avanza medy

Upload: medy-ivantry

Post on 12-Jul-2015

406 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaBAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kendaraan merupakan sarana terpenting dalam sistem transportasi. Ide pengembangan sarana transportasi yang kian berkembang, menunjukkan suatu bukti nyata dengan adanya perubahan-perubahan yang terjadi pada sarana transportasi tersebut. Kendaraan yang dahulunya bersifat klasik dimana mengandalkan tenaga hewan, kini telah berubah menjadi modern yang lebih mengandalkan mekanik atau mesin. Mobil sebagai salah satu sarana transportasi, kerap dipakai oleh segenap masyarakat. Dapat dikatakan bahwa mobil memiliki kelebian tersendiri dibandingkan dengan kendaraan bermotor lainya. Diantaranya adalah dapat mengangkut beban yang besar, dapat dipakai untuk menempuh perjalanan yang jauh, memiliki konstruksi yang lebih kokoh dan stabil serta kelebihan-kelebihan lainnya. Namun kadangkala kita selalu diperhadapkan pada masalah-masalah teknis permesinannya. Hal ini membuktikan bahwa mesin tersebut yang terdiri dari bermacammacam elemen mesin memegang peranan yang sangat penting. Salah satu elemen mesin yang akan dibahas lebih jauh pada tugas perencanaan ini adalah kopling. 1.2. Tujuan Karena suatu perencanaa elemen mesin haruslah benar-benar akurat, maka khusus dalam perencanaan kopling ini terdapat beberapa tujuan yang hendak dicapai agar memiliki efisiensi yang tinggi, antara lain :a.

Mendapatkan kekuatan kopling yang baik dengan dasar bahwa faktor keamanan yang dimilikinya adalah optimal yang ditunjang dengan pemilihan bahan yang sesuai.

b. c. d.

Memiliki efisiensi kerja yang tinggi. Mendapatkan kopling yang kuat tetapi ekonomis. Dapat memperkirakan umur kopling yang direncanakan.

1.3. Batasan Masalah.

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 1

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaDalam perencanaan kopling ini tidak semua bagian-bagian dari sebuah kopling kami jabarkan. Hanya sebahagian saja dimana dalam hal ini yang kami bahas adalah : 1. Diameter poros 2. Diameter sepline 3. Diameter plat gesek 4. Diameter plat tengah 5. Efisiensi kopling 6. Lamamya pemakaian

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 2

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaBAB II TEORI DASAR 2.1. Pengertian Kopling Kopling merupakan suatu bagian dari mesin yang berfungsi sebagai sambungan poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau kadang-kadang harus ikut berputar dengan poros tersebut. Elemen mesin serupa itu ialah umpamanya puli sabuk, puli tali dan puli rantai, roda gigi serta tromol. Sehubungan dengan tujuannya, terdapat bermacam-macam prinsip kopling. Prinsipprinsip tersebut antara lain : a) b) Kalau harus dibuat suatu sambungan mati, dipergunakan kopling lekat Kalau kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu terhadap poros yang lain dalam arah memanjang sebagai akibat perubahan yang diakibatkan oleh perubahan temperatur, dalam arah radial sebagai akibat ketidaktelitian ketika memasang maka dipasang kopling yang dapat bergerak atau fleksibel. c) Suatu sambungan yang mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan lewat pengubahan kerja menjadi kalor danyang banyak atau sedikit meredam getaran, dinamakan kopling elastik. d) Apabila sambungan dapat dibuat bekerja hanya kalau sedang berhenti, tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak, maka kita sedang berhadapan dengan kopling yang dapat dilepaskan. Misalnya pada kopling cakar.e)

Apabila sambungan sembarang waktu selama sedang bergerak harus dapat dihubungkan dan dilepaskan, maka yang dipergunakan ialah kopling yang dapat dihubungkan, kopling gesek, kopling hidrolik atau kopling induksi elektromagnetik.

f)

Untuk pekerjaan berat atau pekerjaa yang peka, dipergunakan kopling aman untuk menghindari tumbukan dalam bagian yang peka dalam perkakas yang digerakkan atau beban terlampau besar dalam mesin penggerak, motor dan sebagainya. Untuk yang belakangan ini juga diterapkan kopling starter.

Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencana kopling adalah sebagai berikut :a)

Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai garis tengah yang sekecil mungkin.

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 3

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanzab) Garis-sumbu poros yang hendak di sambung harus berderet dengan tepat terutama

apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastik. c) Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada gasris sumbu poros, tambahan pula kopling harus disetimbangkan dinamik, kalau tidak, kopling akan berayun. (Apabila titik barat terletak dalam garis-sumbu, maka kopling telah disetimbangkan). d) Kopling harus dapat di pasang dan dilepaskan dengan mudah.e)

Bagian menonjol harus di cegah atau ditutupi demikian rupa sehingga tidak menimbulkan bahaya.

2.2. Klasifikasi Kopling Secara umum kopling dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu :a)

Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya poros pengerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu poros tersebut terletak pada suatu garis lurus. Yang termasuk kopling tetap adalah 1. Kopling kaku Kopling ini dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada mesin dan poros transmisi umumnya di pabrikpabrik. Kopling ini terbagi atas: Kopling box atau kotak digunakan apabila dua buah poros dan transmisi harus dihubungkan dengan sebuah garis. Kopling ini dipakai pada poros transmisi. Kopling flens kaku terdiri dari naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau

baja cor dan dipasang pada ujung poros yang diberi pasak serta diikat dengan flensnya. Dalam beberapa hal, naf pada poros dengan sumbunya dipress atau dibaut. Kopling flens tempa.2. Kopling luwes, kopling ini terbagi atas:

Kopling fans lurus Kopling karet ban Kopling karet bintang Kopling rantai

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 4

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza Kopling gigi3. Kopling universal, kopling ini terbagi atas:

Kopling universal hook Kopling universal b) Kopling Tidak Tetap Yaitu suatu elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakkan dengan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar. Jenis kopling tidak tetap ini adalah 1. Kopling cakar Kopling ini berfungsi untuk meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan gesekan) sehingga tidak terjadi slip. Ada dua bentuk kopling cakar yaitu: Kopling cakar persegi Kopling cakar spiral2. Kopling Plat Kopling ini disusun berdasarkan :

Berdasarkan banyaknya plat yaitu kopling plat tunggal dan kopling plat banyak Berdasarkan ada tidaknya pelumas yang digunakan yaitu basah dan kering.

Berdasarkan pelayanannya yaitu kopling manual, hidrolik, numatik dan elektromagnetik.

3. Kopling kerucut 4. Kopling friwill 5. Kopling gesek ( dutch ) 2.3. Rumus-Rumus Yang Digunakan 1. Momen Puntir (Mp) Mp = 71620 N/n (Kg/mm2) ...1 Dimana : N = Daya maksimum mesin (Hp) n = Putaran mesin (rpm) 2. Momen puntir yang direncanakan

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 5

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaMtd = Mp x v....2 3. 4. Momen Gesek (Mfr) Mfr = B x Mtd3 Tegangan tarik yang diizinkan

bol =5.

td ...4 s

Tegangan geser yang diizinkan

bol =6. 7. 8. 9. 10.

bol ..5 s

Diameter Poros Dp = [ 5 . Mfr/bolII]1/3.......6 Diameter Spline Ds = dp/0.8....7 Tinggi spline H = 0.1 x ds.8 Lebar spline W = 0.25 x ds.....9 Jari-jari rata-ratarm = Dp + Ds .....10 4 P ...11 A M g .....12 m.F .z

11.

Tegangan geser yang terjadi pada poros

s =12.

Tegangan geser yang terjadi pada spline

g =13.

Perbandingan lebar permukaan gesek terhadap jari-jari rata-rata b = r0 r1 .13 rm = 0.5(r0 + r1)

14. 15.

Perbandingan jari-jari dalam dengan jari-jari luar r1/r0 = ( 0.6 0.8 )14 Momen Gesek Mfr = f . P . Fm . rm.15

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 6

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. Jari-jari dalam plat gesek r1g = 0.6 r0g.16 Diameter luar plat gesek D0g = 2 . r0.17 Diameter dalam plat gesek D1g = 2 . r1g...18 Berat plat gesek Gl = 2 . (D0g2 D1g2) t . asbes / 4.......19 Perhitungan berat plat tengah G2 = . (D0t D1t) . t . plat.....20 Perhitungan naf G3 = .(D0n-D1n) . t . baja........21 Perhitungan berat rumah kopling G4 = . ((D0g + 2 . A . K)2 D1n2) . t. plat22 Perhitungan berat poros G5 = . dp2 . t . plat23 Defleksi akibat beban poros

=25.

