Tugas Rancangan Elemen Mesin Perancangan Kopling Tak Tetap Toyota Avanza

TUGAS RANCANGAN ELEMEN MESIN PERANCANGAN KOPLING TAK TETAP TOYOTA AVANZA

DIBUAT OLEH NAMA : MUHAMMAD IRPAN NO.BP : 1610003423026 PRODI : TEKNIK MESIN FAKULTAS : TEKNIK

FAKULTAS TEKNIK DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS EKASAKTI PADANG 2018

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dengan semakin pesatnya perkembangan dalam segala bentuk industri yang mempergunakan dan menghasilkan mesin di Indonesia, maka semakin banyak dibutuhkan tenaga terampil yang mampu mengatasi berbagai masalah perbaikan dan perencaan mesin. Namun justru dalam keadaan yang demikian itu akhir-akhir ini dirasakan adanya kelemahan-kelemahan pengetahuan dalam bidang perencanaan mesin oleh para teknisi atau Sarjana yang berkecimpung dalam bidang permesinan. Bertolak dari pemikiran diatas, maka Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Ekasakti 16 november 2018 padang, dalam rangka membekali para sarjana dalam bidang perencanaan permesinan serta merupakan syarat untuk menempuh jenjang Pendidikan S1, maka Mahasiswa diwajibkan untuk mengambil Tugas Perancangan. Dalam Tugas Perancangan ini Mahasiswa diwajibkan untuk membuat laporan tentang perencanaan elemen-elemen mesin, sehingga nantinya para Sarjana tidak hanya pandai dalam kuliah dan dapat menerapkan ilmu yang telah didapatnya dibangku kuliah.

1.2 Perumusan Masalah Yang menjadi permasalahan dalam perencanaan kopling pada mobil TOYOTA AVANZA, berapakah ukuran-ukuran atau dimensi dan bahan yang dipakai dari komponen utama kopling pada Mobil TOYOTA AVANZA dan bahan apa yang digunakan? Dalam hal ini yang dimaksud dengan komponen utama kopling adalah poros, pasak, paku keling, pegas dan bidang gesek.

1.3 Batasan Masalah Yang dimaksud dengan komponen utama kopling adalah elemenelemen yang bekerja pada kopling tersebut yaitu poros, paku keling, pegas,

pasak bintang, dan bidang gesek, sehingga penulis hannya menghitung dan merencanakan komponen tersebut dan tidak membahas yang lain.

1.4 Tujuan dan Manfaat 1.4.2 Tujuan Tujuan dari penulis adalah untuk mendapatkan ukuran atau dimensi dari komponen utama pada kopling tersebut dan jenis material apa yang sesuai dengan jenis beban yang diterima oleh elemen kopling tersebut sehingga dengan perencanaan ini kopling yang sekiranya terencana akan sesuai dan mampu untuk meneruskan daya dan putaran yang diberikan olah mesin. 1.4.2 Manfaat Dengan merencanakan kopling gesek ini, banyak manfaat yang dapat diperoleh. Diantaranya adalah memperbanyak pengetahuan kita tentang komponen-komponen, ukuran dan bahan yang terdapat pada kopling gesek. Hal ini berguna sebagai acuan terciptanya suatu pesawat kopling yang lebih baik

1.5 Sistematika Penulisan Agar dalam penulisan laporan ini lebih mudah untuk dipahami oleh pembaca, maka penulis menyusun laporan dalam bentuk seperti dibawah ini:

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN DAFTAR ISI BAB I Berisi : -

PENDAHULUAN -

Latar Belakang

Perumusan masalah

-

Batasan Perumusan Masalah

BAB II Berisi :

-

Tujuan Dan Manfaat

-

Sistematika Penulisan

DASAR TEORI -

Kopling

-

Kopling Plat

- Poros - Pasak - Paku Keling - Pegas BAB III Berisi :

PERENCANAAN DAN ANALISA - Perencanaan Poros - Perencanaan Pasak - Perencanaan Paku Keling - Perencanaan Pegas - Plat Gesek

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi : - Kesimpulan - Saran DAFTAR PUSTAKA

BAB II DASAR TEORI KOPLING ( Pemidah Putaran )

2.1

Pengertian kopling

Setiap mesin dirancang dan dibuat untuk memberikan fungsi-fungsi tertentu yang dapat meringankan pekerjaan manusia. Untuk dapat memberikan fungsi tersebut sebuah mesin memerlukan kerja sama dari berbagai komponen yang bekerja menurut suatu mekanisme. Sebagai penggerak dari mekanisme tersebut dapat digunakan tenaga manusia atau hewan secara langsung (terutama untuk mesin-mesin yang sederhana), tetapi karena berbagai alasan sebagian besar mesin menggunakan motor penggerak (engine), yang bisa berupa motor bakar (bensin maupun diesel) ataupun motor listrik. Motor-motor tersebut pada umumnya memberikan daya dalam bentuk putaran pada sebuah poros, yang disebut sebagai poros penggerak.

