BAB II

BAB IIKOPLING2.1 PengantarKopling merupakan sebuah elemen mesin yang berfungsi sebagai sambungan dua poros atau sebagai sambungan poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau kadang-kadang harus ikut berputar dengan poros tersebut. Elemen mesin serupa itu bisa puli sabuk, puli tali, dan puli-rantai, roda gigi serta tromol. Sehubungan dengan tujuannya, terdapat bermacam-macam prinsip kopling. Prinsip-prinsip itu adalah sebagai berikut.

a. Kalau kopling harus dibuat suatu sambungan mati, maka dipergunakan kopling lekat

b. Kalau kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu terhadap poros yang lain, dalam arah memanjang sebagai akibat ketidaktelitian ketika memasang dan sebagainya, maka dipasang kopling yang dapat bergerak atau kopling yang fleksibel

c. Suatu sambungan yang mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan lewat pengubahan kerja menjadi kalor dan yang banyak atau sedikit meredam getaran, disebut sebagai kopling elastik; kopling ini sekaligus memiliki keuntungan sama seperti kopling fleksibel.

d. Apabila sambungan dapat dibuat bekerja hanya kalau sedang berhenti, tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak, maka kita sedang membahsa kopling yang dapat dilepaskan. Kopling ini kebanyakan dilaksanakan sebagai kopling-cakar

e. Apabila sambungan sembarang waktu selaam sedang bergerak harus dapat dihubungkan dan dilepaskan, maka yang dipergunakan adalah kopling yang dapat dihubungkan : kopling gesek, kopling hidrolik atau kopling induksi elektromagnetik

f. Untuk pekerjaan berat atau pekerjaan yang peka, digunakan 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 terakhir disebut dengan kopling stater.

Ketika membuat konstruksi kopling, pada umumnya harus diperhatikan titik-pandang sebagai berikut.

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

2. Garis sumbu poros yang hendak disambung harus berderet dengan tepat, terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastik

3. Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada garis-sumbu poros; tambahan pula kopling harus disetimbangkan dinamik sebab kalau tidak kopling akan berayun. (Apabila tiitik berat terletak dalam garis sumbu, maka kopling telah disetyimbangkan statik)

4. Kopling harus dapat dipasang dan dilepaskan dengan mudah

5. Bagian menonjol harus dicegah atau ditutupi sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan bahaya

2.2. Kopling LekatApabila dua poros hendak disambungkan sentrik dengan teliti, maka dapat digunakan sebuah kopling kotak. Suatu konstruksi modern kopling ini adalah kopling kotak SKF. Ujung poros pada kopling ini harus dirapikan dan disetel yang satu terhadap yang lain dengan teliti juga dalam arah memanjang (jarak = 0,01 d). Setelah itu, selongsong dari baja paduan dengan berturut-turut disorongkan pada ujung poros. Bus berdinding tipis suai dengan ruang-bebas kecil pada poros. Bentuk luar menyerupai kerucut (ketirusan 1 : 80). Lubang dalam bus luar mempunyai ketirusan yang sama. Setelah disorongkan dengan tangan pada bus paling dalam, maka bus luar dapat dipasang pada tempatnya yang tepat dengan menggunakan paku ulir dan cincin 2/2. (mulai garis tengah poros berukuran 200 mm, gaya aksial pada bus-luar dipasang hidrolik). Tambahan pula, untuk keperluan itu adalah perlu untuk mempres minyak (tekanan = 50 .... 85 bar) ke dalam alur berbentuk cincin dengan menggunakan pompa pres minyak melalui lubang berulir ditengah-tengah bus. Minyak tiba diantara bus melalui alur tersebut; ditempat itu minyak membentuk film-minyak, jadi koefisien gesekan sangat kecil; karena itu ada kemungkinan yang mudah untuk menarik bus-luar lebih lanjut pada bus-dalam.Setelah pompa disingkirkan terjadilah kopling poros, sebab bus-luar menjepit bus-dalam poros. Untuk melepas kopling diterapkan cara kerja yang sesuai. Juga sehubungan dengan kekuatan tarik yang tinggi pada baja yang digunakan, maka ukuran dan berat kopling kotsk SKF lebih kecil daripada ukuran serta berat kopling selongsong dengan baut yang dibahas dibawah ini.

Kateiak dilepaskan, kopling atau salah satu poros harus dapat disorongkan melalui sediktinya separuh panjang bus-rangkai.

