171010300403.docx

Tugas Perancangan Kopling Kijang Innova
i
RANCANGAN KOPLING KIJANG INOVA
Oleh
SUHADA
NIM 171010300403
PRODI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PAMULANG
TANGERANG SELATAN
TAHUN 2020

ii
KATA PENGANTAR
Berdasarkan kurikulum jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
SumateraUtara, maka setiapmahasiswadiwajibkanuntukmenyelesaikantugasrancang
elemen mesin. Pada tugas rancang elemen mesin yang mempunyai beban 2 SKS,
mahasiswa diberikan tugas untuk merancang Kopling. Adapun syarat untuk mengikuti
tugas rancang ini adalahsudahpernahmengikuti kuliahelemenmesin
Pada tugas rancang elemen mesin ini, penulis memilih jenis kendaraan Kijang
Innova yang mempunyai daya 136 PS dan putaran 5600 rpm. Untuk itu penulis telah
berusaha untuk menyelesaikan tugas rancang ini dengan sebaik-baiknya. Namun
demikian, penulis menyadari bahwa hasil rancangan ini jauh dari sempurna dan oleh
karena itu, penulis mengharapkan koreksi dan saran-saran dari pembaca yang sifatnya
membangun agar tugas rancang ini bisa bertambah baik dan lebih sempurna bagi
pembaca.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam,
MSME yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing dan menuntun penulis
untukmenyelesaikantugasrancangini.Akhirkatapenulismengucapkanterimakasih.
Medan,01 Oktober2007
Penulis,
ParlotP T Lbn Gaol
NIM: 04 0401 087

iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL v
DAFTAR GAMBAR vi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 3
2.1 Pengertian 3
2.2 Kopling Sebagai Elemen Mesin 3
2.3 Jenis Kopling 3
2.3.1 Kopling Tetap 4
2.3.2 Kopling Tidak tetap 8
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling 10
2.5 Dasar Pemilihan Kopling 12
2.6 Cara Kerja Kopling 13
2.7 Gambar Assembling 13
BAB 3 PERANCANGAN POROS 15
3.1 Pengertian 15
3.2 Macam –Macam Poros 15
3.3 Penentuan Daya Perencanaan 16
3.4 Pemilihan Bahan 18
3.5 Perencanaan Diameter Poros 20
3.6 Pemeriksaan Kekuatan Poros 21
BAB 4 PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF 22
4.1. Perancangan Spline 22
4.1.1. Standar Dalam Perancangan Spline 22
4.1.2. Pemilihan Spline 23
4.1.3. Analisa Beban 24
4.1.4. Pemilihan Bahan 25
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline 25
4.2. Perancangan Naaf 27
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf 27
4.2.2. Pemilihan Naaf 28
4.2.3. Analisa Beban 29
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf 29
BAB 5 PERANCANGAN PLAT GESEK 32
5.1. Pemilihan Bahan 32
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek 33
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek 35
5.4. Analisa getaran pada plat gesek 37
BAB 6 PERANCANGAN PEGAS 46
6.1 Pegas Matahari 46

iv
6.1.1 Analisa Gaya 47
6.2 Pegas Kejut 50
6.2.1 Analisa Gaya 51
6.2.2 Pemilihan Bahan 51
6.2.3 Analisa Tegangan Geser 52
6.2.4. Penentuan Ukuran 52
DAFTAR PUSTAKA. 54

v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling 12
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan 17
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin
untuk poros 18
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE ) 23
Tabel 5.1 Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang
diizinkan 33

vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kopling Bus 4
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku 5
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa 5
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban 6
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes 6
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang 7
Gambar 2.7 Kopling Rantai 7
Gambar 2.8 Kopling Gigi 8
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook 8
Gambar 2.10 Kopling Cakar 9
Gambar 2.11 Kopling Plat 9
Gambar 2.12 Kopling Kerucut 10
Gambar 2.13 Kopling Friwil 10
Gambar 2.14 Assembling 14
Gambar 3.1 Poros 15
Gambar 4.1 Spline 23
Gambar 4.2 Naaf 27
Gambar 5.1 Plat Gesek 32
Gambar 5.2 Pemodelan plat gesek 37
Gambar 5.3 Kedudukan Piringan 38
Gambar 6.1 Pegas Matahari 47
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari 47
Gambar 6.3 Pegas Kejut 51

