Kopling Tetap

KOPLING TETAP (FLEXIBLE COUPLING)

13.1. Pilihlah suatu kopling flens kaku yang dihubungkan dengan poros baja liat dengan sebuah pasak untuk meneruskan daya sebesar 65 PS pada 180 rpm, dan periksalah kekuatan baut dan flens.1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 1.1 P = 65PS = 0,735 x 65= 47,78 kW, n1 = 180 rpm1.2 fc = 1,21.3 Pd = 1,2 x 47,78 = 57,34 kW1.4 = 9,74x105 x = 3,1x105 kgmm1.5 Dengan mengambil baja karbon untuk baja liat sebesar 0,2 %, maka kekuatan tariknya B adalah B = 0,2 x 100 + 20 = 40 kg/mm2Sf1 = 6Sf2 = 21.6 sa = = 3 ,33 kg/mm21.7 Kt = 2Cb = 11.8 da = [ x 2 x 1 x 3,1x105 ]1/3 = 98,2 mm = 100 mm1.9 dari tabel 2.1 A = 355 mm, B = 260 mm, C = 180 mm, L = 125 mm, a = 25 mm, n = 81.10 g = 0,5 , ng = 0,5 x 8 = 41.11 b = (8 x 3,1x105 )/( x 255 x 4 x 260) = 1,21 kg/mm21.12 Dengan bahan baut SS41B, B = 41 kg/mm2, faktor keamanan Sfb = 6, faktor koreksi Kb = 31.13 ba = = 2,28 kg/mm21.14 1,21 < 2,28, maka baik1.15 Bahan flens FC20, F = 35,5 mm, B = 17 kg/mm2, SfF = 6, faktor koreksi KF = 31.16 Fa = = 0,94 kg/mm21.17 F = (2 x 3,1x105)/ ( x 1802 x 35,5) = 0,17 kg/mm21.18 3 x 0,17 = 0,51 < 0,94 kg/mm2, maka baik1.19 Diameter luar kopling A = 355 mm, kopling standar ds = 100 mm, baut M25 x 8 buah. Jadi, bahan baut yang digunakan SS41, dan bahan flens FC20

13.2. Desain kopling flens yang terbuat dari cast iron untuk menyambung 2 poros dengandiameter 8 cm, putaran poros 250 r/min dan meneruskan torsi 4300 N.m. Tegangan yangterjadi dibatasi sebagai berikut : = 5000 N/cm2c = 15000 N/cm2f = 800 N/cm2

Jawab :(i). Diameter hub (D) = 2 . d = 2 . 8 = 16 cmPemeriksaan :T = x f ( )

430000 = x f ((164-84)/16)

f = 570 N/cm2 < f = 800 N/cm2

Harga tegangan geser yang terjadi lebih kecil dibandingkan dengan tegangan geseryang diijinkan, maka perhitungan dapat diterima.

(ii). Desain pasak :Dari tabel pasak untuk diameter poros 8 cm = 80 mm, diperoleh dimensi pasak.b = 22 mm = 2,2 cmt = 14 mm = 1,4 cmPanjang Pasak : Berdasarkan geseran :T = L.b..430000 = L x 2,2 x 5000 x L = 9,8 cm

Berdasarkan crushing stress :T = L x x c x 430000 = L x x 15000 x L = 10,24 cm

Dipilih panjang pasak sesuai standard : 12 cm

(iii). Desain Flange / Flens :tf = d = x 8 = 4 cm

Pemeriksaan kekuatan :T = (( x D2)/2) x f x tf430000 = (( x 162)/2) x f x 4f = 267 N/cm2 < 1 = 800 N/cm2


(iv). Desain baut : diameter poros 8 cm, jumlah baut : 6 buah jarak antara sumbu baut :D1= 3 . d = 3 . 8 = 24 cm diameter baut (d1)T = x d12 x x n x 430000 = x d12 x 5000 x 6 x d12 = 1,521 cmd1 = 1,23 cm = 12,3 mmDiambil baut standard M14 Pemeriksaan kekuatan :T = n . d1 . tf . c .D1/2430 000 = 6 x 1,4 x 4 x c x c = 1 067 N/cm2 < c = 15 000 N/cm2Harga tegangan yang terjadi lebih kecil dibandingkan dengan tegangan yang diijinkan,maka perhitungan dapat diterima.