Untuk memanfaatkannya maka daya putaran tersebut harus dapat diteruskan dari poros penggerak ke poros yang digerakkan, yang selanjutnya akan meneruskan ke seluruh komponen dalam mekanisme. Sebagai penyambung antara poros penggerak dan poros yang digerakkan maka digunakanlah kopling. Secara umum kopling dapat dibedakan atas dua, yaitu kopling tetap dan kopling tak tetap. Perbedaan antara keduanya adalah bahwa pada kopling tetap kedua poros selalu dalam keadaaan terhubung, sedangkan pada kopling tak tetap kedua poros dapat dihubungkan dan dilepaskan pada saat diam ataupun bekerja sesuai dengan kebutuhan.

2.2

Cara kerja kopling secara umum

1. Kopling pada saat bekerja Pada waktu kopling bekerja terjadi hubungan antara poros penggerak dengan poros yang digerakkan melalui gerakan antara bidang gesek dengan demikian terjadi pemindahan daya dan putaran dari poros penggerak keporos yang digerakkan. Adapun cara kerja kopling selengkapnya adalah sebagai berikut : Poros penggerak yang dihubungkan dengan mesin akan berputar searah putaran poros engkol dimana poros ini diikat dengan baut pada fly wheel dengan bantuan flens yang ada pada ujung penggerak.dengan demikian fly wheel akan turut berputar,dimana plat gesek tersebut ditekan oleh plat penekan dengan kekuatan pegas pembawa plat gesek yang berputar,akibat proses tersebut akan memutar plat pembawa yang dikeling plat gesek. Dengan bantuan paku keling maka plat pembawa akan memutar spline,dimana putaran spline dengan plat pembawa terdapat pegas kejut yang berfungsi untuk meredam getaran atau tumbukan atau sentakan disaat kopling mulai bekerja. Setelah spline berputar,maka poros yang digerakkan ikut berputar,setelah poros berputar maka kopling dikatakan bekerja dan

seterusnya terjadi pemindahan daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang di gerakkan. 2.Kopling pada saat tidak bekerja Kopling tidak bekerja dalam hal ini tidak ada pemindahan daya dan putaran dari poros penggerak yang digerakkan dan tidak terjadi gesekan antara bidang-bidang gesek.Adapun pemutusan hubungan dalam hal ini daya dan putaran dari poros penggerak keporos yang digerakkan dapat diuraikan sebagai berikut : Tekanan yang dilakukan pada pedal akan diteruskan pada tuas penekan sebelah bawah melalui bearing dan akibat tekanan ini tuas akan menarik plat penekan sehingga plat gesek terpisah pada fly wheel maka poros yang akan digerakkan akan diam walaupun poros penggerak tetap berputar. Pegas penekan (pegas diafraghma)dalam keadaan tertekan akibat proses diatas, maka tidak akan terjadi pemindahan daya maupun putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan, maka kopling ini dikatakan dalam keadaan tidak bekerja.

2.3

Bagian utama kopling plat tunggal

Secara umum bagian-bagian utama dari Kopling Plat tunggal terdiri atas : 1.Roda penerus (flywheel) Berupa sebuah piringan yang dihubungkan dengan poros penggerak (poros engkol) pada salah satu sisinya. Flywheel ini akan berputar mengikuti putaran dari poros penggerak.

2.Plat penekan (pressure plate) Plat penekan berfungsi untuk menekan plat gesek ke arah roda penerus pada saat kopling terhubung (pedal kopling tidak terhubung).

3.Plat gesek (disc clutch)

Plat gesek ditempatkan di antara roda penerus dan plat penekan. Plat gesek ini berfungsi untuk meneruskan daya putaran dari roda penerus ke naaf saat kopling terhubung. 4.Naaf Naaf berfungsi untuk menghubungkan plat gesek dengan spline pada poros yang digerakkan. Pada saat kopling terhubung maka daya putaran akan diteruskan dari plat gesek ke poros yang digerakkan melalui naaf.

5.Pasak Bintang ( Spline ) Spline adalah suatu profil alur banyak yang biasa disebut pasak bintang. Pasak ini merupakan satu bagian dari poros. Bentuk pasak bintang ada tiga macam yaitu : 1.

pasak bintang lurus

2.

pasak bintang involut

3.

pasak bintang tajam.