1
BAB 1
PENDAHULUAN
Untuk dapat menggunakan daya yang dihasilkan oleh suatu pembangkit tenaga
diperlukan elemen-elemen transmisi daya yang akan meneruskan daya ke bagian yang
memerlukannya. Salah satu elemen mesin yang dipakai untuk mentransmisikan daya
adalah kopling (clutch).Kopling digunakan untukmemutus atau menyambung daya dari
suatu poros ke poros lain. Daya yang dipindahkan ialah berbentuk daya mekanis yaitu
berbentukputaran.
Tenaga keluaran dari poros input motor penggerak tidak dapat secara langsung
digunakan, tetapi harus dihubungkan kesuatu alat transmisi, yang akan mengatur daya
ynag dibutuhkan. Untuk mengatur daya yang ditransmisikan ini digunakan suatu
komponentransmisi yaitukopling,dalamhal ini koplingplatgesek.
Dalam laporan ini, ruang lingkup yang akan dibahas adlah perhitungan dan
perencanaan sebuah kopling tidak tetap yaitu kopling plat gesek plat tunggal yang akan
digunakanpadamobil kijanginnovadenganspesifikasi :
Daya (N) = 136 PS
Putaran (n) = 5600 rpm
Pada bab 1 merupakanpendahuluan,babini membahastentangpengertiandan
alasan penulisan laporanini. Pada bab 2 ada tinjauan pustaka, yang membahas tentang
berbagai macam jenis kopling serta penggunaannya dan alas an pemilihan jenis kopling
yangakan dirancang.Bab 3 : perancanganporosyang akanmenghitungdimensi (ukuran-
ukuran) dan pemilihan bahan yang cocok dengan poros tersebut. Bab 4 berisikan
perancangan splinedannaaf yaitumerancangkomponendanmemilihbahanyangsesuai.

2
Bab 5 adalah perancangan plat gesek disertai dengan analisis getaran yang terjadi pada
platgesek.yangcocokuntukkoplingini.Bab6yaituperancanganpegas,yaitumerancang
dan memilih pegas yang dipakai pada kopling ini. Bab 7 yaitu perancangan paku keling,
yaitu menghitung dimensi dan bahan paku keeling. Bab 8 membahas tentang baut dan
mur. Bab 9 membahas tentang bantalan. Bab 10 membahas tentang bio mekanik pada
kopling.Bab11yaituberupakesimpulandansaran-saran.DanBabterakhiryaituberisikan
Daftar Pustakayang digunakandalampenulisanlaporanini.

3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian
Kopling adalah bagian dari komponen sistem transmisi yang berfungsi untuk
menyambung dan memutuskan daya dan putaran yang dihasilkan dari poros input ke
poros output. Kopling memegang peranan yang pentingpada saat pergantian transmisi,
dimanamesinharusbebasdantidakberhubungandengansistemtransmisi tersebut.
Koplingyangkandibahasdalamperancanganiniadalahkoplinggesek plattunggal
yangdigunaknpadakendaraankijanginnovadengandaya136 PSdan putaran5600 Rpm.
2.2 KoplingSebagai ElemenMesin
Kopling merupakan komponen mesin yang banyak sekali digunakan dalam
konstruksi mesin, sehingga untuk merencanakan kopling harus diperhatikan hal-hal
sebagai berikut;
A. Amanpada putarantinggi,getarandantumbukannyakecil.
b. Konstruksinyayangbaikdanpraktis
c. Pemasanganyangmudahdan cepat.
d. Material koplingharustahanterhadap:
 Temperaturyangtinggi
 Bersifat penghantararus
 Keausandangoresan
 Koefisiengesekyangtinggi
 Sifatductility yangbaik.
2.3 JenisKopling
Menurut konstruksinya secara umum kopling dapat dibagi atas dua
bagian, yaitu:

4
1. Koplingtetap
2. Koplingtidaktetap
2.3.1 KoplingTetap
Koplingtetapadalah elemen mesinyangberfungsi sebagaipenerusputarandan
daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip),
dimanasumbukeduaporosterletakpadasatugarislurusataudapatberbedasedikitletak
sumbunya. Kopling tetap dibedakan lagi atas, kopling kaku, kopling luwes, dan kopling
universal.
2.3.1.1 KoplingKaku
Kopling kaku digunakan bila kedua poros dihubungkan dengan sumbu
segaris. Kopling ini banyak digunakan pada poros mesin dan transmisi umum
dipabrik-pabrik.
Yang termasukkedalamkoplingkakuadalah:
a. KoplingBus
Kopling ini digunakan apabila dua buah poros saling disambungkan sentrik
dengan teliti. Pada konstruksinya ujung poros pada kopling ini harus
dirapikan dan distel satu terhadap yang lainnya dengan teliti, juga pada arah
memanjang. Kopling ini sering digunakan pada bubungan, baling-baling
kapal, dan juga pada poros baling-baling.Kopling bus seperti terlihat pada
gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Kopling Bus
b. KoplingFlensKaku

5
Kopling flens kaku terdiri atas naaf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau
baja dan dipasangpadaujungdengandiberi pasaksertadiikatdengan baut pada
flensnya.Dalambeberapahal naaf dapatdipasangpaaporos dengansumbupres
atau kerut.Koplingflenskaku seperti terlihatpadagambar2.2 dibawahini.
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku
c. KoplingFlensTempa
Kopling ini flensnya ditempa menjadi satu dengan poros pada ujung poros dan
disebut poros flens tempa. Keuntungannya adalah diameter flens dibuat kecil
karena tidakmemerlukan naaf.Koplingflenstempaseperti terlihatpadagambar
2.3 dibawahini.
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa
2.3.1.2 KoplingLuwes
Mesin –mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling
kaku memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua poros yang saling
dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus, selain itu getaran dan tumbukan yang
terjadi dalam penerusan daya antara poros penggerak dan yang digerakkan tidak
dapat diredam sehingga memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi
berisik. Untuk menghindari kelemahan-kelemahan tersebut dapat digunakan

6
kopling luwes terutama bila terdapat ketidaklurusan antara sumbu kedua porosnya.
Jenis-jenis kopling luwes diantaranya :
a. KoplingKaret Ban
Koplinginidihubungkan olehsuatulapisankaretpadabagianluarnya.Padalapisan
karet ini diperkuat oleh rangkaian kawat dan dipasang oleh baut pada sekeliling
poros. Dengan adanya karet ban ini memungkinkan poros tidak pada satu garis
lurus.Koplingkaretbanseperti terlihat padagambar2.4 dibawahini.
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban
b. KoplingFlensLuwes
Kopling ini adalah kopling tetap yang menggunakanbaut untuk menghubungkan
kedua poros dimana dilengkapi dengan bus karet atau kulit sehingga
memungkinkan poros tidak pada satu garis. Kopling flens luwes seperti terlihat
pada gambar 2.5 dibawahini.
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes
c. KoplingKaret Bintang

7
Kopling ini juga hampir sama kerjanya dimana digunakan karet sehingga
memungkinkan poros ikut berputar tidak pada satu garis seperti yang terlihat pada
gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang
d. KoplingRantai
Sesuai dengan namanya kopling ini menggunakan rantai untuk
menghubungkan kedua buah poros seperti terlihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Kopling Rantai
e. KoplingGigi
Kopling ini pada bagaian sillinder dalam terdapat gigi-gigi yang dihubungkan
dengan silinder luar. Silinder luar ini dihubungkan dengan menggunakan baut.
Pada koplingini terdapattempatuntukmemasukkanminyak.Koplinggigi seperti
terlihatpadagambar 2.8.

8
Gambar 2.8 Kopling Gigi
2.3.1.3 Kopling Universal
Salah satu jenis kopling universal yaitu kopling universal hook. Kopling ini
dirancang sedemikian rupa sehingga mampu memindahkan putaran walaupun poros
tidaksejenis.Koplinguniversal sepertiterlihatpadagambar2.9.
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook
2.3.2 KoplingTidak tetap
Koplingtidaktetapadalahelemenmesinyangmenghubungkanporosyang
digerakkandanporospenggerakdenganputaranyangsama dalammeneruskandaya
sertadapat melepaskanhubungankeduaporostersebut,baikdalamkeadandiam
maupunberputar.Yang termasukkoplingtidaktetapantaralain:

9
2.3.2.1 KoplingCakar
Koplingini meneruskanmomendengankontakpositif(tidakdenganperantaraan
gesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua bentuk kopling cakar, yaitu kopling
cakar persegi dan kopling cakar spiral. Kopling cakar persegi dapat meneruskan
momendalamdua arah putaran,tetapi tidakdapatdihubungkandalamkeadaan
berputar sebaliknya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan
berputartetapi hanyabaikuntuksatu putaransaja. Koplingcakarseperti terlihat
dalamgambar 2.10.
Gambar 2.10 Kopling Cakar
2.3.2.2 KoplingPlat
Koplingini meneruskanmomendenganperantaraangesekan.Dengandemikikan
pembebanan yang berlebihanpada poros penggerak pada waktu dihubungkan
dapatdihindari.Selainitu,karenadapatterjadislipmakakoplinginisekaligusjuga
dapat berfungsi sebagai pembatas momen. Menurut jumlah platnya,kopling ini
dibagi aatas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak; dan menurut cara
pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, hidrolik dan magnetik. Kopling
disebut kering bila plat-plat gesek tersebut bekerja dalam keadaan kering dan
disebut basah bila terendam atau dilumasi dengan minyak. Kopling plat gesek
adalahseperti gambar2.11.
Gambar 2.11 Kopling Plat

10
2.3.2.3 KoplingKerucut ( Cone Clutch)
Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk kerucut. Kopling ini
mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat
ditransmisikan momen yang besar. Kelemahannya adalah daya yang diteruskan
tidakseragam.Koplingkerucutsepertiterlihat padagambar2.12.
Gambar 2.12 Kopling Kerucut
2.3.2.4 KoplingFriwil
Dalampermesinanseringdiperlukankopling yangdapatlepasdengansendirinya
bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan
arah dari porosyang digerakkan.Koplingfriwil sepertiyangterlihatpadagambar
2.13.
Gambar 2.13 Kopling Friwil
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling
Secara umumbagian-bagianutamadari sebuahkoplingterdiri atas:
a. Roda Penerus( flywheel)

11
Berupa sebuah piringan yang dihubungkan dengan poros penggerak (poros
engkol) padasalahsatusisinya. Flywheelini akanberputarmengikuti putarandari
porospenggerak.
b. Plat Penekan( Pressure Plat)
Platpenekanberfungsi untukmenekanplatgesekkearah rodapeneruspadasaat
koplingterhubung.
c. Plat Gesek( disc clutch )
Plat gesek ditempatkan diantara roda penerus dan plat penekan. Plat gesek ini
berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran dari roda penerus ke naaf saat
koplingterhubung.
d. Naaf
Naaf berfungsi untukmenghubungkan plat gesekdengan spline pada poros yang
digerakkan.Padasaat koplingterhubungmakadaya danputaran akan diteruskan
dari platgesekke porosyangdigerakkanmelalui naaf.
e. Spline
Spline adalah gigi luar yang terdapat pada permukaan poros yang berpasangan
dengan gigi dalam yang terdapat pada naaf. Spline berfungsi untuk meneruskan
momenpuntirdari platgesekke porosmelalui perantaraan naaf.
f. Bantalan Pembebas( ReleasingBearing )
Bantalan ini dapat digerakkan maju-mundur dengan menekan pedal kopling .
Fungsinya adalah untuk meneruskan tekanan pada pedal kopling ke pegas
matahari yang selanjutnyaakanmelepas hubungankopling.
g. Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan menjauhi flywheel, yang
dengan demikian membebaskan plat gesek dan membuat kopling menjadi tidak
terhubung. Pegas matahari ini akan menjalankan fungsinya saat pedal kopling
ditekan.
h. Penutup( Cover )

12
Penutup pada kopling ikut berputar bersama roda penerus. Fungsi penutup ini
adalah sebagai tempatdudukanberbagai elemenyangmembentukkoplingserta
sebagai penahanbantalanpembebas.
2.5 Dasar PemilihanKopling
Dalam merencanakan kopling untuk kendaraaan bermotor, maka yang sering
dipakai adalahjeniskoplingtidaktetap,yaitukoplingcakar,koplingplat,koplingkerucut
dan jugakoplingfriwil. Perhatikantabel 2.1berikutini.
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling [1 ]
No Nama Kopling Kelebihan Kekurangan
1.
2.
3.
4.
KoplingCakar
KoplingPlat
KoplingKerucut
KoplingFriwil
Dapat meneruskan momen
dalamdua arah putaran
Dapat dihubungkan dalam
keadaanberputar
Terjadinyaslipsangatkecil
Gaya aksial kecil
menghasilkan momen torsi
besar
Kopling ini dapat lepas
dengan sendirinya bila
poros penggerak mulai
lambat
Tidak dapat dihubungkan
dalamkeadaanberputar
Hanya dapat memutar
sekitar50 rpm
Dayanyatidakseragam
Tidak dapat dihubungkan
dalam keadaan berputar
kencang.
Dengan pertimbangan diatas, maka dalam perancangan ini yang dipilih adalah
koplingplat.Berikutini hal-hal yangharusdiperhatikanyaitu:

13
 Gaya yang dibutuhkan kopling untuk memisahkan hubungan mesin ke
transmisi tidakterlampaubesar.
 Koefisiengesekandapatdipertahankandibawahkondisi kerja.
 Permukaaan gesekharuscukupkerasuntukmenahankeausan.
 Konduktifitas panasuntukpermukaandapatdipertanggungjawabkandanjuga
dapat menghindari perubahanstrukturdari komponennya.
 Material tidakhancur pada temperaturdanbebanapitkerja.
2.6 Cara Kerja Kopling
Cara kerjakoplingplattunggal ini dapatditinjaudari duakeadaaan,yaitu:
1. KoplingDalam Keadaan Terhubung ( Pedal KoplingTidak Ditekan )
Porospenggerakyangberhubungandenganmotormeneruskandayadanputaran
ke flywheel ( roda penerus ) melalui baut pengikat. Daya dan putaran ini diteruskan ke
plat gesekyangditekanoleh plat penekankarenaadanyatekanandari pegasmatahari .
Akibatputaran dari plat gesek,porosyangdigerakkanikutberputardenganperantaraan
spline dan naaf.
2. KoplingDalam Keadaan Tidak Terhubung( Pedal KoplingDitekan )
Bantalan pembebasmenekanpegasmatahari sehinggagaya yang dikerjakannya
pada plat penekanmenjadi berlawananarah.Hal ini menyebabkanplatpenekantertarik
ke arak luar sehinggaplatgesekberadadalamkeadaanbebasdiantaraplatpenekandan
flywheel.Pada saat ini tidakterjadi transmisi dayadanputaran.
2.7 Gambar Assembling
Assembling yang dipakai dapat dilihat pada gambar 2.14 dibawah. Jenis
koplingnyaadalahplatgesek.Jeniskoplingini umumnyabanyakdipakai padakenderaan
roda empatdan cukupbagusserta efisienuntukmeneruskandayadanputaran.

14
Keterangan Gambar:
1. Roda penerus(flywheel)
2. Platgesek
3. Baut pengikat flywheel
denganporospenggerak
4. Platpembawa
5. Bantalanradial
6. Paku keling untuk plat
pembawadan naaf
7. Baut pengikat flywheel
denganpenutupkopling
8. Platpenekan
9. Paku keling untuk penutup
koplingdanpegasmatahari
10. Pegaskejut
11. Platpembawa
12. Bantalanaksial
13. Poros
14. Naaf
15. Pegasmatahari
16. Paku keling untuk plat
pembawa dan lingkar
pembawa
17. Baut pengikat pegas matahari
denganplatpenekan
Gambar 2.14 Assembling

15
BAB 3
PERANCANGAN POROS
3.1 Pengertian
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang
berfungsi untukmeneruskandayadanputaran.Porosadalahsuatubagianstasioneryang
berputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti :
kopling,rodagigi, pully,rodagila,dll.Gambarporos dapat dilihatseperti gambar3.1.
Gambar 3.1 Poros
3.2 Macam –Macam Poros
Menurutpembebananyaporosdiklasifikasikanmenjadi :
a. Porostransmisi
b. Porosspindle
c. Porosgandar
Dalam perancanaan koplingini dipilihjenis‘porostransmisi‘.Porosini mendapat
bebanpuntirmurni atau gabunganbebanpuntirdan lentur.Dayaditransmisikankepada
porosini melalui kopling,rodagigi, pully,dll.
Dalam perencanaan poros transimisi ini, perlu diperhatikan hal-hal sebagai
berikut:

16
 Kekuatanporos
Suatuporostransmisi harusdapatmenahanbebanseperti puntiran,lenturan,tarikan
dan tekanan. Oleh karena itu, poros harus dibuat dari bahan pilihan yang kuat dan
tahan terhadapbeban-bebantersebut.
 Kekakuanporos
Walaupunsebuahporosmempunyai kekuatanyangcukuptinggi tetapi jikalenturan
atau defleksi puntirnya terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya getaran dan
suara. Oleh karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus
dipertimbangkansesuaidenganjenismesinyangdilayani.
 PutaranKritis
Suatu mesin bila putarannya dinaikkan, maka pada harga putaran tertentu akan
terjadi getaran yang sangat besar dan disebut putaran kritis. Putaran ini harus
dihindari denganmembuatputaran kerjalebihrendahdari putarankritisnya.
 Bahan Poros
Bahan poros transmisi biasa dibuat dari bahan yang ditarik dingin dan difinishing
seperti baja karbon yang dioksidasikan dengan ferra silicon dan dicor. Pengerjaan
dinginmembuatporosmenjadi keras dankekuatannyamenjadi besar.
3.3 PenentuanDaya Perencanaan
Poros yang akan dirancang adalah poros transmisi yang digunakan untuk
mentransmisikan daya dan putaran, yang diperoleh dari brosur pada lampiran 1 adalah
sebesar:
N = 136 PS
= 136 x 0,735 kW
N = 99.96 kW
Penentuandayarencana(Pd) diperolehdari rumus:

17
Pd= fc.N (3-1)
Dimana:Pd = dayarencana ( kW )
fc = faktorkoreksi
N = daya nominal keluaranmotorpenggerak( kW)
Ada beberapa jenis faktor koreksi sesuai dengan daya yang akan ditransmisikan
sesuai dengan tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan [ 1 ]
Daya yang ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimumyangdiperlukan
Daya normal
1,2 - 2,0
0,8 – 1,2
1,0 – 1,5
Untuk perancangan poros ini diambil daya maksimum sebagi daya rencana
dengan faktor koreksi sebesar fc = 1,1. Harga ini diambil dengan pertimbangan
bahwa daya yang direncanakan akan lebih besar dari daya maksimum sehingga
poros yang akan direncanakan semakin aman terhadap kegagalan akibat momen
puntir yang terlalu besar.
Maka besarnya daya rencana adalah:
Pd = 1,1 x 99.96 kW
Pd = 109.96 kW
Dengan adanya daya dan putaran, maka poros akan mendapat beban berupa
momen puntir. Oleh karena itu dalam penentuan ukuran-ukuran utama poros akan
dihitung berdasarkan beban puntir serta kemungkinan-kemungkinan kejutan/tumbukan
dalampembebanan,seperti padasaatmotormulai berjalan.
Besarnyamomenpuntiryangdikerjakanpadaporosdapatdihitung:

18
n
P
M d
p
5
10
.
74
,
9
 (3-2)
Dimana: Mp = momenpuntir( N.mm)
Pd = daya rencana( kW )
n = putaran( rpm )
Untuk daya rencana Pd = 109.96 kW dan putaran n = 5600 rpm, maka momen
puntirnyaadalah:
Mp = 9,74 .105
x
5600
109.96
Mp = 19124.49 N.mm
3.4 PemilihanBahan
Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang diffinisi dingin
(disebutbahanS-C) yangdihasilkandari ingotyangdikil (bajayang dioksidasikandengan
ferrosilicon dan dicor), kadar karbon terjamin. Jenis-jenis baja S-C beserta dengan sifat-
sifatnyadapatdilihatdari tabel 3.2
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin
untuk poros [ 1 ]
Standar dan
Macam
Lambang PerlakuanPanas Kekuatan Tarik
(N/mm2)
Keterangan
Baja karbon
konstruksi mesin
JISG 4501
S 30 C
S 35 C
S 40 C
S 45 C
S 50 C
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
48
52
55
58
62

19
S 55 C Penormalan 66
Batang bajayang
difinisdingin
S 35 C-D
S 45 C-D
S 55 C-D
-
-
-
52
60
72
Ditarikdingin,
digerinda,
dibubut,atau
gabungan
antara hal-hal
tersebut.
Dalam perencanaan poros ini dipilihbahan jenis S 55 C-D dengan kekuatan tarik
2
/
72 mm
N
b 
 . Tegangangeserizindari bahanini diperolehdari rumus:
2
1.sf
sf
b
a

