BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Pada Pergerakan mesin suatu kendaraan roda empat diperlukan suatu elemen
mesin yang dapat memutuskan dan menghubungkan daya dan putaran ,elemen mesin
ini dinaakan kopling. Kopling dapat diklasifikasikan berdasarkan fungsinya yaitu
kopling tetap dan kopling tak tetap. Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang
berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang
digerakkan secara pasti atau (tanpa slip) , dimana sumbu kedua poros tersebut terletak
pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan 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 .
1. 2. Tujuan
Tujuan dari penulisan tugas rancangan elemen mesin I adalah untuk
membahas tentang perencanaan kopling , perencanaan spline , perencanaan poros ,
perencanaan plat gesek , paku keling dan baut , pegas matahari dan pegas kejut dan
bantalan dari kopling plat tunggal pada truk MITSUBISHI FUSO Cold Diesel 136 PS
1. 3. Batasan Masalah
Dalam rancangan kopling ini penulis merancang ulang satu unit kopling yang
digaka pada truk roda empat dengan jenis truk “ MITSUBISHI FUSO Colt Diesel “
dena speksifikasi daya dan putaran adalah :
Daya = 136 Ps
Putaran = 2900 rpm
1
Jenis kopling yang digunakan pada rancangan ulang kopling ini adalah kopling gesek
plat tunggal yang digerakkan kembali dengan pelayanan kopling kering .
Untuk mencapai maksud dan tujuan dari penulisan tugas rancangan ulang
kopling ini , maka penulis dalam hal ini mem batasi permasalahan terhadap
rancangan ulang kopling yaitu sebagai berikut :
a. Cara kerja kopling
b. Perhitungan Poros
c. Perhitungan Spline
d. Perhitungan Plat Gesek
e. Perhitungan Paku Keling
f. Perhitungan Pegas Kejut
g. Perhitungan Pegas Matahari
h. Perhitungan Baut
i. Perhitungan Bantalan
j. Perhitungan Flywheel
2
Keterangan Gambar :
1. Roda gigi flywheel
2. Flywheel
3. Plat gesek
4. Poros penggerak
5. Baut pengikat flywheel
6. Bantalan radial
7. Poros spline
8. Hub
9. Plat Penahan Pegas Kejut
10. Paku keling pengikat pegas kejut dan plat penahan pegas kejut
11. Plat pembawa
12. Paku keling kengikat plat gesek
13. Baut pengikat tutup kopling
14. Tutup kopling
15. Plat penekan
16. Paku keling pengikat tutup kopling dan pegas matahari
17. Pegas kejut
18. Poros yang digerakkan
19. Sleeve
20. Bantalan axial
21. Pegas matahari
22. Pegas diafragma
3
Cara Kerja Kopling
A . Saat terhubung
Putaran dan daya dari poros pengerak (4) diteruskan ke flywheel(2) karena
flywheel(2) diikat dengan baut(5) terhadap poros penggerak dan dteruskan ke plat
gesek(3) dari plat gesek diteruskan ke plat pembawa(11) dan diteruskan ke plat
penahan pegas kejut(9) dari plat penahan pegas kejut putaran dan daya itu
disampaikan ke pegas kejut(17) dan diteruskan lagi ke hub(8) dari hub putaran dan
daya diteruskan keporos spline(7) dan diteruskan ke poros yang digerakkan(18)
B . Saat terputus
Sleeve(19) akan menekan bantalan axial(20) sehingga bantalan axial akan menekan
pegas matahari(21) dengan tertekannya pegas matahari maka pegas diafragma(22)
akan menarik mundur plat penekan(15) dan plat gesek(3) akan meregang sehingga
putaran dan daya dari flywheel(2) tidak disampaikan ke plat gesek(3)
4
BAB II
PERHITUNGAN DAN PEMERIKSAAN
UKURAN UTAMA
2. 1. Poros
2. 1. 1. Defenisi Poros
Poros merupakan salah satu komponen mesin , namun yang akan dibahas
disini adalah poros yan berfungsi sebagai penerus putaran dan daya .
2. 1. 2. Perhitungan Poros
Daya (P) = 136 Ps
Putaran (n) = 2900 rpm
Bila suatu batang poros berputar maka poros mengalami momen puntir,maka :
Pd = fc . P (KW)
Dimana :
Pd = Daya rencana
fc = faktor kritis
P = Daya nominal output mesin
Jika daya dalam daya kuda (Ps) , maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk
daya dalam KW ;
Jadi : P = 136 Ps x 0,735
= 99,96 KW
Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start , dengan demikian sering
kali diperlukan koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan
faktor koreksi pada perencanaan .