Pasak Bintang Lurus Pasak bintang lurus adalah yang tertua dari ketiga bentuk pasa bintang. Dan secara umum sudah diganti dengan bentuk yang lebih baru dan kuat, yaitu bentuk involut. Tetapi pada beberapa mesin perkakas dan beberapa kendaraan bermotor, masih juga digunakan dan perancang masih juga menggunakan karena relative sederhana. Pada tabel untuk

menentukan dimensi-dimensi maksimum dari pasak yang berdasarkan diameter nominal poros. Terutama sekali dari kelas toleransi, dimensi poros dapat dirubahrubah dan digambarkan sesuai dengan jenis bahan yang digunakan, yaitu dengan menggunakan metode perlakuan panas dan permesinan. Untuk toleransi pasak dengan dua toleransi tersebut, salah satunya adalah dengan proses gerinda yang diperlukan. Menurut SAE, persamaan momen torsi toritis dari pasak bintang lurus dengan meluncur(berdasarkan tekanan pada pasak bintang 1000 psi) adalah :

Dimana : Nt

=

Jumlah bintang

rm

=

(D+d) / 4, jari-jari rata-rata (in)

h=

tinggi bintang

l =

panjang bintang yang berhubungan (in)

Akibat momen torsi akan terjadi gaya keliling pada diameter rata-rata sebesar : Ft = 2 Mt (lb) dm

= Mt / rm 6.Bantalan pembebas (release bearing) Bantalan ini dapat digerakkan maju-mundur dengan menekan pedal kopling. Fungsinya adalah untuk meneruskan tekanan pada pedal kopling ke pegas matahari yang selanjutnya akan melepas hubungan kopling.

7.Pegas matahari Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan menjauhi flywheel, yang dengan demikian membebaskan plat gesek dan membuat kopling menjadi tidak terhubung. Pegas matahari ini akan menjalankan fungsinya saat pedal kopling ditekan.

Pegas banyak dipakai untuk berbagai kontruksi mesin, yang harus memberikan gaya dan menyimpan energi agar bisa mengurangi getaran. Pegas merupakan elemen statis, dimana pegas tersebut dapat terdeformasi pada waktu pembebanan dengan menyimpan energi, bila beban dilepaskan pegas akan seperti sebelum dibebani. Pegas dapatberfungsi sebagai pelunak tumbukan atau kejutan seperti pada pegas kendaraan, sebagai penyimpan energi pada jam, untuk pengukur pada timbangan, sebagai pemegang atau penjepit, sebagai pembagi rata tekanan dll. Pegas dapat digolongkan atas dasar jenis beban yang dapat diterimanya seperti berikut: a. Pegas tekan atau kompresi b. Pegas tarik c. Pegas puntir Fungsi Pegas a) Menyimpan energi Pegas yang berfungsi utama untuk menyimpan energi, sebagai contoh penggerak dari jam, drum penggulung dan alat minum, sebagai pengaruh balik dari katub dan batang pengendali. b) Melunakkan Kejutan Pegas yang berfungsi untuk melunakkan kejutan antara lain sebagai pegas roda, gandar dan pegas kejut pada kendaraan bermotor. c) Pendistribusian Gaya Pegas yang berfungsi untuk mendistribusikan gaya, antara lain pada pembebanan roda pada kendaraan dan landasan mesin dan sebagainya.

d) Elemen ayun Pegas yang berfungsi untuk elemen ayun yaitu sebagai pagas pemberat dan penyekatan serta sebagai pembalik untuk menghentikan ayunan.

Design Compression Spring Dengan Beban Statis

Gbr. Pegas Ulir dengan Ujung Pegas Rata

8.Penutup (cover) Penutup pada kopling ikut berputar bersama roda penerus. Fungsi penutup ini adalah sebagai tempat dudukan berbagai elemen yang membentuk kopling serta sebagai penahan bantalan pembebas.

2.4

Poros poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Poros ( Shaft )mengikuti putarn untuk memudahkan daya dari mesin ke mekanisme yang digerakkan. Poros ini mendapatkan beba puntiranmurni dan lentur.

Macam –macam Poros Poros untuk meneruskan daya dapat diklasifikasikan menurut pembedaannya sebagai berikut : 1.

Poros Tranmisi (Line Shaft) Poros ini mendapat beban puntir dan lentur. Daya yang ditranmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi, puli, sabuk, rantai dan lain-lain

2.

Spindle Poros yang pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

3.

Gandar (Axle) Poros ini dipasang diantara roda-roda kereta api, dimana tidak mendapat beban puntir dan tidak berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

4.

Poros (Shaft) Poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari mesin ke mekanisme yang digerakkan. Poros ini mendapat beban puntir murni dan lentur.

5.

Poros Luwes Poros yang berfungsi untuk memindahkan daya dari dua mekanisme, dimana daya yang dipindahkan kecil.

Perencanaan Poros Hal-hal yang perlu diperhatikan didalam merencanakan sebuah poros adalah: 1. Kekuatan Poros Suatu poros tranmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang

mendapat beban tarik atau akan seperti poros baling-baling kapal atau turbin. 2. Kekakuan Poros Bila putaran suatu system dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis, hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dan lain-lain. Jika mungkin poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya. 3. Korosi Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk propeller dan pompa jika terjadi kontak dengan media yang korosif. Demikian pula untuk poros yang terancam kavitasi dan poros mesin yang sering berhenti lama. Bahan Poros Bahan yang digunakan untuk perencanaan poros adalah baja paduan yang memiliki bulatan yang tinggi dan baja paduan seperti nikel, nikel chromium. Pengerjaan pembuatan poros dilakukan dengan mengerjaan panas dan untuk ukuran finishing dengan cold drawing atau bubut dan bor poros dengan pengerjaan dingin lebih kuat dari pengerjaan panas.

