Bab Vi Kopling Tetap
description
Transcript of Bab Vi Kopling Tetap
ELEMEN MESIN 2KULIAH # 6 & 7 #
KOPLING
Oleh :
IR.NAFSAN UPARA.MM.MT
Kopling adalah suatu elemen mesin yangberfungsi untuk mentransmisikan dayadari poros penggerak (driving shaft) keporos yang digerakkan (driven shaft),dimana putaran inputnya akan samadengan putaran outputnya.
1. PendahuluanPengertian
2
Persyaratan Kopling 1. Mampu menahan kelebihan beban.2. Mengurangi getaran dari poros
penggerak diakibatkan oleh gerakan darielemen lain.
3. Mampu menjamin penyambungan duaporos atau lebih.
4. Mampu mencegah terjadinya bebankejut.
1. Pendahuluan
3
1. Kopling harus mudah dipasang dandilepas
2. Kopling harus dapat mentransmisikandaya sepenuhnya dari poros
3. Kopling harus sederhana dan ringan4. Kopling harus dapat mengurangi
kesalahan hubungan pada poros
1. Pendahuluan
4
Kondisi yang diperhatikan dalam perencanaan Kopling
1. Kopling Tetap (Coupling)
2. Kopling Tak Tetap (Clutch)
1. Pendahuluan
5
Jenis-jenis Kopling berdasarkan Cara Kerja
2. Kopling Tetap
6
Kopling tetap adalah suatu elemen mesinyang berfungsi sebagai penerus putaran dandaya dari poros penggerak ke poros yangdigerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip),dimana sumbu kedua poros tersebut terletakpada satu garis lurus atau dapat sedikitberbeda sumbunya.
Kopling tetap selalu dalam keadaanterpasang, untuk memisahkannya harusdilakukan pembongkaran.
2. Kopling Tetap
7
Macam-macam Kopling Tetap 1. Kopling kaku
2. Kopling luwes/Fleksibel
3. Kopling universal
4. Kopling Fluida
2. Kopling Tetap
8
Kopling Kaku
Kopling bus Kopling flens kaku
Kopling flens tempa
2. Kopling Tetap
9
Kopling Luwes/Fleksibel
Kopling flens luwes Kopling karet ban Kopling gigi
Kopling karet bintang Kopling rantai
2. Kopling Tetap
10
Kopling Universal
Kopling universal hook
2. Kopling Tetap
11
Kopling Fluida
Dengan penyimpan minyak
Kembar
2. Kopling Tetap
12
Kopling FlensUkuran Dasar
a. Kopling Flens Protected b. Kopling Flens Unprotected
2. Kopling Tetap
13
Kopling FlensUkuran Dasar
2. Kopling Tetap
14
2. Kopling Tetap
15
Perancangan Kopling Flens 1. Disain Hub Catatan :
d : diameter porosD : diameter luar hub
= 2 d
2. Disain Flens
3. Disain Baut
Beban tiap baut
Total beban seluruh baut
2. Kopling Tetap
16
Rancangan Kopling Flens Torsi yang ditransmisikan
Daerah penahan crushing seluruh baut
Tegangan crushing seluruh baut
Torsi yang di transmisikan
4. Jumlah baut ,diameter poros, desain kopling flens
2. Kopling Tetap
17
5. Material yang biasa digunakan pada kopling flens
2. Kopling Tetap
18
6. Dimensi Standar Desain Kompling Flens
2. Kopling Tetap
19
7. Dimensi Standar Desain Kopling Flens
Keterangan :• Satuan : mm• Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka dalam table berlaku umum baik
untuk halus maupun kasar.• Pemakaian angka-angka dalam kurung sejauh mungkin dihindari.
2. Kopling Tetap
20
Contoh 6.1 Desain kopling flens yang terbuat dari cast iron,memindahkan 15 kW pada 900 rpm dari motorlistrik ke kompresor. Faktor pelayanan 1,35.