Tabel 2.1. Faktor-faktor daya yang akan ditransmiskan ,fc
Daya yang akan ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 – 2,0
Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2
Daya normal 1,0 – 1,5Jika fc yang dipilih = 1, 2 untuk pemakaian daya rata-rata
5
maka : Pd = fc . P
= 1, 2 . 99, 96
= 119,952 KW
Jika T = momen puntir / momen rencana ( kgmm )
Maka :
T = 9,74 x 105 ... lit 1 , hal 7
T = 9,74 x 105
T = 40287,3269 kgmm
Batas kelelahan puntir adalah 18 % dari kekuatan tarik b .
Jika bahan poros yang dpakai adalah batang baja yang difinis dingin S55C-D
maka kekuatan tarik b = 72 kg / mm2 . Ini diperoleh dari tabel dibawah ini :
Tabel 2.2. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja yang difinis dingin untuk poros
Standar dan Macam Lambang Perlakuan Panas Kekuatan Tarik Keterangan
Baja karbon kontruksi mesin(JIS G 4501)
S 30 CS 35 CS 40 CS 45 CS 50 CS 55 C
Penormalan-----
485255586266
Baja karbon yang difinis dingin
S 35 CDS 45 CDS 55 CD
---
536072
ditarik dingin,digerinda, dibubut atau gabungan antara hal-hal tersebut
Sehinga a dapat dihitung ... lit 1 , hal 3
maka :
a = a =
a = 4,0 kg / mm2
dimana :
Sf1 = 6 untuk faktor keamanan bahan S-C (baja karbon)
Sf2 = ( 1,3 3,0) utuk faktor kekasaran permukaan dan yang diambil
6
adalah 3,0 untuk pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar.
Penurunan Rumus Torsi
N= T.W
T=
Tabel 2.3. Diameter poros (satuan mm)
4 10 *22,4 40 100 *224 400
7
24 (105) 240
11 25 42 110 250 420
260 440
4,5 *11,2 28 45 *112 280 450
12 30 120 300 460
*31,5 48 *315 480
5 *12,5 32 50 125 320 500
130 340 530
35 55
*5,6 14 *35,5 56 140 *355 560
(15) 150 360
6 16 38 60 160 380 600
(17) 170
*6,3 18 63 180 630
19 190
20 200
22 65 220
7 70
*7,1 71
75
8 80
85
9 90
95
Keterangan :
1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standard.
2. Bilangan di dalam kurung hanya untuk bagian di mana akan dipasang bantalan gelinding.
Diameter poros [ ds ]
ds = . kt . cb . T 1/3
dimana : kt = (1,0 1,5 ) Jika terjadi sedikit kejutan dan timbukan dan
kt yang dipilih adalah 1,0
cb = 1,0 Jika tidak terjadi pembebanan lentur
maka :
ds = . 1,0 . 1,0 . 40287,3269 kgmm 1/3
8
ds = 51366,3418 1/3
ds = 37,17 mm
Berdasarkan tabel diatas maka dameter poros adalah 38 mm .
Untuk menghilangkan tegangan geser ( ) yang terjadi digunakan rumus :
= .... lit 1, hal 7
dimana T = 40287,329 kgmm dan ds = 38 mm , maka :
=
= 3,744 kg/mm2
Untuk menghitung panjang poros yang digerakkan ( l ) digunakan rumus :
= 584 ... lit 1, hal 18
dimana = 0,250 atau 0,30 (defleksi puntiran)
dan yang diambil adalah 0,3 untuk mesin dalam kondisi kerja normal
G = 8,3 x 103 kg/mm2 ( modulus geser baja )
maka :
l =
=
=
l = 220,67 mm
Massa Poros (M) :
9
M = x v ; dimana dari baja = 7770 kg/mm3 = 7,77x10-6 kg/mm2
M = 7,77 x 10-6 . 250058,92 m3 v = /4 . (ds)2 . l
M = 1,94 kg = 3,14 / 4 . (38)2 . 220,6
M = W = 1,94 kg v = 250058,92 m3
Putaran kritis (Nc) :
Nc = 52700
dimana :
ds = diameter poros = 38 mm
L = Jarak antara bantalan = 74 mm
l1 dan l2 = Jarak dari bantalan ketitik pembebanan = 37 mm
sehingga :
Nc = 52700
Nc = 346907,28 rpm
2. 1. 3. Pemeriksaan kekuatan poros
a . Terhadap Tegangan geser
syarat aman a >
Dari perhitungan sebelumnya diperoleh harga a = 4,0 kg/mm2 dan
harga = 3,77 kg/mm2
sehingga :
4,0 kg/mm2 > 3,77 kg/mm2 ; dan poros dinyatakan aman
10
b . Pemeriksaan terhadap putaran
syarat = max ; dimana max 0,250 atau 0,30
dan diambil 0,30
maka : = 584 = 0,30
584 = 0,30
= 0,30
0,299 = 0,30 ; poros aman terhadap putaran
c . Pemeriksaan terhadap putaran kritis
Syarat :
< (0,6 0,7)
< (0,6 0,7)
0,008 < (0,6 0,7)
Jadi poros aman terhadap putaran kritis
2 . 2. Spline
2. 2. 1. Defenisi spline
Spine dapat didefenisikan sebagai komponen elemen mesin yag berfungsi
sebagai penghubung daya dan putaran .
