8

BAB II

KOPLING TETAP (PERMANENT COUPLING)

2.1 Pendahuluan

Kopling berasal dari kata couple yang artinya menggabungkan. Dua poros

(penggerak dan yang digerakkan) digabungkan atau dihubungkan satu sama lain

dengan maksud untuk meneruskan daya. Kopling dibedakan menjadi 2 (dua) macam

tipe, yaitu : kopling tetap (permanent coupling), dan kopling tak tetap seperti clutch.

Kopling tetap biasanya tidak untuk dilepas-lepas sambungannya kecuali bila

diadakan reparasi atau perbaikan.

2.2 Pembagian Kopling Tetap

a. Kopling Kaku (Solid Couplings) Kopling : Bus (Sleeve Coupling) , Kopling Flens

b. Kopling Fleksibel (Flexible Couplings) Kopling : Flens, Karet, Gigi, Rantai,

Fluida

c. Kopling Universal (Universal Coupling) Kopling : Universal Hooke, Kecep.

Tetap

2.3 Kopling Bus (Sleeve / Muff Coupling)

)1(1616

4344

kDgD

dDgT

2

5,3

2

dLl

2...

dgwlT (Geser pada pasak)

2..

2.

dc

tlT (Tekanan bidang pada pasak)

Keterangan :

T = Torsi (Nmm)

D = Diameter Bus / Sleeve = 2d + 13 (mm)

d = Diameter poros (mm)

L = Panjang Pasak (mm) = 3,5 d

t = Tebal pasak (mm)

g Tegangan geser izin (N/mm2)

D

dk

Gambar 2.1 : Kopling Bus (Sleeve / Muff Coupling)

9

Contoh :

Rencanakan sebuah kopling bus (muff coupling) yang digunakan untuk menghubungkan

dua buah poros dan untuk mentransmisikan daya sebesar 40 (Kw) pada putaran 350

(rpm). Bahan poros dan pasak dari baja karbon dengan tegangan geser dan tekanan

bidang yang diizinkan masing-masing 40 (Mpa) dan 80 (Mpa). Bahan kopling bus dari

baja tuang dengan tegangan geser izin 15 (Mpa).

Penyelesaian :

P = 40 (Kw) = 40.000 (Watt), n = 350 (rpm), c = 40 (Mpa) = 40 (N/mm2), cr = 80 (Mpa)

= 80 (N/mm2), c = 15 (Mpa) = 15 (N/mm2)

a. Perencanaan Poros

)(000.100.1)(100.13502

601040

2

60 3

NmmNmx

n

PT

333 86,7401616

000.100.1 ddgd

)(5552000.1403 mmdd

b. Perencanaan Bus

D = 2d + 13 (mm) = 2 x 55 + 13 (mm) = 123 ≈ 125 (mm)

L = 3,5 d = 3,5 x 55 (mm) = 192,5 ≈ 195 (mm)

Cek terhadap keamanan penggunaan bahan :

BusBus ggD

dDgT

.000.370125

55125

16000.100.1

16

4444

)/(97,2 2mmNg Bus < 15 (N/mm2) - jadi amam

c. Perencanaan Pasak

Dari tabel pasak , didapatkan bahwa : untuk d = 55 (mm), w = 18 (mm)

)(5,972

195

2mm

Ll

Cek terhadap geser pada pasak :

2

55185,97000.100.1

2... Pasakgxx

dgwlT

10

)/(8,22 2mmNg Pasak < 40 (N/mm2) - Jad aman

Cek terhadap tekanan biang pada pasak :

PasakPasak ccxd

ct

lT 88,746.142

55

2

115,97000.100.1

2..

2.

)/(59,74 2mmNcPasak < 80 (N/mm2) Jadi aman

2.4 Kopling Flens

Gambar 2.2 : Kopling Flens tipe Unprotected

Secara empiris (Machines Design, Khurmi p. 486),

L = 1,5 d

D1 = 3 d

D2 = D1 + (D1 – D) = 2 D1 – D = 4 d

tf = 0,5 d

Penggunaan baut pada flens ditentukan : 3 untuk d sampai dengan 40 (mm)4 untuk d sampai dengan 100 (mm)6 untuk d sampai dengan 180 (mm)

Keterangan :

d = Diameter poros = diameter dalam naf (hub) (mm)

D = Diameter luar naf = 2 d (mm)

L = Panjang naf = 1,5 d (mm)

D1 = Diameter lingkaran dudukan baut = 3 d (mm)

11

tf = Tebal flens = 0,5 d (mm)

d1 = Diameter baut pada flens (mm)

2.4.1 Perencanaan Kopling Flens :

a. Perencaan naf (hub):

D

dkkDg

D

dDgT

)1(

161643

44

b. Perencanaan pasak :

Perencanaan pasak = perencanaan sebelumnya (diambil dari tabel pasak),

kemudian cek terhadap geser dan tekanan bidang :

2...

dgwlT (Geser pada pasak)

2..

2.

dc

tlT (Tekanan bidang pada pasak)

c. Perencaan Flens :

nafjarijarixflensgesertegxflenstebalxnafkellT ..