5.q. 4 ....24 348 . 3 ...25 348 .1 tot

Defleksi akibat berat kopling

=26.

Putaran Kritis Ncr = 300 .26

27. 28. 29. 30.

Akibat beban terpusat ML1 = Pl/4.27 Akibat beban terbagi merata Ml2 = gl2/8...28 Momen lentur yang terjadi Mltot = Pl/4 + gl2/8..29 Diameter Kritis

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 7

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaMrc = (ml)2 + A (mp)2.....30 31. Diameter kritis yang terjadi pada porosDcr = red 31 0,1.bolii

32. 33. 34.

Energi yang dihilangkan karena gesekan Wg = Mtd . W . t/2....32 Kenaikan Suhu Q = Wg = G . Cp . Dt...33 Umur Kopling= a.k . m ...34 fr

35.

Efesiensi Kopling= m fr .....35 m

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 8

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaBAB III PERHITUNGAN Data perencanaan diambil dari spesifikasi Toyota Avanza:1.

Daya mesin (N)

: 86 PS : 86 . 0,985 : 84,71 dk

dimana 1 PS = 0,985 dk

2.

Putaran mesin (n)

: 6000 rpm : 25 cm

3. Panjang poros yang direncanakan 3.1. Perencanaan Poros 1. Perhitungan momen puntir

Momen puntir yang terjadi (Mp) N n84.71 6000

Mp = 71620 = 71620

= 1011,1550 kg.cm = 1011,155 kg.cm

Momen puntir yang direncanakan (Mtd) dimana v = faktor keamanan (1 6) Dipilih v = 2 agar kopling yang direncakan dapat dipergunakan untuk beban yang cukup besar.

Mtd = Mp . v

Mtd = 1011,155 . 2 = 2022,31 kg.cm 2. Perhitungan momen gesek Mg = Mtd . dimana = faktor engagemen (1,2 1,5) Dipilih = 1,4 untuk memperoleh gesekan yang kecil sehingga poros yang direncanakan tidak mudah aus = 2022,31 . 1,4 = 2831,234 kg.cm

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 9

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza

3. Pemilihan material poros Oleh karena poros merupakan bagian dari suatu mesin yang sangat vital dan sering mengalami gaya gesek (menerima gesekan), maka material poros yang digunakan haruslah benar-benar kuat (baja St 37 St 60). Untuk menjaga agar dalam operasinya lebih aman maka dipilih baja St 37 sebagai material poros dalam perencanaan ini. Poros dianggap berada pada kondisi beban dinamis II dengan faktor keamanan S = 5 8 maka tegangan-tegangan yang terjadi adalah sebagai 6) 4. Perhitungan tegangan tarik dan tegangan geser Untuk St 37, maka t = 37 kg/mm2 = 3700 kg/cm2 Poros dianggap berada pada kondisi beban dinamis II (bd II) maka tegangantegangan yang terjadi adalah:

berikut : (dipilih S =

Tegangan tarik yang diizinkan

bdII =

t s3700 6

dimana s = faktor keamanan terhadap batas patah Dipilih s = 6

=

= 616,67kg/cm2 Tegangan geser yang diizinkan: bdII

=

bdII 1,73

=

616,67 1,73

= 356,45 kg/cm2

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 10

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza5. Perhitungan diameter poros Dp =

5M g bdII5 . 2831,234 356,45

=

= 5,714 cm = 57,14 mm karena adanya pemakaian spie, maka diameter poros harus disesuaikan dengan normalisasi N 161 (1930), sehingga diameter poros yang digunakan adalah: Dp = 56 mm 6. Pemeriksaan tegangan geser pada poros s

=

P A

dimana P = =

Mp

r

r = 2

1

Dp

=

1 . 57,14 = 28,57 mm 2

1011,155

28,573,14 . 62 = 28,26 cm2 4

= 35,392 kg A = =3 ,3 2 5 9 2 ,2 8 6

4

Dp

2

=

s

= 1,252 kg/cm2 Material poros cukup aman karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan, yaitu: s < 1,252 kg/cm2 < bdII

433,526 kg/cm2

3.2. Perencanaan Seplain Seplain merupakan pasak yang dibuat menyatu dengan poros sesuai dengan lubang alur pasaknya pada naf. Seplain dari poros berfungsi untuk mentransmisikan daya plat ke poros utama, sehingga momen puntir dari cakra dapat dipindahkan melalui alur-alur seplain yang mengakibatkan poros tersebut berputar bersama-sama dengan cakra.

