l-

Milik Perpuslrko;n l-lnrun' Knt-* I !a l1rn*

DASAR PERENCANAANDAN PEMILIHANELEMEN MESIN

DASITR PERENCIINAANDAN PEMILIHAN

ELEMEN MESIN

OLEH:

In. Sulnnso, MSMEI-ektor Kepala, DePartemen MesinInstitut Teknologi Bandung

Krvornrsu SucAProfessor, Toh-in GakuenTechnical College, Japan

Cetakan Kesebelas

PT PRAI}TEA E\RA}[XAJAKARTA

t"lc. F:gestef :

X".7dB /W /oo

Pcrpsfur Naional: futalog dalam terbitan 6pf)

DASAR PERENCANAELEMEN MESIN

Judul asliOleh

Designk

@ Hak Cipta dilindungiDiterbitkan oleh : PT,

Jalan Bunga No"8-8AJakarta 13140

Cetakan Kegebelas :2WDicetak olbh : PT. AKA

Sularso

Dasar perencanaan dan pemilihan etemenmesin/oleh Sularso, Kiyokatsu Sufa. - Cet' tt'-

Jakarta : PradnYa Paramita, 2004'

x;352ha1.; i lus 26 cmISBN 979 - 408 - 126- 4.

1.. Alat'alat bagian mesin' I. Judul'IL Sug4 KiYokatsu.

62r.82

l*{ Lt }'{ '."1

PRAKATA

Dengan berkembangnya segala bentuk industri yang mempergunakan dan meng-hasilkan mesin di Indonesia, maka semakin banyak diperlukan tenaga trampil yangmampu mengatasi berbagai masalah perbaikan dan perencanaan mesin. Namun justrudalam keadaan yang demikian itu akhir-akhir ini dirasakan adanya kelemahan dalampengetahuan-pengetahuan dasar mesin pada para teknisi yang berkecimpung dalambidang permesinan. Kelemahan ini di antaranya diakibatkan oleh kurangnya saranapendidikan, baik yang formil maupun non-formil, bagi para tenaga teknik di Indonesia.Salah satu sarana yang penting tetapi langka adalah buku. Maka penulisan buku inidiharapkan dapat memberikan sumbangan dalam rangka memperkokoh pengetahuandasar dalam Elemen Mesin bagi para teknisi dan tenaga profesionil lainnya.

Sesuai dengan judulnya, buku ini bermaksud memberikan pedoman dalam meren-canakan dan memilih elemen mesin. Meskipun tujuan utamanya adalah membantu paramahasiswa tingkat sarjana muda di Perguruan Tinggi, namun uraian-uraian dalambuku ini diberikan secara praktis sehingga dapat ditangkap juga oleh siswa SekolahLanjutan Atas maupun mereka yang mempunyai dasar pengetahuan sederajat.

Contoh-contoh perhitungan dalam buku ini diberikan secara terperinci disertaitabel-tabel dan grafik-grafik. Tata cara perhitungan yang pentingjuga dijelaskan dalambentuk diagram aliran atau flow chart sehingga para pembaca dapat memperolehgambaran menyeluruh tentang langkahJangkah yang perlu dilakukannya. Diagramaliran ini bila perlu juga dapat dimanfaatkan,untuk menyusun program komputer.

Sebagai standar untuk menyatakan bahan, ukuran, jenis, dll. di dalam buku inidipergunakan standar Jepang JIS. Dengan dasar standar JIS ini tidak akan adakesulitan mencari ekivalensi atau persamaannya dengan standar lain, terutama standarinternasional ISO dan standar lain yang terkenal di dunia.

Penulis menginsyafi bahwa masih ada beberapa hal yang dapat ditarnbahkan untuklebih melengkapi buku ini. Namun untuk itu kami terlebih dahulu akan mengundangsaran dan tanggapan dari para pembaca.

Akhirnya penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnyakepada Dr. Seiji Kaya, Ketua dari The Assbciation for International TechnicalPromotion di Jepadg atas kerja sama dan bantuan yang diberikan dalam penulisan danpenerbitan buku ini. Terima kasih juga kami ucapkan kepada Tuan Koichi Fukui danProf. ir. Wiranto Arismoenandar yang telah menjembatani kerja sama ini.

Bandung, Indonesia danTokyo, Jepang1978 J,,2,-

Surlnso

) ldtuJ., fKryorersu Suce,

F-$

I

Llt.21.31.4t.51.61.7

II5

12172325

292929364

LI2.22_3L42.5

DAFTAR I S I

BAB 1. POROS DAN PASAK

Macam-macam PorosHal'hal Penting Dalam Perencanaan Poros .Poros Dengan Beban Puntir.. .. . . .Poros Dengan Beban kntur MurniPoros Dengan Beban Puntir Dan LenturMacam-macam PasakHal-hal Penting Dan Tata Cara Perencanaan Pasak

BAB 2. KOPLING TETAP

Macam-macam Kopling TetapH4-hal Penting Dalam Perencanaan Kopling Tetap .Kopling Kaku.Kopling Karet BanKopling Fluida .. ..

. BAB 3. KOPLING TAK TETAP DAN REM

3.1 Macam-macamKopl ingTakTetap :" ' "" ' '

3.2 Kopling Cakar3.3 Kopling Plat

57586l7376777783849094

3.43.53.63.7

Kopling KerucutKopling FriwilKlasifikasi Rem .Rem Blok Tunggal.

3.8 Rem Block Ganda3.9 Rem Drum3.10 Rem Cakera3.ll Rem Pita

103103104105

4.14.24.34.4

BAB 4. BA}.ITALAI{

Klasifikasi BantalanPerbandingan Antara Bantalan Luncur Dan Bantalan GelindingKlasifikasi Bantalan Luncur.Bahan Untuk Bantalan Luncur

II

III

,

vl Daftar Isi

Roda Gigi Dengan PerubahanKapasitas Beban Roda GigiProporsi Bagian-bagian Roda GigiRoda Gigi KerucutRoda Gigi CacingRangkaian Roda Gigi

4.5 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Bantalan Radial . . . . . 1074.6 Bantalan Aksial .... 1244.7 Cara Pelumasan Untuk Bantalan Luncur ...... 1274.8 Jenis-jenis Bantalan Gelinding . .... .. 1294.9 Kelakuan Bantalan Gelinding4.10 Bahan Bantalan Gelinding4.11 Nomor Nominal Bantalan Gelinding4.12 Kapasitas Nominal Bantalan Gelinding4.13 Perhitungan Beban Dan Umur Bantalan Gelinding.4.14 Felumasan Bantalan Gelinding4.15 Sekat Pelumas.

BAB 5. SABUK DAN RANTAI

TransmisiSabuk-V . . . . . . 163Transmisi Sabuk Gilir . ... 179Transmisi Rantai Rol .... 190Transmisi Rantai Gigi . ... 201

BAB 6. RODA GIGI

Klasifikasi Roda GigiNama-nama Bagian Roda Gigi Dan UkurannyaPerbandingan Putaran Dan Perbandingan Roda GigiProfil Roda Gigi Dan KelakuanPersamaan Umum Untuk Perencanaan Roda Gigi Lurus Involut

r30131132133t34157158

5.1<t

5.35.4

5"16.26.36.46.56:66.76.86"96.106.1r

Kepala

2tl2142t52t7230232237265266276282

28429630431131531E326

lItI

II

II/l

I

I

2.

I

2222233

BAB 7. I.JLIR DAN PEGAS

1.1 Hal Umum Tentang Ulir ..7.2 Pemilihan Baut Dan Mur7.3 Ulir Dengan Beban Berulang7.4 Hal Umum Tentang Pegas .7.5 Perencanaan Pegas Ulir . ... . .7.6. Pegas Ulir Dengan Beban Berulang7.7 Alat Percegah Dan Peredam Getaran ... ' . .

Lampiran ------ 32e

Laftar Istitah 341

:

I

it

rii

l .,}

3.4.5.6.7.8.9.

t0.i l .12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.?2.23.u.25.x.n.28.29.30.31.

DAFTAR NAMA.NAMA DIAGRAM ALIRAN

Diagramal iran untuk merencanakan poros dengan beban punt ir . . . . . . . . . . . . , . ' 6Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban lentur murni. 14Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban puntir dan lentur 20Diagram aliran untuk merencanakan pasak dan alur pasak . . ...... 26Diagram aliran untuk memilih kopling tetap jenis flens . . 32Diagram aliran untuk memilih kopling tetap jenis karet banDiagram aliran untuk memilih kopling fluida . ....... 46Diagram aliran untuk merencanakan kopling cakar .. 60Diagram aliran untuk memilih kopling elektro magnit 66Diagram aliran untuk merencanakan kopling kerucut 15Diagram aliran untuk merencanakan rem blok tunggalDiagram aliran untuk menghitung faktor efektivitas rem pada otomobil 92Diagram aliran untuk merencanakan rem pita 96Diagram aliran untuk merencanakan bantalan.luncur secara sederhana .... l2oDiagram aliran untuk merencanakan bantalan luncur secara teliti . . . ... .. l2lDiagram aliran untuk merencanakan bantalan aksialDiagram aliran untuk memilih bantalan gelinding pada persneleng otomobil .... 147Diagram aliran untuk peririlihan bantalan gelinding pada diferensial otomobil .... 152Diagram aliran untuk memilih bantalan gelinding pada roda otomobil .. .. .... .. 155Diagram aliran untuk memilih sabuk-V. ... .... 176Diagram aliran untuk memilih sabuk gilir. . .. . " lg8Diagram aliran untuk memilih rantai rol . ... .. 195Diagram aliran untuk memilih rantai gigi .... 204Diagram allran untuk merenbanakan roda gigi Iurus standar . ... .. 246Diagram aliran untuk merencanakan roda gigi dengan perubahan kepala .... 2sg,z6oDiagram aliran untuk merencanakan roda gigi kerucut lurus .... .. 274Diagram aliran untuk merencanakan roda gigi cacing silinder .... 279Diagram aliran untuk merencanakan baut dan mur kait .... 302Diagram aliran untuk merencanakan baut dan mur dengan beban berulang ...... 303Diagram aliran untuk merencanakan pegas ulir .. ... . 314Diagram aliran untuk merencanakan pegas ulir dengan beban berulang ... . 3zl,322

42

frerpus"lkaenKnta lr lalang

IF';{t iJ f i r uJ;

} ; ' l t ; l r , l4

Lcnrbartg.l'arnbang dad'Diagraxn Aliran

Dagram aliran yang menjadi inti dari buku ini digambarkan dengan menggunakanlambangJambang seperti di bawah ini. Lambang-lambang tersebut dibuat agak berbedadengan yang biasa dipergunakan dalam program urnum komputer untuk memudatrkanpengertian tata cara perencanaan. Jumlah lambang yang dipakai diusahakan sesedikitmungkin.

Data dan persyaratan yang diberikandisu*in di.sini.

Di sini diperlu*an-,pertirnbangan-pertimbangan seperti pemilihan pei-'syaratan kerja, persyaratan pengerjaan, bahan dan perlakuan paaas, pe-nggunaan faktor keamanan dan faktor-faktor lain, harga-harga empiris, dll.,

Pengolahan: dilakuf<an sdcara mekanis dengan menggunakan lbrsamaan.'tabel danf'eambar.

Harga yang dihitung dibadingkan deng,tn hargra patol(an, dll. untukmengambil keputusan.

Hasil perhitungan yang utama dikeluarkan pada alat tik.

Untok menyata.kan pengeluaran dari tempat. keputusan'ke ,tempdJumnya atau berikutnya, atau suatu pemasukan ke dalam aliran y'angberlanjut.

Untuk menghubungkan langkah-langkah yang berturutan

Y = ya: T: t idak.

tti

r{!

BAB 1. POROS DAN PASAK

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semuamesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalamtransmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Dalam bab ini akan dibicarakan hal poros penerus daya dan pasak yang dipakaiuntuk meneruskan momen dari atau kepada poros.

[.] Macam-macam Poros

Poros untuk meneruskan daya dikasifikasikan menurut pembebanannya sebagaiberikut.

(l) Poros Transmisi

Poros macam ini mendapatditransmisikan kepada poros inirantai, dll.

@ Spindel

beban puntir murni etau puntir dan lentur. Dayamelalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket

tii

| . :

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimanabeban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. syarat yang harus dipenuhi porosini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannyi harus teliti.

(3) Gandar

Poros seperti yang dipasang di antara roda-roda kereta barang, dimana tidakmendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar.Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggera=k muladimana akan mengalami beban puntir juga.

Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurusengkol sebagai poros utama dari mesin totak, dll., poros luwes untukkecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah, dan lain-lain.

rc umum, porostransmisi dava

[J Hal-hal Penting Dalam Perencanaan poros

Untirk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan.

(1) Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabunganantatapuntir dan lentur seperti telah diutarakan di atas. Juga ada poros yang;enda;at

Bab 1' Poros Dan Pasak

beban tarik atau tekan seperti poros baling-baling kapal atau turbin' dll'

Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros

diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan'

sebuah poros harus-lirencanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban

di atas.

(2) Poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau

defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak-telitian (pada mesin

perkakaJ) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi).-

Karena itu, disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan

disesuaikan dengan rnacam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

(3) Putaran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat

lerjadi g"t"run yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis' Hal ini

daiat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dll., dan dapat mengakibatkan

keiusakan p"d" poro. dan bagian-bagian lainnya. Jika mungkin,.poros harus direnca-

nakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya'

(4) Korosi

Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros propeler

dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-

pofos yang terancam kavitasi, dan poros-poros mesin yang sering berhenti lama. Sampai

batas.batas tertentu dapat pula dilakukan perlindungan terhadap korosi.

(5) .Bnhan Poros

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin

dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari

ingot yang'di-ikin" (baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor; kadar

taiUon teijamin) (nS C:rz: Tabel l.l). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannva

agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang

sJimbang misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa di dalam terasnya'

Tetapi pinarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya

bertambah besar. Hirga-htga yang terdapat di dalam tabel diperoleh dari batang

percobaan dengan diameter 2S.-; dalam hal ini harus diingat bahwa untuk poros

yang diameternya jauh lebih besar dari 25 mm, harga-harga tersebut akan lebih rendah

iari paOa yang ada di dalam tabel karena adanya pngaruh masa'

Poros.porosyangdipakaiuntukmeneruskanputarant inggidanbebanberatumumnya diUuat iuriUuj" paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap

keausan. Beberapa di antaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molibden,

baja khrom, baja khrom molibden, dll. (G4102, G4103, G4104, G4105 dalam Tabel

t.i;. seranpun temikian pemakaian baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika

alaSannya t "nyn

karena iutaran tinggi dan beban berat. Dalam hal demikian perlu

dipertimbangkan penggunaan baja karbon yang diberi prlakuln panas secara tepat

untuk -.-p"roletr

kel-uatuo y"ng diperlukan. Baja tempa (G3201, ditempa dari ingot

t-

I

1.2 Hal-hal Pe,nting Dalam perencanaan poros

Tebel 1.1 Baie karbon untuk konsfrutsi mesin drn boia batang yang difinisdingin unhrk poros.

Staadar dan macam Lambang Perlakuanpanas

Kekuatan tarik(kg/mm')

Keterangan

Baja karbon kons-truksi mesin

(Jrs G 45ol)

s30cs35Cs40cs45Cs50cs55C

Penormalan 485255586266

Batang baja yangdifinis dingin

s35C-Ds45C-Ds55C-D

536072

ditarik dingin,digerinda, di-bubut, atau ga-bungan antarahal-hal tersebut

Tabel 1.2 Baja prduan untuk poros.

Standar dan macam Lambamg Perlakuan panas Kekuatan tarik(klmm2)

Baja khrom nikel(JIS G 4102)

SNC 2sNc 3sNc21SNC22

Pengerasan kulit

859580

100

Baja khrom nikel moliMen(Jrs G 4103)

SNCM 1SNCM 2SNCM 7SNCM 8sNcM22sNcM23sNcM25

Pengerasan kulit

8595

10010590

100t20

Baja khrom(JIS G 4104)

SCr 3SCr 4SCr 5SCr2lSCr22

Pengerasan kulit

9095

1008085

Baja khrom moliMen(JIS G 4105)

SCM 2SCM 3SCM 4SCM 5scM2lSCM22scM23

Pengerasan kulit

8595

1001058595

100

IarII

r

Bab 1. Poros Dan Pasak

yang dikil dan disebut bahan sF; kekuatan dijamin)iuga sering dipakai.Poros.poros yang bentuknya sulit seperti poros engkol, besi cor nodul atau coran

lainnya telah banyak dipakai.Gandar untuk kereta rel dibuat dari baja karbon, khususnya yang dinyatakan

dalam EA5o2 (Tabte 1.3). Demi keamanan, perlu dipertimbangkan secara hati-hati.

Trltsl 1.3 Behan poros untuk kendaraan rel.

Kelas Lambang Pemakaian utama Perlakuan panasBatasmulur

(kg/mm2)

Kekuatantarik

(kg/mm2)

Kelas IA SFA 55A

Poros pengikutPenormdan ataucelup dingin dan

pelunakan

28 55B SFA 55B

Kelas 2A SFA 604

Gandar yangdigerakkan danporos pengikut

30 60B SFA 608

Kelas 3A SFA 654

Celup dingin danpelunakan 35 65

B SFA 65A

Kelas 4A SFAQA C-elup dingin dan

pelunakan padabagian tertentu

30 60B SFAQB

Cannn: A=0935%9,a%

P atau kurangS atau kurang

B:0,M5%0,045%

P atau kurangS atau kurang

Pada umumnya baja diklasifikasikan atas baja runak, baja liat, baja agak kdan baja keras. Di antaranya, baja liat dan baja agak:keras banyak aipititr uPoros. Kandungan karbonnya adalah seperti yang tertera dalam Tabel 1.4.lunak yang terdapat di pasaran umumnya agak kurang homogen di tengah, setidak dapat dianjurkan untuk dipergunakan sebagai poros pJnting. Baja agak keirpada umumnya berupa baja yang dikil seperti telah disebutun ai atas. Baja macam ijika diberi perlakuan panas secara tepat dapat me4iadi bahan poros yang sangat

Tebel 1.4 Pelggolongan bojr secera umum.

Golongan Kadar C (%)

Baja lunakBaja liatBaja agak kerasBaja kerasBaja sangat keras

-o,150,2-0,30,H,50,H,90,9-1,2

Meskipun demikian, untuk perencanaan yang baik, tidak dapat dianjurkan unmemilih baja atas dasar klasifikasi yang terlalu umum seperti di atas. sebaiknya

I

IJ

\ 1.3 Poros De,ngan Beban Puntir 5

milihan dilakukan atas dasar standar-standar yang ada.Nama-nama dan lambang-lambang dari bahan-bahan menurut standar beberapa

negara serta persamaannya dengan JIS (standar Jepang) untuk poros diberikan dalamTabel 1.5.

Tabel 1.5 Strndrr brjr.

NdmaStandar Jcpang

(Jrs)Standar Amerika (AISI), Inggris (BS),

dan Jerman (DIN)

Baja karbon kons-truksi mesin

s25Cs30cs35CS,|(rcs45Cs50cs55C

AisI 1025, Bso6oA25AISI 1030,85060A304ISI 1035, 85060A35, DIN C35AISI 1040,85060A40AISI 1045, 85060A45, DIN C45, CK45AISI 1050, 85060450, DIN St 50.11AISI 1055, 85060455

Baja tempasF 40,45

50,55 ASTM Al05-73

Baja nikel khromsNcsNc22

BS 653M31BS En36

Baja nikel khrommoliMen

SNCM 1SNCM 2SNCM 7SNCM 8SNCM22SNCM23SNCM25

AISr 4337BS830M3lAISI 8645, BS En100DAISI 4340, 8S817M40, E16M{AISI 4315AISI 4320, BS En325BS En39B

Baja khrom

SCr 3SCr 4SCr 5SCr2lSCr22

AISI 5135, 85530A36AISI 5140, BS530A40AISI 5145AISI 5115AISI5l2O

Baja khrommolibden

SCM2SCM3SCM4SCM5

AISI4130, DIN 34CrMo4AISI 4135, 85708A37, DIN34CrMo4AISI 4140, BS708M$, DIN42CrMo4AISI4145. DIN50CrMo4

Poros Dengan Beban Puntir

Berikut ini akan dibahas rencana sebuah poros yang mendapat pembebanan utamaberupa torsi, seperti pada poros motor dengan sebuah kopling.

Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lainkecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil dari pada yang dibayang-kan.

Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan,

Bab 1. Poros Dan Pasak

Diagram aliren untuk ."r"ooo"k"o poroe dcngan behen puotir

START

I Daya yang ditransmisikan: P ftW)Putaran poros: n, (rpm)

3 Daya rencana P, (kW)

4 Momen puntir rencana I (kg mm)

5 Bahan poros, Perlakuan Panas'kekuatan tdrik d! (kglmm1Apakah Poros bertangga atau ber-alur pasakFaktor' keamanan Sft, Sf,

6 Teganqqn geser Yang diizinkan ro

ftg/mm')

7 Faktor koreksi untuk momen puntirK,Faktor lenttrran C,

E Diameter poros d (mm)

9 Jari.-jari filet dari poros'brtangga r(mm)Ukuran pasak dan alur Pasak

l0 Faktor konsentrasi tegaugan pcdaporos bertangga f,pada paspkb

ll Tegangan geser t (kg/min'z)

r- Sf'12 ' " :cK,t

d" tauf

13 Dameter Poros d" (mm)'- ;ffi;;;il,,-i.,iiu"i p*".Jari-jari filet dari poros bertanggaUkuran pasak dan alur Pasak

r

tarikan, atau tekanan, misalnya jika sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasanglcanpada poros motor, maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan terseuut rtnudiperhiturrgkan dalam faktor keamanan yang diambil.

Tara cara perencanaan diberikan dalam sebuah diagiam aliran. Hal-hal yang perludiperhatikan akan diuraikan seperti di bawah ini.

Pertama kali, ambill ah suatu kasus di mana daya P (kW) harus ditransmisilondan putaran poros t?1 (rpm) diberikan. Dalam hal ini p"tiu Otukukan pemeriksaanterhadap daya P tersebut. Jika P adalah daya ruta-rata yang diperlukan maka harusdibagi dengan efisiensi mekanis 4 dari sistim transmisi untuk mendapatkan daya peng-gerak mula yang diperlukan. Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat stai,atau mungkin beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan iemikian serinjkali diperlukan koreksi pada daya rata-ratl yang diperlukan dingan menggunakanfaktor koreksi pada perencanaan.

- Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam

faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pcrtamadapat diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah f" (Table 1.6) mala daya ren,:ana i,(kW) sebagai patokan adalah

1.3 Poros De.ngan Beban puntir

Pd : f"P (kw)

Trbel 1.6 Frktor-frktor koreksi daya yrng rkrn ditrrncnrbihra,f.

( l . l )

Daya yang akan ditransmisikan f"

Daya rata-rata yang diperlukanDaya maksimum yang diperlukanDaya normal

r,2-2p0,8-1,2I,G-l,5

Jika daya diberikan dalam daya kuda @s), maka harus dikalilcan dengan eT35untuk mendapatkan daya dalam kW.Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana) adalah u (kg.mm) maka

_ (I/1000)(2nnrl60).o:_____aE_

sehingla

T : 9,74x tOt &n1

T 5,IT'

: 1"a!rcy: E

Bila momen rencana z (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d" (mm),maka tegangan geser r (kglmm2) yang terjadi adalah

(r.2)

(1.3)

(1.4)

Tegangan geser yang diizinkan z. (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros'lapat diperoleh dengan berbagai cara. Di dalam buku ini ro dihitung atas dasarbataskelelahan puntir yang besarnya diambil 40o/o dari batas kelelahan tarik yang besarnya

Bab 1. Poros Dan Pasak

kira-kira 45o/o dari kekuatan tarik os Gg/mm'z). Jadi batas kelelahan puntir edalah l8lodari kekuatan tarik or, sesuai dengan standar ASME. Untuk harga l8o/o ini faktorkeamanan diambil sebesar l/0,18 : 5,6. Harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF dengankekuatan yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan S-c dengan pengaruh masa, dan bajapaduan. Faktor ini dinyatakan dengan,!f,.

. Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak ataudibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. pengaruhkekasaran permukaan juga harus diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh-pengaruhini dalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan sebagai sf, denganhargasebesar 1,3 sampai 3,0.

Dari hal-hal di atas maka besarnya ro dapat dihitung dengan

r,: o"f(Sf, x Sfz) (1.5)

Kemudian, keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor koreksiyang dianjurkan oleh ASME juga diprikai di sini. Faktor ini dinyatakan dengan K,,dipilih sebesar l,0jika beban dikenakan secara halus, 1,0-l,5jika terjadi sedikit kejutanatau tumbukan, dan 1,5-3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukanbesar.

Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri atasmomen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan pemakaian denganbeban lentur di masa mendatang. Jika memang diperkirakan akan terjadi pemakaiandengan beban lentur maka dapat dipertimbangkan pemakaian faktor C6yangharganyadntaru 1,2 sampai.2,3. (Jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lentur makaC, diambil : 1,0).

Dari petsamaan (1.4) diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros 4 (mm)sebagai

d": (1.6)

Diameter poros harus dipilih dari Tabel l.7.Pada tempat dimana akan dipasangbantalan gelinding, pilihlah suatu diameter yang lebih besar dari harga yang cocok didalam tabel untuk menyesuaikannya dengan diameter dalam dari bantalan. Daribantalan yang dipilih dapat ditentukanjarijari filet yang diperlukan padatangga poros.

Selanjutnya ukuran pasak dan alur pasak dapat ditentukan dari Tabel 1.8.Harga faktor konsentrasi tegangan untuk alur pasak a dan untuk poros bertangga

fl dapat diperoleh dengan diagram R. E. Peterson (Gambar l.l,1.2).Bila a atau B dibandingkan dengan faktor keamanan ,f, untuk'konsentrasi tegangan

pada poros bertangga atau alur pasak yang ditaksir terdahuhi, maka a alau B sering kalimenghasilkan diameter poros yang lebih besar.