2.5

Cara kerja kopling plat tunggal

Cara kerja dari kopling plat tunggal ini dapat ditinjau dari dua keadaan, yaitu: 1.Kopling dalam keadaan terhubung (pedal kopling tidak ditekan) Poros penggerak yang berhubungan dengan motor meneruskan daya dan putaran ke flywheel (roda penerus) melalui baut pengikat. Daya dan putaran ini diteruskan ke plat gesek yang ditekan oleh plat penekan karena adanya tekanan dari pegas matahari. Akibat putaran dari plat gesek, poros yang digerakkan ikut berputar dengan perantaraan spline dan naaf.

2.Kopling dalam keadaan tidak terhubung (pedal kopling ditekan) Bantalan pembebas menekan pegas matahari sehingga gaya yang dikerjakannya pada plat penekan menjadi berlawanan arah. Hal ini menyebabkan plat penekan tertarik ke arah luar sehingga plat gesek berada dalam keadaan bebas di antara plat penekan dan flywheel. Pada saat ini tidak terjadi transmisi daya dan putaran.

2.6 PAKU KELING Macam Penggunaan Paku Keling Sambungan paku keling dapat digunakan untuk beberapa macam keperluan yaitu : 1. sambungan kekuatan dalam kontruksi baja dan kontruksi logam ringan, kontruksi bertingkat, jembatan dan pesawat pengangkat. 2. sambungan kekuatan kedap dalam kontruksi ketel, yaitu ketel tangki dan pipa tekanan tinggi. 3. sambungan kedap untuk tangki, cerobong asap, pipa penurunan dan pipa aliran yang tidak bertekanan. 4. sambungan paku untuk pekat yaitu kontruksi kendaran dan pesawat udara. Macam-macam Paku Keling Paku keeling dibedakan sesuai dengan bentuknya, terdiri dari bebrapa macam bentuk, antara lain seperti yang dijtunjukkan pada tabel berikut ini :

BAB III PERENCANAAN DAN ANALISA 3.1 Tahap Perencanaan Tahap perencanaan dimulai dengan konsep-konsep yang baik,terencana dan sistematis seperti di bawah ini Mengenal apa yang akan direncanakan

Menentukan spesifikasi dan syarat yang di butuhkan

Studi kelayakan terhadap rencana Kreatifitas akan desain yang akan dibuat dan mampu mengelompokkan serta menyusun

Perhitungan detail dari kontruksi

Pelaksanaan contoh produksi dari rencana dan pengadaan testing

Perencanaan untuk tahap produksi lanjutan

Hasil akhir

3.2

Data Perencanaan Spesifikasi / Specification Mesin : https://id.wikipedia.org/wiki/Toyota_Avansa

Spesifikasi Kopling Berdasarkan Perencanaan :  Poros dengan material Baja Karbon AISI -SAE 1035 direncanakan untuk mencari diameter minimum poros.

 Plat Gesek direncanakan material besi cor dan asbestos. Ukuranukuran dari plat gesek yang dirancang adalah: diameter luar plat gesek:

D

diameter dalam plat gesek :d

= 180mm = 121 mm

lebar plat gesek

:b

= 14mm

tebal plat gesek

:

a

= 29 mm

Damper springs pada Plat Kopling sebanyak 3 buah  Perencanaan Pasak Bintang Material yang digunakan untuk pasak bintang adalah Baja Karbon AISI-SAE 1035  Perencanaan Paku Keling Akan direncanakan material yang digunakan untuk paku keling adalah : Baja Karbon AISI – SAE 1005 dan Gaya keliling yang bekerjaadalah Dengan D : 10 mm , d : 3 mm  Direncanakan pegasdengan material Baja Karbon AISI - SAE 1010pada plat kopling dengan jumlah 3 buah. Rancanglah pegas yang digunakan untuk mengukur beban 8043,1 Kg. 3.3

Perencanaan Poros Analisa Beban Dengan adanya daya dan putaran, maka poros akan mendapatkan beban berupa momen torsi. Oleh sebab itu dalam penentuan ukuran-ukuran utama dari poros akan dihitung beban melalui momen torsi : Dari data didapatkan : Daya maksimum = 63/5600 Ps/rpm N = 63Ps x 0,9849 = 62,05 Hp Ps

n = 5600 rpm didapatkan,

( 1 Ps = 0,9849 Hp )