Pengencangannya merupakan suatu sambungan pres yang dapat dilepaskan. Sambungan serupa itu juga dapat dipakai ditempat lain, umpamanya pada poros engkol tersusun, pengencangan bantalan gelinding besar, dan naf pada poros bubungan, baling-baling kapal pada poros baling-baling.

Pelaksanaan kedua kopling selongsong dengan baut seperti terlihat pada gambar. Kopling ini lebih mudah untuk dilepaskan.

Dalam hal ini ada kemungkinan untuk menggunakan bantalan gelinding. Agar kedua parohan dapat dijepit dengan kuat pada ujung poros, maka garis tengah lubang diambil sedikit lebih kecil daripada garis tengah poros (0,1 .... 0,2 mm), sehingga ketika mengencangkan baut mula-mula terjadi suatu penjepitan ke samping. Karena dikencangkan dengan kuat diperoleh suaian ketat sehiungga momen dalam poros dapat dipindahkan lewat gesekan.

Dengan bautan pengiraan yang disederhanakan terhadap sistem gaya yang rumit, banyaknya baut dapat dihitung. Banyaknya baut berubah-ubah antara 4 .... 10 dan garis tengah db baut normal dari M 12 .... M 17 .Untuk kalkulasi harus diketahui momen dalam poros. Momen ini dipindahkan lewat gesekan oleh poros penggerak pada kopling dan selanjutnya juga lewat gesekan moemn dari kopling pada poros yang digerakkan.

Momen dalam poros kebanyakan tidak konstan sebagai akibat percepatan, perlambatan, dan tumbukan, tergantung dari mesin penggerak dan dari mesin yang digerakkan. Karena itu, untuk mencegah slip, kopling harus mampu untuk memindahkan momen yang lebih besar daripada kopel nominal, yang dihitung dari daya nominal P dan jumlah putaran n, Adalah cukup sulit untuk menentukan kopel maksimum Mk yang harus dipindahkan oleh kopling. Tetapi dengan bantuan koefisien eksperimen dengan cara sederhana dapat ditentukan hayga mana yang dapat diharapkan untuk Mk.Untuk perhitungan sederhana, dianggap bahwa p antara kopling dengan poros adalah konstan sepanjang keliling, mka jumlah gaya Q dalam baut adalah :

Q = p . d . l

Dan

Dimana f = koefisien gesek antara poros dan bus

Jadi

atau

Untuk besi-cor pada baja (kering), f = 0,15 ..... 0,2

Gaya tiap baut :

Karena beban dalam baut konstan (tidak terdapa gaya-kerja dalam baut), mka tegangan-tarik baut sebagai akibat momen pengencang adalah

Contoh Soal :

Sebuah kopling-selongsong dengan baut, lubang diameter d = 60 mm, panjang l = 220 mm. Kopling ini mempunyai 6 baut M 16 dengan bahan baja 5,6.Periksalah apakah kopling ini cocok untuk daya minimal P = 12 kW pada 200 rpm dari sebuah motor listrik dan mesin yang digerakkan dengan massa sangat kecil yang akan dipercepat. Diasumsikan c = 1,5 dan f = 0,18

Penyelesaian :

Momen puntir yang terjadi :

Tegangan geser akibat puntiran diatas adalah :

Kopel maksimum yang terjadi adalah :

Jadi gaya dalam baut :

Maka beban tiap baut adalah :

Sehingga tegangan-tarik dalam baut adalah :

Sesuai dengan perhitungan diatas, maka ukuran baut mencukupi.

Dengan koefisien gesek f = fs = 0,15 pada biang kontak baut dan mur, maka :

Catatan : Pada tegangan tinggi dalam baut yang mengencang, perlu untuk memeriksa tekanan-bidang pada sebelah bawah mur untuk mengetahui kebutuhan cincin-penutup.2.3. Kopling Tidak Tetap (Clutches)Clutches merupakan bagian dari kopling yang memiliki keunggulan dapat beroperasi tanpa harus mematikan mesin yang sedag berjalan. Clutches sering diklasifikasikan menjadi : (1) positive clutches; dan (2) Friction Clutches.

Positive Clutches

Positif cltuches digunakan ketika penggerak positif dibutuhkan. Tipe paling sederhana dari kopling tidak tetap jenis ini adalah Jaw atau Claw Clutches. Jaw Clutches menggunakan sebuah poros untuk menggerakkan poros lainnya dengan menggunakan prinsip hubungan interlocking jaws. Kopling ini terdiri atas dua buah halves, dimana yang satu dikaitkan secara permanen ke poros penggerak menggunakan sunk. Sementaa bagian lainnya dapat bergerak bebas secara aksial sepanjang poros pengikut, tetapi tetap dijaga gerakannya tetap relatif terhadap poros pengunci. Jaw Clucthes terbagi atas dua jenis yaitu : (a) tipe spiral, dan (b) tipe square.