Periksalah perhitungan tegangan, mengingat diameter yang dipilih dari Tabel 1.7lebih besar dari d" yang diperoleh dari perhitungan.

Bandingkan u and B, dan pilihlah yang lebih besar.Lakukan koreksi pada Sf2 yang ditaksir sebelumnya untuk konsentrasi tegangan,

dengan mengambil r,'Sf2l(uatau p) sebagai tegangan yang diizinkan yang dikoreksi.Bandingkan harga ini dengan x.Ca.K dari tegangan geser x yang dihitung atas dasarporos tanpa alur pasak, faktor lenturan C6, dan faktor koreksi tumbukan Kr, dantentukan masing-masing harganya jika hasil yang terdahulu lebih besar, serta lakukanpenyesuaian jika lebih kecil.

lrL*''"f'''

_-b--

G' T

1.3 Foros Dengan Beban puntir

Tebel 1.7 Dirmeter potos.

Keterangan: l .

)

Tanda* menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilanganstandar.

-Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang

bantalan gclinding.

Itc6oocca0o

o6

ccac

I

oTcllr

Gbr. I.l Fektor komentresi t€g.ogrn c untukpembebanaa pumir statb dari surtuporosbolrt d€ngu dur posrl persegiyeng diberi filet.

0.t2

(Satuan mm)

4

l * 'l .

1.,,,6

*6,3

7*7,1

8

9

10

11

'11,2t2

'12,5

t4(15)t6

(r7)18192022

,22A2425

2830

*31,532

35*35,5

38

q

42

45

,1850

5556

60

63

65707l7580E5'9095

100(105)l t0

*ll2120

r25130

tq150160r701801902W2n

*2242&2502@280300

r3153203N

1355360380

400

4mm4504ffi480500530

560

600

630

r

rI

' i

i

lo Bab l. Poros Dan Pasak

Tebcl lJ LILunn posek den'elur pasaf,.

hmmpeng posakPenampongalur pasak

Uluran.ukuran utama (Satuan: mm)

' , harut d[i[h d|ri angtaongta bcrikut scsuai dcngan daerah yang bersangkutan dalam tabel.6,t, 10, t2,14,16,1t,n,22,25,?9,32,t6,Q,45,50,56,63,70,90,g0, 100, ll0, 125, 140, l@, 1g0,200,220,250,280,320, 360,400.

Utueamhd,nrbxh

Ufjts.orrld.rb,4,

d|0 tr

lrt0r.tr rood.r rl

cl"JLuuSt !&r

,!

Ukuru 3trndil Aft

dso

lcfcrcBi

Pu.t Flrn.tbkrl luncrr

Prrttiru

Pantprim.tir

Plstlun0r

Prlettins

Diamctcr pot6 yaDtdspri dipctai dr.

2x23x3axa5xJ6x6

2II56

23a56

0,tGo2s

GalG36t{5

l(F56t+70

r21,82,53,03.5

lprArJ2,32,8

0,5OBr2t,7

0,0t-0,15

frHh dsri G8" t-10" t0-t2" 12-17" t7_22

02,o"o

0,lG025Ox?)

lx7

l0xt12xtl lx9

7

t

l0l2ta

7 72 lGto

rt-90

2"2-lto28-t1o35-t60

4.0

4p

5,0sp5J

3,0 3,5 3O

2,4

2A2,429

n-25

22-n

3{l3t38-.144-fi

7

tt9

3,3

3,X3,31t0,'lo- 02,

0J0(15 x l0)

16x l0I tx l l

l )x 12t lx l l

t5

t6It

xz2

t0 t0,0,6(l

'|(Flt0

,15-lt05G200

56-m63-2fi

5p

6,07p

7,59,0

5,0 5,5 5,0

3A3,4

394l

5G55

5G585H5

65-7575-t5

t0l l

t2ta

434A

195,4

0,6(Fo.fl,

0,4{F0,60

(!l x 16)

25xlat ,1632x l t

u

25nt2

t5 162 flF2to

ru-2t09F3209G360

rp

epr0pIt,0

t,0 tJ rp

4l5'/t6A

E(FgO

tH59t-lt0

ll0-r30

tat6It

5A6A7A

tI

I

1.3 Poros Dengan Beban Puntir l l

Q.

tr€o0

no

6

ot

J

oJa

E

Gbr. 1.2 Faktor konsennesi tegangan p untukpembebanan puntir statiC daii suatuporoc bulat dengen pengecilan diame-ter yang diberi filet.

P[Contoh 1.1] Tentukan diameter sebuah poros bulat untuk meneruskan daya l0 (kW)

^l pada 1450 (rpm). Disamping Elgn-gustit*drperkirakan pula akan dikenakannya' _be,ban-lentr*r.-Sebuah alur pasak perlu dibuat, dan dalam sehari akan bekerja selama

8 jam dengan tumbukan ringan. Bahan diambil baja batang difinis dingin S30C.

[Penyelesaian]

O P : l0 (kW), z, : 1450 (rpm)

@ f" : l 'o' ; @ Pa: l ,O x 10 : l0 (kW),,@ T:9,74 x 105 x 10/1450 :6717 (kg'mm)

@ S30C-D, oa : 58 (kg/mm2), S/r : 6,0, Sfz :2,0

O @ r": 581(6,0 x 2,0) : 4,83 (kg/mm2)

@ Ca:2,0 Kr: 1,5T51 l r l r

O @ 4 : LO,rr- x 2,0 x 1,5 x 6717

) : 27,7 (mm)

diameter poros d" : 28 (mm)

O Anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan adalah : 30 (mm)

Jari-jari filet : (30 - 28)12 - 1,0 (mm)AlurpasakT x4x f i let0,4

@ Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah1,0128 : 0,034, 30128 : 1,07, F : 1,37Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah0,4128 : 0,014, c : 2,8, a > p

@ Dari persamaan (1.4)r : 5,1 x 67171(28)t : 1,56 (kg/mm2)

ri lilt l t2

II

' Babl. PorosDanPasak

4,83 x 2,012,8 :3,45 (kg/mm2)

1,55 x 2,0 x 1,5 : 4,68(kg/mm2)

:.ro'Sfz < rC5'Kr-Kembali ke @Anggaplah diameter 4 : 31,5 (mm)

Diameter bagian bantalan 35 (mm)

Jari-jari filet (35 - 31,5)12: 1,75 (mm)

Alur pasak l0 x 4,5 x 0,6

Konsentrasi tegangan dari poros brtangga adalah

475131,5 : 0,056, 35/31,5 : 1,11, f : l,3O

Konsentrasi tegangan dari poros dengan alur pasak adalah

0,6131,5: 0,019, q, :2,7, u > Pt : 5,1 x 67171(31,5)3 : l,l0(kg/mm')

4,83 x 2,012,7 : 3,58 (kg/mm')

l , l0 x 2 x 1,5:3,3(kg/mm2)

:. qSf2la > t'C6'f', baik

4 : 3l'5 (mm)

s30c-DDia^meter poros: 531,5 x Q35

Jari-jari filet 1,75 (mm)

. Pasak: l0 x 8Alur pasak: l0 x 4,5 x 0,6

Diameter poros motor dengan daya l0 (kW) x 4 kutub adalah lebih besar dari

630,yaitu $42.

1.4 Poros Dengan Beban Lentur Murni

Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran me-lainkan mendapat pembebanan lentur saja.

Jika beban pada satu gandar didapatkan sebagai ll2 dari berat kendaraan denganmuatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, maka besarnya momen lenturM1(kg'mm) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung- l

Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diizinkan oo(kg/mn). Momen tahanan lentur dari poros dengair diameter 4 (--) adalah z :

(n132)dl lmmt;, sehingga diameter d"yang diperlukan dapat diperoleh dari

@

@'o'

o'

@'@'

@

IItiIt . l

- Mt Mr lo,zMroo17:@":T

n:\Y,,)' 'Dalam kenyataan, gandar tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan

juga beban dinamis. Jika perhitungan d" dilakukan sekedar untuk mencakup bebandinamis secara sederhana saja, maka dalam p€rsamaan (1.8) dapat diambil faktorkeamanan yang lebih besar untuk menentukan oo. Tetapi dalam perhitungan yang lebih

(1.7)

(1.8)

b-_ .L i

t-

tr

ri

1.4 Poros Dengan Beban

teliti, beban dinamis dalam arah tegak dan mendatar harus ditambahkan pada bebanstatis. Bagian gandar dimana dipasangkan naf roda disebut dudulcan roda. Bebantambahan dalam arah vertikal dan horizontal menimbulkan momen pada dudukanroda ini.

suatu gandar yang digerakkan oleh suatu penggerak mula juga mendapat bebanpuntir. Namun demikiart gandar ini dapat diperlakukan sebagai poros pengikut denganjalan mengalikan ketiga momen tersebut di atas (yang ditimbulkan oteh gaya-giyastatis, vertikal dan horizontal) dengan faktor tambahan (faktor m) dalam rauef t.g-.

-

Tebel 1.9 Fektor tambohrn tegmgrn pada grndar.

Pcmakaian gandar Faktor tambahantegangan zr

Gandar pengikut (tidak termasuk gandarlengan rem cakera) 1,0

Gandar yang digerakkan; ditumpu pada ujungnya l,l-1,2

Gandar yang digerakkan; lenturan silang l, l-12

Gandar yang digerakkan; lenturan terbuka 1,2-1,3

Lambang dari masing-masing bagian perangkat roda diberilcan dalam Gambar 1.3.Rumus perencanaan gandar diberikan dalam JIS 84501. Tata cara perencanaan

dengan menggunakan rumus-rumus tersebut ditunjukkan dalam suatu diagram aliran(Diagram 2).

Gbr.l.3 Gra&r.

Rumus.rumus dari JIS E4501 diberikan di bawah ini, sedangkan arti dari lambang-lambangnya dapat dilihat di dalam diagram aliran.

Mt: ( j - i lwl4M2: avMl

P: atW

Qo: P(hb)

(l.e)(1.10)

(1. l t )

(r.r2)

lerpust,:kaanFi ot:r hl i !": ng

I

Ro:P(h+r) ls

r]r

-

.t

r . . a :

' . .. '' - ' ' " Bab l. Poros Dan Pasak

2. Diagram aliran untuk merencanaksn poros dengan beban hntur nuni

1

l

START

Beban statis pada satu gandar lV(kg)Jarak telapak roda g (mm)Jarak bantalan radial j (mm)Tinssi titik berat II (mm)feiiatan kerja maks. Iz (km/h)

Jari-jari telaPak roda r (mm)

Momen pada tumpuan roda kerenabeban statis Mt (kg mm)

L getaran vertikal J-n

4 Momen Pada tumPuan roda karenagaya vertikal tambahan M, (kg mm)

5 Jarak dari tengah bantalan ke ujungluar naf roda a (mm)Panjang naf roda / (mm)

6 Beban horisontal P (kg)Beban pada bantalan karena bebanhorisontal 0o Gg)Beban pada telaPak roda karenabeban horisontal Ro Gg)

7 Momen lentur Pada naf tumPuanroda sebelah dalam karena bebanhorisontal M. (kg mm)

8 Macam, Pemakaian, bahan, Per-lakuan Panas dari rodaTesanean lentur Yang diizinkan;il;i ma"am roda oru (kg/mm')

Faktor tambahan untuk teganganmenurut Pernakaian roda z

9 Diameter tumpuan roda d" (mm)

Tegangan lentur Pada tumpuanrods di sebelah dalam naf roda o5

ll Faktor keamanan kelelahan n

12 n'. I

13 Diameter tumpuan roda d" (mm)Bahan porosPerlakuan panas

1.4 Poros Delrcan Beban Lcntur Murni

Mt: Pr + Qo@ + /) - Re(a * t) - (i - ill}l

t5

(r.14)

( l . l t

(r.16)

(1.17)

Harga ay dan cl diberikan dalam Tabel 1.10.Harga tegangan yang diizinka;r. 6y6(kg/mm2) dari suatu dudukan roda tcrhadap

kelelahan diberikan dalam Tabel l.l l.

. Tabel l.l0 cye ep

Kecepatan kerja max. (km/jam) dy lr1

120 atau kurangt2vrffi160-190190-210

0,4, 0,5

' 0,60,7

0,30,40,40,5

Trbel l.l1 Tegrngrn yrry dlperbolchlm prdr hhn jdlr.

Bahan gandar Tegangan yang diperbolehkan,or, (kg/mm2)

Kelas IKelas 2Kelas 3Kelas 4

10,010,5I1,015,0

Dari hal-hal di atas dapat disimpulkan bahwa

o, =lYr*, ^(M, * M, + M ))'''

setelah d" ditentukan maka tegangan lentur o6 (kg/mm2) yang terjadi poda dudukanroda dapat dihitung. selanjutnya jika oy6lo6 sama dengan I atau lebih, maka

_ 10,2m(Mr I Mz + M).-r: 71

n:owb>lC6-

Berikut ini diberikan contoh rencana sederhana tanpa mempergunakan Diagram 2.

[contoh 1.2] sebuah kereta tambang beratnya 2,6 ton memakai 2 gn&r dengan4roda. Gandar tersebut tetap, dan beratnya sendiri 950(kg). Lebar ret6l0(mm) danjarak tumpuan pada gandar dengan penampang peseg adalah 420 (mm). ntopoundiameter gandar yang harus diambil pada bantalan rol kerucut yang dipasaog pod"jarak285 (mm) dari tengah gandar? (Gambar 1.4)

[Penyelesaian] Beban pada gandar adalah (950 + 2ffi)12 = lz?s(kg). panjanglengan momen pada bantalan rol kerucut adalah (61012\ - 2gs - zo (mmi. nesarnyimomen lentur

M : (177512) x 20 : 12750 (kg.mm)

rI;

I 'l5

Bab 1. Poros Dan pasak

Gbt. f.,f f,.rcir 3rnDlr3.

Jika bahan yang dipakai adalah S45C, maka or : 5g (kg/mm2;.Jika faktor keamanan untuk beban ,ruri, a"Lu' o ii.'ili.;or perkarian untukn'ilriffiTs

diambil4' sehingga t"i"."r,"r" menjadi 6 x 4 : Z4,maka oo : Jgrl -Dari persamaan (l.g)

, f lo,2 tr/r* = LT

x tTzsnl : 42,3(mm) --r 4i (mm) Jawaban: as (nrn)(C-atatan: Dalamkenvuuo,"rui vuie?;'j,ffi:lffif"f*kai diameter 60 mm sebagai hasil dari perhitunsan

Berikut ini diberikan contoh penggunaan Diagram 2. l.

[contoh r'3] Gandar dari sebuah kendaraan rer seperti diperrihatkan daram Gambari;?"Tl,tl11*tff l*:"b:;i;,tr-ii.rir91-"rl"ahi"i",e;ndarpadadudukandari JIS E4so2r"u. rfru.

dianggap sebesar roo (tm/tj, ;;;.#1"" gandar diambit

[Penyelesaian] Gbr' l'5 Gamber untul contoh 13.

h : 970 (mm), -y

: loo (km/h); 'r : 430 (mm)0 @ tt, :2! - l12o_-r _a--__ x 12000 :2,43 x 106(kg.mm)

,e;'-

!-

1.5 Poros Dengan Beban Puntir Dan Lentur

^ @ Q,y :0,3, dr : 0,4

@ O Mz :0,3 x 2,43 x 106 : 0,729 x 106 (kg.mm)

O a:345(mm),/-128(mm)

Ai @ P : 0,3x12000 : :600(kg)

Qo : 3@O x 97011930: 1809 (kg)Ro : 3600 x (970 + 430\lll20 : 4500 (kg)

A Ms:3600 x 430+ l8l0 x (345 + 128) - 4500 x {345 + 128 - (810/2)}: 2,188 x 106 ftg.mm)

@ Poros pengikut, Kelas 3,6wt : l l (kg/mm2)Untuk poros pengikut m : I

O O-r l l0,2x I x(2,43+0,972+2,188) x 106'11i3

L l t - ] :173(mm)--+175(mm)

@ 0b:10,2 x I x (2,43 + 0,972 + 2,188) x 106

:10,64 (kg/mm,)

@ n : 11110,64: 1,03, baik@ Ditentukan d": 175 (mm), Kelas 3

15 Poros Dengan Beban Puntir Dan Lenfur

Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Denganddmikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehingga pada permukaanporos akan terjadi tegangan geser z(: TlZr) karcna momen puntir T dan tegangano(: MIZ) karena momen lentur.

Untuk bahan yang liat seperti pada poros, dapat dipakai teori tegangan gesermaksimum

,/rcf : --max 2

Pada poros yang pejal dengan penampang bulat, o : 32 Mlnd? dan r : 16 Tlnd3,,sehingga

r-",: (\lld:)JW

Beban yang bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika porostersebut mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar maka kejutan berat akanterjadi pada saat mulai atau sedang berputar.

Dengan mengingat macam beban, sifat beban, dll., ASME menganjurkan suaturumus untuk menghitung diameter poros secara sederhana dimana sudah dimasukkanpengaruh kelelahan karena beban berulang. Disini faktor koreksi K, untuk momen puntirseperti terdapat dalam persamaan (1.6) akan terpakai lagi. Faktor lenturan C6 dalamperhitungan ini tidak akan dipakai, dan sebagai gantinya dipergunakan faktor koreksiK, untuk momen lenturyang dihitung. Pada poros yang berputar dengan pembebananmomen lentur yang tetap, besarnyafaktor K^adalah 1,5. Untuk beban dengan tumbukanringan K, terletak antara 1,5 dan 2,a, lan untuk beban dengan tumbukan berat l(.terletak antara2dan3.

t-II

Ft8 Bab 1. Poros Dan Pasak

Dengan demikian persamaan (1.18) dapat dipakai dalam bentuk

?-"*: (5,lld:)J@W@F

Besarnya rmax yang dihasilkan harus lebih kecil dari tegangan geserro. Harga-harga K, telah diberikan dalam pasal 1.3.

Ada suatu cara perhitungan yang populer dimana dicari lebih dahulu momenpuntir ekivalen yang dihitung menurut teori tegangan geser maksimum, dan momenlentur ekivalen yang diperoleh dengap teori tegangan normal maksimum. Selanjutnyadiameter poros ditentukan dengan menganggap bahwa kedua momen di atas seolah-olah dibebankan pada poros secara terpisah. Dari kedua hasil perhitungan ini kemudiandipilih harga diameter yang terbesar. Namun demikian, pemakaian rumus ASMElebih dianjurkan dari pada metoda ini.

Dari parsamaan (1.19)

d" 2 [(5,r lr ")J@ +@g1r r t (1.20)

(1.1e)

yang diizinkan

(t.2r)

(r.22)

Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen puntir pada poros harus dibatasijuga. untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam lonaisi kerja normal, be-sarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0,25 atau 0,3 derajat. untuk poros panjangatau poros yang mendapat beban kejutan atau berulang, harga tersebut narus Oinuranglmenjadi ll2 dart harga di atas. Sebaliknya dapat te4ad1, pad-a poros transmisi di dalamsuatu pabrik, beberapa kali harga di atas tidak menimbulkan liesukaran apa-apa.

Jikb 4 ada]ah diameter poros (mm), 0 defleksi puntiran (.), / panjangporos (mm),Zmomen puntir (kg.mm), dan G modulus geser (kg/mm11,

^ii-'

e :584#

- Dalam hal baja G : 8,3 x 103 (kglmm2). perhitungan 0 menurut rumus di atasdilakukan untuk memeriksa apakah harga yang diperoleh masih di bawah batas hargayang diperbolehkan untuk pemakaian yang bersangkutan. Bila g dibatasi sampai 0.25"untuk setiap meter panjang poros, maka dapat dipiroleh persamaan

d"> 4,1\ f t

_. Kekakuan poros terhadap lenturan juga perlu diperiksa. Bila suatu poros bajaditumpu oleh bantalan yang tipis atau banlalan yang mapan sendiri, maka lenturanporos l, (mm) dapat ditentukan dengan rumus berikut.

! :3,23 " to-^o!ail|

di mana 4 : diameter poros (inm), / : jarak antara bantalan penumpu (mm), ^F =beban (kg), l, dan I, : jarak dari bantalan yang bersangkutan ke titii< pembebanan (mm).Perlu dicatat bahwa termasuk beban F dalam ru.u, di atas aaaun guyu-guyi tui,seperti gaya dari roda gigi, tegangan dari sabuk dan berat puli beserta sabuk, beratporos

_sendiri, dll. Jika beberapa da'i gaya-gaya tersebut u&e4a di antara bantalanatau di luarnya, maka perhitungan harus didasarkan pada gaia resultantenya. Bilagaya bekerja dalam berbagai arah, perlu ditentukair komponei vertikal dan horizontal

dan resu\tantenya, dan se\anjutnya dihitung lenturan yang akan terjadi dalam arahvertikal dan horizontal. Jika berat poros sendiri tidal dipat diabaikan, maka pe_nambahan gaya vertikar dengan r12berat poros tersebut dapat dianggap cukup.Bila suatu poros panjang ditumpu secara kaku dengan't^ouil'ojt^u J.oLn .u."lain, maka lenturannya dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

l :3,23 x l0-aFt?rtw (r.23>

Gaya Fdihitung dengan cara seperti diutarakan di atas.Dalam persamaan (r.22) lenturan yang terjadi perlu dibatasi sampai 0,3-0,35 (mm)atau kurang untuk setiap I (m) iarak bantalan, untuk poro, transmisi umum Oenganbeban terpusat' Syarat ini bila dipenuhi tidak akan memperburuk kaitan antarapur"nlun

roda gigi yang teliti. Bila celah antara rotor_dan rurnah merupakan masalah, sepertipada turbin, maka batas tersebut tidak boreh lebih dari 0,03-0,ii lmmTm)._Untuk poros putaran tinggi, putaran kritis sangat penting untut aiperhitungkan.Pada mesin-mesin yang dibuat secara baik, putaran kerja di dekat atau di atasputaran kritis tidak terlalu berbahaya. Tetapi, demi keamanan, dapat diambil pedomansecara umum bahwa putaran kerja poros maksimum tidak bolehn'"t"Ui6i s0(%i putarankritisnya.Misalkan ada suatu beban terpusat yang berasal dari berat rotor, dil. yang bekerjadi suatu titik pada sebuah poros. Jika beratleban tersebut oinyaiatcan dengan rv (ke),jarak antara bantalan / (mm), dan diameter poros yang seragam d, (mm),serta penumpu-nya terdiri atas bantalan tipis atau mapan sendiri, rnutu putu.un t riti, poros tersebutnf" (rpm) adalah

I ttlif:r l'eipusr-.,karn Umum1.5 poros Dengan netan rurltir D* L"nt# {"i h{alrng

19

Perlu diperhatikan bahwa dalam penentuan putaran kritis, gaya yang diperhitungkanhanyalah gaya berat dari masa berputar yang membebani poios sa;a, s"dangkan layaluar seperti yang terdapat dalam persamaan (r.22) dan(r.23itidak ada sangkul_puutiry".Berat poros sendiri dapat diabaikan jika cukup kecil. tetapi jika dirasa-cukup uasardibandingkan dengan berat masa yang membebaninya,

^^iuilzdari berat poros ter-sebut dapat ditambahkan pada berat beban yang ada.

Jika bantalan cukup panjang dan poros ditumpu secara kaku, maka putarankritisnya adalah

N":527N&F

,a, f -

N^: 527ff iai t I t' IJrl WtLt2

(r.24)

(t.2s)

{t.26)

Bila terdapat beberapa benda berputar pada satu poros, maka dihitung lebih dahuluputaran-putaran kritis N"t, N"z, N"g,' '., dari masing-masing benda tersebut yung seorah-olah berada sendiri pada poros. Maka putaran kritis keseluruhan dari sistim r/"e adalah

h,. iT'. iTHarga N"o dari rumus ini kemudian dibandingkan dengan putaran maksimum se_sungguhnya yang akan dialami oleh poros.

INio

*, - r ' i . t ' ,?n !- ' : ' i baU t. Poros flan Pasak

3. Diegnn dirrn untul Ecttncrnrkrn poros denptr behn puntir den hntur

START

Daya yang diransmisikan P (k$f)Putaran poros n1 (rPm)

3 Daya rencana Pd (kW)

4 Momen rencana I (kg mm)

'6 Perhitungan bebanhorisontclPerhitungan beban vcrtikal

E Gambar bidang momen lentur

10 Bahan porosPerlakuan PanasKekuatan tarik o" (kg/mm2)Apakan ada tangga atau alur PasakFaktor keamanan Sfr, Sf,

1l Tegangan lentur yang diizinkan o"(kg/mm')

12 Faktor koreksi lenturan K'Faktor koreksi Puntiran K,

13 Diameter Poros d (mm)

14 Defleksi Puntiran 0(")

l8 Berat masing-masing bcndayang berputar W, (kg)

19 Putaran kritis untuk masingbenda yg berPutar JV", (rpm)

20 Putaran kritis sistem if* (rpm)

ftt

21N_

22 Dianetet poros d(mm)Bahan porosPerlakuan panas

1.5 Poros Dengan Beban Puntir Dan Lentur

Urutan perencanaan seperti di atas tersusun dalam Diagram 3. Contoh di bawahini akan memperjelas apa yang dibahas di atas.

[contoh 1.4] Sebuah poros ditumpu oleh 2 buah bantalan pada jarak I (m). Duabluah puli sabuk-v dipasang pada jarak 300 (mm) dan 200 (mm) dari masing-masingbantalan, di mana gaya mendatar dan gaya tegak pada sabuk-V adalah seperti yangdiperlihatkan dalam Gambar 1.6. Hitunglah diameter poros yang diperlukan untuk

! meneruskan daya sebesar 18 (kW) pada 300 (rpm). Bahan poros diambil S30C. Jika" defleksi puntiran dibatasi sampai I derajat, berapa besar diameter poros yang dipandangcukup? Jika berat puli sabuk I adalah 25(kg), berapakah kecepatan kritis poros?Apakah poros dalam contoh ini cukup aman?

Gbr. f.5 Conroh 1.4.