Tegangan ijin bahan untuk : Geser pada poros, baut dan pasak = 40
MPa Crushing pada baut dan pasak = 80 MPa Geser pada besi cor flens = 8 MPa
2. Kopling Tetap
21
Penyelesaian.Dik : kopling flens, material besi cor
P = 15 kW = 15 x103 WN = 900 rpmFaktor pelayanan (FP)= 1,35
Tegangan yang dijinkan :τs = τb = τk = 40 MPa = 40 N/mm2τc = 8 MPa = 8 N/mm2σcb = σck = 80 MPa= 80 N/mm2
Ditanyakan : Disain kopling flens tersebut
2. Kopling Tetap
22
Jawab
Torsi maksimum :Tmax = FP x T
2. Diamater poros (d)
Dipilih , d = 35 mm
4. Panjang hub (L)
5. Cek terhadap tegangan geser
3,4 MPa < 8 MPa …… aman
1. Torsi (T) 3. Diamater hub (D)
2. Kopling Tetap
23
Cek tegangan geser
1,6 MPa < 8 MPa …… aman
7. Diamater luar flens (D2)
8. Tebal protektif flens (tp)
Dari tabel slide 16 untuk d = 35 mmdiperoleh jumlah baut n = 4
Diamater lingkaran jarak bagi (D1)D1 = n x d = 4 x 35 = 140 mm
Diamater nominal baut (d1)
2
1
2
1
3 )(65942
105440
410215 dxxxdx
d1 = 5,71 mmDipilih baut M8
6. Tebal flens (tf) 9. Ukuran Baut
2. Kopling Tetap
24
10. Ukuran pasakdan d = 35 mm, dari tabel diperoleh:Karena:
2. Kopling Tetap
25
Lebar pasak Panjang pasak
Cek tegangan geser
19,5 MPa < 40 MPa …… aman
Cek tegangan crushing
39,0 MPa < 80 MPa …… aman
2. Kopling Tetap
26
Contoh 6.2
Dengan menggunakan tabel kopling flens,
tentukan dimensi flens dan baut untuk
meneruskan daya 65 HP pada putaran 180
r/min. jika bahan poros baja liat dengan
tegangan tarik maksimum σmax = 400N/mm2
dan SF = 6
2. Kopling Tetap
27
Penyelesaian.Dik : kopling flens
Ditanyakan : Disain kopling flens tersebut
2. Kopling Tetap
28
Jawab
2. Kopling Tetap
29
Kopling FleksibelKopling fleksibel dipakai jika menyambung dua porosyang tidak tepat sumbunya (diijinkan terjadimisalignment).Jenis-jenis kopling fleksibel: Bushed pin flexible coupling,Oldham's coupling,Universal coupling
2. Kopling Tetap
30
Bushed Pin Flexible Coupling
2. Kopling Tetap
31
Keteranganl : panjang bush pada flensd2 : diamater bushpb : tekanan dukung pada flens atau pinn : jumlah pinD1 : Diamater lingkaran jarak bagi pinBeban dukung pada tiap pin/bush
Total Beban dukung pada pin/bush
Torsi pada Kopling
2. Kopling Tetap
32
Tegangan geser akibat torsi pada kopling
Distribusi gaya W pada Pin atau karet bush,sehingga:
Momen lentur pada pin
Tegangan dukung
Cek tegangan prinsipal maksimum
Cek tegangan geser maksimum pada pin
< 28-42 MPa
2. Kopling Tetap
33
Contoh 6.3Desain kopling flens tipe bushed pin yang dihubungkan denganporos pompa memindahkan 32 kW pada 900 rpm. Torsikeseluruhan adalah 20 persen lebih dari torsi utama.Teganganijin bahan untuk : Geser dan crushing pada material poros dan pasak = 40 MPa
dan 80 MPa Geser pada besi cor flens = 15 MPa Tegangan dukung pada karet bush = 0,8 N/mm2 Bahan pin sama dengan bahan poros dan pasakNote : jumlah baut 3 buah dan jumlah pin adalah 6
2. Kopling Tetap
34
Dik : kopling fleksibel tipe bushed-pinP = 32 kW = 32 x103 WN = 960 rpmTmax = 1,2 Tmean
Tegangan yang dijinkan :τs = τk = 40 MPa = 40 N/mm2; τc = 15 MPa = 15 N/mm2
σcs = σck = 80 MPa = 80 N/mm2; pb = 0,8 N/mm2; n = 6Ditanyakan : Disain kopling fleksibel tipe bushed-pin tersebut
2. Kopling Tetap
35
1. Perancangan Pin & Rubber Bush
Penyelesaian.
