PERENCANAAN KOPLING (CLUTCH)

I. DATA KOPLING

Daya yang harus dipindahkan [N ] =79,82 kW

Putaran dari kopling [n ] = 6300 rpm

Waktu gesek [tG ] = 1,5 detik

Jumlah lepas/sambung [z ] = 60 per jam

Umur kopling [L ] =300 jam

Bahan gesek [Ak ] = 6 MPa (Ferodo)

# Bahan gesek diambil dari data berikut :

1. Ferodo & Asbes = 3,75 - 6 MPa

2. Baja = 22,5 - 30 MPa

Tebal bidang gesek yang aus [a ] = 0,1 cm

Jumlah pelat gesek [m ] = 3 buah

II. PERHITUNGAN LUAS BIDANG GESEK

Gambar 4.1 Sketsa Bidang Gesek (Ferodo)

Momen puntir yang dipindahkan [M P ] :

M P = 9555×N

n = 9555×79 ,82

6300 = 121,06Nm18

Momen puntir maksimum [MPmaks ] :

MPmaks = 135Nm ; pada putaran [n ] = 4200rpm

# Momen puntir yang digunakan untuk perhitungan adalah momen puntir maksimum

Momen gesek untuk melawan gesekan [M G ] :

M G = (1,5 - 2) x M P

= 1,5 x 135Nm = 202,5Nm

Kerja yang hilang karena gesekan [AGtot ] :

AGtot =

MG×ω×tG×z2

=

202 ,5×2π×420060

×1,5×60

2 = 4005855Nm/ jam

Daya yang hilang karena gesekan [NG ] :

NG =

AGtot

3600×1000

=

40058553600×1000 = 1.11kW

Luas total bidang gesek [FK ] :

FK =

L×NG

Ak×a

=

300×1, 116×0,1 = 555cm2

Luas satu buah bidang gesek pada kopling mobil [FK1 ]

FK1 =

F K

(m−1 )

19

=

555(m−1 ) = 277,5cm2

III. PERHITUNGAN POROS

Gambar 4.2 Sketsa Poros

Bahan Poros : S 45 C

# Batas mulur (Yield Point) [σ y ] = 350 – 500 MPa

# Untuk perhitungan dipilih σ y = 450 MPa

Safety Factor : Dinamis I, Golongan II

# Batas SF = 2,3 – 2,7

# Untuk perhitungan dipilih SF = 2,5

Tegangan lumer yang diizinkan [σ¿

] :

σ¿

=

σ y

SF=450

2,5=180 MPa

Tegangan geser yang diperbolehkan [τ bol ] :

τ bol =

σ¿

√3=180

√3=103 , 9 MPa

Diameter dari poros [d ] :

d =

3√ 5×MG

τbol =

3√ 5×270×103

103 , 9=23 , 5 mm≈25 mm

20

Berdasarkan tabel DIN 5464 (hal. 288 Diktat Elemen Mesin), didapatkan data

sebagai berikut.

- Diameter dalam [d i ] = 26 mm

- Diameter luar [d L ] = 32 mm

- Jumlah pasak [i ] = 10 buah

- Lebar pasak [b] = 4 mm

- M 10 = 2400 Ncm /mm

Panjang pasak bintang untuk naaf dan porosnya dari baja[Lmin ] :

Lmin =

MG

0,7×M 10 =

270×102

0,7×2400=16 mm≈20 mm

Diameter rata-rata dari bidang gesek [dm ] :

dm = (6 - 10) ¿d

= 7×25=225 mm

Lebar bidang gesek [b ] :

b =

FK 1

π×dm=277 ,5

π×22,5=3 , 92cm≈39 ,2mm

21

IV. PERHITUNGAN PEGAS PEREDAM

L1 Jarak antara sumbu pegas

Lo Panjang pegas

Do Diameter luar pegas

Dn Diameter naaf

di Diameter dalam

Gambar 4.3 Sketsa Naaf

Bahan Pegas : Hard Drawn Spring Wire

# Modulus geser [G ] = 80×103 N /mm

# Tegangan geser yang diizinkan [τ bol ] = 700kg /mm2

Jarak antara sumbu pegas [L1 ] = 104 mm

Jumlah pegas [n1 ] = 4 buah

Jumlah lilitan [n2 ] = 7 lilitan

Faktor tegangan Wahl [k ] tergantung pada indeks pegas (Spring Indeks)[Dd ] ,

data bisa dilihat pada Diktat Elemen Mesin Ir. Indra Tedjakumala, hal. 349.