[Penyelesaian]

O P : 18 (kW), n, : 300 (rpm)@ f" : 1,4

@ Pa: 1,4 x 18 : 25,2(kW)@ T :9,74 x lOs x 25,21300: 81820 (kg.mm)O Beban seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 1.6@ Hr :215 (kg)

' n : 403 (kglHz : 270 (ke) -' Yz : 35 (kgl

A .Rrr :2 l5x7Co+27Ox2N

1000: zo5 (kg)

Rnz : Qls + 270) - 205 :280 (kg)

Rvr :2103x700*35x200

1000: zg9 (kg)

Rvz - (403 + 35) - 289 : 149 (kg)@ Gambarkan diagram momen lentur (Gambar l.Z)

Dari diagram momen lentur, harga-harga momen lentur horizontal dan vertikalpada posisi puli I dan puli II adalahMnr :205 x 3CI : 61500(kg.mm)Mnz :280 x 200 : 56000 (kg.mm)Myr :289 x 300 : 86700(kg.mm)Mvz : 149 x 2I0/':-: 29800 (kg.mm)

O Momen lentur gabungan adalahMnr : {i-I5mITTF6-mF : 106300 (kg.mm)Mnz : J(smf@900F : 63400 (kg.mm)

2l

ll

22 Bab 1. Poros Dan Pasak

Mn :615S

Gbr. 1.7 Diagram momct! lentur drri contoh.

r = 29t00 (kg mm)

Bahan poros S30C, on: 55 (kg/mm2).

Poros harus diberi tangga sedikit pada tempat puli'

Puli ditetapkan dengan Pasak.s, - 6,0, sfz:2,0rao : 551(6,0 x 2,0): 4,58 (kg/mm2)

K^ - 2,0, Kr: 1,5

Dari persamaan (1.20)

d": f(5,114,5s)j fr/3 : 64,9 (mrn) -- 65 (mm)

Konsentrasi tegangan di alur pasak adalah lebih besar dari pada di tangga poros'

Dari Tabel 1.8, alur Pasak adalah

18 x 6 x 1,0 (1,0 Jari-jari filet)

l ,0165 :0,015. Dari Gambar 1.2, a :2,85

16 : 4,55 (kg/mm2)r : ;6f JQ,o x lo6olo)2 * (1,5 x 8l

Jika q' Sf2 dibandingkan dengan t'a, 4,58 x 2 < 4,55 x 2,85

Suatu diameter sebesar {70 tidaklah cukup, dan kita coba $75'

Alur pasak 20 x 7 x 1,0, 1,0/75 : 0,013, a :2,86

16t :;;Ei x 244967 :2,96(kg/mm2)

4,58 x 2>2,96 x 2,86,baik

Perhitungan defleksi PuntiranG : 8,3 x 103 (kg/mm2)

81820 x 1000o:584ff i :0,18' l .0,18' < 0,25" baik

Bantalan yang dipakai pada kedua ujung poros dianggap tipis'

Gaya resultante dari komponen horizontal yang bersangkutan: a85 (kg)'

Pada titik pusat gaya: 3N +Hx 500 : 584 (mm), 1000 - 584 : 416 (mm)

Gaya resultante dari komponen vertikal yang bersangkutan: a38 Gg)'

Karena gaya ini lebih kecil dari komponen horizontal maka diabaikan.

@

@@q9

@

@@

FI

r -

1.6 Macam-macam Pasak

Perhitungan defleksi: Dari persamaan (1.22). 485 x 5842 x 4162

! : 3,23 x l0-" * ZSa ,

'OOO-

: 0,29 (mm)

yll :0,2911 :0,29 (mm/m)

0,29 < (10,3-0,35), baikBerat benda yang berputar: Wt : ZS (kg), Wz : 20 (kg)Beratporos: W,: (nl4) x 7,52 x 100 x ?,86/1000:34,7(kg)Setengah dari berat tersebut dianggap bekerja di tengah poros sebagai bebanterpusat.Kecepatan kritis dari masing-masing benda yang berputar adalah

7s2 n 0froN.r : 52700-----jj-300

x 700J;: 8930(rpm)

N"2 : s2700--E-ffi )* : 13000 (rpm)

i52 lt00oN"r : s2700-----::-Jjd : e000 (rpm)

Dari persam aan (1.25) I I I I

,N% (8e30)z * Groory * (oob6;,t -

tt-r"o: l0-" x (0,0125 + 0,0059 + 0,123)

N3o:106x32,5733N"o : 5707 (rPm)

30015707 << (0,6 - 0,7), baikd":75 (mm); S30C

23

@@

@

@

@@

Diameter poros yang direncanakan dengan cara ini akan lebih besar dari hasilyang diperoleh dengan cara perhitungan lain. Hal ini disebabkan oleh faktor konsentrasitegangan dari Peterson yang besar pada alur pasak. ASME menganjurkan agar teganganpuntir yang diizinkan pada permukaan poros yang menggunakan alur pasak diambil75 (%) dari poros tanpa alur pasak. Dengan lain perkataan, faktor keamanan untukini adalah 110,75 : 1,33.

Seperti ditunjukkan dalam contoh ini, bila daya diteruskan oleh sabuk, makatumbukan dapat diserap oleh sabuk itu sendiri, sehingga poros dapat dibuat sedikitlebih kecil. Bila daya diteruskan oleh roda gigi atau rantai, maka tumbukan akandikenakan langsung pada poros hingga kondisi pembebanannya lebih berat.

1.6 Macam-macam Pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagianmesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling, dll. pada poros. Momen diteruskan dariporos ke naf atau dari naf ke poros.

Fungsi yang serupa dengan pasak dilakukan pula.oleh seplain (spline) (Gambar 1.8)dan gerigi (serration, Gambar 1.9) yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalamdengan jumlah gigi yang sama pada naf dan saling terkait yang. satu dengan yang lain.Gigi pada seplain adalah besar-besar, sedang pada gerigi adalah kecil-kecil dengan

24 Bab 1. Poros Dan Pasak

Lubang

N%i - \ \K. .

(a) Alur persegi

Poros

@mn

Lingkaran jarak bagi

Lingkaran dasar -L'

iGbr. 1.9 Gerigi (serration).

(b) Alur involut

Gbr. l.t Sephin (spline).

jarak bagi yang kecil pula. Kedua-duanya dapat digeser secara aksial pada waktumeneruskan daya.

Dalam pembahasan di sini hanya akan diuraikan tentang pasak saja. Pasak padaumumnya dapat digolonglan atas beberupa macam sbb.: (Gambar 1.10). Menurutletaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam,dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah memanjangdapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus. Pasak benam prismatis adayangkhususdipakai sebagai pasak luncur. Di samping macam di atas ada pula pasak tembereng danpasak jarum.

Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dll. pada porosnya,seperti pada seplain, Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapatmeneruskan momen yang besar. Untuk momen dengan tumbukan, dapat dipakai pasaksinggung.

Pasak benam

(c)

Gbr. l.l0 Macamorcrn 1ol.

I

T-

1.7 Hal-hal Penting Dan Tata Cara Pere,ncanaan Pasak 25

1,7 Hal-hal Penting Dan Tata Cara Perencanaan Pasak

Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat di mana terdapat bentukprismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutan-nya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar l/100, dan pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yangrata, sisi sampingnya harus pasdengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan rusak. ukuran dan bentukstandar pasak diberikan dalam Tabel 1.8. Untuk pasak, umumnya dipilih bahan yangmempunjai kekuatan tarik lebih dari 60 (kg/mm2), lebih kuai dari pada porosnya.Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak akanlebih dahulu rusak dari pada poros atau nafnya. rni disebabkan harga pasak yangmurah serta mudah menggantinya.

Sebagai contoh ambillah suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni ataumfuFn antara puntiran dan lenturan, dimana diameter poros dan pasak serta alurnyaakan ditentukan.

JIka momen rencana dari poros adalah z(kg.mm), dan diameter poros adalah4 (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah

(r.27)

Menurut lambang pasak yang diperlihatkan dalam Gambar l.ll, gaya geserbekerja pada penampang mendatar b x /(mm2) oleh gaya rGg).Dengan demikiantegangan geser rk (kg/mm2) yang ditimbulkan adalah

Dari tegangan geser yang diizinkan rka(kg/mm2), panjang pasak /, (mm) yangdiperlukan dapat diperoleh.

(r.28)

Gbr. l.l1 Gaya geser prdr penk.

Harga qo adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik o, denganfalitor keamanan sf,a x sfrr. Harga ̂ !f,, umumnya diambil 6, dan sfr2 dipilih

^niurul-1,5 jika beban dikenakan secara perlahanJahan, antara 1,5-3 jika dikenakan dengantumbukan ringan, dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan tumbukanberat.

Selanjutnya, peihitungan untuk menghindari kerusakan permukaan samping pasakkarena tekanan bidang juga diperlukan.

F:#)

F'k- bl

Fa.>--* : b. l ,

Bab l. 'Poros DanPasak

Diagram diran untuk merencenlkan pasak dan alur pasak

START

I Daye yang akan ditransmisikan P(k!v)Putaran poros nt (rPm)

3 Daya rencana Pd (kW)

4 Momen rencana 7 (kg mm)

5 Bahan poros, Perlakuan PanasKekuatan tarik ou(kg/mm2)Apakan ada tangga atau alur PasakFaktor keamanan Sf', Sft

6 Tegangan geser poros yang diizinkanr* (kg/mm')

7 Faktor koreksi untuk PuntiranK,' Faktor lenturan Co

l0 Pasak: lebar D x tinggi IKedalaman alur Pasak Poros 4,Kedalaman alur Pasak naf l,

ll Bahan pasak, Perlakuan PanasKekuatan tarik o"(kg/mm2)Faktor keamanan Sfn, Sfo,

l2 Tekanan Penhukaan^Pasak Yangdiizinkan p, (kg/mm')Tegangan geser Pasak Yangdiizinkan tr, Gg/mm')

13 Panjang Pasak, dari tegangangeser yang diizinkan /t (mm)Panjang Pasak, dari tekananPermukaan Yang diizinkan /r (mm)

14 Harga terbesar dari antara /, danl, L (mm)

15 Panjang Pasak In (mm)

/' bld": Q,25-16 - .915

17 Ukuran pasak D xiPanjang pasak /* (mm)Bahan pasak, perlakuan Panas

I

i

1.7 Hal-hal Penting Dan Tata Cara perencanaan pasak 27

Gaya keliling lr (kg) yang sama seperti tersebut di atas dikenakan pada luas per-mukaan samping pasak. Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan /r,dan kedalaman alur pasak pada naf dengan rr. Abaikan pengurangan luas permukaanoleh pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/mm2) adalah

P : l;7, utav D Q'29\

Dari harga tekanan permukaan yang diizinkan p,(kg),panjang pasak yang diperlukandapat dihitung dari

Po2 I x (t, atau tr) (l.30)

Harga poadalah sebesar 8 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter kecil, l0 (kg/mm2)untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga-harga di atas untuk porosberputaran tinggi.

Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya antara 25-35 (%) dari diameterporos, dan panjang pasakjangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros(antara 0,75 sampai 1,5 d"). Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan, makabeban yang ditimbulkan oleh gaya.Fyang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikanpanjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahantekanan yang merata pada permukaannya. Jika terdapat pembatasan pada ukuran nafatau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standar atau diameter poros perlu dikoreksi.

Tata cara perencanaan diberikan di dalam Diagram 4.

[Contoh 1.5] Tentukan bahan dan ukuran suatu pasak untuk poros yang meneruskandaya sebesar 10 (kW) pada 1450 (rpm). Panjang pasak benam tidak boleh lebih dari1,3 kali diameter poros.

[Penyelesaian]

O P : l0 (kW), n, : 1450 (rpm)@ f" : l@ Pa: 1,0 x l0: lQ(kry)@ T:9,74 x 105 x l0l t450: t i lT (kg.mm)@ S30C-D: or : 58 (kg/mm2), S.ft : 6, Sfz : 2@ t* : 58/(6,0 x 2,0) : 4,83 (kg/mm2)@ Kt:2, Ct:2

T 5.1 l t l r@ o':L#x 2 x 2 x etn

) : 30,4(mm) --+ 31,5(mm)

O F : 6717 l(31,512) : a26 gg)@ Penampang pasak 10 x 8,

Kedalaman alur pasak pada poros tr : 4,5 (mm)Kedalaman alur pasak pada naf tz : 3,5 (mm)

@ Jika bahan pasak S45C dicelup dingin dan dilunakkan, makaon:70 (kg/mm2), Sfr : 6, Sf tz:3, Sf*r .Sf*z:6 x 3 : 1g

@ Tegangan geser yang diizinkan rr, : 70118: 3,9 (kg/mm2)

T-Ir

\1!F;

ii Bab l. Poros Dan Pasak

Tekanan permukaan yang diizinkan po : 8 (kg/mm2)L)6

@ t : Vft3 3,9 i. tr 2lo,9 (mm)

@@@

426P : 4;3p S 8'o ." l" Z 15'2 (mm)

/ :, 15,2 (mm)/r : 25 (mm)bf d" = l0l3l,5 :0,317,0,25 < 0,317 < 0,35, baiklk ld": 25131,5: 0,817, 0,75 < 0,794 < 1,5, baikUkuran pasak: 10 x 8 (standard)Panjang pasak yang aktif: i5 (mm)Bahan pasak: S45C, dicelup dingin, dan dilunakkan.

29

BAB 2. KOPLING TETAP

Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putarandan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadislip), di mana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapatsedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskandan dihubungkan bila diperlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung.

2.1 Macam-macam Kopling Tetap

Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusankedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengizinkan sedikit ketidak lurusansumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan mem-bentuk sudut yang cukup besar (Gambar 2.1).

(a) Kopling kaku(1) Kopling bus'

(b) Kopling luwes(l) Kopling flens luwes (2) Koping karet ban(3) Kopling karet bintang (4) Kopling gigi (5) Kopling rantai

(c) Kopling untversal

- (l) Kopling universal Hook (2) Kopling universal kecepatan tetap

2J Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Kopling Tetap

Dalam merencanakan suatu koplingletap, hal-hal berikut ini menjadi pertimbangan.l) Pemasangan yang mudah dan cepat.2) Ringkas dan ringan.3) Aman pada putaran tinggi; getaran dan tumbukan kecil.4) Tidak ada atau sesedikit mungkin bagian yang menjorok (menonjol).5) Dapat mencegah pembebanan lebih.6) Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi

pemuaia4 karena panas, dll.

23 Kopling Kaku

Kopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbusegaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik.

Kopling flens kaku terdiri atas naf dengan flens yang terbuat dari besi cor ataubaja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan bautpada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan presatau kerut.

a

(2) Kopling flens kaku (3) Koplng flens tempa.

Bab2. TetapKopl30

Bus karetatau kulit

(a-3) Kopling flens

Kopling karet

(b-1) Kopling flens luwes

(b-2) Kopling karet ban

(c) Kopling universa! Hook

Gbr. 2.1 Macem-mlcarn kopling tetNp.

(a-l) Kopling bus

(a-2) Koplirig flens kaku

(b-4) Kopling gigi

Tempat nipel pelurtas'

4

Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros

serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan,sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelumbaut-baut flens dikeraskan.

Tabel2.1menunjukkan bentuk dan ukuran kopling flens kaku.Tata cara perencanaan disusun sebagai diagram aliran di dalam Diagram 5. Tata

cara ini sudah barang tentu dapat disusun lain, yaitu secara lebih sederhana atau secaralebih terperinci. Urutannyapun dapat dirubah.

Mula-mula perlu diketahui besarnya daya dan putaran yang akan diteruskan porospenggerak. Jika diameter poros penggerak sudah tertentu seperti pada poros motorlistrik, periksalah diameter tersebut dan ambil diameter yang sarna untuk poros yangdigerakkan.

Menurut tata cara dalam Diagram l, periksalah sifat dari daya yang akan diterus.kan, tetukan faktor koreksi dan daya rencana, dan hitunglah momen rencana.

Bila bahan poros ditentukan sesuai dengan standar, maka kekuatannya dapatdiketahui dengan jelas. Tetapi jika bahan tersebut ditentukan sebagai baja liat misalnya,

Trbel 2.1 Ukurrn kopting fiens (JIS B f451-1962).

Q uq

f f i / - - rBingkai Lubani baut pas Jumlah baut n

(Satuan: mm)

A

GTanpabingkai(Halussaja)

D

L C BF H

K nd

Diameterlubang

minlubangmax.

Kasar HaIus Kasar Halur Kasar Halus

rn l2)IEr{0160

r1$)m

@1)150pto)315

fl55)

(r00)tt2r24tn

060)180

(200)224(250)2E0(315)

2528?5S

455056637l8090

100

2022,42835,540455056637l80

40455056637l8090

100lt2125

4550638090

100tt2t25l,m160180

75E5

100It2t321401601802@236265

tl,2tl,2ll,215l5l8t821,623,626,526,5

l8l8l8202022A22A28281{{

155

22,422422,4282835,535,545455050

31,531,531,535,535,5,|(),0050506363

44466668888

44446666666

10,510,510,5t4t41El82l2l2424

l0l0l014l4l61620?i2525

Ktterangan: 1. Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka di dalam tabel berlaku umum baik untuk"halus" maupun untuk i'kasar".

2. Pemakaian angka-angka di dalam kurung sejauh mungkin dihindarkan.

5. Diagram aliran untuk memilih kopling tetap ienis flens

START

t D"y" yatg akan ditrans misikan P

3 Daya rencana Po GW)

4 Momen rencana T (kg mm)

Bahan poros, Peflakuan PanasKekuatan tarik oe ftg/mm';Apakah ada tangga atau alur PasakFaktbr keamanan Sl" S/,

6 Tegangan geser poros yang diizinkanr", (kg/mm')

Faktor koreksi untuk Puntiran K,

Faktor koreksi lenturan C,

8 Diameter Poros d" (mrn)

9 Diameter luar koPling flens '4 (mm)

Diaineter naf (bos) C (mm),Panjang naf / (mm)Diameier pirsat baut B (mm)

10 Nilai efektif baut eJumlah baut efektif r"

I I Tegangar geser baut t, (kg/mm2)

12 Bahan baut, Perlakuan PanasKekuaton taiik o" (kg/mm'?)Faktor keamanan S/,Faktor koreksi K,

-

T"guogun g"ser baut yang diizinkanzr,(kglmm')

14 K6o6: o6o

15 Bahan flens, tebal flens F (mm)Kekuatan tarik a" (kg/mm)Faktor keamanan S/"Faktor koreksi K"

16 Tegangan geser yang^diizinkan un-

tuk flens t"" (kg/mm')

l? Tegangan geser flens to (kg/mm2)

l8 Krop: oso

19 Diameter luar koPlingflens,4 (mm)Diameter Poros d" (mm)Diameter baut 4 (mm) x

Jumlah baut.nBahan baut; bahan flens

5

I

,1

:l-t

rI

I

2.3 Kopling Kaku 33

maka ambillah harga kadar karbon terendah sebesar 0,2 (o/") dari kadar yang dimungkin-kan antara 0,2 dan 0,3 (o/J, lalu kalikan dengan 100 dan tambahkan 20 pada hasilperkalian tersebut untuk memperoleh harga kekuatan tarik o6 dari bahan yang ber-sangkutan.

Selanjutnya pilih ^!fr sebesar 6 atau 5,6, dan tentukan sl dengan memperhatikanapakah ada alur pasak atau tangga pada poros, untuk memperoleh tegangan geser yangdiizinkan z, (kg/mm2). Kemudian tentukan faktor koreksi K, (lihat 1.3). Jika dapatdipastikan bahwa nanti tidak akan ada elemen yang dipasang pada poros yang dapatmemberikan momen lentur, maka ambillah faktor koreksi lenturan Ct : l, dan jikananti ada kemungkinan mengganti kopling dengan sabuk-V atau alat transmisilain yang menimbulkan lenturan maka harga C6 perlu diambil antara 1,2 hingga 2,3.Diameter poros d" (mm) selanjutnya dapat dihitung dengan persamaan (1.6), dan ukuranyang diambil dapat diperoleh dari harga-harga dalam Tabel l.Z.

Jika kopling akan dipasang pada poros dengan menggunakan pasak, tentukandiamefer luar kopling sedemikian rupa hingga harga diameter poros yang diperolehdari perhitungan terletak antara harga diameter lubang maksimum dan minimumdari Tabel 2.1, Dengan demikian maka seluruh ukuran kopling dapat ditentukan.Selanjutnya hanya perlu dilakukan pemeriksaan pada diameter baut serta jumlahnya,dan tebal flens. Bahan kopling dari standar yangadamencakup SS4IB untuk baut danmur, FC20, sc42, sF45, dsb. untuk flens, dll. (Tabel 2.2). Dalam hal ini telah diambil

Tabrcl 2.2 Bahan untuk flens dan baut kopting tetap.

*E{E Tipe standar Lambanl Perlakuan panas Kekuatan

tarik (kg/mm2) Keterangan

o|rr

Besi cor kelabu(Jrs G 5501)

FC20FC25FC30FC35

Pelunakan temperaturrendah 20

253035

Baja karbon cor(Jrs c 5101)

sc37sc42sc46sc49

Pelunakan JI

424649

Penormalan.Kadang-kadangsetelah penor-malan dilanjut-kan denganditemper.

Baja karbon tempa(Jrs G 3201)

sF50sF55sF60

Pelunakan 50-6055-6560-70

Perlakuan panaryang lain jugadilakukan.

!

Baja karbon untukkonstruksi mesin

(Jrs G 3102)

s20cs35Cs40cs45C

q506070

Baja karbon untukkonstruksi biasa

(ns G 3101)

ss4lBss50B

q

50

Baja batang difinisdingin

(Jrs G 3123)

s20c-Ds35C-D

5060

Bab 2. KoPling TetaP

faktor-faktor keamanan yang cukup besar hingga pada umumnya ukuran yang ditentu-

kan secara di atas akan lutus dari hampir semua pemeriksaan. Namun demikian jika

ternyata masih kurang kuat, dapat diambil bahan baut yang mempunyai kadar karbon

yang lebih tinggi, atau ambil bahan lain untuk flensnya'' iuotuk dalat menyetel lurus kedua sumbu poros secara mudah, permukaan flens

yang satu dapat dibubut ke dalam dan permukaan flens yang menjadi pasangannya

dibubut menonjol sehingga dapat saling mengepas'Bagian yang perlu diperiksa adalah baut. Jika ikatan antarl kedua flens dilakukan

dengan baui-bJ,rf pu., di mana lubangJubangnya dirim, maka meskipun diusahakan

ketJitian yang tinggi, distribusi tegangan geser pada semua baut tetap tidak dapat di'

jamin seraga.. fr4ulin banyak jumlah baut ydirg dipakai, makin sulit untuk menjarnin-k

..r"gu-uo tersebut. Sebagai contoh dalam hal kopling yang mempunyai ketelitian

rendah-, dapat terjadi bahwa hanya satu baut saja yang menerima seluruh beban transrnisi

hingga daiam waktu singkat akan putus. Jika setelah baut ini putus terjadi lagi pem'

bebanan pada satu baut, maka seluruh baut dapat mengalami hal yang sama dan putus

secara bergantian.Biasanya dalam perhitungan dianggap bahwa hanya 50 (%) saja dari seluruh baut

jang berjumlah z buah -.n"rio,"

seluruh beban secara merata. Jika jumlah blut *kti!junl 1n"o"oggung beba'n dinyatakan dengan n"mak4dengan mempergunakan lambangi

T:4Ia\"rrr"B;1ug.^^)

"r: #rr"r(kg/mm2)Ta S tao

16o adalah suatu harga yang diperoleh misalnya dengan membagi kekuatan ta:

4l (ktTinmr) dari bahan SS4l dengan faktor keamanan Sfa : 6. Bagian yang mengala

konsintrasi tegangan seperti bagian ulir harus dijauhkan dari permukaan kontak

kopling. Dalam hal ada tumbukan, maka ro harus dikalikan dengan faktor Ka

dipilih antara 1,5 dan 3.Bagian berikutnya yang memerlukan perhatian adalah flens. untuk kopling ya

dipergUnakan bagi tugas-tugas p€nting seperti menghubungkan turbin dengan

pakailah baja tempa untuk menghindari adanya bagian yang keropok. Untuk pema

l,ritt urn,r-oya dipakai besi cor, dan jika dikehendaki bahan yang agak lebih kuat

dipakai baja cor. farena bagian yang keropok peka terhadap tumbukan' maka fa

koreksi K" harus diambil sebesar 2 atalu 3 dan dikalikan pada tp'

Dengan memakai lambangJambang dalam Diagram 5, rumus

adalah

T : nckrt

2ToF - nCzF

tp 3 tlto

Maka

2.3 Kopling Kaku

Jika baut pas dipakai, gesekan atara kedua flens dapat juga meneruskan momen;tetapi gesekan ini biasanya diabaikan.

Ada juga flens yang ditempa menjadi satu'dengan poros pada ujung poros dandisebut poros flens tempa. Keuntungannya adalah diameter flens dapat dibuat kecilkarena tidak memerlukan naf.

[Contoh 2.1] Pilihlah suatu kopling flens kaku yang dihubungkan dengan porosbaja liat dengan sebuah pasak untuk meneruskan daya sebesar 65 (PS) pada 180 (rpm),dan periksalah kekuatan baut dan ffens.