11
Gbr. 2.1 Poros spline
Keterangan :
D = diameter luar spline (mm)
d = diameter dalam spline (mm)
h = tinggi spline (mm)
w = lebar spline (mm)
L = panjang spline (mm)
2. 2. 2. Perhitungan spline
Dalam perencanaan ini jumlah spline yang direncanakan n = 16 . Dengan
mengetahui jumlah spline yang direncanakan kita dapat mengetahui ukuran-ukran
spline pada tabel berikut .
Tabel 2.4 Perhitungan spline (standar SAE)
No. ofsplines
W,for all
fits
A :Permanent
Fit
B :To slide
without load
C :To slide
under load
H d h d h d
12
FourSixTen
Sixteen
0.241D0.250D0.156D0.098D
0.075D0.050D0.045D0.045D
0.850D0.900D0.910D0.910D
0.125D0.075D0.070D0.070D
0.750D0.850D0.860D0.860D
0.100D0.095D0.095D
0.800D0.810D0.810D
Dari tabel diatas diperoleh :
n = 16
w = 0,098D
h = 0,07D
d = 0,860D
Dari perhitungan sebelumnya ds = 38 mm
sehingga didapat :
D = mm
D = mm
D = 44,18 mm (diameter spline)
Dengan diperoleh D = 44,18 mm , maka :
w = 0,098 . D mm
= 0,098 . 44,18 mm
= 4, 3 mm (lebar spline)
h = 0,070 . D mm
= 0,070 . 44,18 mm= 3,09 mm (tinggi spline)
Panjang spline (L) =
13
=
=
= 27,03 mm
Radius rata-rata sline (Rm) adalah :
Rm =
=
= 20,55 mm
2. 5. 3. Pemeriksaan kekuatan spline
Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh = 3,744 kg/mm2 ,
T = 40287,3269 kgmm , Rm = 20,55 mm , n = 16
maka :
e =
Terlebih dahulu cari F .
F = L
= 27
= 27 . 3,09
= 83,43 mm2
14
nilai dari = 0,75
maka :
kg/mm2
1,958 kg/mm2 3,744 kg/mm2
Dan spline dinyatakan aman .
2. 3. Plat Gesek
2. 3. 1. Defenisi plat gesek
Plat gesek adalah suatu plat yang digunakan sebagai medium gesekan
antaraplast penekan dengan flywheel dalam meneruskan daya dan putaran pada
mekanisme kopling .
Gbr. 2.2 Plat Gesek
15
Keterangan gambar :
Do = Diameter luar plat gesek (mm)
Di = Diameter dalam plat gesek (mm)
r1 = Jari-jari paku keling terhadap pusat sumbu dari kopling
r2 = Jari-jari paku keling terhadap pusat sumbu dari kopling yang mengikat plat
pembawa dengan naaf (mm)
a = tebal plat gesek (mm)
s = tebal plat pembawa (mm)
2. 3. 2. Perhitungan plat gesek
Untuk plat gesek yang direncakan ini saya memilih bahan dari besi cor dan asbes
(ditenun) , diambil harga = 0,4 dan Pa = 0,007 kg/mm2
Tabel 2.5. Harga μ dan Pa
Bahan Permukaan Kontak
Pa (kg/mm2)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 (ditenun) 0,35 – 0,65 – 0,07 – 0.07
Besi cor dan serat 0,05 – 0,10 0,05 – 0,10 0,05 – 0,03
Besi cor dan kayu – 0,10 – 0,35 0,02 – 0.03
Diameter rasio :
Di / Do = 0,6 0,8
Diambil :
Di = 0,6 Do
Maka :
Moment gerak yang diizinkan
=
dimana :
16
Zp = Jumlah plat gesek
µ = koefisien gesek
Pa = tekanan bidang (kg/mm2)
=
= 5,8 x 10-3
Agar terjadi putaran maka T
Jadi :
5,8 x 10-3 40287,3269 kgmm
190,8 mm
= 192 mm
dan = 0,6 .