Tipe square digunakan ketika pemutusan dan penghubungan gerakan dan beban tidak diperlukan. Sering digunakan untuk mentransmisikan daya pada arah rotasi yang berlainan.

Tipe spiral serng digunakan untuk mentransmisikan daya pada satu arah saja. Digunakan pada sproket wheel, gears dan pully.2.4. Kopling GesekSengaja untuk bagian kopling gesek menjadi sebuah subbab tersendiri walaupun sebenarnya kopling ini termasuk dalam bagian subbab kopling tidak tetap. Hal ini mengingat pemakaian kopling gesek yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada kendaraan bermotor.Kopling gesek memiliki kegunaan utama pada pemindahan daya dari poros penggerak ke poros pemgikut. Dalam kendaraan, koplong ini digunakan untuk menghubunkan dan memutuskan mesin dengan poros. Yang harus diperhatikan dalam pengoperasian kopling gesek adalah :

1. Permukaan kontak harus memberikan efek gesekan yang besar

2. Panas dari gesekan harus segera dibuang

3. Permukaan harus selalu divaga untuk dapat bekerja secara baik

Kopling jenis ini terbagi dua yaitu :

1. Kopling Disc (single atau multiple)

2. Kopling Kerucut

Kopling Disc

Kopling disc diperlihatkan pada gambar 2.1, dimana penggerak secara kokoh terkunci pada poros penggerak. Bagian yang digerakkan akan bergesekan permukaannya dengan permukaan penggerak. Tekanan aksial yang bekerja akibat pengaruh dari pegas memberikan gaya gesek pada arah sesuai arah putar ketika ada gerakan relatif antara poros penggerak dan pengikut.

Gambar 2.1. Kopling Disc

Jika torsi yang dipindahkan dari poros penggerak ke poros pengikut melalui kopling tersebut, dengan catatan bahwa kopling tidak mengalami slip, maka torsi yang dipindahkan adalah sama dengan torsi penggerak. Sebuah single disc clutch diperlihatkan pada gambar 2.2 dibawah.

Gambar 2.2. Potongan Kopling Pelat

Dengan mengacu kepada gambar tersebut, maka dibuat beberapa notasi berikut :

T= Torsi yang dipindahkan

P= Tekanan aksial

R1 dan R2 = Radius permukaan luar dan dalam dari permukaan gesek

R = radius rata-rata

(= koefisien gesek

Jika elemen yang diarsir pada gambar 2.2. pada jari-jari x dengan ketebalan dx akan memiliki luas area permukaan kontak sebesar :

A = 2 . ( . x . dx

Gaya aksila yang terjadi adalah

(W = p . 2 . ( . x . dx

Gaya gesek yang bekerja secara tangencial pada titik yang sedang ditinjau adalah :

Ff = ( . ( W

= ( . p. 2 . ( . x . dx

Sehingga Torsi Gesek yang bekerja pada daerah yang diarsir adalah :

T = Ff . x

= ( . p . 2 . ( . x . dx . x

= 2 . ( ( p x2 dx

Teori Keausan MerataTeori keausan merata mendasarkan pada pemikiran bahwa sebuah kopling yang kaku, maka keausan yang pertama kali dihasilkan ada pada bagian terluar karena gesekan terbesar ada pada daerah ini. Setelah jumlah keausan tertentu terjadi, distribusi tekanan akan berubah sehingga memungkinkan keausan yang merata.

Setelah keausan merata mulai terjadi, maka tekanan terbesar harus terjadi pada r = d/2. Dengan menyatakan bahwa tekanan maksimum pa, maka dapat dituliskan persamaan :

yang merupakan kondisi untuk memberi jumlah kerja yang sama pada jar-jari r seperti juga pada jari-jari d/2. Sesuai dengan gambar 2.1, maka elemen luar berjari-jari r dengan ketebalan dr. Luas elemen ini adalah 2 ( r dr, sehingga gaya normal yang bekerja pada elemn ini adalah dF = 2 ( p r dr. Gaya normal total yang bekerja dari r berubah dari d/2 sampai D/2 adalah :

Daya putar (Torsi) diperoleh dengan mengintegrasikan perkalian antara gaya gesekan dengan jari-jari. Adapun persamaan yang dihasilkan adalah sebagai berikut.

