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