Mt

= 63.000 N (lb . in) n

= 698,1 lb . in dikonversikan (kg.mm) agar lebih mudah memahami. = 8043,1 kg.mm

Pemilihan bahan

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang difinis dingin. Jenis-jenis baja beserta sifat-sifatnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Lambang

AISI SAE 1035 AISI SAE 1045

AISI SAE 1055

Perlakuan Panas

Diameter (mm)

Kekuatan Tarik (kg/mm2)

Kekerasan HRC HB (HRB)

Dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

58 - 79 53 - 69

(84) - 23 (73) - 17

144 – 216

Tanpa dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

63 - 82 58 - 72

(87) - 25 (84) - 19

160 – 225

Dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

65 - 86 60 - 76

(89) - 27 (85) - 22

166 – 238

Tanpa dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

71 - 91 66 - 81

12 - 30 (90) - 24

183 – 253

Dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

72 - 93 67 - 83

14 - 31 10 - 26

188 – 260

Tanpa dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

80 - 101 75 - 91

19 - 34 16 – 30

213 – 285

Dalam perancangan poros ini dipilih bahan jenis AISI - SAE 1035 dengan kekuatan tarik

t = 63 kg/mm2. Tegangan geser izin dari bahan ini

diperoleh dari rumus :

τs = (N Dimana:

σt x Kt)

𝜏𝑠

……………………( elemen mesin ,sularso , hal 8) = tegangan geser izin (kg/mm2)

𝜎𝑡 = kekuatan tarik bahan (kg/mm2)

N =faktor keamanan yang bergantung pada jenis bahan, di mana untuk bahan AISI 1035besarnya adalah 4. Kt= Konsentrasi tegangan yang bergantung dari bentuk poros, di mana harganyaberkisar antara 1,3 – 3,0.

Untuk harga Kt diambil sebesar 1,3 maka tegangan geser izin bahan jenis AISI – SAE 1035 adalah : 𝜏𝑠 =

63 (4 𝑥 1,3)

𝜏𝑠 = 12,1 kg/mm² Perencanaan diameter poros kopling

Diameter poros kopling dapat diperoleh dari rumus 5,1

ds = [ τ Mt] s

1⁄ 3

…………………………(elemen mesin, sularso,

ha8)Dimana :ds = diameter poros (mm)

s

= tegangan geser izin (kg/mm2)

Mt = momen puntir yang ditransmisikan (kgmm).

maka diamater poros kopling yang direncanakan adalah : 5,1 ds = [ × 8043,1] 12,1 ds = 15 mm

1⁄ 3

Syarat Perencanaan :

s ≤ |s | 5,1 𝑀𝑡 𝜎𝑡 ≤ | | 3 𝑑𝑠 𝑁 𝑥 𝐾𝑡 12,1 ≤ 12,1 Jadi , tegangan geser yang terjadi harus sama atau lebih kecil dari tegangan izin yang ditentukan maka Poros Aman.

3.4

Perencanaan Pasak Bintang

Material yang digunakan untuk pasak bintang adalahAISI – SAE 1035 Perancangan Spline : Standar dalam perancangan Spline berdasarkan standar SAE :

Pemilihan Spline Pada spline direncanakan memiliki 10 spline. 𝑑

15

D

= 0,860 = 0,860 = 17,4 𝑚𝑚

h

= 0,070 . D = 1,22 mm

W

= 0,156 . D = 2,71 mm

Sedangkan panjang Spline diperoleh dari : L

=

𝐷3 𝑑2

=

17,43 152

= 23,4 𝑚𝑚

Dan jari rata-rata spline adalah : 𝑟̅

=

𝐷+𝑑 4

=

17,4+15 4

= 8,1 𝑚𝑚

Dimana = Nt

: jumlah bintang pasak

h

: tinggi bintang (mm)

L

: panjang spline (mm)

W

: Lebar bintang pasak (mm)

Mt

: momen torsi yang bekerja pada poros dari perhitungan diperoleh

Mt = 8043,1 kg.mm Analisa Beban Besarnya gaya yang bekerja pada spline diperoleh dari : Mt = F . 𝑟̅ Dengan memasukkan nilai Mt dan 𝑟̅ ke persamaan diatas maka, 𝐹=

𝑀𝑡 8043,1 = = 993 (𝑘𝑔) 𝑟̅ 8,1

Pemeriksaan Spline. Karena gaya yang terjadi akan menimbulkan tegangan geser dan tegangan tekan. Tegangan Tekan 𝜎𝑐 ≤ |𝜎𝑐 | 𝐹 𝜎𝑡 ≤ | | h . 𝐿. 𝑁𝑡 𝑁𝑡 993 63 ≤ | | 1,22 . 23,4 . 10 10 3,5 ≤ |6,3| Tegangan Geser 𝜏𝑠 ≤ |𝜏𝑠 | 𝐹 ≤ |0,58 . 𝜎𝑐 | 𝑊. 𝐿. 𝑁𝑡 993 ≤ |0,58 . 3,5| 2,71 . 23,4 . 10 1,6 ≤ |2,03| Jadi, Tegangan Tekan dan Tegangan Geser yang terjadi adalah Aman karena kurang dari Tegangan tekan dan Tegangan Geser yang diizinkan.