Torsi rata-rata yg dipindahkanporos
Torsi maksimum yg dipindahkanporos
Diameter poros
Diameter pin
Dipilih d1 = 20 mm Diameter rubber bush
Diameter lingkaran jarak bagipin
Panjang bush (l) pada flensaBeban aksi dukung tiap pin
2. Kopling Tetap
36
Dari Torsi maksimum kopling
Pengecekan teganganTegangan akibat torsi
Nilai ini dibawah = 40 N/mm2 .. aman
Tegangan lentur
Tegangan prinsipal maksimum
Tegangan geser maksimum =
2. Kopling Tetap
37
2. Perancangan Hub Diameter luar Hub Untuk diameter poros d =
40mm, dari slide 24diperoleh
Panjang Hub
Pengecekan tegangan geser
Nilai ini dibawah = 15 N/mm2 .. aman
3. Perancangan pasak
Lebar pasakPanjang pasak
Tebal pasak
Pengecekan tegangan geser
Nilai ini dibawah = 40 N/mm2 .. aman
2. Kopling Tetap
38
Nilai ini dibawah = 80 N/mm2 .. aman
Pengecekan tegangan Crushing
4. Perancangan FlensaTebal Flensa
Pengecekan tegangan geser
Nilai ini dibawah = 15 N/mm2 .. aman
2. Kopling Tetap
39
Universal CouplingKeterangand = Diameter porosdp = Diameter pinτ dan τ1 = tegangan geser yang diijinkan bahan poros dan pinTorsi pada poros:
Torsi pada Pin (geser ganda):
2. Kopling Tetap
40
Jika kopling universal tunggal dipakai, maka poros kecepatanpenggerak dan digerakan menjadi:
2. Kopling Tetap
41
Kecepatan poros penggerak maksimum:
Kecepatan poros digerakan maksimum:
2. Kopling Tetap
42
Contoh 6.4An universal coupling is used to connect two mild steel shaftstransmitting a torque of 5000 N-m. Assuming that the shafts aresubjected to torsion only, find the diameter of the shafts andpins. The allowable shear stresses for the shaft and pin may betaken as 60 MPa and 28 MPa respectively.
2. Kopling Tetap
43
Jawab
2. Kopling Tetap
44
Tugas-1Two shafts made of plain carbon steel are connected by a rigidprotective type flange coupling. The shafts are running at 500r.p.m. and transmit 25 kW power. Design the couplingcompletely for overload capacity 25 per cent in excess of meantransmitted torque capacity. Assume the following permissiblestresses for the coupling components : Shaft Permissible tensile stress = 60 MPa; Permissible shear stress = 35 MPa; Keys Rectangular formed end sunk key having permissible
compressive strength = 60 Mpa; Bolts made of steel having permissible shear stress = 28 Mpa Flanges Cast iron having permissible shear stress = 12 MPa
2. Kopling Tetap
45
Tugas-2Design a bushed-pin type flexible coupling for connecting a
motor shaft to a pump shaft for the following service
conditions :
Power to be transmitted = 40 kW ; speed of the motor shaft
= 1000 r.p.m. ; diameter of the motor shaft = 50 mm ;
diameter of the pump shaft = 45 mm. The bearing pressure
in the rubber bush and allowable stress in the pins are to be
limited to 0.45 N/mm2 and 25 MPa respectively.
2. Kopling Tetap
46
Tugas-3
An universal coupling is used to connect two mild steel shafts
transmitting a torque of 6000 N-m. Assuming that the shafts are
subjected to torsion only, find the diameter of the shaft and the
pin. The allowable shear stresses for the shaft and pin may be
taken as 55 MPa and 30 MPa respectively