IPenyelesaian]

P:65 (PS):0,735 x 65:47,78 (kW),zt : 180(rpm)

f" : 1,2Pa : 1,2 x 47,78 : 57'34 (kW)T :9,74 x 105 x 57,341180: 3,10 x 105 (kg.mm)

Dilgan mengambil kadar karbon untuk baja liat sebesar O,2O (%), maka kekuatanmiknya o" adalahot:0,20 x 100 * 20 : 40 (kg/mm2)

Sft : 6,0, Sfz:2,0r-: 4ol(6,0 x 2,0) : 3,33 (kg/mm2)

&:2,0, Cr: l ,of s l l r /3

4: L# x 2,0 x 1,0 x 3,10 x l05J :98,2 (mm) -- 100 (mm)

Dari Tabel 2.1, A : 355 (mm), B : 260(mm), C : 180(mm), Z : 125 (mm)

a :25 (mm), z : 8e:0,5,n":0,5x8:4

8x3,10x105rb:

*3--x 4 x 260: l,2l (kg/mm2)

Dengan bahan baut SS4IB, oa: 4l (kg/mm2)

Faktor keamanan Sft: 6,Faktor koreksi Kt: 3,0ru : 4ll(6 x 3) : 2,28 (kglmm2)

l,2l < 2,28,baikBahan flens FC20, ,F: 35,5 (mm), o" : 17 (kg/mm'), Sfr : 6,

Faktor koreksi Kr : 3'tr,: 17l(6 x 3) : 0,94 (kg/mm2)

2x3,10x105'F-nx1802x35.5

3,0 x 0,17 : 0,51 < O,g4(kg/mm2), baikDiameter luar kopling A : 355 (mm) kopling standar

4 : .100 (rirm), Baut: M25 x 8 (pcs)

Bahan baut: SS4l..Bahan flens: FC20

Ujung poros mesin yang digerakkan sering kali lebih pendek dari pada panjang naf

35

/i\

@\t/i\'3

@

6fi.ilW

,@

tu

@

@

@

@@@

@

@

@@

2.4

Bab 2. KoPling TetaP

kopling standar. Dalam hal demikian ukuran kopling standar harus dirubah' Di sini

p"ifu iipttfratikan bahwa pasak juga akan menjadi lebih pendek' -

Di dalam JIs Bl45l, iiu-.i"itrr"t maksimum kopling standar adalah 355 (mm)'

Diameter poros terbesar adalah 100 (mm). Jika suatu poros harus dibuat lebih besar

dari yang diperlukan, maka kopling perlu direncanakan tersendiri' untuk melakukan

p"rrn*n-"uo tersebut, pengetatruan a"tut dan tata cara standar seperti yang diuraikan

di atas tetaP daPat diPergunakan.

Kopling Karet ban

Mesin-mesin yang dihribungkan dengan penggeraknya melalui kopling flens kaku,

memerlukan p.oy"t"ti y"ng [ng", tetiti agar.kedua sumbu poros yang saling.di-

hubungkan dapat menjadi t"t"u g"t{ lurus. Selain itu, getaran dan tumbukan yang terjadi

J"U--p"n"-.ao A"y" a*ari mesin penggerak dan yang digerakkan tidak dapat

diredam, sehingga Oapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik'

Untuk -.rrgttina"ti

kesulitan-kesulitan di atas dapat dipergunakan kopling karet

ban. Kopling ioi a"pai uft.4" dengan baik meskipun kedua sumbu poros yang di:

hubungkannla tidak benar-benar lurus. Selain itu kopling ini juga dapat meredam

tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi'

Meskipun ierjadi terai".t "n

pada pemasangan poros, dalam batas-batas tertentu

seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.), kophng ini masih dapat meneruskan daya

;J";;; ffi*i-t;;angan dan pelepasan juga dapat dilakukan dengan mudah karena. hubungan dilakukan denganjepitan baut pada ban karetnya. variasi beban dapat pula

diserap oleh ban tcaret, sJaangtan hubungan listrik antara kedua poros dapat dicegah'

Gambar 2.3 memperlihatkan .utunuo ban'karet yang umum dipakai'

Eksentrisitas e

tidak lebih dari'l/.

diameter luar kopling

lnklinasi 0

tidak lebih dari 4 .

Kompresi tidak lebih dari

lV/"tebd kopling C.

Perpanjangan tidak lebih d^ti5%

tebal koPling C.

Gfu.2.2Daerahkesalahanyangriliperbolehkanpadakop|ingkaretban.

Karena ,keuntungannya demikian banyak, pemakaian -kopli"g -ini

semakin luas' i

Meskipun harganya agakiebih tinggi dibandrngkan dengan kopling flens kbku' namunl

keuntringanyangdiperolehdarisegi.segilainlebihbesar.Beberapaprodusenkopl inginimenyediakanukuran.ukuran-standar.uyr|

merencanakan atau melakulian pemilihan, perlu diketahui lebih dahulu besarnya dayal

yang akan diteruskan, putaran poros' mesin yang dipakai' pttYT,11?,i, i::::,i*l

, "p, , t ipadaperencanaankopl ingf lens.Setelaht ipeyangsesuaidipi l ih 'kemudlan!diperiksa kekuatan bagian-bagiannya serta bahan yang dipakai' l

Ada beberapa hal penting yang n"ru, Jip"rn"tit"o seperti pada kopline nenslI

IL

2.4 Kopling Karet ban 37

Logam pemasang

Karet luarBerkas kawat

lenang banKaret dalam

oolt

o

Gbr. 2.3 Susunan kopling karet ban. Gbt.2.4 Yariasi momen puntir.

Sudut putaran (rad)

kaku. Salah satu dari padanya adalah taksiran variasi momen puntir, sebagai tambahanatas momen yang dihitung dari daya dan putaran poros.

Misalkan momen puntir yang diteruskan bervariasi seperti dalam Gambar 2.4.Garis putus-putus menyatakan mom€n puntir 7. (kg.mm) yang dihitung dari dayanominal P (kW) dan putaran n 1 (rpm) dari suatu motor listrik. Motor tersebut mampumemberikan daya tambahan yang cukup besar sesuai dengan permintaan di atas dayarata-tata yang sesungguhnya.

T^:9,74 x lOs x P/2, (kg.mm) (2.6)

Bila terdapat sedikit variasi momen, kalikan harga T^ dengan faktor koreksi /untuk tumbukan dan umur ban. (Lihat Tabel 23).

Bila variasi momen sangat besar seperti dikemukakan di atas, kalikan harga Tn.",(kg'mm) yang terbesar dalam satu putaran dengan faktor koreksi yung sama fc sepertidi atas.

Ta: f"T^,* (2.7)

Pilihlah ukuran sedemikian rupa hingga momen fa (kg.mm) lebih rendah daripada momen normal maksimum dari kopling standar 4 (kg.mm).

Perlu juga diperiksa apakah momen awal yang dikenakan beberapa kali dalamsehari juga lebih rendah dari harga Z6 ini.

Untuk perhitungan diameter poros, faktor koreksi K, untuk poros sudah tercakupdi dalam 7r. Faktor koreksi lenturan C, ditentukan atas dasar perkiraan apakah koplingtersebut di masa mendatang akan diganti dengan alat lain yang menimbulkan momenlentur pada poros. Biasanya perhitungan didasarkan atas harga Ct: l, yaitu dengananggapan tidak akan ada penggantian kopling dengan alat lain.

Dengan demikian rumus untuk diameter poros adalah

d": (2.8)

Diameter poros dari motor induksi yang tertutup dan didinginkan dengan kipas di-perlihatkan dalam Tabel2.4. r

Selanjutnya, perhitungan kekuatan geser dari bagian permukaan ban yang menempelpada logam pemasang diperlihatkan dalam Gambar 2.5.

Bagian yang menempel dapat dibagi atas bagian piringan dan bagian silinder.Luas tempelan 51 dan 52 (mm2) uhtuk ukuran-ukuran yang bersangkutan diperlihatkan

lT,,f"

38 Bab 2. Kopling TetaP

Penalcaian PaktekMotor listrik-PomPa minYakMotor listrik-roda gigi rcduksiMotor listrik-kompresor

Tabte 2.4 Diameter poros motor induksinginkan dengan kipas).

Penakaiot praktekMotor torak-roda gigi reduksi(4 silinder)

Motor torak-pompa minYak(4 silindcr)

Motor torak-generator(6 silinder)

tiga fasa (tertutup seluruhnya' didi-

f'2,5

2,5

3,5

T1,02,03,0

Tabel 2.3 Faktor koreksif .

Macam penggerakmula

Watak sisiyang digerakkan

Variasi momen puntir

Kecil Sedang Besar

Motor listrikTurbin uap

Motor Diesel de-ngan 6 silinderatat lebih. Motorbensin dengan 4silinderataulebih

Motor Diesel de-ngan kurang dari6 silinder. Motorbensin dengankurang dari 4 si-linder

I

Momen awal : kecilVariasi momen : kecilKejutan : ringanPutaran balik : tidak ada

I -1,5 1,5-2 2-3

II

Momen awal : sedangVariasi momen : sedangKejutan : sedangPutaran balik : tidak ada

1,5-2 2 -2,5 2,5-4

mMomen awal : besarVariasi momen : besarKejutan : beratPutaran balik : banYak

2 -?-5 ?5-?5 3,5-5

(mm)

PS kw 4 (kutup) 6 (kutup) 8 (kutup)

0,5I2357,5

1015202530

o,40,751,5))J,I

111518,520

l+1618-192+282+2828-3532-353542

42454855

18-1922-242+2828-3532-353242

4245

454848-5555-60

2224283535424248))6065

2.4 Kopling Karet ban 39

Gbr.25 LrmbongJrmbmg pcdt Lophng luet bm.

dalam Tabel2.5. Jika diameter luar dari bagian piringan dan silinder adalah d, daa d,(mm), maka tegangan geser ?, (kg/mrn,) yang tirnbul pada bagian yang menempeladalah

( t ,#+s,!)" , : ro

r,: nl\!'#* t'+) (2.e)

Tegangan geser yang diizinkan rta antarx ban kopling dan logam pemasang adalah0,M (kg/mm'z).

r, S tro (2.10)

Pemeriksaan selanjutnya perlu dilakukan pada baut pengikat antara flens denganTrld 2.5 Ukuran-ukuran dasar dan kapasitas kopling karet ban.

&rn

Ukurm kopling Baut Flcot

Monco

nornrlLus jc?itm Dia.Fpitatr Lbs Dia.baut

Jumlahbaut

Dia. xjualbagi

Dia.lw

Da.bu

Db.por6E totd ennf

I s, & d, cl2 c B n dxp E Fnrt!.

tv (ksn) (krn) Gpo)

il.,&.#fi

,&ilg!m

irldu.lfllrxm

m23?86332840415*756ti

t$2e,1?f0i2414104]f337Z*

12541Et42713299638433361E0

120r'.s170E226376432M

8299

tt6t2t1461662m267356422526

64t395

r06t22l3tt&214272350430

3945515t6182

106r39t73220

506575t5

100tt2t4180236290370

2x 62x 62x 62x 62x 62x 62x 62x 62x 62x 82x12

6xlp8 x.1,25

l0 x 1,5l0 x 1,512 x 1,7512 x 1,7512 x 1,7516x2pIt x 2,524x3p24 x 3.0

849t

tt2t25140t62t952&332445560

32445504t0

100r25l60

310

1E22252a

45567l90

t50M

93lut25t4l15tt792242E6363473620

4E

t2l720a36t2

160sfi)

lm

l0m3042507290

205,|(D

t25o25{n

5(m'aiq)lln{m3fi)32m26021(Dr6ql1200r@0

t-II

r& Bab 2. Kopling Tetap

logam pemasang kopling ban. Dalam hal kopling flens faku ya4g diikat dengan bautpas, perhitungan kekuatan didasarkan pada setengah darijumlah seluruh baut, karenadistribusi gaya geser yang tidak merata. Tetapi pada kopling karet ban, karena flensdiikat dengan baut tanam, maka momen yang diteruskan dapat dianggap terbagi ratapada semua baut. Derigan pemakaian baut tanam ini, tegangan geser terjadi pada ulibaut sehingga konsentrasi tegangan harus diperhatikan. Di sini faktor konsentrasitegangan dapat diambil sebesar 3,0. Maka besarnya tegangan geser yang diizinkanpada baut adalah

16o: oef (Sf1 x Sfr) Q.ll

Jika diameter inti baut adalah d,, inaka

8T-"*xu: iEvi"v-Ef l " : f l

Akhirnya, pada kopling yang dipergunakan untuk meneruskan daya daripenggerak mula dengan momen puntir yang sangat bervariasi seperti sebuahtorak dengan jumlah silinder sedikit, atau kopling untuk menggerakkan mesinbeban yang bervariasi secara periodik, maka getaran puntir perlu diperiksa.

Jika jumlah puncak momen tiap putaran adalah v, dan putaran poros adalah(rpm), maka frekwensi variasi momen puntir adalah vnr.Dalam hal sepertiyangtunjukkan dalam Gambar 2.4, besarnya frekwensi adalah2nr.

Sekarang akan dihitung frekwensi pribadi dari poros. Momen inersia porosdigerakkan dinyatakan dengan d (kg'cm's2). Jika GDI (kg'm2) diberikan,It : l}a x GDI l@ x 980). Ini adalah jumlah momen inersia beban dan ll2 daliinersia kopling. Momen inersia dari satu flens dapat diperoleh dari Tabel 2.6,besarnya adalah setengah dari selisih antara momen inersia logam pemasang daninersia badan kopling.

Momen inersia dari motor induksi dapat diperoleh d,ari GDldari Tabel2.7. Jumla

Tabel 2.6 Momen inersia kopling karet ban.

No. KoplingKonstanta pegaspuntir kopling

(kg.cm/rad)

Momen inersia (kg.cm2)

Badan koplingLogam

pemasang

No.100No.120No.140No.l60No.l85No.210No.265No.3,t0No.445No.550No.700

4,25 x 1037,91 x 1032,02 x lOa1,77 x lDa2,94 x l}a3,91 x 1046,07 x 1041,88 x 10s5,10 x 1051,00'x 1061,80 x 106

0,00350,00790,0160,0300,0490,0870,381,073,4

t7

0,00860,0200,0400,0740,1300,230,833,1

10,12984

2.4 Kopling Karet ban

Tabel 2.7 GD2- drri motor induksi tiga fase (tertutupseluruhnya, didinginkan dengan kipas).

(kg'mt)

PS kw 4 (kutup) 6 (kutup) 8 (kutup)

0,5I2J

)1S

1015202530

0,40,751,5))71

111518,522

0,0060,0130,0190,0310,0630,130,190,27o,370,590,72

0,0090,0170,0310,0520,1270,220,360,520,951,21,4

0,0150,0280,1020,120,230,370,551231,7244

an dari lDa x GDz*l(a x 980) dan ll2 dari momen inersia kopling adalah I^.Jika roda gigi reduksi dipakai antara motor dan kopling, maka GD2 dari motor

dan pinyon harus dikalikan dengan kuadrat dari perbandingan reduksi i(i > l). Hasilperkalian tersebut setelah ditambah dengan GD2 dari roda gigi kemudian dikalikandengan (104/4 x 980).

Jika konstanta pegas kopling ban adalah k(kg'cmlrud), maka harga ukuran-ukuran yang bersangkutan adalah seperti yang tertera dalam Tabel 2.6. Dengan sistimporos seperti yang digambarkan dalam Gambar 2.6, putaran kritisnya n, (rpm) adalah

(2.r4)

Adalah suatu hal yang dapat dipandang baik jika frekwensi variasi momen puntirvn, tidak lebih dari 0,8 n,.

Suatu diagram untuk pemilihan kopling macam ini diberikan dalam Diagram 6.

lContoh 2.21 Sebuah kompresor yang menimbulkan variasi momen puntir sepertidalam Gambar 2.7 dalam satu putaran poros, digerakkan oleh sebuah motor induksisebesar 5,5 (kW) pada 960 (.pm). Pilihlah suatu kopling karet ban untuk menghubung-kan kedua mesin tersebut. Motor tersebut mempunyai poros berdiameter 42(mm),GD2 sebesar 0,22(kg'm2), dan 6 buah kutup, sedangkan kompresor mempunyai GD2sebesar 0,12 (kg.m2). Ukuran kopling dsb. terdapat dalam Tabel2.3.

7" : 5,02 Lg'm

Sisi penggerakSisi yang digerakkan

4l

(ks

o

Sudut putaran (rad)

Gbr.2.6 Pendeketen surtu sistem poroo. Gbt.2.7 Variasi momen puntir drri contoh 2.2.

'{.ln '"4 t-

Bab 2. Kopling TetaP

Diegren elinn untuk mcmilih kopling tetrp ft:nis heret bsn

START

aDsya yant akan ditransmisikan P(kw)Putaran

2 Momen yang ditraasmisikan T' (kg

Momen puntir maksimum <hlamsatu putaran T*(kg mm)Jumlah puncak dalam satu Putaran v

5 Momen rencana llkg mm)

6 Femilihen ukuran kopling ban karOtMomen normal maksimum I, (kgm)Diameter Dusat baut I (mm)Diam*ir naf C (mm), Panjang naf t(mm).Diamcter baut dxjumlah baut z

Bahan poros, perlakuan pa-nasKekuatan tarik os Gdnm')Faktor keamanan SIr, Sf,

9 Diameter poros d" (mm)

--'Penksa diameter

l0 naf dan diameter

ll sentrasi tegangan

2 Luas tempel Sr, S, (mm2) Tegangangpser yang diizinkan t. (kg/mm2)

13 Tegangan geser Pada bagianyang menemPel t (kg/mm')

! l ' 'ad

15 Bahan baut, Perlakuan PanasKekuatan tarik or" (kgmm'z)Diameter akar baut drt (mm)Diameter Pusat baut A (mm)Judah baut nSft, Sfr, faktor koreksi f

16 Tegangan geser baut^Yangdiizinkan tr" (kg/mm')

17 Tegangan geser baut tt

lE f"t6: t5o

9 Momen inersia sisi Penggerak /.(kg mm2)Momen inersia sisi Yangkan d (kg mm2)Konstanta Pegas koPling /c(kg cm/rad)

20 Putaran kritis n" (rPm)

; 9: (o,s-0,8)t'\- nc /

22 Nomor koplingDiameter poros d" (mm)Bahan porosDiameter baut do (mm)Jumlah baut 2n"Bahan baut

1It

v-/

2.4 Kopling Karet ban 43

[Penyelesaian]

O P : 5,5 (kW), n, : 960(rpm)@ T^:9,74 x 105 x 5,51960: 5580 (kg.mm)@ 7.n* : 11000 (kg'mm),v:2

@ bari Tabel 2:7, f" : 3,gO Ta: 3,0 x 11000 : 33000 (kg.mm)@ No. 265 A :265 (mm)

Momen normal maksimum Tu = 36(kg.m) > 33000 (kg.mm),B:140 (mm), C: 100(mm),I :71(mm), F: l | (mm),d: 12(mm),n:2x6Bahan poros S45Cor : 58 (kg/mm2), s/, : 6,0dengan alur pasak Sfz :2,5Pengaruh tangga poros adalah kecil.

58"': 60lZ,-

3,87 (kg/mm2)

f5t l r l t4 : L*:

x soool : 35'l (mm)Diameter poros sebesar 35 (mm) dapat dipandang cukup. Tetapi karena diameterporos motor adalah 42 (mm\, maka diameter yang sama juga harus diambil untukporos yang digerakkan.Dengan diameter naf kopling No. 265 sebesar 100 (mm), diameter lubang poros"maksimum adalah 56 (mm). Jadi diameter poros sebesar 42 (mm) adalah cukupbaik.Periksa konsentrasi tegangan pada alur pasak.untuk diameter poros sebesar 38 sampai 44 (mm), ukuran pasak adalah 12 x g.Jari-jari filet rr, rz : 0,25 sampai 0,,10 (mm) -+ ambil 0,4 (mm). Maka 0,4f42 :0,0095, a : 3,2Konsentrasi tegangan ternyata lebih besar dari taksiran semula yaitu sebesar 2,5.Karena itu perlu diadakan koreksi.3,87 x 2,513,2 :3,02(kg/mm2)

Periksa apakah tegangan geser yang diperoreh dengan mengalikannya dengan7a : 33000 (kg'mm) untuk poros tanpa pasak adalah lebih kecil dari 3,02 (kg/mm2)atau tidak.5,1 x 33000/423 :2,27 < r12(kg/mm2)

- baik.

Luas penempelan antara ban dengan logam pemasang.Bagian piringan Sr : 10287 (m-t).Bagian silinder Sz : 6180 (mor').dt : 200 (mm), d2 : 164 (mm), zo : 0,04 (kg/mm2).

,: nrxmf (rorr',200 + 164 + 6180+) :0,023(kg/mm2)

1\ 4 --- 2/0,023 < 0,04, baikBahan baut S20C, ot:41(kg/mm2).

@

6't

o

@

@

a@@

!-

r : Bab 2. Kopling TetaP

dr ' , J 10,863(mm), B: l4o(mm),2 :6, sfr :6, sfz:3, f" :316": 4ll(6 x 3) : 2,28 (kglmm2)

8 x 1100O?D:ffi:o'283(kg/mm2)

3,0 x 0,283 : 0,849 <;2,28,baik

Kompresor: GD2 : 0,12 (kg' m2)

f : 10a x O,l2l(4 x 980) : 0,306(kg'cm2)

Kopling: 1" : (0,83 - 0,38) : 0,45 (kg'cm's2)

Sisi digerakkan /r : 0,306 + (0,4512): 0,531 (kg'cm's2)

Motor: GDz :0,22(kg'mz), I : l}a x 221( x 980) : 0,56 (kg'cm's2)

Sisi penggerak ^I, : 9,569 + (0,4512): 0,785 (kg'cm's2)' Konstanta pegas puntiran: k : 6,07 x 104 (kg'cm/rad)

@ n":tgm:4r80(rpm)@ 2 x 96014180 : 0,46 < 0,8, baik

@ No. 265 Diameter luar 265 (mm)

.Diameter poros 42(mm), bahan poros S45C" Baut Ml2 x 6(buah) x dua sisi

Bahan baut S20C

25 Kopling Fluida

Dalam tahun 1905 oleh Fettinger di Jerman dibuat untuk pertama kali suatuyang meneruskan daya melalui fluida sebagai zalpnrantara. Kopling ini disebutfluida, di'mana antara kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis.

Bila suatu impeler pompa dan suatu raner turbin dipasang salingdi mana keduanya berada di dalam ruangan yang berisi minyak, maka jika porosyang dihubungkan dengan impeler pompa diputar, minyak yang mengalir dari itersebut akan menggerakkan raner turbin yang dihubungkan dengan poros(Gambar 2.8). Momen puntir yang diteruskan adalah berbanding lurus denganlima dari diameter luar kopling dgn kuadrat dari putaran. Dalam keadaannormal, putaran poros output adalah lebih rendah dari pada putaran poros

Aliran minyak

Gelang inti

Selubung

Poros input

@

@

@@

Diameter D

III

Gbr.2.8 Bagan kopling fluida.

Poros output

I t*iur2.5 Kopling rfica

Ferpusti.r.ka:r nKc'ta ['!;,rlpf S

Umum45

Perbedaan putaran ini disebut slip, yang besarnya antara 2 sampai 5 (o/o) dari putaranporos input. Dalam keadaan slip sebesar ini efisiensi kopling mencapaihargamaksimum-nya.

Kopling fluida sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan dayabesar. Keuntungan dari kopling ini adalah bahwa getaran dari sisi penggerak dantumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan. Demikian pula pada waktu terjadipembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan terkena momen yaog mel"bihibatas kernampuan. Oleh karena itu umur mesin dan peralatan yang dihubungkannyaakan menjadi' lebih panjang dibandingkan dengan pemakaian kopling tetap uiasa.Selain hal di atas, diameter poros.juga dapat diambil lebih kecil. Start dapat dilakukandengan lebih mudah dan perc'epatan dapat berlangsung dengan halus, karena koplingdapat diatur sedemikian rupa hingga penggerak mula diputar lebih dahulu .u-p"'imencapai momen maksimumnya dan baru setelah itu momen diteruskan kepada poiosyang digerakkan. Jika beberapa kopling fluida dipakai untuk menghubungkan beberapapenggerak mula secara serentak, distribusi beban yang merata di

"nt"r" mesin-mesin

penggerak mula tersebut dapat diperoleh dengan mudah.Karena sifat-sifat tersebut di atas maka kopling ini banyak dipakai sebagai penerus

daya pada alat-alat besar, lokomotip, dsb., baik yang digerakkan oleh mltoi listrikmaupun (terutama) oleh motor bakar.

Cara memilih kopling fluida diberikan dalam Diagram 7 sebagai diagram aliran.Tentu saja diagram ini dapat dirubah dan disesuaikan dengan kondisi yang ada sertakonsepsi perencananya.

Dengan mengambil konveyor sebagai contoh mesin yang akan digerakkan, kitaakan meninjau perbedaan yang dapat diakibatkan oleh penggunaan kopling kaku dankopling fluida. cara ini dapat dipakai untuk memilih kopling fluida yang cocok.

Misalkan mesin yang digerakkan dalam keadaan bekerja dengan kapasitas bebanmaksimum. Jika gaya tahanan pada sabuk yang menarik adalah F(kg), diameter puliadalah D (m), dan kecepatan konveyor adalah v (mlmin\, maka mornen puntir tahananf (kg.m) adalah

T:Fx(Dlz)

Putaran n, (rpm) dari puli penggerak adalah

(2. I 5)

np: Vl(nD) (2.16)

Dengan efisiensi mekanis iebesar 4, daya rata-rata yang diperlukan adalah

p _T x (2nnr l60) _T x 2rn,'^:---6-:-6 e.r7)

Pilihlah untuk sementara daya PM,{ (kw) dan jumlah kutup (p) dari suatu motorstandar yang lebih besar dari daya di atas, dan carilah GD2 motor tersebut dari Tabel2.6.

Bagilah bagian-bagian bergerak yang akan dipercepat dari 0 hin€ga mencapaikecepatan v pada waktu start, atas bagian yang bergerak lurus dan bagian yang ber-putar. Tentukan harga GD2 (kg.m2) dari masing-masing bagian tersebut dalam bentukrnomen inersia sudut untuk menghitung jumlah harga GD2 pada poros puli. Hargatersebut kemudian dibagi dengan 4 x 9,8 untuk mendapatkan momen inersia ekivalenI, (kg'm' s') dari sistem.