3.5

Perencanaan Paku Keling

Material yang digunakan untuk paku keling adalah :

AISI – SAE 1005dan di Asumsikan gaya keliling yang bekerja adalah 𝐹 = 993(𝑘𝑔) , maka akan menimbulkan Tegangan sebagai berikut,

1.Tegangan Tarik yang terjadi pada batang paku keling 𝜎𝑡 ≤ |𝜎𝑡 | 4𝐹 ≤ |𝜎𝑡 | 𝜋𝑑2 4.993 ≤ |𝜎𝑡 | 3,14. 32 140,55≤ |𝜎𝑡 | 2.Tegangan Tekan yang terjadi pada kepala paku keling 𝜎𝑐 ≤ |𝜎𝑐 | 4𝐹 ≤ |𝜎𝑐 | 𝜋 (𝐷2 − 𝑑 2 ) 4.993 ≤ |𝜎𝑐 | 3,14 (102 − 32 ) 13,90 ≤ |𝜎𝑐 | 3.Tegangan Geser yang terjadi pada paku keling 𝜏𝑠 ≤ |𝜏𝑠 | 𝐹 ≤ |𝜏𝑠 | 𝜋 𝑑 ℎ𝑜 ho = 0,3 d = 0,3 . 3 = 0,9 993 ≤ |𝜏𝑠 | 3,14 . 3 . 0,9 117,13 ≤ |𝜏𝑠 |

3.6

Perencanaan Pegas

Direncanakan pegas pada plat kopling dengan jumlah 3 buah. Rancanglah pegas yang digunakan untuk mengukur beban 8043,1 Kg.Sebuah pegas terbuat

dari Baja Karbon AISI - SAE 1010dengan diameter 2 mm dan memiliki diameter luar dari 17 mm. Modulus geser 8x103 kg/mm2 Dik:d = 2 mm; D0 = 17 mm; G = 8x103 kg/ mm2 ; W = F = 993 Kg ; D = D0 - d = 15 mm Defleksi pada pegas ulir tekan, 𝛿= =

64 𝑁𝑎 𝑃 𝑅 3 𝐺 𝐷4

64 . 11. 993 . 7.53 8000 . 154

= 0,53 𝑚𝑚 Sehingga, 𝐷

Spring indeks C = 𝑑 =

15 2

= 7,5

Konstanta Pegas 𝐺 𝐷4 8000 . 154 𝐾= = = 1875 64 𝑁𝑎 𝑅 3 64 . 8 . 7.53 Selanjutnya besarnya tegangan geser maksimum adalah : Ks = Tegangan Geser Langsung, Ks = 1 +

0,5 𝐶

0,5

=1 + 7,5 = 1,0667 𝑚𝑚

Sehingga, tegangan geser maksimum 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 𝐾𝑠

8𝐹𝐶 𝜋𝑑3

Jumlah lilitan aktif (Na) Na = 8 lilitan Jumlah lilitan total (Nt) Nt = 8 + 2 = 10 lilitan

= 1,0667

8 .993 .7,5 3,14 .23

=2371,8 kg.mm2

3.7 Bantalan Pembebas Bantalan yang digunakan sebagai bantalan pembebas (release bearing) adalah bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata (single direction thrust ball bearing with flat back face).

3.6.7

Analisa Gaya Penjumlahan gaya yang bekerja dalam arah radial dan aksial adalah sebagai berikut: Fr  0 Fa  FT  9,625  10

3.6.8

-3

kg

Penentuan Beban Ekivalen Statik dan Dinamik

Sesuai dengan prosedur perhitungan pada bab sebelumnya maka beban ekivalen statik diperoleh dari Po = Xo.Fr + Yo.Fa Atau : Po = Fr dengan : X0 = 0,5 dan Y0 = 0,26. Maka besar P0 adalah

P0  0,5  0  0,26  0 ,0096245  0,0025k g atau P0  0

Dari kedua harga di atas diambil P0 = 2,5 10-3 kg.