= 0,6 . 192
= 115,2 mm
Diambil = 117 mm
Lebar bidang plat gesek (Wg) :
Wg =
=
= 37,5 mm
17
Radius rata-rata (rm) :
Rm =
=
= 77,25 mm
Luas bidang gesek (Ag) :
Ag =
=
= 1,82 x 104 mm2 (untuk 1 plat)
Jadi :
=
=
= 81874,67 kgmm
= 81,87 kgm
Kerja gesek (Ar) :
Ar = ,dimana : = Momen puntir 8187,46 kgcm
= n = 2900 rpm
= 24862,44 kgm tR = periode slip = 2 sekond
18
Daya gesek (NR) :
NR = , Zp = Jumlah plat gesek = 2
=
= 0,184 dk
= 0,184 hp
Gaya tekan (F) :
F =
=
= 1273,46 kg
Jika dipilh kopling plat tunggal kering dengan pelayanan elektro magnit dengan
nomor 40. Maka diperoleh dari tabel volume plat = 91,0 cm3 .
Tabel 2.6 Batas keausan rem dan kopling elektromagnit plat tunggal kering
Nomor kopling/rem 1,2 2,5 5 10 20 40 70 100
Batas keausanpermukaan (mm) 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5
Volume total padabatas keausan (cm3) 7,4 10,8 22,5 33,5 63,5 91,0 150 210
Volume (V) : Ag . a ; dimana : Ag = Luas plat = 1,82 x 104 mm2
Jadi :
a = V = Volume = 91cm3 = 91000 cm3
19
= a = tebal plat
a = 5,0 mm
dan tebal plat gesek yang dipilih :
a = 5 mm (untuk 1 plat)
2. 3. 3. Pemeriksaan terhadap moment
1. Moment percepatan massa (Mpm)
Mpm =
Dimana :
Ek = kerja penghubungan untuk satu kali hubungan
= 1000 kg.m ( untuk permulaan)
tg = untuk mendapatkan moment torsi saat penyambungan
1 3 detik , diambil tg = 2 detik .
Maka :
Mpm =
= 1,592 kgm
= 1592 kgmm
2. Pemeriksaan terhadap panas
NR =
=
Dimana :
NR = 0,184 hp
Ag = 1,82 x 10-2 m2
20
= koefisien perpindahan panas yang besarnya dibuat dari kecepa
tan keliling rata-rata (Vm) dari table berikut .
Tabel 2.7 koefisien perpindahan panas
Untuk harga Vm = W . Tm
= 628 . 77,25
Vm = 48513 mm/det = 48,51 m/det
Dari tabel didapat untuk Vm = 50 m/det dan = 126 Kkal / oC .
Maka temperatur perpindahan panas ( t) :
t =
= 50,7 oC
= 51 oC
Vm (m/det) (Kkal/moC)
0
5
10
-
-
45
50
55
60
65
4,5
24
40
-
-
114
126
138
150
162
21
Dengan mengambil temperatur kamar 27 oC , maka temperatur kerja :
Tk = 51oC + 27oC
Tk = 78 oC
Temperatur permukaan plat gesek biasanya naik sampai 200 oC dalam sesaat , untuk
seluruh kopling tidak lebih tinggi dari 80 oC dijaga maka ukuran plat gesek yang
direncanakan dapat digunakan dengan aman.
22
2. 4. Paku keling
2. 4. 1. Defenisi Paku keling
Paku keling dapat didefenisikan sebagai pengikat sambungan tetap . Dalam
perancangan kopling ini paku keeling digunakan sebagai pengikat plat
pembawa ,rumah kopling dengan pegas matahari .
Gbr. 2.3 Bentuk keling menurut DIN (pilihan dan keling khusus)
2. 4. 2. Perhitungan Paku keling
Jenis paku keling yang digunakan pada kopling adalah keling pipa .Gaya yang
diterima paku keling : P = 1273,46 kg , dan bahan yang digunakan paku keling st
37 dengan faktor keamanan adalah 5 .
Jumlah paku keling yang digunakan adalah 12 .
Gambar sketsa :
23
a. Diameter paku keling (d)
d
d = 0,8 .
d 0,47 cm = = =740 kg/cm2
d = 0,5 cm = 5 mm = 0,8 x 740 kg/cm2 = 592 kg/cm2
diameter lubang paku keling (d’) adalah
d’ = d + 1 mm
d’ = 5 + 1 mm
d’ = 6 mm
b. Diameter kepala paku keling (D)
D = 1,4 . d
D = 1,4 x 5
D = 7 mm
c. Jarak paku keling (t)
t = 2,6 . d
24
t = 2,6 x 5
t = 13 mm
d. Tebal Plat (S)
S
= (1,5 2,0)
Dipilih :
e : 1,5d = = 1,5
= 1,5 x 740 kg/cm2
= 1110 kg/cm2
S
S 0,95 cm
S = 1 cm
S = 10 mm
e. Tinggi kepala keling (h)
h = 0,45 . D
h = 0,45 x 7
h = 3,15 mm
f. Jarak sumbu paku keling terhadap tepi plat (e)
e = 1,5. D
e = 1,5 x 5
e = 7,5 mm
2. 4. 3. Pemeriksaan Paku keling
25
P n.d’.S.