Untuk mencari berapa besar Torsi juga dapat digunakan persamaan :

Sementara itu, menurut Khurmi, untuk mencari torsi yang mampu ditransmisikan olleh kopling dengan menggunakan teori tersebut dapat dicari dengan menggunakan langkah-langkah berikut.

Ambil bahwa p sebagai tekanan normal pada sebuah jarak x dari sebuah titik pusat clutches. Dengan bervariasinya tekanan dengan jarak yang dimiliki terhadap titik pusat tersebut (x), maka dapat dibuat sebuah konstanta tekanan (C) sebagai hasil perkalian dari tekanan dengan jarak. Sehingga dapat ditulis secara matematis seperti persamaan berikut.

dan gaya normal yang bekerja pada sebuah radius yang sedang diamati adalah

Total gaya pada permukaan gesek adalah,

Torsi gesekan sepanjang jari-jari yang sedang ditinjau adalah :

Sehingga torsi gesek total pada permukaan gesek adalah :

Beberapa catatan untuk persamaan ini adalah :1. Dalam kasus multiple disc clutches, katakana bahwa ada n jumlah permukaan kontak, maka torsi yang dihasilkan adalah :

T = ( . W . r . n2. Jika ada n1 jumlah disc yang berada pada poros penggerak dan n2 pada poros pengikut, maka jumlah permukaan kontak akan menjadi :

n = n1 + n2 - 1Contoh Soal :

1. Sebuah kopling gesek mentransmisikan daya 15 hp pada putaran 3000 rpm. Kopling ini adalah kopling tungga dengan kedua permukaan efektif menghasilkan tekanan maksimal 0,9 kg/cm2. Jika diameter luar kopling dibatasi maksimal sebesar 1,4 kali diameter dalam, mka carilah diameter yang dibutuhkan jira koefisien gesek diasumsikan 0,3. Kopling tersebut sudah lama digunakan

Penyelesaian :

Diberikan data sebagai berikut.

P = 15 h p

N = 3000 rpm

Tekanan aksial p = 0,9 kg/cm2

Koefisien gesek, f = 0,3

Torsi yang dihasilkan dari mesin adalah :

Dimensi dari garis aksi adalah

D1 = diameter luar permukaan gesek

D2 = diameter dalam permukaan gesek

Dari hubungan

p . x = C

Dan tekanan maksimal akan terjadi pada diameter terdalam, maka :

p . r2 = C

C = 0,9 r2Total beban yang dipindahkan/ditransmisikan sepanjang aksi gesek adalah

Dengan menggunakan hubungan :

2. Sebuah multiple-disc-clutches memiliki tiga disc pada poros penggerak dan dua disc pada poros pengikut. Daimeter terluar permukaan kontak adalah 240 mm dan diameter dalam 120 mm. Dengan mengasumsikan teori keausan merata dan koefiesn gesek 0,3, Carilah teknan maksimal antara disc yang digunakan untuk mentransmisikan daya sebesar 25 kW pada putaran 1575 rpmPenyelesaian :

Jumlah disc pada poros penggerak

n1 = 3

Jumlah disc pada poros pengikut

n2 = 2

Jumlah permukaan yang berkontak adalah

n = n1 + n2 1

= 3 + 2 1

= 4

Diameter luar , d1 = 240 mm

Diameter dalam, d2 = 120 mm

Koefisien gesek, f = 0,3

Daya yang ditransmisikan :

P = 25 kW

N = 1575 rpm

Sehingga torsi yang ditransmisikan adalah :

dengan menggunakan hubungan

Sehingga tekanan maksimalnya adalah

Latihan Soal Terstruktur :

1. Sebuah single-disc-clutch dengan kedua sisi permukaan efektif digunakan untuk mentransmisikan daya sebesar 12 hp pada putaran 900 rpm. Tekanan maksimal dibatasi 0,85 kg/cm2. Jika diameter luar pemukaan gesek adalah 1,25 kali permukaan dalam, Carilah diameter luar dan dalam permukaan kontak jika koefisien gesek diasumsikan 0,252. Sebuah multiple-disc-clutch memiliki 4 disc pada poros penggerak dan 3 disc pada poros pengikut (yang digerakkan). Diameter terluar permukaan kontak adalah 25 sm dan diameter dalam 15 cm. Hitung tekanan maksimal yang ada jira kopling tersebtu digunakan utuk mentransmisikan daya sebesar 30 hp pada putaran 1500 rpm, dengan mengasumsikan bahwa kopling sudah dalam kondisi dipakai dengan koefisien gesek 0,2.