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 11

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza1. Pemilihan bahan seplain Dari perencanaan ini material poros yang digunakan adalah baja St 37 maka bahan seplain yang digunakan juga adalah baja St 37 dengan faktor keamanan s = 6, maka tegangan tarik yang diizinkan ( diizinkan (bdII bdII

) = 616,67 kg/cm2 sedangkan tegangan geser yang

) = 356,45 kg/cm2

2. Pemilihan jumlah seplain Dengan menentukan jumlah seplain, maka dapat ditentukan dimensi seplain yang lain. Dalam perencanaan ini digunakan 10 buah seplain.

3. Perhitungan jari-jari rata-rata seplain Rm = 1 4 (D + Dp) = 1 4 (7,407 + 6) = 3,3517 cm 4. Perhitungan tinggi seplain h = 0,095 . D = 0,095 . 7,407 = 0,469 cm 5. Perhitungan lebar seplain w = b = 0,150 D = 0,150 . 7,407 = 1,11 cm 6. Perhitungan diameter rata-rata seplain Dm = 2 Rm = 2 . 3,3517 = 6,704 cm dimana D (diameter luar) =Dp 0,81

=

6 0,81

= 7,407 cm

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 12

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza

7. Pemeriksaan kekuatan seplain Tegangan geser yang terjadi pada seplain g=

Mg Rm .F.z .

dimana F

= 0,8 . (Dm/z) . l

l = panjang seplain = 6 (direncanakan) z = jumlah seplain = 10 buah F = 0,8 . (2,2345/10) . 6 = 1,072 = 0,75 g=2,23 45 5 0,384 79 . 1 2 . 1 . 0,7 ,07 0 5

= 322,307 kg/cm2 karena g

> nnormal 5000 rpm Putaran poros aman

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 20

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaBAB IV PERHITUNGAN SUHU, UMUR DAN EFISIENSI KOPLING 1. Perhitungan suhu kopling Suhu kopling yang terjadi pada saat beroperasi sangat menentukan baik dan buruknya kopling tersebut. Timbulnya temperatur dari kopling dikarenakan adanya gesekan yang juga menimbulkan Power Losess (daya yang hilang). Daya yang hilang ini timbul menjadi panas dan mengakibatkan temperatur kopling naik. Perhitungan : Q Fm . k (t1 t2) Dimana : t = (t1 t2), kenaikan temperatur Q = Luas bidang bergesekan. k = Faktor pemindahan panas yang tergantung dari kecepatan linier direncanakan 75 . Q = 75 . 3600 . N fr 427r

kopling

(Cal/m.C). Diambil dari 15 75, bergantung pada kecepatan aliran udara,

Q = 632 Nfr (Kcal/hr) Nfr Nfr dimana = Daya yang hilang =

E fr . Z 75 . 3600Efr = Daya yang hilang t

= 2 detik Efr = Efr =

Mp . .t 21608,44 . 523,33 . 2 2 = 841744,9052 (kg.cm.rad/det) = 8417,4490 (kg.m.rad/det)

=

2n 2 . 3,14 . 5000 = 60 60

= 523,33 (rad/det)

Z

= Kerja kopling/jam

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 21

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza= 20-60 rad/jam (30 dipilih) Nfr = =

E fr . Z 75 . 36008417,4490 .30 75 . 3600

= 0,93527 DK Sehingga ; tC =

632 . N fr . A fr= k = 75 = 2 . . rm .b . z = 2 .3,14 . 8,321 . 4,1605 .2 = 434,821 cm = 0,0434821 m632 . 0,93527 75 . 0,0434821

dimana

Afr = Fm

tC

=

= 181,2517 C Maka : t b C = t + t = 208,0428 C t b C t bC = Temperatur kopling dalam operasi t t = Temperatur yang terjadi = Temperatur kamar = 181,2517 + 27