# Untuk perhitungan dipilih perbandingan [Dd ]= 5, sehingga didapat nilai

[k ]= 1,10

Gaya yang bekerja pada pegas peredam [Ptot ] :

Ptot =

2×MP

L1= 2×135×103

104=2596 ,2 N

22

Gaya pada tiap pegas [P ] :

P =

P tot

n=2596 , 2

4=649 , 05 N

Diameter kawat pegas [d ] :

d = √k×8×P× D

dπ×τbol = √1 ,10×

8×649 , 05×5π×700

=3. 6 mm

Diameter pegas [D ] :

Dd = 5

D = 5×3. 6 mm=18 mm

Diameter luar pegas [Do ] :

Do = D+d = 18+3 . 6=21 ,6 mm

Diameter dalam pegas [Dd ] :

Dd = D−d = 18−3.6=14 ,4 mm

Lendutan dari pegas [δ ] :

δ =

8×P×[ Dd ]

3

×n

G×d=8×649 ,05×53×7

80×103×3,6=15 , 7 mm

Panjang pegas minimum [L ] :

L = n×d = 7×3 .6=25 , 2mm

Panjang pegas bebas tanpa beban [Lo ] :

Lo = δ +L−1

2d

23

= 15 , 7+25 , 2−( 1

2×3,6)=39 ,1 mm

Jarak pitch pegas [ p ] :

p = d+

L0−(L−12

d)(n−1 )

=3 . 6+

39 .1−(25 , 2−( 12×3,6))

(7−1)=6 , 21mm

Gambar 4.4 Sketsa Pegas Peredam

V. PERHITUNGAN PAKU PENJEPIT

24

Gambar 4.5 Sketsa Posisi Paku Penjepit

Bahan Paku Penjepit : S 30 C

# Batas mulur (Yield Point) [σ y ] = 290 – 340 MPa

# Untuk perhitungan dipilih σ y = 320 MPa

Safety Factor : Dinamis II, Golongan II

# Batas SF = 2,7 – 3,2

# Untuk perhitungan dipilih SF = 3,2

Tegangan lumer yang diizinkan [σ¿

] :

σ¿

=

σ y

SF=320

3,2=100MPa

Tegangan geser yang diperbolehkan [τ bol ] :

τ bol =

σ¿

√3=100

√3=57 MPa

25

1. Paku Penjepit pada Bidang Pengikat

Gambar 4.6 Sketsa Paku Penjepit 1

Diameter paku [d ] = 8 mm

Jarak antara sumbu paku penjepit pada bidang pengikat [L2 ] = 120mm

Gaya yang bekerja pada paku penjepit [Ptot ] :

Ptot =

2×M G

L2=2×202 ,5×103

120=3375 N

Gaya pada tiap paku penjepit [P ] :

P =

P tot

n=3375

4=843 ,75 N

Luas permukaan [ A ] :

A =

π4×d2= π

4×82=50 .24 mm2

Tegangan geser [τ ] :

26

τ =

PA

=843 , 7550 , 24

=16 ,79 MPa

2. Paku Penjepit pada Bidang Gesek (Ferodo)

Gambar 4.7 Sketsa Paku Penjepit 2

Diameter dalam [d i ] = 7 mm

Diameter luar [d L ] = 10 mm

Gaya yang bekerja pada paku penjepit [Ptot ] :

Ptot =

2×M G

dm=2×202 ,5×103

225=1800 N

Gaya pada tiap paku penjepit [P ] :

P =

P tot

n=1800

16=112 ,5 N

Luas permukaan [ A ] :

A =

π4 (dL2−d

i2 )=π4

(102−72 )=40 mm2

Tegangan geser [τ ] :

τ =

P2×A

=112 , 52×40

=1.4 MPa

27