F

- - - - -

=1-iir+:.:::- * '

.- ;::'':

ir f'.,i r ' i *J f.: :

K

1

a

t

7. Dirgnm alirrn mtuk memilili kopllng fluidr

5 Riencana poros

8-EGD2

12 Daya motor standar P (k\v)

START

i,iifi'l[?*o .o) cD, kopringTahanan rata'rata F (kg)Diameter Puli Penggerak D (mm)Kecepatan Z (m/min)GD2ikem2) pada Poros PuliWaktup€rcepatant"(s)

16 Tipe kopling ffuida Yangdipilih untuk sementaraGb2 kopling (kg m')

2 Momen beban f $g m)Putar4n n, (rpm) l7 Koreksl rencana roda gigi

reduksi karena slip padakopling fluidaKoreksi GD'3 Efisiensi mekanis 4

Daya rata-rata P. (kW)

l8 Koreksi ZGD2 (kgm2)4 Daya motor Pr; (kW)

:Iumlah,kulup (P)Putaran (rPm)GD2 dari motor (kg m') 19 Momen percepatan?" (kg m)

Momen start Io (kg m)

Rorcana. roda gigi reduksiGD2 r&a gi.gi ieduksi (kg m')

20 Momen nomiiral motor 7. (kg m)

22 Daya motor standar PM (kW)Momen Poros motor I; (kg m)

9 Momen percepatan 4 (kg m)' Moinen start I, (kg m)

A) Dihubungkanlalg dengan motorB) Dengan kopling 23 Pu: Pu^

24 Jumlah minYak ditentukanl0 Momen nominal motor I,

25 Nomor koPling fluidaJumlah minYakDaya motor Yang ditentukan P,(kw)Jumlah kutuP (P)

14 Daya motor Ya g ditentukan' Pl, (kw), :Jumlah rkutup (p) . .

7 RencanakoPling tetaP

Perpust;rka:inKatn Ltalaag

2.5 Kopling

Jika kecepatan sudut a : 2nnrl60 (rad/s) dicapai dalam jangka waktu percepatanlo" (s), maka besarnya percepatan sudut ar (radis2) adalah

dt = 2nn1l(60t")

Jika momen percepatan"a dalah T,(kg.m), maka

GD2 2nn,ro:reQ):4"w'6ot* (2.18)

Dalam keadaan pembebanan secara maksimum, momen puntir yang diperlukanuntuk start adalah

To=T+To (2.re)

Pada beberapa mesin, beban permulaan yang dikenakan tidak berapa besar, danbeban berat baru dikenakan setelah mesin bergerak. Tetapi, dalam uraian di sini dibahaskeadaan yang paling berat.

Penggerak rnula yang umumnya dipakai adalah motor induksi. Motor ini digolong-kan atas 2 tipe menurut rotornya, yaitu: motor dengan lilitan, dan motor dengan sangkarpada rotornya. Rotor sangkar selanjutnya dapat dibagi atas rotor sangkar bajing(squirrel cage), dan sangkar bajing khusus. Macam yang terakhir ini mempunyai arusawal yang rendah dan momen awal yang besar.

Motor dengan rotor lilitan harus selalu diberi tahanan awal pada sirkit sekunder.Pada waktu start, suatu tahanan yang besar ditambahkan untuk memberikan momenyang besar, dan dengan bertambahnya putaran, tahanan diperkecil sehingga motormengalami percepatan hingga tercapai putaran normalnya. Cara semacam ini selainmahal juga menyulitkan pengendalian jarak jauh.

Pada motor induksi macam sangkar bajing dengan daya kecil kurang dan 3,7(kW), tegangan jala dapat dikenakan secara langsung pada waktu start. Dalam halini arus awal dapat mencapai 400 sampai 600 (%) arus nominal. Motor dengan kapasitassebesar 5,5 sampai 15 atau 20(kW) menggunakan hubungan bintang-segitiga (I - A).Jika lilitan primer disusun dalam hubungan bintang pada wallu start, maka masing-masing lilitan akan mendapat tegangan sebesar l/J3 kali tegangan normalnya, dan arusyang terjadi hanya sebesar l/3 dari arus normalnya. Cara ini hanya dapat dipalcai untukstart dengan beban rendah. Motor dengan daya lebih besar dari 15 (kW) menggunakantransformator lilitan tunggal tiga fasa yang disebut kompensator start. Cara ini mem-punyai kelemahan dalam hal faltor daya yang rendah, pemakaian daya yang tinggi,dan mahal harganya.

Jika output nominal motor adalah Pr (kW) pada n1(rpm), maka besarnya momenpada beban penuh Zp (kg'm) adalah

D

7r:974xJ Q.2o)

Sekarang kita perhatikan lebih lanjut hubungun anta;rl Te dengan momen awal.Motor induksi sangkar bajing khusus seperti telah disebutkan di atas, masih dapat

dibagi lagi atas sangkar bajing ganda dan sangkar bajing alpr dalam.Momen awal motor ditentukan dalam standar tidak kurang dari 125 (o/o) Ip untuk

daya kurang dan 3,7 (kW) (tipe sangkar bajing), dan 150 (%) f , untuk daya lebih besar

48--'---*- Bab 2. KoPling TetaP

dari 5,5 (kw) (tipe sangkar bajing alur dalam dengan 4 kutup, dan 6 kutup). Mo

maksimum adalah 175 (%) Tr'Dalam kenyataan momen awal dan momen maksimum dari motorstandar

daya kurang dari 37 (kw) adalah kurang lebih 200 (%) Tr. Jika diperlukan momen

lebih besar dari momen awal motor standar, pemakaian suatu motor momen

dengan tahanan sekunder yang tinggi dapat menghasilkan momen awal sebesar

lebih 300 (o/o\ Tr, dengan mengorbankan sedikit efisiensinya'Karakteristik suatu motor induksi sangkar bajing menunjukkan momen maksi

pada 80 sampai go(%) putaran sinkronnya. Putaran sinkron n": l2oflp (rpm),

mana f : frekwensi sumber listrik (Hz), dan p : jumlah kutup. (Lihat Gambar 2.

Karena itu jika momen pada beban puncak lebih besar dari momen maksimum,putaran tidak dapat naik dengan cepat sehingga akan menjadi sangat panas dan da

terbakar pada akhirnya.

Momen max.

Momen awa Momen beban penuh

s 80_9Ol rffi%

(start) I\taran - (Putaran sinkron)

Gbr. 2.9 Kurva momen puntir terhatlap Putaran dari motor induksi tiga fasa.

Gambar 2.10 menunjukkan macam-macam hubungan antara momen danuntuk beberapa mesin. Momen yang diperlukan pada putaran 0 (o/o) merupakanpersoalan.

Gbr. 2.10 Kurva standar momen luntlrhadap kecepatan &ri mlmacam beban.

puntir

1Momen

q

o 1A: Unit motor-generator listrik18: Pompa sentrifugal (kecepat

tinggi; saluran keluar ditutullC: Kompresor torak

beban)4C: Pompa aliran aksial (sal

keluar terbuka)Putaran (/o)

r -t .

III

2.5 Kopling Fluida 49

Jika jumlah start dalam sehari hanya beberapa kali saja maka daya yang diperlukanadalah

P:r: : : " '$w)- 6l2on

di mana l(kg.m) adalah momen yang diperlukan, nr(rpm) adalahadalah efisiensi mekanis. untuk ini harus dipilih suatu motor denganP, (kW) yang lebih besar dari pada p di atas.

(2.2r)

putaran, dan 4output nominal

Jika motor sering sekali distart, maka To adalah lebih besar dari pada r. Denganmenganggap To + (1,25 sampai 1,5) r T, > T maka daya motor yang dipilih adalah

r^:r\i#" wvttSebagai pilihan lain dapat dipakai suatu motor induksi dengan rotor lilitan dan

tahanan awal untuk mengubah tahanan sekunder dalam 5 atau 6 tunggu pada waktustart (Gambar 2.ll).

(2.22)

Momen puntir

0

ArusGbr. 2.11 Tahanan dan momen puntir sekunder.

Jt f ,z JJ JaJ=o

- qr in I""r I

100

- Putaran motot (/"\

Ada juga suatu cara mengangkat dan melepaskan beban dengan kopling tak tetapdan rem, di mana motor penggerak dalam keadaan berputar terus. Hal ini akan dibahaidalam pasal tentang kopling tak tetap dan rem.

Gabungan antara suatu moter induksi sangkar bajing dan sebuah kopling fluidatidak memerlukan kompensator start. cara seperti ini memungkinkan .Lrt ?.ngunmenghubungkan langsung pada jala serta dapat dipakai untuk pengendalianjaratcjautr.Keuntungan khusus dari cara ini ialah adanya kemungkinan uniuk menstart motorsecara tanpa beban. Kemudian beban dihubungkan setetlah motor mencapai momenyang besar.

Seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.12(a), motor distart dan berputar hinggamencapai 93 (%) putaran sinkronnya dengan kopling fluida yang slip 100 (%\. p;datitik ini momen puntir motor mencapai 220 sampai 240 (%) mororn nominalnya hinggabeban dapat distart dengan lebih mudah dari pada dengan earayangterdahulu. Setelah

I'50 Bab 2. Kopling Tetap

________t@

putam porG motor (%)(a) Momen puntir dan arus bila dihubungkan langsung dengan motor

------ __ro0

o 2s & %) 60 ----80----

lPutenn poro mtor -

putum mtor x {l - pdbandirsap puluu kopling iufuts)(c) Momen puntir dan arus biladipakai topttg nuiOa

Gtu' 2'r2 ffi*:ififfullllf*,tlng.*ng

dengan motor dibandingkan dengan hubu-

itu pufaran poros output akan naik dengan cepat mendekati putaran poros input,dengan lain perkataan, slip akan turun dengan cepat dari roo rzl hingga mencapaisampai 5 (%\- Harga slip antara 3 sampai 5 (o/") ini adarah u-o- uot.rk kopling fipada keadaan bekerja terus.menerus. Jika dengan pemakaian kopling nuida aiknawati

oo

.!FE.Eaaa:!

E&>'c

I'd

600

{00

2fl)

G

-E---soFEA

.-R

I - - - ,oEIE6=

H---- l ( ) x

e_\ E

i---20!<!

A

go

Lq

EEEg,l 'q

!

s

roFAE

rnE

EttO b

208

0

a9

€Ee3s&t .>'5

!

kan akan mengurangi daya tarik, maka dapat diatur perbandinganliameter puliroda grgr reduksinya pada walru merencanakan alat yang bersarigkutan.

Bermacam-macam kopling fluida 1€lah dikembangkan menurut

aA

AE

Bt

c&D€

r3.rEG>

Putsran poror motor (7.)(b) Bila dihubungkan dengan iopling fluida

putir ymg dirsep kooling luida

Aru Oih dip.kai kopling 6uida)

Kopling murah dan iederhana dengari isi minyak y"n! t"tup sangat banyak

| -

2.5 Kopling Fluida

Ada pula kopling fluida dengan penyimpan minyak di dalam sirkit aliran minyak, sertakopling kembar yang merupakan gabungan antara dua kopling fluida dengan sirkitaliran minyak yang terpisah (Gambar 2.13).

Rusul pcndingin

lmpcla pompr

Potu penggerak Poros yilg digrrakk0

Macam kembar

Gh. 2.13 Mgcrm-mecrh koplingfluide.

Pada kopling-kopling yang dibahas terdahulu, momen yang diteruskan dikendalikandengan mengatur jumlah minyak di dalam sirkit, dan pada kopling yang terakhirpengendalian dilakukan dengan menghalangi sebagian dari sirkit aliran fluida denganplat penghalang. Cara yang terakhir ini dipakai pada kopling dengan kapasitas besardan mesin berputaran tinggi.

Diagram kapasitas suatu macam kopling fluida sebagai contoh diperlihatkan dalamGambar 2.la@). Bilangan-bilangan di samprng masing-masing garis lurus menyatakandiameter kopling dalam inch. Ukuran, jumlah minyak standar, berat, dsb., dari koplingfluida yang paling dasar diperlihatkan dalam Gambar 2.14(b).

51

Dengan penyrmpan minyak

>x(l

x(looob0

t{

ut

x

oooa0oA

Gbr. 2.14(a) Diagram kaposites dari kopling fluide.

52J

Rab 2. Kopling Tetap

----tt---lomor ukuran

Ukuran -----=\ 7,4 8,4 9,5 10,6 t2 13,5 t5 16.5 18,5 2l

Dameter luar D (mm) 215 248 277 306 360 395 440 498 563 606

Panjang total I (mm) 116 t t2 145 r54 r75 r90 175 187 224 234

Jumlah minyak (/) 1,0 1,6 aa 3,1 5 7 10 l3 16

Berat kering (kg) 4,0 4,7 9,2 20 25 35 60 100 130

GD2

(kgm')

Bagian luar 0,06 0,09 0,18 0,28 1,8 )9, 4,5 10,0 15,0

Bagian dalam 0,02 0,02 0,05 0,07 0,2 0,3 1,0 1< 2,0 5,0

Gbr. 2.1aft) Dimensidimensi dari kopling fluida dasar.Catatan: Ingatlah bahwa bagian luar haru^s.dif,ubunlkan langsung denganmotor.

[Contoh 2'3] Sebuah konveyor sabuk untuk memindahkan benda tertentu seringdistart dan dihentikan. Diameter puli penggerak D: 500 (mm), kecepatan sabuk z :120(m/min), tahanan rata-rata dalam keadaan berbeban F : 4201tg), eret roda gayadari bagian-bagian yang bergerak lurus dan berputar (terhadap poros puli) Gi, :

'3200(kgm'z). carilah kapasitas sebuah motor induksi 50(Hz),6 kutup (p) yang di-hubungkan langsung, untuk mencapai putaran penuh dalam 5 detik G) mulai darisaatstart. Carilah juga kapasitas motor untuk persyaratan yang sama tetapi dipasang denganperantaraan kopling fluida yang sesuai.

Kurva karakteristik motor induksi, kurva momen puntir beban dari konveyor,dan karakteristik gabungan antara kgdins fluida dan motor, diperlihatkan daiam2.15(a), (b), dan (c).

[Penyelesaian]

O F : 420(kg), D : 500(mm) : 0,5 (m)V:120 (m/min)Gp' :3200 (kg.m2), t

" : 5 (s)

@ T : 420 x (0,512): 105 (kg.m)np: Vl(nD) : l20l(n x 0,5) : 76,4(rpm\

@ Dengan4-0,85,

'++.*'<;.€fiiGaialiic**-*r;-

.- 1- ar!4!4

Milik Pcrpurtakaan UmuP2:5 Kopling, Kota Lfalang t3

-1I

E

P

.3E

at!

ET>5

o.=E

'EEE6rEs

Putum mtor (%)(a) Kurva karaktcristik motor

Putuu poros puli (%)(b) Tahanan konveyor

Puttraf, poros motor- : - - - - -100

putCran porq outpu-t-(%)(c) Karakrcrisit hubungan-antara'mditir din kopHhg fiuida

Gbr.2.f5 Diagram untuk Contoh 23.

r 105 x 2n x 76.4f. : -ildT665- : 9,68 (k\trr)

Misalkan diambil motor dng. Pu^: ll (kW), 6 (p), dan 960 (rpn).GD2 - 0,52 (kg.m2) (dari Tabel 2.6)Perbandingan reduksi i = 9@176,4 : 12,57Pergunakan 2 ttngkat reduksiPerbandinEan reduksi tingkat-l : i, : 1,2,1nV x 4,25Perbandingan reduksi tingkat-2: i, : 12,j7 + 4,25 x 2,96

m!E

60&

40b

E

20 1

0

6.38Edqi

^EEl|

>'5!

F

54 Bab 2. Kopling Tetap

Tingkat-l: dari Gambar 6.24, m :3, zr :20' zz: 2O x 4,25 : 85,

b:3 x l0:30(mm),dr:3 x 20:60(mm),dr:3 x 85:255(mm)

Dalam hal ini pakai GD2: ?850 (kgimt) x (nl4'1D2n'b'(o,7o7De)2 : 3080D;b

(kg'mt)Pinyon tingkat-l GD2 :3080 x (0,004 x 0,03 : 0,0012 (kg'mt)

Roda gigi tingkat-l GD2 :3080 x (0,25t4 x 0,03 : 0,3846(kg'm')

Tingkat-2: 1 I (kW), 9601(85120) : 226 (rpm)

Dari Gambat 6.24, m : 4, zt : 30, zq :30 x 2,96 x 89

b:4 x 10:40(mm),d. :4 x 39: l -20(mm),da:4 x 89:356(mm)

Pinyontingkat-2: GD2 :3080 x (0,12)4 x 0,04:0,0255(kg'm')

Rodagigi tingkat-2: GDz :3080 x (0,3504 x 0,04 : 1,979 (kg'mt)

Jumlah harga GD2 dari roda gigi (terhadap poros puli)

0,0012 x (85/20)'z(8gl3o)2 + (0,3846 + 0,0255) x (89/30)'z + 1,979:5,79

(kg'm')

Perhitungan poros

1l (kW), 960 (rpm), S30C-D, oa : 58 (kg/mm2)

Sfr : 6, Sfz : 2,5, % : 581(6 x 2,5) : 3,87 (kg/mm2)

Tv:9,74 x 105 x (1U960): 11160(kg'mm)

Cr:2, Kt :2d" : f(5,113,87) x 2 x 2 x 1116011/3 : 38,9 (mm) --+'10(mm)

Perhitungan kopling flens kaku.

Meriurut Tabel 2.1, kopling yang cocok untuk dihubungkan dengan poros ber-

diameter 40 (mm) adalah kopling dengan diameter luat A : 160 (mm) dan tebd

flens F: 20 (mm).

9D' :3080 x (0,16)4 x (0,02 x 2) :0,074(kg'm2)

iGD' : (0,52 + 0,074) x (85/20)'z(8gl3o\2 + 5,8 + 3200 : 3300 (kg'm')

3300 )n y 764 1T": f f i "-- :60:- , S:134,6 (ke'm)

Ta: lo5 + 134,6 : 239,6(kg'm)

(A) Motor dihubungkan langsung

@ Dari Gambar 2.15(a),jika harga yang diperoleh dengan membagi momen a

dengan 1,5 adalah momen nominal Ip (kg'm), maka

Tr : 239,611,5 : 159,7 (kg'm) > 105 (kg'm) (pada poros puli)

@ PR:159,7 x2nx76,4 : 14,7 (k\il)

6120 x 0,85

P,u : 15 (kW)

15 (kw) > 11 (kw), dari sini tembaii ke @.

GD2 :0,95 (kg'm2)

Jangan rubah modul, jumlah gigi dan lebar gigi.

Jika perlu rubahlah bahan yang dipakai atau perlakuan panas.

Ta :9,'14 x 105 x (15/960) : 15219 (kg'mm)

d": l(5,113,87) x 2 x 2 x l52l9lrt3 : 43,I (mm) -* 45 (mm)

\9

\,

@

ro

@@(x\,r<\,

\9,

Ir

2.5 Kopling Fluida

Kopling dapat tetap sama.2GD2 : (0,95 + 0,074)(8512q'z$9130\2 + 5,8 + 3200 :3369(kg.m2)

3369 2rx76,4 | - -__. .To: TR

t ---?6- * j : 137,5 (kg.m)

Ta: lO5 + 137,5 : 242,5(kg'm)Tr :242,511,5 : 161,7 (kg'm) > 105 (kg'm) (pada poros puli)

Pa:161,7 x2nx76,4

: 14,9 (kW)6120 x 0,85

Pu : 15 (kW)

Py : Pya,baikPm : 15 (kw), 6 (p), adalah motor yan! aipititr.

(.R) Dengan kopling fluida@ Put : ll (kW), 6 (p), GDz : 0,52 (kg.m')

@ ll (kW),960(rpm), No. 16,5GD2 :5,5 + 1,5 : 7,0(kg.m2)

@ Misalkan slip pada kopling fluida adalah 5(f).Perbandingan reduksi 960 x 0,95176,4.: 11,94Sesuaikan roda gigi tingkat-2. :l t ,94l$5120) :2,81 .z+ : 30 x 2,81: 84,3 -- 84, d+ : 4 x 84 : 336 (mm)GD2 :3080 x (0,336)4 x 0,04 : 1,570 (kg.m')Koreksi harga total GD2 dari roda gigi (terhadap poros puli).

@ Koreksi dengan harga yang diperoleh karena perubahan dari kopling kaku menjadikopling fluida.0,074 (kg.m') -- 3 (kg.mt)2GD2: (0,52 + 7)(8512q2$4130)2 + 4,96 + 3200: 4270(kg.m2)

4270 2r x 76.4 IU I

" :

4AT-,8" -6d-, S:

174,2(kg.m)

Ta: 105 + 174,2 :279,2 (kg.m)O Dari Gambar 2.15(c), kurang lebih 230 (ft) momen nominal sama dengan momen

awal, sehinggaTr : 279,212,3 : 121,4 (kg.m) (pada poros puli)

@ Pn:l2l,4 x 2n x'16,4

: I1,2 (krlf)6120 x 0,85e Pu : 11(k!v)

Momen poros motor Ta :9,74 x lOs x ft:

tl,l (kg.m)

A Pu: Pa*balk.

A Dari perpotongan koordinat ll (kW) dan 960(rpm) dari Gambar 2.14(a\ maka,dipilih kopling fluida No. 16.5 dengan penyimpan minyak.Dari kurva karakteristik kopling No. 16.5 dalam Gambar 2.16, dipakai minyaks/d No. 5, jumlah minyak 9,5 (l), shp 3 (%).

55

@'@'

(o'\,

@'

@'

@'@'@

I

I

!-

Bab 2. Kopling Tetap

Perhitungan untuk mengoreksi roda gigi reduksi tidak diperlukan karenaslip pada kopling fluida.

@ No. 16.5Tingkat minyak No. 5, jumlah minyak 9,5 (l), ll (kW), 6 (p)

0 6m 800 lm l2m rffiPutaran poros input (rpm)

Gbr. 2.16 Contoh-contoh kurvakopling fluida.

I

f '

(a) No. 16.5

Penggerak bagian luarMinyak kopling BJumlah minyak l0,l /Tanda *4

(b) No. 16.5

' Penggerak bagian luarMinyak kopling BJumlah minyak 9,5 /Tzndz #5

Put.ran poros inpul {rpm}

(c) No. 16.5

Penggerak bagian luarMinyak kopling BJunlah minyak 8,5 /Tanda #6

{

Puhr.n lbr6 input (rph)

t-

It

57

BAB 3. KOPLING TAK TETAP DAN.REM

Sebuah kopling tak tetap adalah suatu elerden mesin yang menghubungkan porosyang digerakkan dan poros penggerak, dengan putaran yang sama dalam meneruskandaya, ierta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaandiam maupun berputar.

Rem adalah alat untuk menghentikan putaran suatu poros dengan perantaraangesekan. Berbeda dengan kopling tak tetap yang membuat kedua poros berputar dengankecepatan sama, maka rem berfungsi untuk menghentikan poros atau benda yang sedangberputar. Sering kali penghentian ini harus dilakukan dalam waktu singkat hinggaberhenti sama sekali, dengan carayang aman. Kadang-kadang rem juga dipergunakanuntuk mengatur putaran suatu poros dengan mengurangi atau membatasi putaran.

Macam-macam Kopling Tak Tetap

Kopling tak tetap mencakup macam-macam berikut ini.

(1) Kopling Cakar

Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positip (tidak dengan perantaraangesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua bentuk kopling cakar, yaitu koplin g cakarpersegi dan kopling cakar spiral.

(2) Kopling Plat

Kopling ini meneruskan momen dengan perantaraan gesekan. Dengan demikianpembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan, dapatdihindari. Selain itu, karena dapat terjadi slip, maka kopling ini sekaligus juga dapatberfungsi sebagai pembatas momen.

Menurut jumlah platnya, kopling ini dapat dibagi atas kopring plat tunggal, dankopling plat banyak, dan menurut cara pelayanannya dbpat dibagi atas cara manual,cara hidrolik, dan cara maknetik. Kopling disebut keiing bila plat-plat gesek tersebutbekerja dalam keadaan kering, dan disebut basah bila'terendam atau dilumasi denganminyak.

(3) Kopling Kerucut

Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk bidang kerucut.

(4) Kopling Friwil

Kopling ini hanya dapat meneruskan momen dalam satu arah putaran, sehingghputaran yang berlawanan arahnya akan dicegah atau tidak diteruskan. Cara kerjanyadapat berdasarkan atas efek baji dari bola atau rol.

I58 Bab 3. Kopling Tak Tetap Dan Rem

(t Kopling Macam Lainnya

Termasuk dalam. golongan ini adalah misalnya kopling fluida kering atauserbuk, yang meneruskan momen dengan perantaraan gaya sentrifugal pada bubutiran baja d.i dalam suatu rumah, dan kopling fluida yang bekerja atas dasarsentrifugal pada minyak pengisinya. Karena kopling tersebut tidak dapat dihubungannya pada waktu berputar, maka dapat digolongkan dalam kopling tetip.

3.2 Kopling Cakar

Konstruksi kopling ini adalah yang paling sederhana dari antara kopling takyang lain (Gambar 3.1). Kopling cakar pese!1i dapat meneruskan momen dalamarah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar. Dengan dean tidak dapat sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tak tetap yang sebenarnya.nya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan berputar, tetapibaik untuk satu arah putaran tertentu saja. Namun demikian, karena timbulnya tukan yang besarjika dihubungkan dalam keadaan berputar, maka carasemacam ini hanya boleh dilakukan jika poros penggerak mempunyai putarandari 50 (rpm).

penggerak

(a) {b)

Gbr.3.l Dua macam kopling tak tetap.

Jika daya yang akan diteruskan adalah P (kw) dan putaran poros adalah n1 (serta faktor koreksi f. dm bahan poros dipilih, maka diametei poros dapat dihitmenurut tata cara Diagram 1. Sebuah alur pasak untuk menggeserkan cakar tentuharus disediakan.

Diameter dalam D1(mm), diameter luar D2(mm), dan tinggl h(mm) dariuntuk suatu diameter poros dn (mm) dapat ditentukan secara empiris (Garnbar 3

Gbr. 3.2 Lambang-,lnnnbang untuk kopling ca&.on.

r - -IrI

I

3.2 Kopling Cakar

D1 :1,2d"+10(mm)l

Dz.: 2d" + 25 (mm) !

h : 0,5d"+ 8 (mm) )

Momen puntir yang diteruskan adalah

T : 9,74 x 105 x f"pln, (kg.mm)

dan jika gaya tangensial d ftg) bekerja pada jari-jari rata-rata r, (mm), maka

r^: (Dt + D)14

(3.1)

(3.2\

F, : Tlr-

(3:3)

(3.4)

Jika luas akar dari cakar adalah ll2 dan @14|l@7 - D?\, maka tegangan gesert (kg/mm2) yang timbul pada akar cakar adalah

59

7:(8ln)F, l@i_D?)