P 12 x 0,6 x 1 x 1110
P 7992 kg
P yang terjadi 1273,46 kg.
Maka paku keling aman untuk menahan beban.
2. 5. Pegas kejut
2. 5. 1. Defenisi Pegas kejut
Pegas kejut disebut juga dengan pegas tekan /kompressi yang berfungsi untuk
meredam kejutan sewaktu-waktu kopling mengalami beban lebih .
F
Gbr. 2.4 Pegas kejut
2. 5. 2. Perhitungan Pegas kejut
Jumlah pegas yang direncanakan adalah 4 buah .
Gaya yang terjadi atau bekerja pada pegas kejut adalah :
P =
Dimana :
P = gaya yang bekerja pada pegas kejut
n = Jumlag pegas kejut
26
rb = Jari-jari kedudukan pegas terhadap sumbu poros
diambil 37 mm
Mtd = Momen torsi
maka :
P =
P = 366,95 kg
Tegangan geser yang terjadi pada pegas kejut :
=
Dimana :
K = Konstanta pegas
D = Diameter gulungan
d = diameter kawat pegas (direncanakan 4 mm)
faktor tegangan wahl (K)
K = + , dimana c = Indeks pegas
K =
K = 1,4
c = D / d … lit 1 hal 316
maka :
27
D1 = c . d , dimana : D1 = Diameter lilitan rata-rata (atau di
D1 = 4 . 4 diukur pada sumbu kawat
D1 = 16 mm d = diameter kawat = 4 mm
* Diameter luar pegas (D0)
D0 = D1 + d
D0 = 16 + 4 = 20 mm
* Diameter dalam pegas (D2)
D2 = D0 – 2d
D2 = 20 – 2.4
D2 = 12 mm
Panjang pegas yang mengalami tekanan (l1) … lit J.Stolk hal 156
l1 = (n + 1,5)d ,dimana : n = Jumlah gulunag yang aktif
l1 = (6 + 1,5).4 = 6 buah
l1 = 30 mm
sehingga :
=
=
= 327,21 kg/mm2
Sedangkan tegangan geser izin ( )
=
28
=
= 733,9 kg/mm2
Pemindahan pegas (f)
f =
f = ,dimana : P = 366,95 kg
f = 35,22 mm D1= 16 mm
d = 4 mm
G = modulus geser pegas
= 8x103 kg/mm2
n = 6
* Panjang pegas kejut tidak terbeban
l0 = 4 + Sa + f ,dimana : l1 = 30 mm
= 30 mm + 2,4mm+35,22mm f = 35,22 mm
l0 = 67,6 mm Sa= (0,1 0,3) dan diplih 0,1
Sa=0,1.d.n=0,1.4 .6 = 2,4 mm
*Defleksi ( )
= l0 - l1
= 67,6 – 30
= 37,6 mm
2. 5. 3. Pemeriksaan pegas kejut
Syarat pemeriksaan :
29
733,9 kg/mm2 327,21 kg/mm2
Berarti pegas kejut aman terhadap tegangan geser .
2. 6. Pegas Matahari
2. 6. 1. Defenisi Pegas Matahari
Pegas Matahari adalah pegas yang berfungsi menarik mundur pegas difragma ,
sehingga pegas difragma menarik mundur plat penekan .
Gbr. 2.4 Pegas Matahari
2. 6. 2. Perhitungan Pegas matahari
Pada persamaan pegas matahari ini ,diameter luar pegas matahari(Da) = diameter
luar plat gesek jadi D2 = 192 mm
30
Besar gaya pegas matahari F (menurut Almen dan Laszlo) :
F =
Gbr. 2.5 Pegas matahari
= 9,23 x 105 N/mm2
D = 192 mm , dan D1 = 117 mm (diameter plat gesek)
Da/D1 = 192 / 117 = 1,64 maka , , dapat diperoleh dari tabel berikut .Da/D1 Da/D1 Da/D1 1,2 0,29 1,02 1,051,3 0,39 1,04 1,091,4 0,46 1,07 1,141,5 0,53 1,10 1,181,6 0,57 1,12 1,221,7 0,61 1,15 1,261,8 0,65 1,17 1,301,9 0,67 1,20 1,342,0 0,69 1,22 1,382,1 0,71 1,24 1,422,2 0,73 1,26 1,45
2,3 0,74 1,29 1,492,4 0,75 1,31 1,532,5 0,76 1,33 1,562,6 0,77 1,35 1,602,7 1,37 1,632,8 0,78 1,39 1,672,9 1,41 1,703,0 1,43 1,743,1 0,79 1,45 1,773,2 1,46 1,81
3,4 1,29 1,493,6 0,80 1,31 1,533,8 1,33 1,564,0 1,35 1,604,2 0,80 1,37 1,634,4 1,39 1,674,6 0,80 1,41 1,704,8 1,43 1,745,0 0,79 1,45 1,77
31
Sehingga
F = 9,23.105 N/mm2 .
