Plat• Kopling Kerucut• Kopling Friwil

32

Kopling Cakar

• Kopling Cakar : adalah kopling yang dapat meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan gesekan) sehingga tidak dapat slip.

– Kopling cakar persegi– Kopling cakar spiral

33

Kopling cakar persegi

Kopling Cakar Persegi

Kopling Cakar Spiral

34

Kopling Cakar (continued)

• Jika diameter dalam D1 (mm), diameter luar D2 (mm) dan tinggi h (mm) dari cakar untuk suatu diameter poros ds (mm) dapat ditentukan secara emperis

• Jika gaya tangensial Ft bekerja pada jari-jari rata-rata rm (mm), maka

85,0

82

102,1

2

1

+=

+=+=

s

s

s

dh

dD

dD

mt

m

rTF

DDr

/

4/)( 21

=+=

35

Kopling Cakar

• Besarnya Tegangan Geser :

• Jika Momen Tahanan Lenturnya

)(

)8(21

22 DD

Ft

−=

πτ

22112

61

4

)(

2

)(

+−=

n

DDDDZ

π

36

Kopling cakar

• Besarnya tegangan lentur σb adalah :

• Tegangan geser maksimum tmax adalah :

nZ

hFt=σ

2

4 22

max

+

=τσ

τb

Page 7: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

7

37

Kopling Plat

• Kopling Plat : meneruskan momen dengan perantaraan gesekan• Keuntungan :

• Beban lebih dapat dihindari• Dapat berfungsi sebagai pembatas momen.

• Kopling plat adalah suatu kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya. Konstruksi kopling ini cukup sederhana dan dapat dihubungkan dan dapat dilepasakan dalam keadaan berputar. Koplingplat dapat dibagai menurut jumlah plat :

– Kopling Plat Tunggal– Kopling Plat Jamak

• Cara Pelayanan :• Manual• Hidrolik• Magnetik

38

Kopling plat

Plat Jamak

Plat Tunggal

39

Kopling Plat

• Kopling plat adalah : kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya.

• Kopling plat tunggal :Tekanan rata-rata bekerja pada rm

• Torsi

20 i

m

DDr

+=

+=

40 iDD

FT µ

40

41

Asumsi disk kaku

• Jika diasumsikan kopling sangat kaku sehingga keausan plat gesek akan seragam dan sehingga keausan sebanding dengan kecepatan dikali dengan tekanan, Jika kecepatan sebanding dengan jari-jari

PrK=δ Dimana δ adalah keausan, dan K adalah konstanta

42

Disk Kaku

• Jika δ adalah konstan untuk seluruh permukaan, tekanan maksmum akan terjadi pada radius terkecil (inner radius)

r

rPP imax=

gaya normal Fn :

)(22 maxmax

00

ioi

r

r

i

r

r

n rrrprdrr

rPPdAF

ii

−=== ∫∫ ππ

Page 8: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

8

43

Disk Kaku

• Torsi diperoleh dengan mengalikan gaya pada elemen dengan mengalikan dengan koefesien gesek µ dan jari-jari, dan menintegrasikan untuk seluruh luas

avnnioioi

r

r

ir

r

rFFrrrrrpT

drrxr

rpprdAT

ii

µµπµ

πµµ

=+=−=

== ∫∫)()(

2

2122

max

2max00

44

Asumsi disk tidak kaku

• Jika kopling sangat fleksibel sehingga tekanan seragam diseluruh permukaan. Gaya aksial total Fn yang diperlukan untuk pengoperasiannya adalah

)( 22ion rrpF −= π

Torsi yang dihasilkan oleh kopling adalah

( )( )22

3333

32

32

3

2)(

322

0

io

nioio

r

r

r

r

rr

FrrrrpT

rpdrrprdApT

o

ii

−−

=−=

=== ∫∫

µπµ

πµπµµ

45

Problems

Sebuah kopling plat gesek dengan permukaan gesek tunggal, diameter luar 250 mm dan diamater dalam 100 mm, koefisien gesek dinamik 0.2.

a. Jika keausan seragam, tentukan gaya aksial yang dibutuhkan untuk membuat tekanan maksimum 0.7 MPa. Tentukan torsi yang dapat diteruskan

b. Jika tekanan seragam, tentukan gaya aksial dan torsi jika tekanan 0.7 MPa

46

Kopling KerucutKopling KerucutKopling KerucutKopling Kerucut

• Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk kerucut. Kopling kerucut merupakan kopling gesek dengan konstruksi sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditrasmisikan momen yang besar. Kopling jenis ini dahulu banyak dipakai, tetapi sekarang tidak lagi, karena daya yang diteruskan tidak seragam.