Momen lentur yang bekerja pada cakar adalahujung cakar, di mana n adalah jumlah cakar.

Alas dari penampang cakar segi empat adalah (D, - Dr)12, dan tingginya adalahKD, + Dr)|{@ln), sehingga momen tahanan lenturnya adalah

_ l (Dz-D,\ fn(Dr+Dr)1,o:6' 2 'LTl

Besarnya tegangan lentur o, (kg/mmr) adalah

Frhot:

iZ

Tegangan geser maksimuft ?-u* Gg/mmr) adalah

?-",: fJ[TEyz

Jika harga ini lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan, makaTetapi jika lebih besar, maka Dr, D2, h, dsb. harus disesuaikan.

(3.6)

(3.7)

Dalam hal ini perlu ditegaskan bahwa penghubungkan dan melepaskan koplingharus dilakukan dalam keadaan berhenti.

Kini akan dicoba membuat diagram aliran untuk suatu contoh perhitungan (lihatDiagram 8).

[Contoh 3.1] Sebuah kopling cakar untuk putaran dua arah akan dihubungkan dengans€buah poros baja liat untuk meneruskan daya sebesar 1,5 (kw) pada 120 (rpn)"Tentukan diameter luar, diameter dalam dan tinggi cakar dengan rnengambil juamiahcakar 3 buah.

(3.5)

(F,ln).h, jika 4 dikenakan pada

(3.8)

dapat diterirna.

Bab 3. Kopling Tak TetaP Dan Rern

E. Diagram ahran untuk merencanakan kopling cakar

START

Daya yang akan ditransmisikan P (kW)Putaran poros nt (rPm)

2 Macam baja Poros (l C)Kekuatan iarik o, (kB/mm2)Sfi, Sf2 r"

Faktor koreksi IDaya rencana p (kW)Momen rencana f GE mm)

4 Faktor koreksi momen Puntir KtFaktor lenturan C,Diameter Poros d" (mm)

Macam baja bahan kopling (f C)Kekuatan tzrik o" (kg/mm')Faktor keamanan Sfr, Sf,Tegangan geser yang diizinkanr. (kg/mm')

Diameter dalam cakar Dt (mm)Diameter luar cakar D, (mm)Tinggi cakar ft (mm)

'Jari-jari rztarata r. (mm)

8 Gaya tangensial 4 (kg)

l0 Momen tahanan lentur cakarTegangan lentur Z (mm3)Cakar oo ftg/mm')

11 Tegangan geser maksimum r -.'(kg/mm'z)

12 r ^"1

to

13 Diameter poros 4 (mm)Diarneter dalam cakar Dt (mm)Diameter luar cakar D, (mm)Tinggi cakar ft ((mm)

" Bahan cakar

9 Tegangan geser cakar z (kg/mm')

3.3 Kopling Plat

[Penyelesaian]

P : 1,5 (k\il), n, : 120 (rpm)Dengan menganggap kadar karbon poros baja liat sebesar0,20 (%\, on : 40 (kg/mm2)Ambil mis. S/r : 6, Sfz: 2,5 (dengan alur pasak)x": 401(6 x 2,5) : 2,67 (kglmm2)

f" : l , Pa: P : 1,5 (kW)T :9,74 x 105 (1,51120) : t2175 (kg.rnm)Kr:2,5,Ct: ld" : [(5,112,67) x 2,5 x I x 12175]r/3 : 38,7 --+ 40 (mm)

@ Dengan menganggap kadar karbon baja liat sebagai bahan cakar sebesar 0,25 (l),on: 45 (kg/mm2), {fr : lo, sfz : 5,r,: 451(10 x 5) : 0,9 (kg/mm2)

@ Dr:1,2x40*10:58(mm)Dz:2x40*25:105(mm)h:0,5x40*8:28(mm)

61

Oo\

\,

r. : (58 + 105)14: 4l (mm)F, : l2l75l4l :297 (kc)

8 297

' : ='1195?.

sg\: o'099 (kg/mm'z)

a I (105 - s8) [z(105 + s8)1'z@ t:e ' z L-x3 ) :7141

297 x 28oo: frffi: 0,388 (kglmm'z)

@@

ro

@@@

(-mt)

?mu: : Jd3s-8zTZlTFggz- p : 0,218(kg/mm2)0,218 (kg/mm') < 0,9 (kg/mm2), baikd,: 40 (mm), Dt : 58 (mm), Dz : 105 (mm), ft : 28 (mm)Bahan cakar: baja liat (C:0,25%)

Kopling Plat

Kopling plat adalah suatu koplingyang menggunakan satu plat atau lebih yangdipasang di antara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehinggaterjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya. Konstruksi kopling ini cukupsederhana dan dapat dihubungkan dan dilepaskan dalam keadaan berputar. Karenaitu kopling ini sangat banyak dipakai.

Kopling plat dapat dibagi atas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak, yaituberdasarkan atas banyaknya plat gesek yang dipakai. Juga dapat dibagi atas koplingbasah dan kering, serta atas dasar cara pelayanannya (manual, hidrolik, numatik, danelektromagnitis). Macam mana yang akan dipilih tergantung pada tujuan, kondisikerja, lingkungan, dan sebagainya.

Bentuk kopling plat yang paling sederhana diperlihatkan dalam Gambar 3.4.Badan A dipasang tetap pada poros sebelah kiri, dan badan B dipasang pada porosdi sebelah kanan serta dapat bergeser secara aksial pada poros tersebut sepanjang pasak

e,

oz Bab 3. Kopling Tak Tetap Dan Rem

Gbr.33 Bryrn kopling plet.

Poros penggerak Poros yang digerakkan

Gbr.3/ LemblngJemblne untuh hopling plrt (setu Hdeng gcl).

luncur. Bidang gesek C pada badan B didorong ke badan A hingga terjadi

putaran dari poros penggerak di sebelah kiri ke poros yang digerakkan di sebelahPemutusan hubungan dapat dilakukan dengan meniadakan gaya dorong hingga

akan hilang.D, adalah diameter dalam, dan D" adalah diameter luar bidang gesek.

bagian bidang gesek yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya mempunyaiyang kecil saja pada pemindahan momen, maka besarnya perbandingan Drl D2lebih rendah dari 0.5.

Besarnya tekanan pada permukaan bidang gesek adalah tidak terbagi rataseluruh permukaan tetsebut; makin jauh dari sumbu poros, tekanannya semakinJika dalam Gambar 3.4 besarnya tekanan rata-tala pada bidang gesek adalah

(kg/mm2), maka besarnya gaya yang menimbulkan tekanan ini adalah

F: i (DT-o?)p

Jika koefisien gesekan adalah 1t, dan seluruh gaya gesekan dianggap bekerjakeliling rata-rata bidang gesek, maka momen gesekan adalah

T:t tF. '+

Harga pt dan harga tekanan yang diizinkan p"(kglmm2) diberikan dalam TabelHarga-harga koefisien gesek dalam tabel tersebut ditentukan dengan memperhitukeadaan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya karena telah tebeberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang diizinkan yang dibaik.

Selanjutnya harus diperhatikan pula GD2 dari poros yang digerakkan yang

dipercepat pada waktu kopling dihubungkan. Falilor keamanan koplipg harusdengan memperhatikan macam penggerak mula yang dipakai, variasi beban,GD2, dan ada tidaknya tumbukan.

3.3 Kopling Plat

Tabel 3.1 Harga p dan,po.

Bahan permukaan kontakLt

p. (kg/mm')Kering Dilumasi

Besi cor dan besi corBesi cor dan perungguBesi cor dan asbes (ditenun)Besi cor dan seratBesi cor dan kayu

0,10-0,200,1H),200,35-0,650,0H,10

0,08--0,120,1H,20

0,05-0,100,10-0,35

0,09{,170,05-o,08

0,007-0,070,005-0,030p2-0,03

Kerja penghubungan yang diizinkan dibatasi menurut banyaknya penghubungandalam suatu jangka waktu tertentu. Kenaikan temperatur juga dibatasi. Umur platgesek juga harus dihitung.

'Sekalipun untuk kopling plat yang sederhana, sebanyak mungkin segi yang pentingharus diperhatikan, agar kopling dapat bekerja dengan hhlus dan aman, karena koplingadalah suatu bagian yang penting. Suatu contoh perhitungan sederhana akan diberikandi bawah ini tanpa suatu diagram.

[Contoh 3.2] Rencanakan sebuah kopling trlat tunggal untuk meneruskan daya sebesar7,5 (kW) pada 100(rpm). Anggaplah besarnya perbandinfan diameter DrlDr: 0,8,koefisien gesekan F : 0,2, dan tekanan permukaan yang diizinkan pada bidang gesekpo:

"0,02 (kg/mm2).

IPenyelesaian]

O P : 7,5 (kW), nt : 100 (rpm)

@ Dengan menganggap daya nominal motor sebesar 7,5 (kW),t : 1,0

@ Pa: I x 7,5 :7,5 (kW)

@ T:9,74 x 105 x 7,5l l00:73050(kg'mm)

O f : (n l$(D|- o?)p":(nl4)( l -0,8\DZ x 0,02:O,Ws65Dtr@ r^: (Dr + D)14: (0,8 + l)Dzl4 : O,45Dz@ f - pF'r^:0,2 x 0,00565D? x 0,45Dr: 0,0005085D1 : 508,5 x t0-6 D3,@ 73050:508,5 x 10-6 D,

63

Dz:

"ilf, -L"

: 523,7 (mm) + 530 (mm)

@D2D1

: 530 (mm): 0,8 x 530 : 424 (mm)

Dalarn contoh ini, ukuran kopling hanya ditentukan dari perhitungan momensaja. Tetapi, dalam praktek karena percepatan dll. turut menentukan, maka perhitunganseperti di atas tidak cukup. Di bawah ini akan diberikan cara yang lebih lengkap.

1) Mula-mula ditentukan cara pelayanan pada mesin yang akan dipakai seperti:manual atau otomatik, langsung atau jarak jauh, serta macam pelayanan seperti: manual,hidrolik, nurnatik, atau magnitik [Gambar 3.5(a), (b), (c).

2) Tentukan maqlm kopling menurut besarnya momen yang akan diteruskan,plat tunggal atau plat banyak.

3) Pertimbangkan macam dan karakteristik momen dari penggerak mula. Jika

tr

& Bab 3. Kopling Tak Tetap Dan Rem

luarkopling

4) Untuk jangka waktu penghubungan sebesar 0,2 sampai I detik (s),

Tacam apa saja dapat dipakai. Namun untuk 0,2 (s) atau kurang, kopling basah han,!1-qat dipakai untuk kapasitas kecil. Terutamakopling dengan pelayanan hidrolik har

Gbr. 3.5 Penggolongan kopling menurut cara kerjanya.

variasi momennya besar, suatu kopling kering dapat dipakai dengan platroda gigi, atau kopling basah tanpa bentuk plat luar yang demikian. Jikadikenai beban tumbukan berat, ada baiknya dipakai kopling numatik.

Macam gigi

(b) Kopling hidrotik

(c) Kopling numatik

dihindari karena kerjanya lebih lambat dari pada yang lain.

t-

3.3 Kopling Plat 65

t untuk jumlah penghubungan kurang dali 20 kali/menit, semua macam dapatdpnkai, tetapi untuk Iebih dari 20 kali/rnenit, kopring basah tidak cocok.

6) Jika lingkungan kerja tidak baik, pakailah kopling basah, dan jika pemakaian@ling kering tak dapat dihindari, pasanglah kopling tersebut di dalam kotak yangfirmtup rapat dan kedap.

Momen Puntir

i) Momen yang dihitung dari daya penggerak

T : g74f"Pnl

dl

Jika P adalah daya nominal motor, f" : I dapat dipandang cukup karena sudahmcakup beberapa tambahan.

ii) Momen yang dihitung dari beban. Jika gayd yang ditimbulkan oleh beban

(3. r l)

(3.r2)

rdelafi F(kg), kecepatan beban adalah /(m/min), putaran poros kopling adalah n1ifrpm), dan efisiensi mekanis adalah 4, maka momen beban Tr(kg.m) dapaidinyatakan

fr:n+Uffi

illomen ini mencakup dua macam beban: pertama, beban berat sejak dari permulaanraerti pada konveyor, dan kedua, beban ringan pada permulaan seperti pada pemutaranGtnm mesin bubut bersama benda kerjanya dan kemudian beban penuh setelah pe-motongan oleh pahat bubut dimulai.

Jika beban berat sudah bekerja sejak permulaan dan harganya tidak diketahui,Ipka momen z(kg'm) yang dihitung dari daya motor nominal dapat dipakai secararftktif. Jika momen start adalah 2,. (kg.m), maka

7,, x T (3.13)

Momen maksimum pada kecepatan penuh kemudian dapat dianggap Tn(kg.m).Jika efek total roda gaya terhadap poros kopling adalah GD2 (kg.m2), tecepaian

mbtif adalah ltr : ,7 - n2 (rpm), di mana beban berputar dengan n2 (rpm)1,dan jangkanalitu penghubungan (dari saat kopling dihubungkan hingga kedua poros mencapaiFtaran yang sama) adalah lo (s), maka persamaan gerak dari seluruh benda yangberputar adalah

rTFE

6. ^r

9.

- i i : r . l t / , i i

:

Bab 3. Kopling Tak TetaP Dan Rem

Diagram alinn untuk memilih kopling elektro naknit

START

I Daya yang akan diransmisikanP (kw)Putaran poros motor nr (rpm)Putaran poros kopling nr (rpm)

2 Faktor koreksil

3 Daya rencana Pr'(kW)

Momen poros motor ?'t(kt m)Momen poros koPling T, (kg m)

5 Momen beban pada saat start ?ir (kg m)Momen beban setelah start Ir, (kg m)

6 GD2 pada poros koPling (kg m')Putaran relatif n, (rPm)

7 Waktu penghubungan rencana

'" (s)

Foktor keamanan koPling /

8 Momen start I" (kg m)

9 Pemilihan tipe koPlingPemilihan nomor tipe koPlingMomen gesekan statis I," (kg m)Momen gesekan dinamis Ir" (kg m)

I I Kerja penghubungan E (kg m)

E12 - : l

Eo

13 Waktu penghubungan sesungguhnya t@ (s) '

15 Bahan gesekVolume keausan yangdiizinkan 13 (cm3;Laju keausan Pcrmukaanw (cm37tg m)

l7 Umur dalam jumlah hari atautahun l[,o (hari, tahun)

l8 Nomor kopling elektro maknitBahan gesekWaktu penggantian bahan

r :Ja:(G?' \ ' t - 'o\+s / to (3.r4)

di mana Z: momen dari luar (kg.m), ./: momen inersia (kg.m.s2), g : 9,g(m/sr),@o:kecepatansudutawal(rad/s),60r:ke9epatansudutakhir(rad/s)

Jika momen p€rcepatan yang diperlukan untuk mencapai jangka waktu penghubu-ngan yang direncanakan l"(s) adalah 7,(kg.m), maka karena momen luar ?: Ta-7,, ,

r.- r,,:ffi(#-'#)i:r":ff i*r,,

Bila GD2 dan momen beban adalah kecil pada penghubungan, dan momen bebanberat dikenakan setelah terjadi hubungan, serta jika momen beban maksimum adalah712, dimana

,.:g## * ,,, .)r,,

GD2(n, - nr)375t. (3.15)

(3.r6)

(3.r7)

maka kopling tersebut dapat dianggap bekerja dengan momen gesekan statis. Dalamkeadaan demikian, pilihlah kopling dengan ?ls sebagai kapasitas momen gesekan statisdalam daerah berikut:

(3.18)

(3.re)

Tro > Tn'f

Sebaliknya, meskipun beban berat dikenakan kemudian, jika

GDz.n, -

I _1o:Ei l l * 711>2Tp

dan, bila momen beban berat dikenakan dari permulaan, maka pilihlah kopling dengan7oo sebagai kapasitas momen gesekan dinamis dalam daerah berikut:

Too > T;f Q.zO)

untuk kopling elektromagnit plat tunggal kering (Gambar 3.6) momen gesekanstatisnya diberikan dalam Tabel 3.2, dan momen gesekan dinamisnya dalam Gambar3.7.. Faktor keamanan ;f diberikan dalam Tabel 3.3.

(2) Keria Penghu[nngan

Setelah pemilihan kppasitas momen, perlu dibahas panas gesekan atau kerjapenghubungan olbh slip pada waktu berlangsung proses penghubungan. untuk koplingdengan kapasitas momen yang dipilih, kerja penghubungan yang diizinkan AiUeritanmenurut jumlah penghubungan dalam jangka waktu tertentu. Jika kerja untuk sekalipenghubungan lebih kecil dari pada kerja penghubungan yang diizinkan, maka dapat

.diterima.i) Pada waktu percepatan. Sekarang akan dicari kerja yang dilakukan bila beban

I Milik perpuitaka;rn Umun3.3 xoptind eut Koul blaf ang (

58 Bab 3. KoPling Tak TetaP Dan Rem

,t-----------lI r-qTl

I i l - i l t I I#+-Iff iLl] l @r

r ' - r - -Gbr. 3.6 Kopling elektromegnit dengan plar tunggal ker

Tabet 3.2 Contoh momen puntir geek statis untuk kopling elektromagnit plat tunggd kering.(Gambor 3.6).

Nomor kopling 1,2 2,5 ) t0 20 ,00 70 r00

Momen gpsek statis (kg'm) 1,2 )s ) 10 20 & 70 100

GD2 sisi rotor (kg'm2)GD2 sisi stator (kg' m2)

0,00130,ffi22

0,00340,0052

0,00E90,0150

o,o22r09322

0,0E820,1004

0,2r9t0,23r:

0,41240,503(

t,125'1,085:

Diameter lubang ds7Alur pasak bse x lq+o'r

155x2

205x2

257 x3

307x3

Q,

l0 x 3,55015x5

6015x5

70lEx6

ABc.L

Us

90.

2560500,3

110

357560,30,3

140

4290690,3

175

50lt5850,4

22014470

r3295,30,5

zffi15085

t57109

0,7

315180100168123

0,7

380205tnt92138

O,E

Berat (kg) 1,5 2,4 4,5 9,0 l6 25 3E,5 56

yang telah berputar dengan putaran nz$pm) dipercepat menjadi zr (rpm) sthubungkan dengan poros penggerak yang mempunyai putaran rl1 (rpm) dalyang sama. Kerja untuk satu kali hubungan dapat dinyatakan dengan satuan (k

Kerja yang dilakukan dalam jangka waktu penghubungan yang sesunggl(s) dari kecepatan sudut ro2 (rad/$ menjadi ar1 (rad/s) dengan kapasitas mr(.kg'm) adalah perkalian antara sudut yang ditempuh oleh putaran poros dalarwaktu lo,, sebesar (at - a2\l2kali to", dengan Tao. Jadi

n : r*V,"" :,o(T _ r#)T : rl|,,l,,*

Karena Todalampersamaan (3.16) menjadi Tao, maka

. GD2 n , GD2'n,tae : 1l;=-1i' 19"6 x 60(rrt - n) :

!E1r*=7;

Dari kedua persamaan di atas,

telahamac'mllrhnya)menn jant

T,

-\

693.3 Kopling plat

ttt lr r , ' r r r i [ l j i l i , l r

e:g"E l l lT- fT-r-€'

a' '. ! -

E's'€'

'

l l l l l l l l r r i r r r r l, r r r r l ,uLul I I l ,u l , l I I I r

ch. 3.7 Kerekreri*ik -.o-- *iJffi*'"'"ttt

t'o'n'ercltromegoit detrgrn n ",

roo"ldffi S$.uiti:t"*n reletifderi Loplirg

Tebel 3.3 Fektor keemenan untuk memilih kopling tak tetap.

flnak pembebananEwensi penghubungan,rsia, variasi beban,nbukan)

Macam penggerak mula

Macam mesinMotor listrik.Turbin.

Motor bensin4-6 silinder

Motor Diesel 4-6silinder. Motor

bensin 1-2 silinder.

ffi*'ensi dan inersia ren-5- bebas variasi beban. 1,5 t ,7 2,r Blower, kipas angin,

mesin kantor.

hrensi dan inersia ren-ffi- t ,7 2,0 2,4

Mesin perkakas kecil,mesin pintal, pompakecil kecepatan tinggi,mesin kayu kecil.

ht*-ensi rendah. 2,0 )1 2,8

Mesin perkakasbesar, pres kecil, pe-ngerek, mesin pintal,pompa kecil, kom-presor.

r.irsi beban besar, inersiaE. 2,4 2,8 3,4

Pres sedang, .kran,pengaduk, mesin tap,penumbuk.

hn tumbukan, beban

ker 3,4 4,0I Rolling mill berat,

4.7 | pres besar, mesinI serut, mesin tusukI gerigi.

--i

70 Bab 3. KoPling Tak TetaP

Tao'fl, GD2'n,E': rsT'!W[;=-r;

' . n:G!r:: ' ; \ (ke'm/hb), I tu . |d0- r tL

Bilateban dalam keadaan diam, maka flr: flr.- ii) Jika sisi beban berputar berlawanan fungan arah putaran poros,.pengger7k

Jika jangka waktu yang diperlukan untuk perlambatan dain2(rpm) menjadi nol adalah

r, (si dan jangka waktu untuk percepatan dari nol menjadi z, (rpm) adalah l, (s

maka persamaan gerak dari benda ying berputar adalah

-(Tao * Trr) :GP2 'Q -' . '2:) (-49 t r

(Tao - Trr) :G?2 .(t' l - O) (49 t2

maka,

GD2ln" GD2'n,u:gf f i ; tz:7f f i f i (

Besarnya sudut yang ditempuh adalah ((C|,zl2)t, * ai, + (a112\tr), sehingga

- * ( '?.U : roo\i t1 * tDtl

-.r T r, )

: 7WtTn, 76

. E_Taof(2nr+nz\nz* "? 1" L - 7lffiL Tdo + Tn Too - TrrJ

Jika kerja penghubungan yang diizinkan adalah E" (kg'm/hb), maka haruslah

E<_E"

Jumlah penghubungan terhadap kerja penghubungan yang diizinkan untuk

elelCromagnit plat tunggal kering diperlihatkan dalam Gambar 3.8.

(3) Waktu Pelayanan Dan Penghubungan (Waktu Keria)

Pada permulaan perhitungan, momen percepatan yang diperlukan untuk memr

waktu penghubungan teyangdirencanakan dicari lebih dahulu, dan momen puntir

nomof kopling ditentukan. Kemudian momen percepatan oleh kopling danpenghubungan yang sesungguhnya to" dapat dihitung. Karena Zao menjadi lebih

mal<a to. menjadi lebih kecil dari pada /". Meskipun demikian perlu diperiksa

meyakinkannya.Rumus yang diperoleh dalam Q\ dap,at disusun sebagai berikut.i) Pada percepatan

GD2'n,Ioe:

iB(I;;= T;t '

Kopling Tak TetaP Dan Rem

3:3 Kopling Plat 7l

E;0

J'

€I

o

!

E.tta0r!

clo0

.o

oo

tov

Jumlah penghubungan tiap menit (hb/min)

Gbl. 3.t Kerje pcnghutungrn yrng-diperbolehken untuk kopling elektromegnit dengrnplrt tunggel kering (Gbr-3.Q.

ii) Bila sisi bebair'berputar berlawanan dengan arah putaran poros penggerak

, _GDz( nz -

, , \'o" - 375 \Zro * Trr ' ' Too - Tu)

(3.30)

Waktu yang diambil sejak dari permulaan pelayanan hingga tercaEai hubunganadalah waltu penghubungan yang sesungguhnya tae seperti tersebut di atas ditambahwaktu to yang diambil sejak operator memulai pelayanan sampai saat gaya mulai bekerjapada badan kopling. Waktu tq mencakup semua waktu di dalam pelayanan yangtergantung pada macam kopling, dan perbedaan di antara operator dalam hal koplingmanual. Besarnya waktu tersebut adalah penting,'meskipun harganya tidak tetap.

(4) Perhitungon Panas

Kerja penghubungan pada kopling akan menimbulkan panas karena gesekan hinggatemperatur kopling akan naik. Temperatur permukaan plat gesek biasanya naik sampai200("C) dalam sesaat. Tetapi untuk seluruh kopling umumnya dijaga agar suhunya tidakl€bih tinggi dari pada 80('C).

Jika kerja penghubungan untuk satu kali pelayanan direncanakan lebih kecil daripada kerja penghubungan yang diizinkan, pada dasarnya pemeriksaan temperaturtidak diperlukan lagi.

(t Umur Plat Gesek

Umur plat gesek kopling kering adalah lebih rendah dari pada kurang lebih se-

72 Bab 3. Kopling Tak TaaP Dan Rem

persepuluh umur koplingibasah. Karena laju keausan plat gesek sangat tergantung pa

macam bahan geseknya, tekanan kontak, kecepatan keliling, tempetatut, dll., ma

agak sukar untuk menentukan umur secara teliti. Sekalipun demikian, taksiran

dapat diperoleh dari rumus berikut ini.

7ttI \ r tt ' - t -

E.*

di mana E: kerja penghubungan untuk satu kali hubungan (kg'm/hb)' w:

keausan permukaan bidang gesek (cm2/(kg'm) (Tabel 3.4), dan 13': volume kea

yang diizinkan dari plat gesek (cm3) (Tabel 3.5)'

Tabel 3.4 Laju keausan permukaan pelat gesek.

Bahan permukaan w [cm3/(kg.m)]

Paduan tembaga sinterPaduan sinter besiSetengah logamDamar cetak

(3-6) x 10-?('t-8) x 10-?

(5-10) x 10-?(G|2) x 10-?

Tabel 3.5 Batas keausan rem dan kopling elektromagnit pelat tunggal kering.