Tugas Mandiri

Lakukan sebuah langkah analisis untuk mencari berapa Torsi yang mampu ditransmisikan oleh seperangkat kopling yang digunakan pada sebuah kendaraan (kendaraan bebas) menggunakan teori keausan seragam. Gambarlah kopling yang Anda analisis lengkap deserta detail componen, bahan, dan usuran.

(Dikumpulkan 3 minggu setelah perkuliahan terakhir, dan setiap minggu harus melakukan asistensi)

Teori Tekanan MerataTeori ini digunakan untuk menganalisis kopling yang masih baru. Metode ini mengasumsikan bahwa tekanan terbagi secara merata pada permukaan bidang, sehingga gaya gerak anllala merupakan perkalian antara tekanan dengan luar pemukaan. Kondisi ini akan memberikan persamaan untuk gaya gerak sebagai berikut.

Torsi yang mampu dipindahkan adalah integrasi perkalian antara gaya gesek dengan jari-jari, sehingga dihasilkan :

Atau dapat dipecahkan dengan persamaan :

Untuk teori tekanan seragam ini, Khurmi menjelaskan langkah analisisnya sebagai berikut. Ketika tekanan secara merata terjadi pada permukaan gesekan, maka intensitas tekanan adalah

Seperti yang telah disinggung pada awal pembahasan perhitungan analisis kopling, maka Torsi kopling pada jarak tertentu x dari pusat kopling adalah

Dengan mengintegrasikan persamaan diatas dari jarak r2 ke r1 untuk keseluruhan permukaan gesek, maka dihasilkan persamaan

Contoh Soal

Sebuah single-dry-plate-clutch didesain untuk mentransmisikan daya 10 hp pada putaran 900 rpm. Carilah :

a. Diameter poros

b. Jari-jari rata-rata permukaan gesek, jika perbandingan jari-jari rata-rata dengan lebar keseluruhan permukaan gesek adalah 4c. Jari-jari luar dan dalam permukaan gesek tersebut

Jika diasumsikan kekuatan geser bahan poros maksimal adalah 140, koefisien gesel 0,25 dan tekanan maksimal bahan kopling adalah 0,7 kg/cm2Penyelesaian :

Diberikan data bahwa :

Daya, P= 10 hp

Putaran, N= 900 rpm

Sehingga Torsi yang ditransmisikan adalah

Untuk mencari diameter poros digunakan persamaan :

Radius rata-rata dengan lebar pemukaan gesek memiliki hubungan

apabila luas permukaan gesek dirumuskan sebagai

A = 2 . ( . r . w

Dan gaya aksial yang bekerja pada permuakaan gesek adalah :

W = A . p

= 2 . ( . r . w . p

Torsi yang ditransmisikan oleh kopling adalah :

Dengan memasukkan nilai-nilai yang diasumsikan seperti dalam soal, maka dapat diperoleh w sebagai berikut

Jari-jari terluar dan terdalam dari clutch adalah

Latihan Mandiri Terstruktur

1. Kopling berpasangan dengan OD 300 mm dan ID 225 mm, Koefisien gesek 0,25 dan tekanan maksimal bahan adalah 825 kPa. Berapa capacitas daya putar kopling tersebut dengan mengasumsikan bahwa kopling tersebut adalah baru

2. Sebuah dry-singe-plate-clutch didesain untuk mentransmisikan daya 10 hp pada putaran 1200 rpm. Carilah

a. Rata-rata diameter dan lebar permukaan gesek jira rata-rata diameter alah 9 kali lebar permukaan gesek

b. Diameter terluar dan terdalam permukaan gesek

(Ambil harga-harga konstanta yang diperlukan)

Kopling KerucutKopling kerucut dapat dilihat pada ganbar 2.3 dibawah. Dari gambar tersebut terlihat bahwa kopling kerucut terdiri atas sebuah penutup (Cap) yang dispiekan atau diikatkan dengan alur banyak (Spline) ke salah satu poros, sebuah kerucut yang harus meluncur bebas pada arah aksial pada lur banyak (spline) atau spie pada poros pasangannya, serta sebuah pegas ulir untuk menahan klos supaya tetap mengikat. Klos dilemas oleh statu garpu yang bersambung ke dalam alur pelepas pada kerucut gesek. Sudut kerucut dan diameter serta lebar muka kerucut merupakan geometri terpenting sebagai parameter perancangan. Kalau sudut kerucut terlalu kecil, misalnya kurang dari 8, maka gaya yang diperlukan untuk melepas klos agak besar. Pengaruh kemiringan akan berkurang secara cepat bila dipakai sudut kerucut yang lebih besar. Sudut kemiringan yang sering digunakan adalah antara 10 dan 15.