F =
F = 959,34 N = 97,8 kg
*Gaya tekan pada setiap pegas (F1) F1 =
F1 =
F1 = 79,945 N = 8,15 kg
2. 6. 3. Pemeriksaan Pegas matahari
Syarat : <
dimana :
=
=
=
=
32
= 44,27 N/mm2
= 2000 N/mm2
Jadi <
44,27 N/mm2 < 2000 N/mm2
Berarti pegas matahari aman terhadap tekanan .
2. 6. 4. Defleksi pegas matahari ( )
= ,dimana : F = 959,34 N
= L = 2L1= 2.44 = 88 mm
= b = 8 mm
= 24,3 mm h = tebal = 4 mm
E = 2,1x105 N/mm2
33
2. 7. Baut
2. 7. 1. Defenisi Baut
Baut didefenisikan sebagai alat pengikat .Baut didalam kopling digunakan untuk
mengikat flywheel terhadap poros penggerak dan pengikat tutup kopling .
2. 7. 2. Perhitungan Baut
Tabel 2.9 ukuran standar ulir UNC (JIS B 0206)
U L I R Jarak bagi
p
Tinggi kaitan
H1
Ulir dalamDiameter
luar DDiameter efektif D2
Diameter dalam D1
1 2 3Ulir luar
Diameter luar d
Diameter efektif d2
Diameter inti d1
M 6
M 8M 7
11
1,25
0,5410,5410,677
6,0007,0008,000
5,3506,3507,188
4,9175,9176,647
M 10M 9
M 11
1,251,51,5
0,6770,8120,812
9,00010,00011,000
8,1889,02610,026
7,6478,3769,376
M 12
M 16M 14
1,7522
0,9471,0831,083
12,00014,00016,000
10,86312,70114,701
10,10611,83513,835
M 20M 18
M 22
2,52,52,5
1,3531,3531,353
18,00020,00022,000
16,37618,37620,376
15,29417,29419,294
M 24
M 30M 27
33
3,5
1,6241,6241,894
24,00027,00030,000
22,05125,05127,727
20,75223,75226,211
M 36M 33
M 39
3,544
1,8942,1652,165
33,00036,00039,000
30,72734,40236,402
29,21131,67034,670
M 42
M 48M 45 `
4,54,55
2,4362,4362,706
42,00045,00048,000
39,07742,07744,752
37,12940,12942,587
34
M 56M 52
M 60
55,55,5
2,7062,9772,977
52,00056,00060,000
48,75252,42856,428
46,58750,04654,046
M 64M 68
66
3,2483,248
64,00068,000
60,10364,103
57,50561,505
A. Baut pengikat tutup kopling dengan flywheel
Bauit yang direncanakan asdalah :
- Tipe baut = M6
- Jumlah baut = 8 buah
- Jarak sumbu baut ke sumnu poros , r = 130 mm
- Panjang baut = 21 mm
Untuk tipe baut M6 diperoleh data dari table sebagai berikut :
- diameter luar (d) = 6,00 mm
- diameter inti (d1) = 4,917 mm
- diameter efektif (d2) = 5,350 mm
- Jarak bagi (P)= 1 mm
- Tinggi kaitan (H) = 0,541 mm
d =
Untuk baja liat yang memepunyai kadar karbon (0,2 0,3) % , = 6 kg/mm2 bila
difinis tinggi .
6 mm =
(6mm)2 =
35
36mm2 =
W =
W = 108 kg
Tegangan yang terjadi :
=
=
=
= 5,69 kg/mm2
Jumlah ulir (Z)
Z
qa = tekanan kontak ijin pada permukaan ulir . Yang diplih adalah baja liat
dengan qa = 3 kg/mm2 dari tabel dibawah .
Tabel 3.10. Tekanan permukaan yang diijinkan pada ulir
BahanTekanan Permukaan yang diijinkan
q (Kg/mm2)
Ulir luar Ulir dalam Untuk Pengikat Untuk Penggerak
Baja liatBaja liat atau perunggu
3 1
36
Baja kerasBaja liat atau perunggu
4 1,3
Baja keras Besi cor 1.5 0,5
Sehingga :
Z
Z
Z 3,96
Z 5
Tekanan kontak pada permukaan ulir (q)
q =
q =
q =
q = 2,37 kg/mm2
B. Baut Pengikat flywheel
Baut yang direncanakan adalah :
- Tipe baut = M10
- Jumlah baut = 4
- Jarak sumbu baut ke sumnu poros , r = 45 mm
Untuk tipe baut M10 diperoleh data dari table sebagai berikut :
37
- diameter luar (d) = 10,00 mm
- diameter inti (d1) = 8,376 mm
- diameter efektif (d2) = 9,026 mm
- Jarak bagi (P)= 1,5 mm
- Tinggi kaitan (H) = 0,812 mm
d =
Untuk baja liat yang memepunyai kadar karbon (0,2 0,3) % , = 6 kg/mm2 bila
difinis tinggi .