13.3. Kopling flens digunakan untuk mentransmisikan daya 3,75 MW pada 150 r/min.Tegangan geser ijin pada poros dan baut 50 N/mm2. Hitunglah diameter poros dandiameter baut yang diperlukan.Jawab :Diket : P = 3,75 MW = 3,75 . 106 Wn = 150 rpm/min = 50 N/mm2

(i). T = = ((3,75x106 x 60)/(2 x 150)) = 238732 Nm T = 2,4x105 Nm = 2,4x108 Nmm

(ii). T = x x d3 2,4x108 = x 50 x d3D = 290 mm 300 mm (30cm)

(iii). Diameter baut (d1) Untuk d = 300 mm, jumlah baut : 10 buah Diameter pitch circle bolts (jarak antara baut)D1 = 1,6 d = 1,6 . 300 = 480 mm Diameter baut (d1)T = x d12 x x n x 2,4x108 = x d12 x 50 x 150 x

d1 = 13,03 mm

Diambil baut standard M14

13.4. Dengan menggunakan table kopling flens, tentukan dimensi flens dan baut untukmeneruskan daya 65 HP pada putaran 180 r/min. jika bahan poros baja liat dengantegangan tarik maksimum max = 400N/mm2 dan SF = 6Jawab :Diket : kopling flens :P = 65 HP = 65 . 0,75 = 48,75 KW = 48750 Wn = 180 r/minmax = 400 N/mm2SF = 6(i). T = = T = 2,6x106 Nmm

(ii). = = 66,7 = 67 N/mm2 = = = 39 N/mm2

(iii). dporos = = = 70 mmdiambil dporos 80 mm

Berdasarkan diameter poros yang diambil, dapat dihitung : pasak dan baut serta dimensi dari kopling flens.

(iv). Dimensi kopling flensa) Diameter poros (d) = 80 mmb) Jumlah baut (n) = 6 buahc) Diameter hub (D) = 10 mmd) Jarak antar sumbu baut (D1) = 200 mme) Diameter luar kopling = 200 mmf) Tebal flens (tf) = 28 mm

(lihat tabel kopling flens)

(v). Diameter baut standarD1 = 200 mmT = x d12 x x n x 2,6x106 = x d12 x 39 x 6 x

d = 11,89 mm = 12 mmdiambil baut M12 atau M14, untuk keamanan

13.5. Desain tipe lelah-pin kopling fleksibel untuk menghubungkan poros pompa ke poros motor mentransmisikan 32 kW pada 960 rpm. Torsi keseluruhan adalah 20 persen lebih tinggi dari torsi rata-rata. Sifat material adalah sebagai berikut: (a) Tegangan geser dan menghancurkan diijinkan untuk poros dan bahan utama adalah 40 MPa dan 80 MPa masing-masing. (b) Tegangan geser yang diijinkan untuk besi cor adalah 15 MPa. (c) tekanan bantalan The diijinkan untuk bush karet adalah 0,8 N/mm2. (d) Bahan pin adalah sama dengan poros dan kunci. Menggambar sketsa rapi kopling.

Diketahui : P = 32 kW = 32 103 WN = 960 rpm Tmax = 1,2 Tmean, s = k= 40 MPa = 40 N/mm2 cs = ck = 80 MPa = 80 N/mm2 c= 15 MPa = 15 N/mm2 pb = 0,8 N/mm2

pin lelah kopling fleksibel dirancang sebagai dibahas di bawah ini: 1. Desain untuk pin dan bush karet Pertama-tama, mari kita cari diameter poros (d). Kita tahu bahwa torsi rata-rata ditransmisikan oleh poros,

dan torsi maksimum atau keseluruhan ditransmisikan,

Kita juga tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan oleh poros (Tmax),

Kita telah membahas dalam jenis flange coupling kaku bahwa jumlah baut diameter poros 40mm adalah 3. Dalam kopling fleksibel, kita akan menggunakan jumlah pin (n) sebagai 6.

Diameter pin,

Dalam rangka untuk memungkinkan tegangan lentur disebabkan karena kompresibilitas bush karet, diameter pin (d1) dapat diambil sebagai 20 mm.