Hubungan antara gaya verja F dan daya putar yang dipindahkan, akan dikelompokkan sesuai kondisi yang diteliti, yaitu apakah dengan teori tekanan seragam atau teori keausan seragam

Gambar 2.4. Kopling Kerucut

Teori Keausan Seragam Hubungan tekanan pada kopling ini juga sama dengan kopling aksial, yaitu :

Gambar 2-5 Gaya-gaya Pada Kopling Kerucut

Kemudian, sesuai dengan gambar 2-5, maka dapat dilihat bahwa elemen luar dA pada jari-jari r dan lebar dr/sin (. Sehingga diperoleh luasan pada permukaan tersebut adalah :

Maka, gaya kerja akan berupa integrasi dari componen aksial gaya diferencial p dA, sehingga diperoleh :

Adapun Torsi merupakan integrasi perkalian gaya gesek differensial dengan jari-jari, sehingga dihasilkan :

Teori Tekanan yang MerataDengan menggunakan p = pa, gaya gerak diperoleh

Daya putar adalah :

Latihan Soal1. sebuah engine dengan daya 60 hp bekerja pada putaran 1000 rpm dihubungkan dengan kopling kerucut. Sudut kerucut adalah 12,5 dan maksimum rata-rata diameter 50 cm. Jika koefisien ges 0,2 dan tekanan normal maksimal 1 kg/cm2, maka carilah lebar permukaan kopling kerucut yang dibtuhkan dan gaya aksial pegas yang dibutuhkan untuk menjaga koplingPenyelesaian

Daya, P = 60 hp

Putaran, N = 1000 rpm

Sudut kerucut, ( = 12,5

Maksimum rata-rata diameter, d = 50 cm

Koefisien gesek, ( = 0,2

Tekanan normal maksimal, pn = 1 kg/cm2

Maka Torsi yang dihasilkan engine adalah

Lebar permukaan yang dibutuhkan, w adalah :

Gaya aksial pegas yang dibutuhkan adalah :

2. Sebuah kopling kerucut didesain untuk mentransmisikan daya 7,5 kW pada putaran 900 rpm. Sudut kerucut 12. Lebar permukaan adalah setelngah dari rata-rata jari-jari dan tekanan normal antara permukaan kontak maksimal 0,09 N/mm2. dengan mengasumsikan teori keausan seragam dan koefisien gesek 0,2 , maka carilah dimensi kopling dan gaya aksial pegas.Penyelesaian :

Diberikan data

Daya, P

= 7,5 x 103 W

Putran, N

= 900 rpm

Sudut kerucut, ( = 12

Tekanan normal max = 0,09 N/mm2Koefisien gesek= 0,2

Lebar permukaan, w = r/2

Torsi yang ditransmisikan adalah :

Dengan menggunakan persamaan untuk mencari Torsi kopling, maka :

EMBED Equation.3

Maka harga w adalah :

Jari-jari terluar dari kopling tersebut adalah :

Dan untuk jari-jari terdalam kopling adalah :

Untuk gaya aksial yang dibutuhkan pegas untuk menjaga kopling adalah :

Latihan Mandiri1. sebuah kopling kerucut didesain untuk mentransmisikan daya 40 hp pada putaran 1000 rpm. Hitunglah dimensi utma dari kopling dan gaya aksial yang dibutuhkan pegas untuk menjaga kopling jika diberikan data bahwa sudut kerucut 12,5 dan lebar permukaan adalah setengah kali diameter rata-rata2. sebuah mesin dengan daya 25 kW bekerja pada 3000 rpm dihubungkan pada sebuah kopling kerucut yang memiliki diameter rata-rata 300 mm. Sudut kerucut adalah 12. Jika tekanan normal pada permukaan adalah 0,07 N/mm2 dan koefisien gesek 0,2 maka hitunglah

a. Lebar permukaan kopling

b. Gaya aksial pegas yang dibutuhkan untuk menjaga kopling

Kopling SentrifugalKopling sentrifugal biasanya terkait dengan puli motor. Kopling ini terdiri dari sepatu kopling yang terletak didalam puli. Permukaan terluar sepatu ditutup dengan sebuah material gesek. Sepatu ini, dapat bergerak secara radial sesuai jalur yang ada, dan akan kembali ke posisi semula. Pegas dipasang secara radial ntuk memberikan efek balikan dan efek jalan dari sepatu akibat adanya gaya sentrifugal Berat sepatu pada saat berputar, karena adanya efek sentrifugal, maka akan memberikan gaya sentrifugal. Arah gaya sentrifugal tergantung pada kecepatan sepatu berputar.