Sedangkan untuk beban ekivalen dinamik diperoleh dari P = X V Fr + Y Fa Dengan: X = 0,6 V = 1,0 Y = 1,4 Maka besar P adalah P  0,6  1  0  1,4  0,009625  0,0135 kg

3.6.9

Penentuan Basic Static Load Rating dan Basic Dynamic Load Rating

Sesuai dengan prosedur perhitungan pada bab sebelumnya maka basic static load rating diperoleh sebesar

C0  P0  0,0025 kg dan untuk umur bantalan sebesar 15000 jam maka basic dynamic load rating diperoleh sebesar

C  P  L1/3  0,0135  (15000)1/3  0,23 kg

3.6.10Pemilihan Bantalan

Dari perhitungan-perhitungan di atas serta data dari bab-bab sebelumnya maka bantalan yang dipilih harus memenuhi syarat-syarat berikut: diameter lubang : d = 40 mm basic static load rating : C0 2,5 10 -3 kg basic dynamic load rating : C  0,23 kg kecepatan putaran maksimum : n  4200 rpm Dari katalog dipilih bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata dengan nomor A-SD 3020 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut: diameter luar : D = 65 mm diameter lubang : d = 40 mm lebar : b = 20 mm basic static load rating : C0= 1,1 kg basic dynamic load rating : C = 24 kg kecepatan putaran maksimum : n = 5600 rpm

3.8 Perencanaan Bidang Gesek Perencanaan plat gesek

Pelat gesek berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari flyweel(Roda Penerus) ke poros yang digerakkan. Transmisi daya dan putaran dari flyweel dengan pelat gesek yang ditekan oleh pelat penekan Berikut ini sket pelat gesek yang direncanakan beserta simbol-simbol yang digunakan

Keterangan Gambar : D = diamater luar plat gesek = 180 mm d

= diameter dalam plat gesek = 121 mm

a

= tebal plat gesek = 29 mm

b

= lebar plat gesek = 13 mm

Pemilihan Bahan

Koefisien gesekan µ antara berbagai permukaan diberikan pada Tabel dibawah. Harga-harga koefisien gesekan dalam tabel tersebut ditentukan dengan memperhitungkan keadaan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya karena telah terpakai beberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang diizinkan yang dianggap baik.

Tabel 3.5Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang diizinkan µ

pa

Bahan Permukaan Kontak Kering

Dilumasi

(kg/mm2)

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

0,35 - 0,65

-

0,007 - 0,07

Besi cor dan serat

0,05 - 0,10

0,05 - 0,10

0,005 - 0,03

Besi cor dan kayu

-

0,10 - 0,35

0,02 - 0,03

Perencanana Tehnik Mesin , Joseph , hal 267 Untuk perancangan plat gesek ini digunakan bahan asbes yang berpasangan dengan besi cor sebagai bahan flywheel dan plat penekan. Beberapa alasan untuk pemakaian asbes dan besi cor antara lain: 1.Asbes mempunyai daya tahan terhadap temperatur yang sangat tinggi, yaitu sampai sekitar 200 ºC. 2.Pasangan asbes dan besi cor mempunyai koefisien gesek yang besar.

Sesuai dengan Tabel 6-1 koefisien gesek dan tekanan yang diizinkan untuk bahan asbes dan besi cor pada kondisi kering adalah: µ = 0,35 – 0,65

: diambil harga rata-ratanya yaitu 0,5

pa = 0,007 – 0,07 kg/mm2 : diambil harga rata-ratanya yaitu 0,0385 kg/mm2

Analisa gaya dan momen gesek

Tekanan pada bidang plat gesek tidak terbagi rata pada seluruh permukaan, makin jauh dari sumbu poros tekanannya makin kecil. Jika tekanan rata-rata pada bidang gesek adalah p, maka besar gaya yang menimbulkan tekanan dan momen gesekan yang bekerjapada seluruh permukaan gesek berturut-turut dirumuskan sebagai: μ F = (D2 − d2 ) p 4

Untuk menentukan tebal plat gesek yang sesuai, terlebih dahulu perlu diketahui besarnya daya yang hilang akibat gesekan, yang mana dapat diperoleh dari : Mg  D .n  t  z …………………….Machine and Design,hal 425) Pg  5 9,74  10  3600

di mana: Pg = daya hilang akibat gesekan (kW) = momen gesek yang bekerja pada plat gesek (kg.mm) = kecepatan sudut, dari data perencanaan diketahui sebesar 5600 rpm = waktu penyambungan kopling, diambil 0,3 detik = jumlah kerja tiap jam direncanakan 200 kali/jam

Mg n t z

Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui diperoleh 6,16  10 4  286 3  5600  0,3  200 P = 9,74  10 5  3600 = 1,4795 kW P = 1,104 ps Selanjutnya tebal plat gesek dapat diperoleh dari : Lp  Pg Ag  W k

……………………......(Machine and Design , hal 427) a di mana :

a = tebal plat gesek (cm) = lama pemakaian plat gesek, direncanakan 3700 jam = daya hilang akibat gesekan (hp) = luas bidang gesek dari plat gesek, yaitu = kerja yang menyebabkan kerusakan, bahan asbes dengan besi cor harganya berkisar antara 5 – 8 hp.jam/cm3, dalam perencanaan ini diambil 8 hp.jam/cm3.