Panjang pin setidaknya diameter yaitu d1 = 20 mm berulir dan diamankan di sisi kanan kopling setengah dengan nut standar dan pembersih. Bagian pin yang diperbesar yang ada di sisi kiri kopling setengah terbuat dari 24 mm diameter. Pada bagian yang diperbesar, bush kuningan yang memiliki ketebalan 2 mm ditekan. Sebuah bush kuningan membawa bush karet. Asumsikan ketebalan bush karet sebagai 6 mm.

Secara keseluruhan diameter bush karet, d2 = 24 + 2 2 + 2 6 = 40 mm

dan diameter lingkaran pitch pin,D1 = 2 d + d2 + 2 6 = 2 40 + 40 + 12 = 132 mm

Biarkan l = Panjang dari bush di flange. Kita tahu bahwa beban bantalan yang bekerja pada setiap pin,

W = pb d2 l = 0,8 40 l = 32 l N

dan torsi maksimum dikirimkan oleh kopling (Tmax),

Dan

Tekanan langsung karena torsi murni di bagian kopling,

Sejak pin dan bush karet tidak kaku terjadi di sisi kiri flange, oleh karena itu beban tangensial (W) pada bagian yang diperbesar akan mengerahkan aksi lentur pada pin. Dengan asumsi distribusi beban seragam (W) bersama bush, saat lentur maksimum pada pin,

dan modulus penampang,

Kita tahu bahwa tegangan lentur,

Tegangan utama maksimum

dan tegangan geser maksimum

Karena tegangan utama maksimum dan tegangan geser maksimum adalah dalam batas, sehingga desain aman.

2. Desain untuk hub Kita tahu bahwa diameter luar hub, D = 2 d = 2 40 = 80 mmdan panjang hub, L = 1,5 d = 1,5 40 = 60 mm

Mari kita sekarang memeriksa tegangan geser yang terinduksi untuk bahan hub yang berupa besi cor. Mengingat hub sebagai poros berongga. Kita tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan (Tmax),

Karena tegangan geser yang diinduksi untuk bahan hub (yaitu besi cor) adalah kurang dari yang diijinkan nilai 15 MPa, oleh karena itu desain hub aman.

3. Desain untuk kunci Karena tekanan penghancuran untuk bahan utama adalah dua kali tegangan geser (yaitu ck = 2 )k, oleh karena itu kunci persegi dapat digunakan. Dari Tabel 13.1, kita menemukan bahwa untuk poros dari 40 mm diameter,

Lebar kunci, w = 14 mm Ans. dan ketebalan kunci, t = w = 14 mm Ans.

Panjang kunci (L) diambil sama dengan panjang dari hub, yaituL = 1,5 d = 1,5 40 = 60 mm

Mari kita sekarang memeriksa tekanan yang terinduksi dalam kunci dengan mempertimbangkan dalam keadaan geser dan tekan. Mengingat kunci dalam keadaan geser. Kita tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan (Tmax),

Mengingat kunci dalam keadaan tekan. Kita tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan (Tmax),

Karena tegangan geser dan tegangan tekan yang terinduksi dalam kunci kurang dari tekanan yang diizinkan 40 MPa dan 80 MPa masing-masing, oleh karena itu desain untuk kunci aman.

4. Desain untuk flange Ketebalan flange (tf) diambil sebagai 0,5 d. tf= 0,5 d = 0,5 40 = 20 mm

Mari kita sekarang memeriksa tegangan geser yang terinduksi dalam flange dengan mempertimbangkan flens di persimpangan dari hub di geser. Kita tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan (Tmax),

c = 382 103/201 103 = 1.9 N/mm2 = 1,9 MPa

Karena tegangan geser diinduksi dalam flange dari besi cor kurang dari 15 MPa, oleh karena itu desain flange aman.