Karena temperatur kopling berada dalam interval temperatur yang diizinkan yaitu ; = 150 250 C .(33) Berarti memenuhi 2. Perhitungan Umur Kopling Penentuan umur kopling ini berguna untuk mengetahui sampai dimana ketahanan dari kopling yang direncanakan. Penentuan umur kopling berguna agar kita bisa mengganti kembali kopling tersebut setelah mencapai umurnya. Umur dari kopling tergantung dari pemakaian kopling itu sendiri. Apakah kontinyu atau terputus putus, dapat dihitung dengan rumus sbb :

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 22

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaLd = Afr. Ek. a jam Nfr Dimana : Ld a = Umur kopling (jam) = Tebal asbes (plat gesek) = 5 mm (0,5 cm). Ek = Kerja yang dihasilkan oleh plat gesek (5 - 8) dalam jam/cm3. = 6 (direncanakan). Ld = (434,821) (6) (0,5) 0,77939 = 1673,6973 jam Banyaknya penyambung tiap jam (20 60), direncanakan 30x, diperhitungkan lama kopling menyambung dan melepas masing-masing 2 detik. Jadi berjumlah 4 detik. Waktu yang diperhitungkan untuk menyambung setiap jam adalah : 50 x 4 = 200 detik. Jika diperkirakan seharian dipakai sampai 14 jam, maka pemakaian untuk setiap harinya adalah : 14 x 200 = 2800 det/hari. (Th) Jadi umur kopling : Lk = Ld (3600) Th = (1673,6973) (3600) 2800 = 1814,8304 hari = 2151,8965 hari Jika dalam satu tahun 365 hari, maka umur kopling adalah : L = 2151,8965 365 = 5,8956 tahun 3. Perhitungan Efisiensi Kopling Afr = 434,821 cm

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 23

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota AvanzaTujuan mencari efisiensi kopling adalah untuk mengetahui batas kemampuan kopling tersebut bekerja secara efektif untuk memindahkan daya maksimun kebagian transmisi lainnya, dimana dipengaruhi oleh gaya gesek yang hilang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : kopling = Nm Ng x 100% Nm dimana : Nm Nm = daya rata-rata kopling perjam. = Nmax . Z + N (3600 Z . t) 3600 Nmax = Mp . n 71620 = 112,29 dk Z N t Nfr Nm = Banyaknya penyanbungan tiap jam = 30 (yang direncanakan) = Daya yang dimiliki oleh mesin = 112,29 dk = Waktu penyambungan = 2 detik = Daya yang hilang = 0,93527 dk = Nmax. Z + N (3600 Z . t) 3600 = 112,29 . 30 +112,29 (3600 30 . 2) 3600 = 111,359 dk Sehingga efisiensi kopling diperoleh sbb: kopling = Nm Nfr . 100% Nm = 111,359 0,93527 . 100% 111,359 = 99,1601 % kopling = 99,1601 % = 1608,44 . 5000 71620

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 24

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 25

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanzaf. Berat rumah kopling G4 =

[( D 4

out

+ 2.ak) Din t . 2 2

]

Dimana

Dout= diameter luar plat gesek = 20,802 cm Din = diameter dalam naf = 4 cm t = ak = tebal rumah kopling = 0,5 (direncanakan) = massa jenis besi tempa = 7,6 7,89 gr/cm3 = 7,8 gr/cm3

G4 = 3,14

[( 20,802 + 2 . 0,5) 4

2

4 2 0,5 . 7,8

]

= 1406,230 gr

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 26

Perencanaan Kopling pada Mobil Toyota Avanza

DAFTAR PUSTAKA

Dobrovolsky, Machine Element Perry, Robert, H, Engineering Manual, Mc. Graw Hill Book Company Rune, Ir, Zaenab A, Materi Kuliah Elemen Mesin Ressang, Prof.Dr.Ir.H. Arifuddin, Materi kuliah Mekanika Kekuatan Material I Stolk, Ir, Elemen Mesin; Elemen Konstruksi dari Bangunan Mesin, 1993, Jakarta, Erlangga Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987, Jakarta, PT. Pradnya Paramita

TUGAS ELEMEN MESIN II

- 27