Nomor kopling/rem t ,2 ?5 5 10 20 40 70 100

Batas keausanpermukaan (mm)

2,0 2,0 t< ) \ 3,0 3,0 ?5 1(

Volume total pada

batas keausan (cm3) 7,4 10,8 ) ) \ ?1 5 63,5 91,0 r50 zto

[contoh 3.3] sebuah mesin yang memberikan beban penuh sejak dari awal, di

oleh sebuah motor dengan daya nominal sebesar P : I (PS) dengan putaran poros I

nr : 1450 (rpm) dan putaran poros kopling sebesar 600 (rpm). Dimisalkan efek

gaya terhadap poros kopling G D2 : 3,0 (kg.m2), dan frekwensi irenghubungan N :

(nU/-in). pititriah sebuah kopling plat tunggal kering yang cocok untuk poros ir

Taksirlah juga umur plat geseknya, jika kopling dianggap bekerja 6 jam sehari.

[Penyelesaian] .

O P = 1,0(PS) : 0,735(kW);nr : 1450(rpm),nr : 600(rpm)

@ f" : l@ Pa: I x 0,735 : 0,735 (kW)

@ Tr :974 x 0,73511450 :0,494 (kg'm)

Tz :974 x 0,7351600 : l , l9 (kg'm)

O Tn : Tz: l , l9 (kg'm):7t ,

@ GDz :3 (kg'm2), n,: 600 - 0 : 600 (rPm)

@ t" : 0,3 (s),f -- 1,7

Ii

I

#f,rT

T--i

3.4 KoPling Kerucut

n : #f& + t,re : 17,te(ke'm)

@ t: +# ":tTt:

156,7 (ke'm)

73

f. ' f :17,19 x 1,7 :29,2(kg'm)

fo'pling plat tunggal kering dengan pelayanan elektro magnitik(untuk pengendalian

oromatik)

*$, Tao: 32 (kg'm) > 29,2 (kg'm)

+.f0, 6 (hb/min) : 360 (hb/h) Eo :200 (kg'm)

I]DftI

3x600i@ L: 375(32 - 1,19)

: 0,156 (s)

lmr ot56(s) < 0,3(s),baik,@D L] : 9l (cm3)

.trka damar cetak dipilih sebagai bahan gesek, w : 8 x 10-7 (cm3/kg'm)

9l@r N-r :

ffi-f-.-" :7,26 x 10s : 726000(hb)

6 x 6O x 6:2160(hb/harDDengan 300 hari tiap tahun, 2160 x 300 : 648000 (hb)

t o : 726000164S000 : 1,12 (tahun) '-+ kurang lebih setahun.(@, Kopl.ing plat tunggal kering elektro magnit, No. ,10. Plat gesek harus diganti tiap

tehun.

rt@tan): Dalam hal rem cakera yang mirip dengan kopling plat, dipergunakanl[ury yang sama seperti pada penurunan persamaan (3.24), di mana I11 ditambahkan

[ - Lo. Rumus-rumus momen, kerja penghubungan, dan waltu penghubungan dan

16lhnnan, yang diperlukan untuk penurunan, adalah rumus-rumus kopling dengan

ffi fr yang dibalik.

efling Kerucut

Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan konstruksi sederhana dani keuntungan di mana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan

rorrn yang besar (Gambar 3.9). Kopling macam ini dahulu banyak dipakai; tetapi

ffilsrang tidak lagi, karena daya yang diteruskan tidak seragam. Meskipun demikian,

&h keadaan di mana bentuk plat tidak dikehendaki, dan ada kemungkinan terkena

rtryak, kopling kerucut sering lebih menguntungkan.

Poros penlgerak

Gbr. 3.9 Kopling kerucut.

Poros yang digerakkan

76 Bab 3. KoPling Tak TetaP Dan Rem

f" : l,O (untuk daYa nominal motor)

Pa: I x 37 :37 (kW)

T :9,74 x 105 x 37ll44}: 25000 (kg'mm)

D. : r401--10 : 15", p : 0,3, po : o,o3 (kg/mm2)

Q :2 x 25000/(0,3 x 240\: 095 (kg)

A : 69510,025 :278C[. (mm')

b :2780fl.(n x 240): 37 (mm)'-+ 40 (mm)

F:695(sin 15'* 0,3cos 15') : 695(0,259 * 0,3 x 0,966): 375(kg)

375 < 350, tidak baik.

0:12"F : 695 (sin 12" f 0,3 cos 12") :695 (0,208 * 0'3 x 0,978) : 348 ftg)

, 348 < 350, baik0:12"Permrlkaan gesek: baja dan besi cor

Diameter rata':iata 240 (mm) x lebar kontak ztO (mm)

3.5 Kopling Friwil

Dalam permesinan sering kali diperlukan kopling yang dapat lepas dengan

nya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan

poros yang digerakkan. Kopling friwil adalah kopling yang dikembangkan u

maksud tersebut.Seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.11(a), bola-bola atau rol-rol dipasang dr

ruangan yang bentuknya sedemikian rupa hingga jika poros penggerak (bagian da

berputar searah jarum jam, maka gesekan yang timbul akan menyebabkan rol

bola terjepit di antara poros penggerak dan cincin luar, sehingga cincin luar betporos yang digerakkan akan berputar meneruskan daya.

Arah gcrakln b€b8

-

Arsh Scntm bcbs

P€Ddorong

Pcgs

Bols atsu rol silindcr

Bagia! dalam

Cincin luu

Arah gerakan b€b6

Arsh gcnkm tcrhubunS

@@

@@@\0,

@oo'@'6)'

@

Arah gerakm bcbas ,_Arah gerakm tfihubung

(a)

Gbr. 3.ff KoPHng friwil.

Arah gcrakan terhubung

(b)

!-

IMiiik PcrPustakaan Umrn

Ltalang

3.7 Rem Block Tunggal

Jika poros penggerak berputar berlawanan arah jarum jam, atau jika poros yangdf,erakkan berputar lebih cepat dari pada poros p,enggerak, maka bola atau rol akan@s dari jepitan hingga tidak terjadi penerusan momen lagi. Kopling ini sangat banyakfimanya dalam otomatisasi mekanis'.

Suatu bentuk lain dari kopling semacam ini, menggunakan bentuk kam (nok)nbagai pengganti bola atau rol dan disebut kopling kam (Gambar 3.11(b)).

flasifikasi Rem

Fungsi utama rem adalah menghentikan putaran poros, mengatur putaran poros,dnn juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki, seperti telah dikemukakan di muka.Efek pengereman secara mekanis diperoleh dengan gesekan, dan secara listrik denganrrbuk magnit, arus pusar, fasa yang dibalik, arus searah yang dibalik atau penukaranhrrup, dll.

Rem gesekan dapat diklasifikasikan lebih lanjut atas(a) Rem blok, yang dapat dibagi lagi atas rem blok tunggal, dan ganda(b) Rem drum(c) Rem cakera(d) Rem pita

dan beberapa macam lain yang kurang penting.

Rem Blok Tunggal

Rem blok macam yang paling sederhana terdiri dari satu blok rem yang ditekanterhadap drum rem, seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.12. Biasanya pada blokrem tersebut pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yangdapat diganti bila telah aus. Dalam Gambar 3.13(a), jrka gaya tekan blok terhadapdrum adalah Q (kd, koefisien gesek adalah p,, dan gaya gesek yang ditimbulkan padarem adalah/(kg), maka

f: t tQ

Momen T yang diserip oleh drum rem adalah

(3.36)

7 : f' (Dl2) alalu T : pQ. (Dl2) (3.37)

Jika panjang tuas rem adalah 11, jarak engsel tuas sampai garis kerja Q adalah lr,dan gaya yang diberikan kepada tuas adalah F, dan jika garis kerja gaya/melaluiengsel tuas, maka dari keseimbangan momen,

77

Gbr.3.12 Rem blok tunggal.

78

: " , - i

Bab 3. Kopling Tak Tetap Dan Rem

(b)

Gbr.3.13 Mrcern-mrcern rem blok tunggel.

Ql2 - F\ :0

F: a+:+ (' =1, Flr

Dalam hal pelayanan manual, trcsarnya gaya F kurang lebih 15 sampai 20Gaya tekan pada blok rem dapat diperbesar dengan memperpanjang lt.

Suatu hal yang kurang menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gayayang bekerja dalam satu arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momenserta gaya tambahan pada bantalan yang tidak dikehendaki. Demikian pula, upelayanan manual jika diperlukan gaya peng€reman yang besar, tuas perlu dibuatpanjang sehingga kurang ringkas. Karena alasan-alasan inilah maka rem blok tutidak banyak dipakai pada mesin-mesin yang memerlukan momen pengefemanbesar.

Jika engsel tuas terletak di luar garis kerja gayaf, maka persamaan di atasagak berbeda. Dalam hal engsel digeser mendekati sumbu poros sejauh c seperti daGambar 3.13(b), maka untuk putaran searah jarum jam, persamaan keseimbamomen pada tuas berbentuk sebagai berikut.

Ql2 - Flr 't fc :0

, -(flP)I, + fc - ,lz + ttc

It - J

ttlt

Untuk putaran berlawanan dengan jarum jam,

- ,lz - Itcr : l -=-" l l r

Bila engsel menjauhi garis kerja gayaf dengan jarak c dalam arah menjauhi suporos, maka untuk arah putaran sesuai dengan jarum jam,

, : f', -urirt

Untuk putaran berlawanan dengan jarum jam,

:r-

3.7 Rem Block Tunggal 79

(3.42\F:ft+f

Dari hasil-hasil di atas dapat dilihat bahwa untuk mendapatkan gaya pengeremangmig sama, besarnya gaya Fberbeda dan tergantung pada arah putaran. Perlu diketahuimh, bahwa untuk putaran searah jarum jam pada (b), bila rem bekerja, blok rem akanUfierik ke arah drum, sehingga dapat tedadi gigitan secara tiba-tiba.

Dalam perencanaan rem, persyaratan terpenting yang harus dipenuhi adalahhrrnya momen pengereman yang harus sesuai dengan yang diperlukan. Di sampingnu. besarnya enersi yang dirubah menjadi panas harus pula diperhatikan, terutama&lem hubungannya dengan bahan gesek yang dipakai. pemanasan yang berlebihanffinkan hanya akan merusak bahan lapisan rem, tetapi juga akan menurunkan koefisien6csekannya.

Ji&:a gaya tekan rem per satuan luas adalahp (kg/mm'z) dan kecepatan keliling drumuun adalah u (m/s), maka kerja gesekan per satuan luas permukaan gesek per satuanmtru, dapat dinyatakan dengan ppu(kg.m/(mm2.s)). Besaran ini disebut kapasitasnn Bila suatu rem terus-menerus bekerja, jumlah panas yang timbul pada setiapt|t

--') permukaan gesek tiap detik adalah sebanding dengan besarnya pprs. Dalam

+nan panas, besaran tersebut dapat ditulis sebagai ppal860(Kcal/(mm2.s)). Bilaharnya ppt: pada suatu rem.lebih kecil dari pada harga batasnya, maka pemancaranilmas akan berlangsung dengan mudah, dan sebaliknya akan terjadi bila harga tersebutplebihi batas, yang dapat mengakibatkan rusaknya permukaan gesek.

Harga batas yang tepat dari pputergantung pada macam dan konstruksi rem sertah'han lapisannya. Namun demikian, pada urnumnya kondisi kerja juga mempunyaiFgaruh seperti berikut:

0'l [kg'm/(mm''s)] atau kurang, untuk pemakaian jarang dengan pendinginanradiasi biasa.

0,06 [kg.m/(mm2 . s)] atau kurang, untuk pemakain terus-menerus,0,3 [kg.m/(mm' . s)] atau kurang, jika radiasi panas sangat baik.Drum rem biasanya dibuat dari besi cor atau baja cor. Blok rem merupakan bagian

yang penting. Dahulu biasanya dipakai besi cor, baja lia't, perunggu, kuningan, tenunanarbes, pasta asbes, serat, kulit, dll., untuk bahan gesek, tetapi akhir-akhir ini banyakdftembangkan bahan gesek dari damar, serbuk logam, dan keramik. Bahan yangmnggunakan tenunan atau tenunan istimewa terdiri dari tenunan asbes sebagai ke-rangka, dengan plastik cair atau minyak kering yang diserapkan sebagai perekat, dandrikeraskan dengan cetak panas atau perlakuan panas. Damar cetak'dan setengah logammnumnya hanya berbeda dalam hal kadar serbuk logamnya. Keduanya dibuat denganmencampurkan serat pendek dari asbes, plastik serbuk, dan bahan tambahan berbentukrrbuk, kemudian dibentuk. Cara ini mempunyai keuntungan karena susunannya dapatdirubah sesuai dengan keperluan. Bahan gesek logam, logam-keramik, dan keramiktilak mengandung asbes sama sekali. cara membuatnya adalah dengan mengepresdan membentuk satu macam atau lebih serbuk logam atau serbuk keramik, dan me-rypres dan membentuk satu macam atau lebih serbuk logam atau serbuk keramik, dannengeraskannya pada temperatur di bawah titik cair bahan yang bersangkutan.

Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan, dan dapat me-ryerem dengan halus. Di samping itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi,heausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan drum, dan dapat menyerap getaral.Karakteristik gesekan dari beberapa macam bahan gesek diperlihatkan dalam Gambar3.14.

otI

| - - - - - ' - - - - -^-----a-r^.1 l - - - - - -o----o,4F l : - -_*-- . - - - - - . . -2

. i : -^ \ .8.,,1- ;-x--i\;;EI \ :

t7I 0,2F|z l

Io'rl-

Iol t t t '

tOO 200 300 'm0Temperatur permukaaq gesek ("C)

Bab 3 Kopling Tak TetaP Dan Rem

Gbr.3.l4 Karakteristik gecekan yang tergm-tung pada baban gesek.

1: Damar cetak A (p tinggi)2: Setengah logam (p sedang)3: Logam (p rendah)4: Tenunan (tekstil) khusus5: Damar cetak B (p rendah)6: Karet cetak7: Rol

ffilGbr.3.15 Blok rem.

Dari Gambar 3.15, tekanan kontakp (kg/mm'z) dari permukaan blok rem adalah

p: Ql@h) Q'4

Daerah tekanan yang diizinkan p" (kg/mm2) untuk bahan-bahan yang bersangkutz

diperlihatkan dalam Tabel 3.6. Sudut kontak a'dapat diambil di antara 50 sampai '

derajat. Jika diameter drum adalah D (mm), maka

h x D sin (a/2) QA

Pada rem dengan sudut a besar, tekanan sebuah blok pada permukaan drum tak dap

terbagi secara merata. Namun demikian harga p dalam persamaan (3.43) dapat diaml

sebagai hargarata-rata untuk sementara. Dari tekanan kontak rencana yang diberik

po, ditentukan ukuran rem, dan kemudian dihitung tekanan kontak yang sesungguhnlDalam Diagram 11 diperlihatkan contoh Iata cara perencanaan rem blok tunggr

Tabel 3.6 Kodsien gesek dan tekanan rem.

Bahan drum Bahan gesekKoefisiengesek p

Tekanan permukaanp, (kglmm2) Keterangan

Besi cor,baja cor,besi cor khusus

Besi cor0,10-0,20

0,09-0,17Kering

0,08-0,12 Dilumasi

Perunggu 0,10-0,20 0,05-0,08 Kerins-dilumasi

Kayu 0,10-0,35 0,02-{,03 Dilumasi

Tenunan 0,35-0,60 0,007-0,07 Kapas, asbes

Cetakan (pasta) 0,30-0,60 0,003-0,18Damar, asbes,setengah logam

Paduan sinter 0,20-0,50 0,003-0,10 Logam

Catatan: Jika kecepatan slip dan gaya tekan bertambah' maka p berkurang'

iIL

3.7 Rem Block Tunggal

ll. Diagram aliran untuk merencanakan rem blok tunggal

START

Daya yang akan direm P (kW)Putaran drum rem n, (rpm)Kondisi radiasi dan pendinginan

2 Faktor koreksil

3 Daya rem rencana P, (kW)

4 Momen rem I (kg mm)

5 Bahan gesekBahan drum

i Koefisien gesek p

6 Reaksi rem Q (kg)

7 Gayarem/(kg)

14 p: daerah tekanan

Catatan:Jika urutan 8 dan 9 dibalik, maka 10adalah F: gaya pelayanan rnaksimurn.

81

15 Diameter drum rem D (mm)

16 Kecepatan keliling drumrem u (m/s)

l8 ppo: harga batas

19 Bahan gesekPanjang tuas remUkuran blok rem

8 Gaya pelayanan lP (kg)

9 Panjang tuas rem

l0 dihitung:

11 Tekanan kontak rencana daripermukaan rem P, 1kg/mm2)Sudut kontak a (")

12 Ukuran blok b (mm) x ft (mm)

13 Tekanan rem yang sesungguhnyap (kglmmz)

82 Bab 3. Kopling Tak Tetap Dan Rem

[Contoh 3.5] Sebuah drum rem dengan diameter 300 (mm) dipasang pada sebuahporos yang mempunybi putaran sebesar 250 (rpm) dengan daya 1,6 (kW). Ukuran yangdiberikan terdapat dalam Gambar 3.16. Berapakah panjang tuas yang diperlukan untukmenghentikan putar'an poros dengan gaya 20 (kg) pada ujungnya? Berapakah ukuranblok rem untulr menjamin keamanan terhadap panas ? Bahan gesek adalah asbes (pasta),dan panjang tuas tidak lebih dari I meter.

Gbr. 3.16 Contoh 3.5 untuk rem blok.

[Penyelesaian]

O P : 1,6 (kSI), nt : 250 (rpm), radiasi biasa, pendinginan alamiah.@ f" : 1,2

@ Pa: 1,6 x 1,2 : 1,92 (kW) .- 2 (kW) dianggap sebagai daya motor nominal@ T :9,74 x 105 x 21250 :7792(kg.mm)

@ Asbes (pasta); bahan drum: besi cor, F : 0,3@ 7792 : 0,3Q x (3ffi12), Q : 173 (kS)

@ f :0,3 x 173 : 5t,9 (kg)

@ r:20(kg)

^n 51,9 loo + 9,3 x 30,

rr :943--1 950(mm)\y./ "u :

@.-r1950 (mm) < 1000 (mm), baik.Misalkan tekanan kontak rencana dari asbes pasta pd: 0,03 (kg/mm2), dankontak 50 derajat.0,03 : lT3lbh, bh : 5767 (mm2)h : 300 sin (50'/2) : 127 (mm)b : 51671127 : 45,4 (mm) -+ 50 (mm)p : l73l127 x 50) : 0,027 (kg/mm2)0,003 < 0,027 < 0,19, baikDiameter drum rem D(mm)Kecepatan keliling drum rem

,:ff i:a#4:3,e3(m/s)ppu :0,3 x 0,027 x 3,93 :0,032[kg.m/(mm2.s)]

0,032 < 0,1 (pendinginan alamiah), 0,06 (pemakaian terus-menerus)Pemakaian terus-menerus dengan ppu -- 0,032 [kg. m/(mm' . s)]adalah cukup aman.Asbes (pasta)Ir : 950 (mm), D : 50 (mm), h : 127 (mm)

@@

@

@@@@

@@

@

h

r

3.8 Rem Blok Ganda

Rem Blok Ganda

Telah disinggung di atas bahwa rem blok tunggal agak kurang rnenguntungkankarena drum mendapat gaya tekan hanya dalam satu arah hingga menimbulkan momenhntur yang besar pada poros serta gaya tambahan pada bantalan. Kekurangan tersebutdapat diatasi jika dipakai dua blok rem yang menekan drum dari dua arah yang ber-bwanan, baik dari sebelah dalam atau dari sebelah luar drum. Rem semacam ini disebutrem blok ganda (Gambar 3.l7). Rem dengan blok yang menekan dari luar dipergunakanuntuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya digerakkan secaranumatik, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai pada kendaraan jalan rayayang digerakkan secara hidrolik.

(a) Rem luar (b) Rem dalam

Gbr.3.17 Rem Hok grndr.

Dalam pembahasan berikut ini hanya akan ditinjau rem blok ganda yang menekandari luar, sedang yang menekan dari dalam akan dibicarakan pada pasal 3.9. Mengenaitabel-tabel dan rumus-rumus, di sini dapat dipakai tabel dan rumus dari rem bloktunggal.' Karena dipakai dua buah blok rem, maka momen T yang diserap oleh rem dapat

dinyatakan dengan rumus-rumus di bawah ini, dengan catatan bdhwa besarnya gayarem dari kedua blok harus sama atau hampir sama. Dalam Ganibar 3.18, jika masing-masing gaya rem adalah/dan f ', dan gaya pada tuas adalah Q dan Q', maka

fxf ' ;Q:Q'

T : f x (Dlz) + f' x (Dl2\ x fD

83

T: pQ@12) + pQ'(Dl2) N ttQD

(3.45)

(3.46)

Notrri untuk rem blol gendr.

rE4 . Bab 3. KoPling Tak TetaP D,an Rem

Jadi, dibandingkan dengan persamaan (3.37), besarnya momen T adalah dua kali lipat'

Di dalam Gambar 3.18, Tuas ,4 ditumpu oleh piston B dari silinder numatik. Jika

udara tekan di Bdibuang ke atr1osfir, r4 akanjatuh karena pembetat F. Dengan demikian

B akan tertarik ke bawah dan memutar tuas C (disebut engkol bel). Gerakan ini akan

menarik D dan E ke kanan, dan mendorong E ke kiri.

Di sini dianggap bahwa gaya Q yang dikenakan dari drum pada ,E adalah sama

dengan gaya Q' pada E';

Q dapat dihitung dengan perbandingan tuas sebagai berikut.

a+a'O:FX--=-X

a'(3.47)

Momen rem ?F(kg.mm) dapat diperoleh dari rumus di atas dan persamaan (3.45),

dan daya rem Ps (kW) dapat dihitung dari putaran drum rem n 1 (rpm)'

c e*e'

7* d

P": srk-tr (4.48)

Perhjtungan kapasitas rem dan blok rem adalah sama seperti pada rem blok tunggal-

Karena sederhananya perhitungan ini, maka di sini tidak akan dibuat diagram aliran-

[Contoh 3.6] Pada rem blok ganda seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 3.18,

dimisalkan a : 520(mm), c' : 80 (mm), c : 80(mm), c' : 160 (mm), e : 300(mm)'

e' : 300 (mm), dan D : 600 (mm). Jika berat F adalah 60 (kg) dan putaran drum rem

adalah 100 rpm, berapakah besar daya (kW) yang dapat direm? Dalam hal ini ambil

F :0,25'

n**-;:tuo

* ,ro-a ,0,,# , ry#ry: reooGg)T : 0,25 x 1800 x 600 : 270000(kg'mm)

,J!##:27,7(kw)

3.9 Rem Drum

Rem untuk otomobil umumnya berbentuk rem drum (macam ekspansi) dan rem

cakera (disk). Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindung, dapat menghasil-

kan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur lapisan rem cukup

panjang. Suatu kelemahan rem ini adalah pemancaran panasnya buruk' Blok rem dari

ren ini disebut sepatu rem karena bentuknya yang mirip sepatu. Gaya rem tergant

pada letak engsel sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah putaran roda.

Biasanya, macam seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 3.19(a) adalah

terbanyak dipakai, yaitu yang memakai sepatu depan dan belakang- Pada rem macam

ini, meskipun roda berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap besarnya-

Rem dalam Gambar 3.19(b) memakai dua sepatu depan, di mana gaya rem dalam satu

arah putaran jauh lebih besar dari pada dalam arah yang berlawanan' Juga terdapat

3.9 Rem Drum

(a, O) (c)

Gbr.3.l9 Macam-macam rem drum.

macam yang diperlihatkan dalam Gambar 3.19(c), yang disebut duo-servo.Dalam hal sepatu rem seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 3.20(a), disebut

sepatu berengsel, dan sepatu yang menggelinding pada suatu permukaan seperti dalamGambar 3.20(b), disebut sepatu mengambang. Macam yang terdahulu memerlukanketelitian yang lebih tinggi dalam pembuatannya.

untuk merencanakan rem drum, pada umumnya perhitungan yang sederhanaseperti diberikan dalam contoh di bawah ini dapat diikuti untuk memperoleh ukuranbagian-bagian yang bersangkutan serta gaya untuk menekan sepatu.

Sepatu berengsel dan sepatu mengambang.

(a) (b)

[Contoh 3.7] Sebuah rem otomobil seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.21 mem-punyai ukuran sebagai berikut: a : 162 (mm), 6 : 77 (mm), e : 86 (mm), denganI : 0,38. Tentukan gaya r'(kg) untuk mengembangkan sepatu rem dan mendapatkangaya f: ft * f, : 647 (kg), Gaya / diperoleh dengan perhitungan seperti di bawahini.

Pipa rem

85"_ffi,"ff,"**"rV \

Gbr.3.2l Rem drum.

Berat seluruh kendaraan W : 1320 (kg)Diameter ban efeltif D : 562 (mm)Diameter dalam drum rem d : 228 (mm)Kecepatan mobil Z : 50 (km/h), u : 13,9 (m/s)

Jarak pengereman ,S : 12,4 (m)Atas dasar hal di atas, jika enersi kecepatan yang harus dihabiskan sampai mobil

adalah sama dengan kerja rem pada 4 roda, maka

w)21(2s):(FdlD\xSx4

1320 x 13,92119,6 : f x (n815€2) x 12,4 x 4

f : 13012120,1 : 647 (kg)

[Penyelesaian]Untuk sepatu dePan,

-F x 162 - ft x 86 + (ft10,38) x 77 : 0

^ 162^ft: T-eeF

: l '389F

Untuk sepatu belakang,

F x 162 - f, x 86 - (ftlo,38) x 77 : 0

162f, : zs1^oF:

o'516F

Gaya rem tiap roda adalah f : f, * f, : 647 (kg\, atau 1,389F * 0,561F :

sehingga gaya pada permukaan drum F : ::2 (kg).