13.6. Desain kopling flens yang terbuat dari cast iron untuk menyambung 2 poros dengandiameter 10 cm, putaran poros 200 r/min dan meneruskan torsi 5000 N.m. Tegangan yangterjadi dibatasi sebagai berikut : = 3000 N/cm2c = 9000 N/cm2f = 500 N/cm2

Jawab :(i). Diameter hub (D) = 2 . d = 2 . 10 = 20 cmPemeriksaan :T = x f ( )

500000 = x f ((204-104)/20)

f = 33,95 N/cm2 < f = 500 N/cm2


(ii). Desain pasak :Dari tabel pasak untuk diameter poros 10 cm = 100 mm, diperoleh dimensi pasak.b = 28 mm = 2,8 cmt = 16 mm = 1,6 cmPanjang Pasak : Berdasarkan geseran :T = L.b..500000 = L x 2,8 x 3000 x L = 11,9 cm

Berdasarkan crushing stress :T = L x x c x 500000 = L x x 9000 x L = 13,89 cm

Dipilih panjang pasak sesuai standard :14 cm

(iii). Desain Flange / Flens :tf = d = x 10 = 5 cm

Pemeriksaan kekuatan :T = (( x D2)/2) x f x tf500000 = (( x 202)/2) x f x 5f = 159,155 N/cm2 < 1 = 500 N/cm2


(iv). Desain baut : diameter poros 10 cm, jumlah baut : 6 buah jarak antara sumbu baut :D1 = 3 . d = 3 . 10 = 30 cm diameter baut (d1)T = x d12 x x n x 500000 = x d12 x 3000 x 6 x d12 = 2,358 cmd1 = 1,535 cm = 15,35 mm = 15,4 mmDiambil baut standard M16 Pemeriksaan kekuatan :T = n . d1 . tf . c .D1/2500000 = 6 x 1,6 x 4 x c x c = 868,055 N/cm2 < c = 9000 N/cm2Harga tegangan yang terjadi lebih kecil dibandingkan dengan tegangan yang diijinkan,maka perhitungan dapat diterima.

13.7. Kopling flens digunakan untuk mentransmisikan daya 3,75 MW pada 150 r/min.Tegangan geser ijin pada poros dan baut 50 N/mm2. Hitunglah diameter poros dandiameter baut yang diperlukan.Jawab :Diket : P = 3 MW = 3 . 106 Wn = 180 rpm/min = 60 N/mm2

(i). T = = ((3x106 x 60)/(2 x 180)) = 159154,94 Nm Dibulatkan, menjadi T = 1,6x105 Nm = 1,6x108 Nmm

(ii). T = x x d3 1,6x108 = x 60 x d3d = 238,586 mm 240 mm (24cm)

(iii). Diameter baut (d1) Untuk d = 240 mm, jumlah baut : 10 buah Diameter pitch circle bolts (jarak antara baut)D1 = 1,6 d = 1,6 . 240 = 384 mm Diameter baut (d1)T = x d12 x x n x 1,6x108 = x d12 x 60 x 180 x

d1 = 17,56 mm

Diambil baut standard M18

13.8. Dengan menggunakan table kopling flens, tentukan dimensi flens dan baut untukmeneruskan daya 80 HP pada putaran 250 r/min. jika bahan poros baja liat dengantegangan tarik maksimum max = 600N/mm2 dan SF = 6Jawab :Diket : kopling flens :P = 80 HP = 80 . 0,75 = 60 KW = 60000 Wn = 250 r/minmax = 600 N/mm2SF = 6(i). T = = T = 2291,83 Nm, dibulatkan menjadi 2300 NmT = 2,3x106 Nmm

(ii). = = 100 = 100 N/mm2 = = = 57,73 N/mm2

(iii). dporos = = = 58,76 mm

diambil dporos 60 mm

Berdasarkan diameter poros yang diambil, dapat dihitung : pasak dan baut serta dimensi dari kopling flens.

(iv). Dimensi kopling flensa) Diameter poros (d) = 60 mmb) Jumlah baut (n) = 6 buahc) Diameter hub (D) = 10 mmd) Jarak antar sumbu baut (D1) = 200 mme) Diameter luar kopling = 200 mmf) Tebal flens (tf) = 28 mm

(lihat tabel kopling flens)

(v). Diameter baut standarD1 = 200 mmT = x d12 x x n x 2,3x106 = x d12 x 57,73 x 6 x

d = 16,297 mm = 16,3 mmdiambil baut M18

Sumber : http://api2012.weebly.com/uploads/1/2/3/1/12314186/agustinus_purna_irawan_diktat_elemen_mesin_2009.pdf http://staff.unila.ac.id/suudi74/files/2012/09/Materi-Kopling-Tetap.docx R.S.Khurmi dan J.K Gupta. A Textbook for Machine Design

Documents

Kopling Tetap