ELEMEN MESIN 2KULIAH # 6 & 7 #

KOPLING

Oleh :

IR.NAFSAN UPARA.MM.MT

Kopling adalah suatu elemen mesin yangberfungsi untuk mentransmisikan dayadari poros penggerak (driving shaft) keporos yang digerakkan (driven shaft),dimana putaran inputnya akan samadengan putaran outputnya.

1. PendahuluanPengertian

2

Persyaratan Kopling 1. Mampu menahan kelebihan beban.2. Mengurangi getaran dari poros

penggerak diakibatkan oleh gerakan darielemen lain.

3. Mampu menjamin penyambungan duaporos atau lebih.

4. Mampu mencegah terjadinya bebankejut.

1. Pendahuluan

3

1. Kopling harus mudah dipasang dandilepas

2. Kopling harus dapat mentransmisikandaya sepenuhnya dari poros

3. Kopling harus sederhana dan ringan4. Kopling harus dapat mengurangi

kesalahan hubungan pada poros

1. Pendahuluan

4

Kondisi yang diperhatikan dalam perencanaan Kopling

1. Kopling Tetap (Coupling)

2. Kopling Tak Tetap (Clutch)

1. Pendahuluan

5

Jenis-jenis Kopling berdasarkan Cara Kerja

2. Kopling Tetap

6

Kopling tetap adalah suatu elemen mesinyang berfungsi sebagai penerus putaran dandaya dari poros penggerak ke poros yangdigerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip),dimana sumbu kedua poros tersebut terletakpada satu garis lurus atau dapat sedikitberbeda sumbunya.

Kopling tetap selalu dalam keadaanterpasang, untuk memisahkannya harusdilakukan pembongkaran.

2. Kopling Tetap

7

Macam-macam Kopling Tetap 1. Kopling kaku

2. Kopling luwes/Fleksibel

3. Kopling universal

4. Kopling Fluida

2. Kopling Tetap

8

Kopling Kaku

Kopling bus Kopling flens kaku

Kopling flens tempa

2. Kopling Tetap

9

Kopling Luwes/Fleksibel

Kopling flens luwes Kopling karet ban Kopling gigi

Kopling karet bintang Kopling rantai

2. Kopling Tetap

10

Kopling Universal

Kopling universal hook

2. Kopling Tetap

11

Kopling Fluida

Dengan penyimpan minyak

Kembar

2. Kopling Tetap

12

Kopling FlensUkuran Dasar

a. Kopling Flens Protected b. Kopling Flens Unprotected

2. Kopling Tetap

13

Kopling FlensUkuran Dasar

2. Kopling Tetap

14

2. Kopling Tetap

15

Perancangan Kopling Flens 1. Disain Hub Catatan :

d : diameter porosD : diameter luar hub

= 2 d

2. Disain Flens

3. Disain Baut

Beban tiap baut

Total beban seluruh baut

2. Kopling Tetap

16

Rancangan Kopling Flens Torsi yang ditransmisikan

Daerah penahan crushing seluruh baut

Tegangan crushing seluruh baut

Torsi yang di transmisikan

4. Jumlah baut ,diameter poros, desain kopling flens

2. Kopling Tetap

17

5. Material yang biasa digunakan pada kopling flens

2. Kopling Tetap

18

6. Dimensi Standar Desain Kompling Flens

2. Kopling Tetap

19

7. Dimensi Standar Desain Kopling Flens

Keterangan :• Satuan : mm• Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka dalam table berlaku umum baik

untuk halus maupun kasar.• Pemakaian angka-angka dalam kurung sejauh mungkin dihindari.

2. Kopling Tetap

20

Contoh 6.1 Desain kopling flens yang terbuat dari cast iron,memindahkan 15 kW pada 900 rpm dari motorlistrik ke kompresor. Faktor pelayanan 1,35.