Sehingga :
W =
W =
W = 300 kg
Tegangan yang terjadi :
=
=
=
= 5,44 kg/mm2
Jumlah ulir (Z)
Z
dimana qa = 3 kg/mm2
Sehingga :
Z
38
Z
Z 4,34
Z 5
Tekanan kontak pada permukaan ulir (q)
q =
q =
q =
q = 2,6 kg/mm2
2. 7. 3. Pemeriksaan Baut
A. Baut pengikat tutup kopling dengan flywheel
Syarat :
Berarti baut aman terhadap tegangan tarik .
Syarat :
Berarti baut aman terhadap tekanan kontak pada permukaan ulir .
Syarat :
= , dimana = Tegangan geser pada baut
39
=
=
= 1,66 kg/mm2
= (0,5 0,75).
= 0,5 .
= 0,5 . 6 kg/mm2 = 3 kg/mm2
Sehingga 1,66 kg/mm2 < 3 kg/mm2
Berarti baut aman terhadap tegangan geser .
B. Baut pengikat flywheel
Syarat :
Berarti baut aman terhadap tegangan tarik .
Syarat :
Berarti baut aman terhadap tekanan kontak pada permukaan ulir .
Syarat :
40
= , dimana = Tegangan geser pada baut
=
= 1,81 kg/mm2
Sehingga 1,81 kg/mm2 < 3 kg/mm2
Berarti baut aman terhadap tegangan geser .
2. 8. Bantalan
2. 8. 1. Defenisi Bantalan
41
Bantalan adalah salah satu elemen mesin yang menumpu poros
terbeban .Sehingga putaran atau gesekan bolak-baliknya dapat berlangsung secara
halus dan aman .Bantalan harus kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin
lainnya dapat bekerja dengan baik .
2. 8. 2. Perhitungan Bantalan
A. Bantalan Axial
Gbr. 2.6 Bantaalan axial
Dengan diperoleh diameter bantalan (ds) = 45 mm sehingga dengan
perancanaan bantalan terbukadengan nomor 6009 dengan data-data dalam tabel .
Tabel . 2.11 Perhitungan Beban Ekivalen
Nomor bantalan Ukuran luar (mm) Kapasitas Kapasitas
42
nominal dinamis
spesifik C (kg)
nominal statis spesifik
C0 (kg)
Jenis
terbukaDua sekat
Dua sekat tanpa
kontak
d D B r
60006001600260036004600560066007600860096010
6001ZZ 02ZZ6003ZZ 04ZZ 05ZZ6006ZZ 07ZZ 08ZZ6009ZZ 10ZZ
6001VV 02VV6003VV 04VV 05VV6006VV 07VV 08VV6009VV 10VV
1012151720253035404550
26 8 28 832 935 1042 1247 1255 1362 1468 1575 1680 16
0,50,50,50,5111,51,51,51,51,5
36040044047073579010301250131016401710
196229263296465530740915101013201430
62006201620262036204620562066207620862096210
6200ZZ 01ZZ 02ZZ6203ZZ 04ZZ 05ZZ6206ZZ 07ZZ 08ZZ6209ZZ 10ZZ
6200VV01VV02VV
6203VV04VV05VV
6206VV07VV08VV
6209VV10VV
1012151720253035404550
30 9 32 1035 1140 1247 1452 1562 1672 1780 1885 1990 20
11111,51,51,52222
4005356007501000110015302010238025702750
23630536046063573010501430165018802100
63006301630263036304630563066307630863096310
6300ZZ01ZZ02ZZ
6303ZZ04ZZ05ZZ
6306ZZ07ZZ08ZZ
6309ZZ10ZZ
6300VV01VV02VV
6303VV04VV05VV
6306VV07VV08VV
6309VV10VV
1012151720253035404550
35 11 37 1242 1347 1452 1562 1772 1980 2090 23100 25110 27
11,51,51,52222,52,52,53
63576089510701250161020902620320041504850
365450545660785108014401840230031003650
Dari tabel diperoleh :
- Diameter dalam (d) = 45 mm
43
- Diameter luar (D) = 75 mm
- Jari-jari fillet ( r) = 1,5 mm
- Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 1640 kg
- Kapasitas nominal statis spesifik (C0) = 1640 kg
- Tebal bantalan (B) = 16 mm
Tabel. 2.12 faktor-faktor V, X, Y dan X0 , Y0
Be-banput-ar pd cincindalam
Be-ban put-ar pd cincin luar