Gambar kopling sentrifugal seperti dibawah

Gambar 2-6 Kopling Sentrifugal

Dalam mendesain kopling ini akan dibutuhkan antara lain :

berat sepatu

ukuran sepatu

dimensi pegas

Adapun tahapan perencanaannya adalah sebagai berikut.

1. Berat Sepatu

Gaya sentrifugal yang bekerja pada sepatu pada saat berjalan adalah

Kecepatan yang mampu menghasilkan pertautan pertama antara kopling, diasumsikan sekitar kecepatan jala, sehingga gaya balikan sepatu yang diberikan oleh pegas diberikan dengan persamaan :

Sehingga total gaya radial adalah :

EMBED Equation.3Gaya gesek yang bekerja secara tangencial pada masing-masing sepatu adalah

Torsi gesek yang bekerja pada setiap sepatu adalah :

Total torsi gesek yang mampu ditransmisikan adalah :

dimana :

W = berat setiap sepatu

n = jumlah sepatu

r = jarak antara pusat massa sepatu terhadap pusat spider

R = jari-jari dalam puli

N = Putaran puli

= Kecepatan angular puli

(1 = Kecepatan angular pada saat mulai terjadinya pertautan

antara sepatu dengan puli

2. Ukuran Sepatu

Ambil l = panjang kontak sepatu

w = lebar sepatu

R = radius kontak sepatu

( = Sudut yang dibentuk sepatu dengan pusat spider

Daerah kontak sepatu = l . w

Gaya dimana sepatu mulai menekan rim

= A . p

= l . w . p

dimana p = intensitas tekanan yang bekerja pada sepatu3. Dimensi Pegas

Beban pada pegas diberikan dengan persamaan

Contoh SoalSebuah sentrifugal clutch didesain untuk mentransmisikan daya sebesr 20 hp pada putaran 900 rpm. Jumlah sepatu 4 (empat). Kecepatan pada saat dimulainya sepatu menmpel pada rim adalah keceoatan penuh. Jari-jari dalam rim 15 cm. Jika koefisien gesek bahan sepatu adalah 0,25, maka carilah :

a. Berat sepatu

b. Usuran sepatu

Penyelesaian

Diberikan data;

Daya, P

= 20 hp

Putaran, N

= 900 rpm

Kecepatan angular, ( :

Jumlah sepatu

= 4

Kecepatan angular pada saat mulai menempel

Koefisien gesek, ( = 0,25

Maka Torsi yang ditransmisikan adalah :

Berat sepatu

Asumsikan bahwa pusat massa sepatu memiliki jarak 12 cm dari pusat rim

r = 12 cm

Gaya sentrifugal yang bekerja pada setiap sepatu adalah :

Gaya sentrifugal ketika sepatu mulai menempel

Sehingga dari persamaan Torsi diperoleh hubungan,

Maka berat sepatu adalah :

Ukuran sepatu adalah :

Diasumsikan ( = 60 atau = (/3, maka

Luas area yang berkontak adalah :

Dengan mengasumsikan bahwa p = 1 kg/cm2, maka berat sepatu yang menekan rim adalah :

(a)juga akan diperoleh gaya yang digunakan untuk menekan sepatu adalah

(b)

Penyelesaian persamaan (b) dengan (a) menghasilkan :

Latihan Soal TerstrukturSebuah sentrifugal clutch digunakan dalam system transmisi sebuah engine. Engine memiliki daya 22,5 kW dan bekerja pada putaran 750 rpm. Kopling akan menempel pada rim pada saat 75 % kecepatan berjalan. Jika diameter dalam rim adalah 300 mm dan jarak radial antara pusat massa sepatu dengan pusat aksis adalah 125 mm, dan koefisien gesek 0,25, maka carilah ukuran sepatu dan beratnya.