Tegangan ijin bahan untuk : Geser pada poros, baut dan pasak = 40

MPa Crushing pada baut dan pasak = 80 MPa Geser pada besi cor flens = 8 MPa

2. Kopling Tetap

21

Penyelesaian.Dik : kopling flens, material besi cor

P = 15 kW = 15 x103 WN = 900 rpmFaktor pelayanan (FP)= 1,35

Tegangan yang dijinkan :τs = τb = τk = 40 MPa = 40 N/mm2τc = 8 MPa = 8 N/mm2σcb = σck = 80 MPa= 80 N/mm2

Ditanyakan : Disain kopling flens tersebut

2. Kopling Tetap

22

Jawab

Torsi maksimum :Tmax = FP x T

2. Diamater poros (d)

Dipilih , d = 35 mm

4. Panjang hub (L)

5. Cek terhadap tegangan geser

3,4 MPa < 8 MPa …… aman

1. Torsi (T) 3. Diamater hub (D)

2. Kopling Tetap

23

Cek tegangan geser

1,6 MPa < 8 MPa …… aman

7. Diamater luar flens (D2)

8. Tebal protektif flens (tp)

Dari tabel slide 16 untuk d = 35 mmdiperoleh jumlah baut n = 4

Diamater lingkaran jarak bagi (D1)D1 = n x d = 4 x 35 = 140 mm

Diamater nominal baut (d1)

2

1

2

1

3 )(65942

105440

410215 dxxxdx

d1 = 5,71 mmDipilih baut M8

6. Tebal flens (tf) 9. Ukuran Baut

2. Kopling Tetap

24

10. Ukuran pasakdan d = 35 mm, dari tabel diperoleh:Karena:

2. Kopling Tetap

25

Lebar pasak Panjang pasak

Cek tegangan geser

19,5 MPa < 40 MPa …… aman

Cek tegangan crushing

39,0 MPa < 80 MPa …… aman

2. Kopling Tetap

26

Contoh 6.2

Dengan menggunakan tabel kopling flens,

tentukan dimensi flens dan baut untuk

meneruskan daya 65 HP pada putaran 180

r/min. jika bahan poros baja liat dengan

tegangan tarik maksimum σmax = 400N/mm2

dan SF = 6

2. Kopling Tetap

27

Penyelesaian.Dik : kopling flens

Ditanyakan : Disain kopling flens tersebut

2. Kopling Tetap

28

Jawab

2. Kopling Tetap

29

Kopling FleksibelKopling fleksibel dipakai jika menyambung dua porosyang tidak tepat sumbunya (diijinkan terjadimisalignment).Jenis-jenis kopling fleksibel: Bushed pin flexible coupling,Oldham's coupling,Universal coupling

2. Kopling Tetap

30

Bushed Pin Flexible Coupling

2. Kopling Tetap

31

Keteranganl : panjang bush pada flensd2 : diamater bushpb : tekanan dukung pada flens atau pinn : jumlah pinD1 : Diamater lingkaran jarak bagi pinBeban dukung pada tiap pin/bush

Total Beban dukung pada pin/bush

Torsi pada Kopling

2. Kopling Tetap

32

Tegangan geser akibat torsi pada kopling

Distribusi gaya W pada Pin atau karet bush,sehingga:

Momen lentur pada pin

Tegangan dukung

Cek tegangan prinsipal maksimum

Cek tegangan geser maksimum pada pin

< 28-42 MPa

2. Kopling Tetap

33

Contoh 6.3Desain kopling flens tipe bushed pin yang dihubungkan denganporos pompa memindahkan 32 kW pada 900 rpm. Torsikeseluruhan adalah 20 persen lebih dari torsi utama.Teganganijin bahan untuk : Geser dan crushing pada material poros dan pasak = 40 MPa

dan 80 MPa Geser pada besi cor flens = 15 MPa Tegangan dukung pada karet bush = 0,8 N/mm2 Bahan pin sama dengan bahan poros dan pasakNote : jumlah baut 3 buah dan jumlah pin adalah 6

2. Kopling Tetap

34

Dik : kopling fleksibel tipe bushed-pinP = 32 kW = 32 x103 WN = 960 rpmTmax = 1,2 Tmean

Tegangan yang dijinkan :τs = τk = 40 MPa = 40 N/mm2; τc = 15 MPa = 15 N/mm2

σcs = σck = 80 MPa = 80 N/mm2; pb = 0,8 N/mm2; n = 6Ditanyakan : Disain kopling fleksibel tipe bushed-pin tersebut

2. Kopling Tetap

35

1. Perancangan Pin & Rubber Bush

Penyelesaian.