Baris tunggal Baris ganda
e
Jenis bantalan Fa/VFr>e Fa/VFr e Fa/VFr>e
Baris tunggal
Baris ganda
V X Y X Y X YX0
Y0X0
Y0
bantal-an
bola a-lurdalam
Fa/Co = 0,014 = 0,028 = 0,056
= 0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56
1 1,2 0,56 1,45 1 0 0,56
2,301,901,71
1,551,451,311,151,041,00
0,190,220,26
0,280,300,340,380,420,44
0,6
0,50,6
0,5
BantalnBola su-dut
= 200
= 250
= 300
= 350
= 400
1 1,2
0,430,410,390,370,35
1,000,870,760,660,57
1
1,090,920,780,660,55
0,700,670,630,600,55
1,631,411,241,070,93
0,570,680,800,951,14
0,5
0,420,380,330,290,26
1
0,84
0,76
0,66
0,58
0,52
Maka beban ekivalen :
Pa = X . Fr + YFa
Dimana Fa = 44,1 kg dan Fa/Co = = 0,033
Dari tabel diperoleh X = 0,56 dan Y = 1,99 dan Fr = 0 kg
Pa = 0,56 x 0 + 1,99 x 44,1 kg
= 87,76 kg
*faktor kecepatan (fn) :
fn =
44
fn =
fn = 0,225
*faktor umur (fh) :
fh = fn .
fh = 0,225 . = 4,2
*Umur nominal (lh) :
lh = 500 (fh)3
lh = 500 (4,2)3
lh = 37044
B. Bantalan Radial
Gbr. 2.7 Bantalan radial
Untuk bantalan radial kita pilih diameter dalam yang lebih kecil dari yang telah
dihitung sebelumnya .Maka ds = 35 mm
Dan bentuk bantalan ini dipakai nomor 6007 dan dipilih dari tabel :
45
- Diameter dalam (d) = 35 mm
- Diameter luar (D) = 62 mm
- Jari-jari fillet ( r) = 1,5 mm
- Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 1250 kg
- Kapasitas nominal statis spesifik (C0) = 915 kg
- Tebal bantalan (B) = 14 mm
Beban ekivalen untuk bantalan radial (Pr) :
Pr = X . V . Fr . + Y . Fa
dimana :
X = faktor radial = 0,56
V = faktor rotasi = 1
Y = faktor axial = 0
Fa = beban axial = 0
Fr = faktor beban radial = 44,1 kg
maka :
Pr = 0,56 . 1 . 44,1kg + 0 . 0
= 24,696 kg
Pr = 24,7 kg
faktor kecepatan (fn) :
fn =
fn =
fn = 0,225
*faktor umur (fh) :
fh = fn .
46
fh = 0,225 .
fh = 14,93
*Umur nominal (lh) :
lh = 500 (fh)3
lh = 500 (14,93)3
lh = 1663985,08
2. 9. Flywheel
2. 9. 1. Defenisi Flywheel
47
Flywheel adalah sebuah massa berputar yang digunakan sebagai penyimpan
tenaga/energy dalam mesin .Jika kecepatan dari mesin ditambah , tenaga akan
tersimpan dalam roda gila dan jika kecepatan dikurangi tenaga akan dikeluarkan oleh
roda gila .
Gbr. 2.8 flywheel
Ukuran-ukuran yang direncanakan :
Do = 300 mm
Di = 286 mm
D2 = 158 mm
D3 = 62 mm
2. 9. 2. Perhitungan Flywheel
48
Kecepatan sudut flywheel (w) :
w = ; n = 2900 rpm
w =
w = 303,53 rad/det
Massa flywheel (m) :
m =
dimana : E . g (Nm) = 54308,89 kg.mm x 9,8 m/s2
= 54,30889 kgm x 9,8 m/s2
= 532,23 N.m
W1 = 303,53 rad/det
W2 = 0 , karena putaran minimumnya = 0
r0 = ½ . D0
r0 = ½ . 286 = 143 mm = 0,143 mm
sehingga diperoleh :
m =
m =
m = 1,13 kg
*Tegangan tangensial maksimum dan radial maksimum (Sr max = St max)
Sr max = St max =
49
Keterangan :
= berat jenis , kg/m3
v = kecepatan flywheel
= rotasi
Bahan flywheel direncakan terbuat dari baja dengan = 7770 kg/m3 dan dengan
= 0,3
*Kecepata flywheel (v)
v = ro . w
= 0,143 m . 303,53 rad/det
= 43,4 rad /det
Sehingga diperoleh :
Sr max = St max = 7770 kg/m3 . (43,4)2
= 14635261,2 .
= 6037045,245 N/m2
50
Top Related