Menurut perhitungan dari pabrik, gaya rem total adalah 1030 (kg) pada

luar roda, untuk mobil yang sama. Harga ini hampir sama dengan 647 (kg) x 4

2251562: 1050 (kg), dengan dasar perhitungan di atas. Meskipun demikian, gaya

nenekan sepatu satu roda belakang adalah 149 (kg), yang ternyata sangatdengan 332(kg) yang didasarkan pada perhitungan di atas.

Jadi, mempelajari cara perhitungan biasa adalah sangat perlu.Dalam keadaan darurat, pengereman dilakukan dengan perlambatan

d' : €g (m/s') di mana e : o,5 - 0,8, g :9,8 (m/s').Misalkan beban roda depan dalam keadaan jalan biasa adalah we(kg),beban

belakang lV"(kg),jarak sumbu roda depan dan belakang Z (mrr), dan tinggi titik

& (mm). (Gambar 3.22')Jika pengeremen dilakukan dalarn keadaan darurat, gaya inersia sebesar I(

akan timbul pada titik berat. Jika titik singgung antara roda belakang dengan permuJjalanan diambil sebagai engsel, maka pertambahan gaya reaksi yang timbul pada

depan adalah

lTiL : W'e'h; Wi: W'e'hlL

Dengan demikian, beban dinamis roda depan lAoradalah

Wap: WD + W'e'(hlL)

3.9 Rem Dru

Gb.3.22 Bebon depnn, drn bebnn belakrng.

Jika titik singgung roda depan dengan jalanantrgurangan gaya leaksi pada roda belakang adalahdinamis roda belakang W* adalah

Milik PcrPustakaan UmumKou blalang 87

diambil sebagai engsel, maka pe-lYi: W'e'h[, sehingga beban

Wan: W - llr'e.(hlL) (3.s0)

Perlambatan a' yang terjadi pada masa mobil (wlg) adalah disebabkan oleh gayag*,k 1rlV, selingga menurut hukum Newton ke dua

p4l : (lVlilu'

p: (a ' fg) : e

Gaya rem Brp (kg) yangrdalah

(3.5r)

diperlukan untuk roda depan pada diameter luarnya

(3.53)

Bto:r(r ,**r r ) (3.s2)

Gaya rem &" (kg) yang diperlukan untuk roda belakang pada diameter luar.roda

/ , \Bn:el lvt- w'e" i l

\ - L/

Di sini, jika diameter piston silinder hidrolik 6dalah dnp dan d-" (mm), maka luasIrnampangnya adalah Anpdan Ans(cm2\, di mana

(3.54)

Jika tekanan minyak adalah p*(kglcm2), gaya tekan Awo.pw dan A*".p_(kg)ekan dikenakan pada masing-masing roda depan dan roda belakang. Harga yangdiperoleh dengan membagi momen rem ?(kg.mm) dengan hasil perkalian antara gayatekan P (kg) yang dikenakan pada ujung-ujung sepatu dan jari-jari drum (mm) disebutfaltor efelcivitas rem, yang dinyatakan dengan (FER)D dan (FER)r, berturut-turutuntuk roda depan dan roda belakang.

Tekanan kontak pada lapisan rem tergantung pada letaknya, yaitu

Pt : Pr^rrcos (96", - 0r)

AnD: (nl4)d3DltD)

Awn: @F)aSrlml

(3.55)

di mana p1 adalah tekanan kontak pada letak g1 dari sumbu-Y' p1-"* adalah

kontak *ukri-u*, dan 01-o' adalah sudut untuk tekanan kontak maksimum'

Tekanan minyak di datam silinder diperbesar atau diperkecil oleh gaya

padapedalremyangmenggerakkanpistonsi l indermau'errem,baikSecaraatau dengan penguat gaya.-Pada pengereman dalam keadaan darurat' untuk

k"nuikarr"guyu r"* yang terlalu melonjak, maka kenaikan tekanan minyak yang

timbulkan oleh injakan f.dul ..- dengan gaya lebih da1- 15-22 (kg) dibuat lebih lu

dari pada injakan di bawah 15-22 (kg. Gambar 3.23 menunjukkan suatu contoh pel

kan gayatersebut. Dalam hal demikian, perbandingan gaya rem tetap sama' Na

de-ikiun, pada konstruksi baru, untuk menjaga agar pada waktu pengereman ti

terjadi slip antara telapak ban dan permukaan jalanan, maka pengurangan kenai

teianan minyak di atas gaya pedal tertentu seperti dikemukakan di atas hanya dilaku

pada roda belakang sajal sehingga dalam hal ini, perbandingan gaya rem sedikit berul

Untuk gaya rem yang diperlukan dalam persamaan (3'51) dan (3'52)' gaya rem

sebenarnya-per gandar no, iuo Bo" dapatdinyatakan dengan rumus berikut ini:

Bab 3: KoPling Tak TetaP Dan Rem

Gbr. 3.23 Gaya pedal dan tekanan minyak silinder rodr'

30 40

Gaya pedal 0 (kg)

Bap : 2(FER) o' Pn'Ano

dan

4r : 2(FER)n'Pn'Ann

BdD + BdB: eL/'

Dengan hatga e tersebut, jarak rem pada kecepatan

(m/s) dapat diperoleh dengan

.aR

. fnR

(3.

(3.

Y : 50 (km/h) atau u : I

02S:^-

zeg

Faktor efektivitas rem tergantung pada macam dan ukuran drum rem. Koefi

gesekjuga merupakan salah saiu faktor penting, di mana hubungannya dengan (F

iip"rtittutt un daiam Gambar 3.24.Hargaini adalah harga kasar, dan untuk mempe

harga yang teliti harus dihitung dari ukuran yang sesungguhnya dengan rumus

diagram.

3.9 Rem Drum

Frhtor efektivites rem terhrdrpkoeffgien geccL lepicrn.

Koefisilh gesek

Selanjutnya, perbandingan distribusi gaya rem (BD) adalah

8,. B.(BD)o : E-:f h"; @D)a : Effi; (3.60)-DdD i DdB o4p -f o4g

Gaya rem yang sebenarnya dikenakan pada roda depan dan belakang adalah

Bao: W'e'(BD)o; Bas: W'e'(BD), (3.61)

Titik di mana Br, : Bao dan Brn : Baa disebut titik kunci sinkron (Gambar 3.25).Jika pada titik ini e dinyatakan dengan e", maka

' / r \

""\r, t w.e".i) :

", w.(BD)D

(BD)o - (WrlW)

"" : 'T Q.62)

Harga e" ini biasanya diambil sebesar 0,5 sampai 0,7.Enersi kinetis total dari mobil yang mempunyai kecepatan u adalah

Eo: (Wl2g)u2 (3.63)

Jika waktu rem adalah t" : t)la(s) dan luas bidang lapisan adalah A* dan A6(mm2),besarnya kapasitas enersi dari lapisan (yaitu enersi kinetis per satuan luas lapisan dansatuan waktu, yang berkaitan dengan ppu seperti diuraikan di muka) Kae dan Kag[kg'm/(mm2s)] masing-masing untuk roda depan dan roda belakang dapat dinyatakandengan rumus berikut.

89

oo).oo6

J'

36t

Eo

Ec,(t

.>\6

!00

90

Kto:

Krn:

100 (km/h) : 27,8 (m/s)

80 o :22,8 ' , '

@'n : l$, ' l n

(Bcrat kotor mobil: l225kg, beban depan:640kg, beban belakang:5t5kg, hlL:0,221

Gbr.3.25 TidL Lunci sinkron.

E*(BD)pZALD. t"

.g&(BD),2Au.t"

serta perlambatan sebesar 0,6 g.di samping perhitungan untuk hal-hal di atas sebenarnya masih ada

koefisien gesekan antara roda dan permukaan jalanan pada batas slip, dll.

perhitungan-perhitungan tersebut tidak akan dilakukan di sini. Adapun tata

perencanaan rem macam ini akan disusun bersama-sama dengan rrem cakera.

3.10 Rem Cakera

Rem cakera terdiri atas sebuah cakera dari baja yang dijepit oleh lapisan rem

kedua sisinya pada walctu pengereman (Gambar 3.26). Rem ini mempunyai

yang baik seperti mudah dikendalikan, pengerernan yang stabil, radiasi panas

6ait, an., sehingga sangat banyak dipakai untuk roda depan' Adapun

adalah umur hlisan yang pendek, serta ukuran silinder rem yang besar pada roda'

Jika lambangJambang seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.27 dipkai,

momen rem 7, (kg'mm) dari satu sisi cakera adalah

Harga-harga Kae dan KaB diusahakan dapat ditekan sampai sebesar 0'18 ftg'(mm2s)l atau kurang untuk rem drum, dan untuk rem cakera yang sangat baik radiasir

sampai 0,65 [kg.m/(mm2s)] atau kurang. Perhitungan di sini didasarkan pada

kendaraan sebagai berikut:

Mobil PenumPT ng

Truk kecil

Truk besar

r3.10 Rem Cakera

Gb.3.tl Note.d untul. rem c*cre.

Tr: 4FK1R. (3.6t

I mana p adalah koefisien gesek lapisan, F (kg) adalah hasil perkalian antara luas pistontau silinder roda A-(cm2) dan tekanan minyak p, (kg/cm2), sedangkan Kt dan R.d[hitung dari rumus berikut:

K,:ff i [r-m3,.^rr]

^^:YPerhitungan ini dilakukan untuk membuat keausan lapisan yang seragam baik di

dekat poros maupun di luar, dengan jalan mengusahakan tekanan kontak yang merata.Jika R, : 1,5 Rr, maka

Kr: l ,O2luntuk4:25o

Kz: l,O4 untuk d : 45"

Satu cakera ditekan oleh gaya'P(kg) x 2dafi kedua sisinya. Jika pusat tekananada di K1R^: r, maka faktor efektivitas rem (FER) adalah -

(FER) :ZTlFr :2p (3.68)

Dalam hal otomobil, karena satu gandar mempunyai 2 roda dengan jari.jari R,gaya rem pada diameter luar roda adalah

9l

(3.66)

(3.67>

rBa : 2(FER)'p. '4. 'R

Faktor efektivitas rem diberikan dalam Gambar 3.24. Dibandingkan denganmacam rern yang lain, rem cakera mempunyai harga FER terendah karena pemancaranpanas yang sangat baik, sehingga banyak dipakai" Dalam Diagram 12 diberikan tatacara perhitungan FER yang disusun bersama-sama dengan rem drum.

(3.6e)

Gbr.326 Rem ceken.

-+id;.'":';;*''5:

Bab 3. KoplinE Tak Tetap Dan Rem

Diagram aliran untuk rnenghitung faktor efektiiitas rem pada otomobil

1-

92

12.

'S T A R T

Berat total W (ke)Beban depan W, (kg)Beban belakang W"'(ke)Jarak sumbu roda Z (rnm)Tinggi titik berat I (mm)Jari-jari efektif ban R (mm)

2 Pemilihan tipe remGaya pedal Q (kg)Reduksi rencana pada remdarurat a':eg (mls2)

3 Diameter silinder hidrolikroda d.*p, d." (mm)Jari-jari rem rr, r; (mm)Koefisien gesek lapisan M D, M BSudut kontak lapisan 0r, 0, (')

/ 4 Hubungan antara tekananminyak p* (kg/cm'z) dan gaYa Pedal

5 Beban dinamis Woo, Wo, (kg)

6 Gaya rem yang diperlukanB,o, 8,, (kg)

7 Luas penampang silinderhidrolik A.o, An" (dm")

8 Tekanan minyak p- (kg/cm'?)

9 Faktor efektivitas rem rodadepan (FER),

l0 Gaya rem yan! diperlukan Padagandar depan 4o Gg)Perban dingan distribusi gaYarem (BD)r, (BD)"

ll Gaya rem yang diperlukan padagandar belakang Br, (kg)

12 Faktor efektivitas rem rodabelakang (FER)'

a

Index D untuk roda depan.Index B untuk roda belakans.

13 Kecepatan kendaraant/ (km/h), u (n/0

14 Enersi kinetis kendaraan4 (ke m)

16 Kapasitas enersi lapisan/kcm\

Kro, Kr" ( -: . ,\mm- s/

17 Luas lapisan A"o, A""(cmz)Lebar rem drum D" (mm)

l8 (FER)D (FER)'Atn 4""bB

!-

O

q

3.10 Rem Cakera

[contoh 3.8] Diberikan sebuah mobil penumpang dengan berat total 1320 (kg). Bebanroda depan 700 (kg), beban roda belakang 620 (kg), jarak gandar 2500 (mm), tinggititik berat 550 (mm), dan jari-jari efektif roda 281 (mm). Rem cakera dengan jari-jaricakera rala-rala 94 (mm) dipakai untuk roda depan, dan rem drum macam muka-belakang dengan jari-jari drum sebesar I 14 (mm) dipakai untuk roda belakang. Dimisal-kan pada waktu pedal diinjak dengan gaya Q<30(kg), akan menimbulkan tekananminyak p. (kg/cm'?) sebagai berikut:

untuk 0 < 21,3 (kg), p-:2,37Q - 4,49, dan

untuk Q > 21,3 (kg), p- :0,92Q + 26,4

Diameter silinder untuk roda depan 52,7 (mm), dan untuk roda belakang 19,05 (mm).Untuk merencanakan rem cakera dengan koefisien gesek lapisafi Fo :0,3g, sudut

kontak lapisan roda belakang25o", dan perlambatan pada titik kunci sinkron 0,6g,berapakah besarnya faktor efektivitas rem (FER), untuk,roda belakang? Tentukanjuga luas rem roda depan dan belakang, serta lebar rem ro<ii belakang.

[Penyelesaian]

W : 1320 (kg), Wr: 700 (kg), Wa: 020 (kg)t : 2500..(mm), h = 550 (mm), R : 281 (mm)Roda depan: Rem cakera,Roda belakang: Rem drum (macam muka-belakang)Q : 28 (kg) < 30 (kg)a' :0,69(m/s2)dnp : 57,1 (mm), dn": 19,05 (mm), r, : 94 (mm), r, : I 14 (mm)I : 0,380, + 0":250( ' )pn:2,37Q - 4,49 (0 < 21,3 (kg)p. : 0,92Q + 26,4(e > )tJ {ft(d)Wao : 700 + 0,6 (550/2500) x 1320: g74 (kg)Wan : 620 - 0,6 (550/2500) x 1320 : ++6 (kg)Bro:0,6 x 874: 524,4(kg), Brn:0,6 x 446:267,6(kg)AnD : @14) x 5,722 : 25,7 (cm2), Awn : @l$ x 1,9052 :2,g5 (cm2)Q : 28 (kg) > 21,3 (kg), pn : 0,92 x 28 * 26,4 : 52,2 (kglcm2)(FER)D : 2Fo : 2 x 0,38 : 0,76Bao: 2 x 0,76 x 25,7 x 52,2 x Qal28l): 082 (kg)

oe :(P)s_ (7oot32o)","

: --lSb].ffi)-- "'

(BD)o :0,662, (BD), : 9,333

682MTT*: o'662

" ' Ba:3a8 Gg)

348 :2 x (FER), x 2,85 x 52,2 x (tt4l28L), (FER)' : 2,88V : 100 (km/h), u : 100 x 100/36@ : 27,8 (m/s)Ek: Ql2)(132019,8) x 27,82 : 52050 (kg.m)27,8 - 0,6 x 9,8 x te, te: 4,73 (s)

CI

@

a,

re,@@@@

@

@@@@

94 Bab 3. Kopling Tak Tetap Dan Rem

@ Kto:0,55(H; .o,ut(H)kg'mm\-#;)

52050 x 0,662z , e"Tt * qJg: o'55

"' At': 662o (mm2)

52050 x 0,338f f i :o '12

@

Satu sisi: A"rl2 : 3310 (mm2)

). Ar.c: 15500 (*-')

(z/180") x 250' x 114 x Da: 15500 ). bs:31(mm) --+ 35(mm)

@ (FER)D :0,76, (FER)B : 2,88

Ato :3310 x 2 (tnrrl\, Arn : 15500 (mm2), bs : 35 (mm)

3.lf Rem Pita

Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang di sebelahdilapisi dengan bahan gesek, drum rem, dan tuas, seperti diperlihatkan dalam3.28. Adapun macam-macamnya ditunjukkan dalam Gambar 3.29' Gaya remtimbul bila pita diikatkan pada drum dengan gaya tarik pada kedua ujung pitaJita gayatarik pada kedua ujung pita adalah F1 dan F, (kg), maka besarnya gayaadalah sama dengan (Ft - F")

Gbr.3.2,t Rem pite (tunggel).

b)

Gbr.3.29 Macun-rnecam rem pita.(a) Macam deferensial(b) Untuk putaran dalam dua arah(c) Untuk putaran dalam dua arah

(a)

I

!-i

3.ll Rem Pita 95

Jika D* (m) adalah diameter drum rem, maka besarnya momen rem adalah

T : (h - F)DR|2 (kg)

Perbandingan antara kedua gaya tarik pada ujung pita adalah

F1lF2 : s"o

(3.70)

(3.72\

(3.73)

(3.7r)

di mana e - 2,718 (bilangan dasar logaritma natural), dan p adalah koefisien gesek, dan0 sudut kontak (rad).

Selanjutnya,

Fr: bntoo

Ft 3 b^(D^12)p"

;"di mana 6n : lebar pita rem (mm),pa: tekanan permukaan yang diizinkan pada bahan gesek (kg/mm2),oo : kekuatan tarik pita rem (kg/mm2),

' t : tebal plat pita rem (mm).Salah satu atau kedua ujung pita diikatkan pada tuas.

Dalam hal rem tunggal seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.28, besarnya gayayang dikenakan pada ujung tuas dapat dinyatakan dengan rumus berikut ini.

p : (bla)F2 (3.14)

Jika celah antara druin rem dan lapisan rem adalah d (mm), maka ujung F, harusmembuat langkah sebesar

. ;

(+.r) , - !e: ae\z / z

untuk dapat mengikatkan pita pada drum.'Untuk membuat langkah ini, ujung tuasharus digerakkan sebesar

L,s : 6'0'(alb\ (3.7t

(Gambar 3.30).

Gbr. 331 Genkan uiung tues.

98 Bab 3.' Kopling Tak Tetap Dan Rem

Bandingkan F" dan F,v, dan ambillah harga yang lebih besar.Pilihlah bahan lapisan rem, dan tetapkan koefisien gesek serta tekanan permu

nya menurut Tabel 3.6.Tentukan sudut kontak 0('), dan celah 6 (mm) antara permukaan lapisan dan d

rem. Kemudian hitung euo.Gaya tarik f' (kg) pada sisi pita dan gaya tarik F, (ke) pada sisi lain

F": Fr - F2; F1lF, :

Maka

tarik

evo

r,:'fi1r"\

, r : fu," [Lebar rem untuk derek kecil diperlihatkan dalam Tabel 3.7. Untuk drum rem de

diameter yang lebih besar terdapat lebar rem sampai 150 (mm), atau pita dapat didua kali.

Tabel 3.7 Tebal dan lebar rem.

Pilihlah lebar rem, dan tentukan tekanan rem maksimufl P-", (kg/mm'z),

rem minimuf,p-i, (kg/mm2), dan tekanan rem rata-ratap' (kg/mm2) dari rumberikut ini:

pnat: Frl(DRbRl2)

pmin: F2l(DRbRlz)

P^: (P^", * P^i)12

Periksalah apakahp-"* terletak dalam daerah tekanan rem menurut Tabel 3.6, danternyata terlalu besar, perbesar lebar rem 6*.

Hitunglah kapasitas rem ppnJ) [kg'm/(mm2s)], dan periksalah apakah hargalebih rendah dari pada harga batas yang diberikan di dalam bagian rem blok t

Hitunglah panjang dan langkah tuas, dan periksalah apakah hasilnya sesuai deketentuan yang diberikan.

Jika hasil-hasil di atas dipandang cukup memuaskan, selanjutnya rencanakandan kelingan.

Pilihlah bahan-bahan dan masing-masing kekuatan tariknya. Sebagai fa

(3.

(3.

(

2J

344)

250300350400450500

4050607080

100

I Uilk PcrPustakaan Umuo

3'll ne- dnt" Kota lr'latang qo

keamanan, ambillah dasar 75(o/) dari batas kelelahan atau batas mulur (o, x 0,45)untuk tegangan tarik, dan So/o\ dari (os x 0,45) untuk tegangan geser. Besarnya faktorkeamanan adalah l/(0,45 x 0,75)x3 dan l/(0,45 x 0,4)15,6. Tetapkan faktor ke-amanan akhir dengan mengalikan harga di atas dengan 1,2 sampai 2,0 sesuai dengankondisi masing-masing.

setelah tegangan tarik yang diizinkan o, (kg/mm2) dari pita dan tegangan geseryang diizinkan dari paku keling tj (kg/mm2) ditentukan, tetapkan diameter dan susunanpaku keling sedemikian rupa hingga tidak terlalu banyak mengurangi luas penampangefektif pita. Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa lubang paku sedikit lebih besaidari pada diameter paku. Jika d, adalah diameter paku (mm) dan z adalah jumlah paku,maka

\: rl(nl4\d1z (3.86)

Karena gaya tidak selalu dapat dikenakan pada z paku keling s@ara merata, makaperlu diperhitungkan efisiensi sambungan keling 4, (Tabel 3.8).

Tabel 3.8 Efisiensi kelingan (Diameter paku keling10-30 mm, tebal plat dalam mm).

Macam kelingan Efisiensi (%)

Hg58.EE3E

l-baris paku 34-60

2-baris paku(selang-seling, sejajar )

53-75

lbaris paku 6G82

z' : zl4p

Ft:oo(bp-d?') t

(3.87)

(3.88)

1 ryl" d'o adalah diameter lubang paku (mm). Dari persamaan di atas, tebal plat r(mm) dapat dihitung. Tebal plat ini terletak antara 2 sampai 4 (mm); jika kurang iebal,dapat dipakai dua plat yang ditumpuk.

untuk pita dapat dipakai bahan dari baja konstruksi umum yang luwes (ss4l)atau baja pegas (suP). Dalam hal ini tebal plat juga terletak antara 2 sampai 4 (mm).Untuk paku, dipakai baja rol untuk paku (SV).

Perhitungan yang sama dapat pula dilakukan untuk sisi Fr.

[Contoh 3.9] Rencanakan sebuah rem pita untuk sebuah derek dengan beban angkat2000 (kg), putaran drum 29 (rpm), diameter drum 400 (mm), diameter drum denganlilitan kabel 3 lapis 470 (mm), dan diameter drum rem 720 (mm).

[Penyelesaian]

O W : 2ffi0(kg), D : 400(mm) : 0,4(m)D' : 470 (mm) : 0,47 (m), no: 29 (rpm)

A Jika 4 : 0,8, maka

@@@@@

' Bab 3., Kopling Tak Tetap Dan Rein

- nx2000x29x0.47t:

@ : l7'5 (kw) * Px :22(kw)

T :974 x 22129 :739 (kg.m)Dn:72O (mm) : 0,72(m), on : n x 0,72 x 291ffi J t,09 (m/s)F. : 7391(0,7212, :2053 (kg).Frv : 2000 x (0,41O,72) X 1,5 : 1667 (kg). Ambil L : 2053 (kg)Pilih tenunan asbes, F : O,3, po : O,007 - 0,0? (kg/mm2)0 : 270" : (z/180') x 270" : 4,71(rad), d : 3 (mm)4e : 4rll

- 4, l l

rr :4fiTi x

Irz l+FlxDn : 120 (mm)

Pmsx:27131fQ20 x 12012) = 0,063 (kg/mm2)

Pmin: 660l(720 x 12012): 0,015 (kg/mm')p, : (0,063 + 0,015)/2 : 0,039 (kg/mm2)0,007 (kg/mm2) < 0,063 (kg/mm2) < 0,07 (kg/mm2), baik.Itp^o:0,3 x 0,039 x 1,09 :0,0127 (kg.m/(mm2s))Pendinginan alamiah, 0,01n ftg.m/(mm2s)l < 0,06 ftg.m/(mm2s) baik.F : 2O (kg), b": 35 (mm)Fa: Fzb,maka20a:660 x 35 . . . a = l l55(mm) +a: l lg0(mm)d : 3(mm), maka As : 3 x 4,71 x llE0/35 = 477 (mm)a77 @tn1. < 600 (mm), baik;Bahan pita: SS4l, oB: 4l (kg/mm2)Faktorkeamanan: t x2-6Bahan paku: SV4IA, 6b : 41 (kg/mm2)Faktor keamanan 5,6 x 1,5 : 8,4Diameter paku do: 12 (mm),Diameter lubang paku d'o: 12,8 (mm)oo : 4116 : 6,86 (kg/mm2), t'o : 4llt,4: 4,9 (kg/mm2)2713(kd:4,9(3,1414) 122 x zr, i . z1- 4,9 + S(buah)Efisiensi kelingan 4p : 0,7z\ :510,7:7,1+ 8(buah)660 : 4,9 (3,1414) x 122 x z2 .'. zz : 1,2.+) (buah)4p = 0,6, zL : 21016 : 3,3 r 4(buah)Dua diameter lubang dikurangkan dari lebar pita, pada sisi ̂ F, maupun sisi.F2.2713(kg\ : 6,86(120 - t2,8 x 2'1 x t ... | :4,2(mm)Karena lebih dari (2 - 4) (mm), kembali ke @.Bahan pita: SS50, oa : 50 ftg/mm2), oo : fi16: 8;33 (kg/mm2)2713(kg):8,33 (120 - 12,8 x 2) x t . . . t :3,216(mm)Ambi l r :4(mm)Masih dalam daerah (2 - 4)(mm), baik.

@

@ 2053 : 2713 (kg)

2053:660(ke)

@@@@@@@@

@@

@@'@'

@

@'

- -F

I

I

ii

3.ll Rem Pita

Bahan rem: tenunan asbesbn : l2}(mm), 0 : 27O(o), d : 3 (mm)

Langkah tuas: As : 47? (mm)Pita: SS50, 120 (mm) lebar x 4 (mm) tebaiPaku: SV4IA, sisi F1: Sl2 x 8 (buah), sisi ltrr: $12 x 4 (buah)

l0l

e