FlensfFlensf gtDD

gtDT

.

2

.22

...

d. Perencanaan Baut :

Dari tabel apabila diketahui diameter (d), maka banyak baut (n) dapat

ditentukan.

dD .6,11

2....

412

1

DngdT Baut

Dari rumus tersebut diameter baut (d1) dapat ditentukan.

Cek terhadap tekanan bidang pada baut ( c ) :

Luas bidang yang mendapat tekanan bidang semua baut, (apabila n =

banyak baut) ftdnA .. 1

Tekanan bidang pada baut cfcc tdnAT .)..(. 1

Torsi 2

.)...( 11

DtdnT cf

Dari persamaan tersebut, tegangan akibat tekanan bidang dapat dicek.

12

2.5 Kopling Flens tipe Marine (pada Kapal)

Banyak baut dapat ditentukan berdasarkan tabel berikut :

Tabel 2.1 : Penentuan Banyak Baut Tipe Marine

Gambar 2.3 : Kopling Flens tipe Marine

Contoh :

Rencanakan kopling flens tipe proteksi yang digunakan untuk mentransmisikan daya 15

(kW) pada putaran 200 (rpm). Bahan kopling dan poros dari besi tuang dengan tegangan

geser izin 40 (Mpa). Tegangan geser yang terjadi pada poros dan pasak tidak boleh

melebihi 30 (Mpa). Asumsikan bahwa bahan yang digunakan untuk poros dan pasak

adalah sama dan tegangan akibat tekanan bidang dua kali tegangan gesernya. Torsi

maksimum dihitung 25% lebih besar dari torsi rata-rata. Tegangan geser pada flens = 14

(Mpa).

Gambar 2.4 : Kopling Flens tipe Proteksi

Ukuran lain dapat ditentukan sebagai berikut :

Tebal flens = d / 3

Taper (kemiringan) baut = 1:20 s/d 1:40

Diameter dudukan baut = D1 = 1,6 . d

Diameter luar flens = D2 = 2,2 . d

13

Penyelesaian :

Diketahui : P = 15 (kW), n = 200 (rpm), porosfleng

= 40 (Mpa) = 40 (N/mm2),

pasakbautg

= 30 (Mpa), ck = 2 . g = 60 (N/mm2), Tmaks = 1,25 . Trata-rata , g = 14 (Mpa)

= 14 (N/mm2).

a. Perencanaan naf (hub) :

)(000.716)(716200..2

000.15.60

..2

.60NmmNm

n

PT ratarata

)(000.895000.716.25,1.25,1 NmmTT rataratamaks

333 .86,740..16

..16

dddT cmaks

868.11386,7

000.8953 d

)(504,48 mmd

Jadi ukuran lain dapat ditentukan :

Diameter bus )(10050.2.2 mmdD

Panjang bus )(7550.5,1.5,1 mmdL

Pengecekan terhadap tegangan geser pada bus :

ccc D

dD

.100.184100

50100..

16..

16000.895

4444

)/(86,4100.184

000.895 2mmNc

Tegangan yang terjadi akibat tekanan bidang = 4,86 (N/mm2) < 14 (N/mm2)

(Tegangan izin akibat tekanan bidang), jadi perencanaan bus (hub) aman.

b. Perencanaan Pasak (key) :

Dari table, untuk d = 50 (mm) didapatkan lebar pasak (w) = 16 (mm), tebal (t) = w

= 16 (m)

Panjang pasak (l) = L = 75 (mm)

Pengecekan terhadap tegangan akibat tekanan bidang dan tegangan geser pada

pasak kkk

dwl 000.30

2

50..16.75

2...000.895

14

)/(8,29000.30

000.895 2mmNk

ckckck

dtl .000.15

2

50..

2

16.75

2..

2.000.895

)/(6,59000.15

000.895 2mmNck

Tegangan akibat tekanan bidang dan tegangan geser yang terjadi pada pasak <

dari tegangan yang diizinkan, jadi perencanaan pasak aman.

c. Perencanaan Flens (flange):

Tebal flens = 0,5 . d

ft = 0,5 . 50 = 25 (mm)

Pengecekan terhadap tegangan geser pada flens :

ggfg tD

.750.39225..2

100...

2

.000.895

22

)/(5,2750.392

000.895 2mmNg

Tegangan yang terjadi pada flens = 2,5 (N/mm2) < 14 (N/mm2) (Tegangan geser

yang diizinkan pada flens), jadi perencanaan flens aman.

d. Perencanaan Baut (Bolt) :

d1 = Diameter baut (mm)

Banyak baut = n = 3 (buah)

Diameter dudukan baut = D1 = 3 . d = 3 . 50 = 150 (mm)

21

21

121 )(.070.7

2

150.4.30.)(

42...)(

4000.895 dd

Dnd g

)(25,116,126070.7

000.895)( 1

21 mmdd

Asumsikan diameter baut standar 1d = 12 (mm) atau (M12)

)(20050.4.42 mmdD

Tebal pelindung flens = )(.5,1250.25..25,0 mmdt p