Torsi rata-rata yg dipindahkanporos

Torsi maksimum yg dipindahkanporos

Diameter poros

Diameter pin

Dipilih d1 = 20 mm Diameter rubber bush

Diameter lingkaran jarak bagipin

Panjang bush (l) pada flensaBeban aksi dukung tiap pin

2. Kopling Tetap

36

Dari Torsi maksimum kopling

Pengecekan teganganTegangan akibat torsi

Nilai ini dibawah = 40 N/mm2 .. aman

Tegangan lentur

Tegangan prinsipal maksimum

Tegangan geser maksimum =

2. Kopling Tetap

37

2. Perancangan Hub Diameter luar Hub Untuk diameter poros d =

40mm, dari slide 24diperoleh

Panjang Hub

Pengecekan tegangan geser

Nilai ini dibawah = 15 N/mm2 .. aman

3. Perancangan pasak

Lebar pasakPanjang pasak

Tebal pasak

Pengecekan tegangan geser

Nilai ini dibawah = 40 N/mm2 .. aman

2. Kopling Tetap

38

Nilai ini dibawah = 80 N/mm2 .. aman

Pengecekan tegangan Crushing

4. Perancangan FlensaTebal Flensa

Pengecekan tegangan geser

Nilai ini dibawah = 15 N/mm2 .. aman

2. Kopling Tetap

39

Universal CouplingKeterangand = Diameter porosdp = Diameter pinτ dan τ1 = tegangan geser yang diijinkan bahan poros dan pinTorsi pada poros:

Torsi pada Pin (geser ganda):

2. Kopling Tetap

40

Jika kopling universal tunggal dipakai, maka poros kecepatanpenggerak dan digerakan menjadi:

2. Kopling Tetap

41

Kecepatan poros penggerak maksimum:

Kecepatan poros digerakan maksimum:

2. Kopling Tetap

42

Contoh 6.4An universal coupling is used to connect two mild steel shaftstransmitting a torque of 5000 N-m. Assuming that the shafts aresubjected to torsion only, find the diameter of the shafts andpins. The allowable shear stresses for the shaft and pin may betaken as 60 MPa and 28 MPa respectively.

2. Kopling Tetap

43

Jawab

2. Kopling Tetap

44

Tugas-1Two shafts made of plain carbon steel are connected by a rigidprotective type flange coupling. The shafts are running at 500r.p.m. and transmit 25 kW power. Design the couplingcompletely for overload capacity 25 per cent in excess of meantransmitted torque capacity. Assume the following permissiblestresses for the coupling components : Shaft Permissible tensile stress = 60 MPa; Permissible shear stress = 35 MPa; Keys Rectangular formed end sunk key having permissible

compressive strength = 60 Mpa; Bolts made of steel having permissible shear stress = 28 Mpa Flanges Cast iron having permissible shear stress = 12 MPa

2. Kopling Tetap

45

Tugas-2Design a bushed-pin type flexible coupling for connecting a

motor shaft to a pump shaft for the following service

conditions :

Power to be transmitted = 40 kW ; speed of the motor shaft

= 1000 r.p.m. ; diameter of the motor shaft = 50 mm ;

diameter of the pump shaft = 45 mm. The bearing pressure

in the rubber bush and allowable stress in the pins are to be

limited to 0.45 N/mm2 and 25 MPa respectively.

2. Kopling Tetap

46

Tugas-3

An universal coupling is used to connect two mild steel shafts

transmitting a torque of 6000 N-m. Assuming that the shafts are

subjected to torsion only, find the diameter of the shaft and the

pin. The allowable shear stresses for the shaft and pin may be

taken as 55 MPa and 30 MPa respectively