Lp Pg Ag Wk



A =  D2  d 2 4



=  180 2  1212 4





A = 1,74 mm2 = 174 cm2 Maka tebal plat gesek yang direncanakan adalah a

=

3700  1,104 174  8

= 2,93 cm  29 mm (D+d) Mg = μ. F. 4 ..........................(Statika, Ferdinan F Beer, hal 111) di mana:

F = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek (kg)

Mg

= gesek yang bekerja pada plat gesek (kg•mm)

D

= diameter luar plat gesek (mm)

d

= diameter dalam plat gesek (mm) p

= tekanan rata-rata pada bidang gesek, yaitu sebesar 0,0385 kg/mm2 µ = koefisien gesekan plat gesek dengan flywheel/plat penekan 0,5. μ 2 (D − d2 )p 4 0,5 (1802 − 1212 ) 0,0385 = 4 F=

= 85,5 Kg

Selanjutnya dengan memasukkan persamaan gaya di atas ke persamaan momen gesek maka diperoleh : (D + d) 4 (180 + 121) Mg = 0,5 . 85,5 . 4 = 3217 Kg.mm Mg = μ. F.

Sebagai kesimpulan ukuran-ukuran dari plat gesek yang dirancang adalah: D = diamater luar plat gesek = 180 mm d

= diameter dalam plat gesek = 121 mm

a

= tebal plat gesek = 29 mm

b

= lebar plat gesek = 13 mm

BAB IV KESIMPULAN 4.1

KESIMPULAN Pada perencanaan kopling plat tunggal dengan pegas diafragma pada

kendaraan bermotor TOYOTA AVANSAdidapat beberapa hal yang sekiranya dapat membantu agar memperoleh nilai efisiensi dan ekonomis pada elemen kopling mobil tersebut. Dari perencanaan yang telah dilakukan didapatkan nilai perencanaan dari elemenelemen pada kopling yang meliputi perencanaan pada poros, pasak, pegas, paku keling dan kopling plat tunggal. Nilai-nilai dari perencanaan pada elemen-elemen tersebut antara lain : 1. Poros Jadi , dengan menggunakan bahan poros, Baja Karbon AISI -SAE 1035 dengan ds = 15 mm, tegangan geser yang terjadi adalah sama atau lebih kecil dari tegangan izin yang ditentukan maka Poros Aman.

2. Pasak bintang Dengan menggunakan bahan Spline AISI – SAE 1035 Pada spline direncanakan memiliki 10 spline. D

= 17,4 𝑚𝑚 ; h = 1,22 mm ; W = 2,71 mm

L

= 23,4 𝑚𝑚 ; 𝑟̅ = 8,1 𝑚𝑚

menimbulkan Tegangan Tekan yang terjadi kurang dari Tegangan tekan yang diizinkan maka Spline Aman 3,5 ≤ |6,3| dan Tegangan Geser yang terjadi kurang dari Tegangan Geser yang diizinkan maka spline Aman 1,6 ≤ |2,03|

3. Paku Keling Material yang digunakan adalah besi tuang abu-abu AISI – SAE 1005, maka akan menimbulkan tegangan karena gaya disekelilingnya : Tegangan tarik yang terjadi batang paku keling: 140,55≤ |𝜎𝑡 | Tegangan Tekan yang terjadi pada kepala paku keling : 13,90 ≤ |𝜎𝑐 |

Tegangan Geser yang terjadi pada paku keling : 117,13 ≤ |𝜏𝑠 | 4. Pegas Bahan yang dipakai adalah baja pegas AISI – SAE 1010 . d = 2 mm; D0 = 17 mm; G = 8x103 kg/ mm2 ; W = F = 993 Kg ; D = D0 - d = 15 mm Defleksi yang terjadi pada pegas ulir tekan = 0,53 𝑚𝑚 Ks = Tegangan Geser Langsung= 1,0667 𝑚𝑚 Sehingga, tegangan geser maksimum 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 2371,8 kg.mm2

5. Bantalan / Bearing Dari katalog dipilih bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata dengan nomor A-SD 3020 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut: diameter luar

: D = 65 mm

diameter lubang

: d = 40 mm

lebar bearing

: b = 20 mm

basic static load rating

: C0= 1,1 kg

basic dynamic load rating

: C = 24 kg

kecepatan putaran maksimum

: n = 5600 rpm

6. Plat Gesek Untuk perancangan plat gesek ini digunakan bahan asbes yang berpasangan dengan besi cor sebagai bahan flywheel dan plat penekan. Memiliki Gaya yang menimbulkan tekanan = 85,5 Kg dan Momen gesek yang bekerja pada plat gesek 3217 kg.mm. ukuran-ukuran plat Gesek yang dirancang adalah D = diamater luar plat gesek = 180 mm d

= diameter dalam plat gesek = 121 mm

a

= tebal plat gesek = 29 mm

b

= lebar plat gesek = 13 mm

DAFTAR PUSTAKA 1. Sularso, Suga Kiyokatsu, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramitha, 2002. 2. Zainun Achmad, Elemen Mesin I, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, 2002.