Tugas Mandiri

Lakukan analisis seperti contoh soal dengan asumsi bahwa Anda telah mengetahui dimensi kopling sentrifugal dari sebuah kendaraan bermotor. Carilah berapa kapasitas daya yang mampu ditransmisikan oleh perangkat kopling sentrifugal yang Anda analisis (Gunakan kendaraan bermotor roda dua yang menggunakan Sentrifugal Clutch seperti Honda Astrea Supra, Yamaha Yupiter, atau Suzuki SMASH serta bias juga Kawasaki KAZE)Pertimbangan energiBila componen mesin yang awalnya diam diberi statu kecepatan, maka akan terjadi slip. Begitu pula dengan kopling sampai dengan componen yang digerakkan memiliki ecepatan yang sama dengan penggeraknya. Energi ini dikenal dengan energi kinetis dan muncul sebagai panas.

Pada subbab sebelumnya telah dipelajari bagaimana torsi sebauh kopling Sangay etrgantung dari koefisien gesek dari bahan dan tekanan normal yang aman. Begitu pula dengan perilaku beban bisa sedemikian rupa sehingga menyebabkan kopling hancur karena panas yang ditimbulkannya. Dengan kondisi ini maka kapacitas kopling sangat dibatasi oleh dua factor, yaitu sifat bahan dan kemampuan kopling mengeluarkan panas. Pada subbab ini akan mempertimbangkan jumlah panas yang timbal oleh operasi kopling. Apabila panas yang timbal lebih cepat dari panas yang dikeluarkan, maka akan menghasilkan sebuah persoalan yaitu kenaikan panas.

Untuk mendapatkan gambaran yang jelas tentang apa yang terjadi selama operasi kopling, gambar 1-1, yang merupakan statu model matematis dari statu sistem dua-inersia yang dihubungkan oleh statu kopling. Jika Inercia I1 dan I2 masing-masing memiliki kecepatan sudut awal (1 dan (2. Selama operasi kopling kedua kecepatan sudut berubah dan akhirnya menjadi sama. Diasumsikan bahwa kedua poros adalah kaku dan torsi kopling konstan

Penulisan persamaan gerajkan inersia 1 memberikan

dimana (1 = adalah percepatan sudut dari I1

T = Torsi kopling

Persamaan yang sama untuk inercia 2 memberikan

Maka kecepatan sudut sesaat dari I1 dan I2 setelah periode waktu tertentu diperoleh :

Perbedaan kecepatan, atau yang disebut sebagai kecepatan relative adalah :

Operasi kopling akan semesali pada saat kedua kecepatan sudat menjadi sama.Pada saat awal diasumsikan bahwa daya putar (Torsi) kopling kontsan,sehingga pengeluaran energi selama operasi dapat dihitung dengan persamaan :

Energi total yang dikeluarkan selama operasi kopling adalah :

87

_1295201958.unknown

_1295201974.unknown

_1295201982.unknown

_1295201986.unknown

_1295201988.unknown

_1295201989.unknown

_1295201987.unknown

_1295201984.unknown

_1295201985.unknown

_1295201983.unknown

_1295201978.unknown

_1295201980.unknown

_1295201981.unknown

_1295201979.unknown

_1295201976.unknown

_1295201977.unknown

_1295201975.unknown

_1295201966.unknown

_1295201970.unknown

_1295201972.unknown

_1295201973.unknown

_1295201971.unknown

_1295201968.unknown

_1295201969.unknown

_1295201967.unknown

_1295201962.unknown

_1295201964.unknown

_1295201965.unknown

_1295201963.unknown

_1295201960.unknown

_1295201961.unknown

_1295201959.unknown

_1295201942.unknown

_1295201950.unknown

_1295201954.unknown

_1295201956.unknown

_1295201957.unknown

_1295201955.unknown

_1295201952.unknown

_1295201953.unknown

_1295201951.unknown

_1295201946.unknown

_1295201948.unknown

_1295201949.unknown

_1295201947.unknown

_1295201944.unknown

_1295201945.unknown

_1295201943.unknown

_1295201926.unknown

_1295201934.unknown

_1295201938.unknown

_1295201940.unknown

_1295201941.unknown

_1295201939.unknown

_1295201936.unknown

_1295201937.unknown

_1295201935.unknown

_1295201930.unknown

_1295201932.unknown

_1295201933.unknown

_1295201931.unknown

_1295201928.unknown

_1295201929.unknown

_1295201927.unknown

_1295201918.unknown

_1295201922.unknown

_1295201924.unknown

_1295201925.unknown

_1295201923.unknown

_1295201920.unknown

_1295201921.unknown

_1295201919.unknown

_1295201914.unknown

_1295201916.unknown

_1295201917.unknown

_1295201915.unknown

_1295201912.unknown

_1295201913.unknown

_1295201910.unknown

_1295201911.unknown

_1295201908.unknown

_1295201909.unknown

_1295201907.unknown