Kopling Kerucut

47

Kopling Kerucut

απ

απ

sin

(2

sin

2 0maxmax iir

r

inn

rrrprdr

r

rpdApF

o

i

−===∫ ∫

Gaya Normal :

Gaya untuk Menghubungkan Kopling :

)(2sin max ioin rrrpFR −== πα

Torsi Gesek :

αµ

απµ

απµµ

sin2

)(

sin

)(

sin

2

022

0max

2max

RrrrrrpT

drr

r

rprdApT

iii

r

r

in

o

i

+=

−=

== ∫ ∫

48

Kopling FriwilKopling FriwilKopling FriwilKopling Friwil• Hanya dapat meneruskan momen dalam satu arah putaran,

sehingga putaran yang berlawanan arahnya akan dicegah atau tidak diteruskan.Cara kerjanya dapat berdasarkan atas efek baji dari bola atau rol. Dalam permesinan sering kali diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirnya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros yang digerakkan.

Kopling Friwil

Page 9: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

9

49

Perancangan kopling Gesek Berbasis Umur

Poros penggerak dengan kecepatan n1, poros yang digerakkan sebelum dihubungkan dengan kopling dengan kecepatan n2 = 0. Pada saat akan disambungkan (tI), momen torsi (MR= Ud/2)

50

Selama waktu tR, kecepatan n1 turun menjadi n, sedangkan n2naik menjadi n2 = n (tII)

HR MM > MH = Torsi stedy state dari poros yang digerkkan

2

2620.71n

NM H = kgf.cm

Perbedaannya:

HRB MMM −=

51

Kerja percepatan dari poros yang digerakkan dari n2 = 0 ke n2 = n adalah :

∫ =

=Rt

mB

B AdtnM

A0

210060

Sedangkan energi kinetik diperoleh dari perputaran (GD2) dan perpindahan massa (Gg) yang digerakkan oleh kopling

200.7281,9

222 nGDvGA

gm += kgf.m

untuk MR konstan

mRB

B AntM

A ==910.1

52

sehingga waktu slip

nM

At

B

mR

910.1= ,s

Kerja gesek selama waktu tR (AR)

∆=Rt

RR ndt

MA

010060

2πUntuk MR dan MB konstan

mB

RRRR A

nM

nMtnMA 11

910.1==

Daya gesek rata-rata untuk z operasi per jam adalah (NR)

410.27

zAN R

R =

53

DimensiDimensiDimensiDimensi UtamaUtamaUtamaUtama

Untuk menetukan dimensi utama data yang diperlukan adalah : n, MH, MR dan Am, z, tR (tabel 29/25)untuk menetukan d dan b, koefesien karakteristik diberikan pada tabel 29/24. b/d, Ku, KG dan KT (Load faktor)

jbd

M

bdj

UK R

u 2

2==

dimana :U = Gaya gesek pada diameter d, kgfd = Diameter rata-ratab = lebarj = jumlah bidang gesek

bdj

GK w

G =Gw = berat kendaraan, kgf

21

...

103

vjdb

NK R

T =dimana :

v = kecepatan pada diameter d

910.1

dv

π=54

Untuk menentukan diameter

322

jK

M

jK

Ud

db

u

R

db

u

==

2jK

Gd

db

G

w=

4,0

2

3

21

21

5,7110

==

jnK

N

jvK

Nd

db

T

R

db

T

R

atau

atau

Page 10: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

10

55

Perhitungan Suhu

zulϑϑ < zulhuL ϑϑϑϑ <+=

=LϑTemperatur udara Luar

kk

R

kkhu F

N

F

Q

ααϑ 632

==

4/2ddbF sk ππ +≅

43

65,4 kk v+≅α

910.1

dnvk =

dimana :Q = Panas yang dihasilkan selama

gesekan, Kcal/hFK = Cooling area, m2αk = koefesien perpindahan panas,

Kcal/m2h0Cvk = Kecepatan dari permukaan

dingin, m/s56

Perhitungan umur :Perhitungan umur :Perhitungan umur :Perhitungan umur :

Rv

vB Nq

VL =

dimana :Vv = Volume yang aus dari mmaterial gesek,

cm3Qv = Specific wear, cm3/Hp.h

Data Operasi :

G

s

i

PH

µ=

dimana :H = Gaya operasi (kgf)Ps =Gaya untuk menghubungkan (kgf)i = Rasio reduksi

Rasio Reduksi (i)

s

h

P

Hi

s

G ==µ

dimana :µG =Efesiensi penyambunganh = Perpindahan dari gaya H

57

Tabel 29/1

Source : Machine Element, Gustav Nieman

58

Tabel 29/2

Source : Machine Element, Gustav Nieman

59

Tabel 29/3

Source : Machine Element, Gustav Nieman60

Tabel 29/4

Source : Machine Element, Gustav Nieman

Page 11: BAB 1 Kopling [Compatibility Mode]

Elemen Mesin II

11

61

Tabel 29/5

Source : Machine Element, Gustav Nieman