  (3-3)
dimana:
a
 = tegangangeserizin( N/mm2
)
b
 = kekuatantarikbahan( N/mm2
)
Sf1 = faktor keamananyangbergantungkepadajenisbahan.Sesuai dengan
standar ASME,batas kelelahanpuntiradalah18% dari kekuatantarik
b
 , dimanauntukharga ini faktorkeamanandiambil sebesar 8
,
0
1
=5,6. Harga 5,6 diambil untukbahanS-Fdan6,0 untukbahan S-C
denganpengaruhmassadan bajapaduan.Harga Sf1 = 6,0 untuk
bahan S-Cdiambil karenajeniskendaraanyangdirancangtermasuk
kendaraanyangringan,sehinggadenganfaktorkeamanansebesaritu
porosyang dirancangcukupaman.
Sf2 = faktorkeamananyang bergantungpadabentukporos,dimanaharganya1,3
– 3,0. Poros yang dirancang tidak merupakan poros bertingkat,
sehingga dengan mengambil faktor keamanan 2,5 saja poros sudah
cukupaman.

20
Dari rumusdiatasmaka tegangangeserizinbahanjenisS55 C-Dadalah:
5
,
2
.
0
,
6
72

a

2
/
8
,
4 mm
N
a 

3.5 Perencanaan DiameterPoros
Diameterporosdapatdiperolehdari rumus:
dp=
3
1
1
,
5






p
b
t
a
M
C
K

(3-4)
dimana: .
dp = diameter poros ( mm )
a
 = tegangan geser izin ( N/mm2)
Kt = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya tumbukan, faktor ini
dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan beban secara halus, dipilih
sebesar 1,0 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan,dan
dipilih sebesar 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau
tumbukan yang besar. Dalam hal ini harga Kt diambil sebesar 2,0
untuk menjamin keamanan dari poros.
Cb = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur, dimana
untuk perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terjadi
karena momen puntir saja, dan diperkirakan tidak akan terjadi
pembebanan lentur, sehingga harga Cb ini diambil sebesar 1,0.
Maka diameter poros yang direncanakan :
dp=
3
1
49
.
19124
0
,
1
0
,
2
8
,
4
1
,
5






x
x
x
dp = 34.38 mm

21
dp ≈ 34 mm
3.6 PemeriksaanKekuatan Poros
Ukuran poros yang telah direncanakan harus diuji kekuatannya. Pengujian
dilakukan dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadi ( akibat
momen puntir ) yang bekerja pada poros. Apabila tegangan geser ini melampaui
tegangan geser izin yang dapat ditahan oleh bahan maka poros mengalami
kegagalan. Besar tegangan geser akibat momen puntir yang bekerja pada poros
diperoleh dari:
3
p
p
p
d
M
16


 (3-5)
dimana: 
p tegangan geser akibat momen puntir ( N/mm2 )
Mp = momen puntir yang terjadi ( N.mm )
dp = diameter poros ( mm )
Untuk momen puntir sebesar Mp=19124.49 N.mm, dan diameter poros dp=34 mm,
maka tegangan gesernya adalah :
3
34
.
49
.
19124
.
16


x
p 
2
N/mm
48
.
2

p

Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih
kecil dari tegangan geser izinnya ( p < a) dimana a = 4,8 N/mm2, sehingga dapat
disimpulkan bahwa ukuran poros yang direncanankan cukup aman.

22
BAB 4
PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF
4.1. Perancangan Spline
Putaran dari poros penggerak akan diteruskan ke flywheel dan plat gesek
melalui plat penekan. Dengan berputarnya plat gesek maka poros yang digerakkan
akan ikut berputar dengan perantaraan naaf dan spline.
Pada dasarnya fungsi spline adalah sama dengan pasak, yaitu meneruskan
daya dan putaran dari poros ke komponen-komponen lain yang terhubung
dengannya, ataupun sebaliknya. Perbedaannya adalah spline menyatu atau menjadi
bagian dari poros sedangkan pasak merupakan komponen yang terpisah dari poros
dan memerlukan alur pada poros untuk pemasangannya.
Selain itu jumlah spline pada suatu konstruksi telah tertentu ( berdasarkan
standar SAE), sedangkan jumlah pasak ditentukan sendiri oleh perancangnya. Hal
ini menyebabkan pemakaian spline lebih menguntungkan dilihat dari segi
penggunaannya karena sambungannya lebih kuat dan beban puntirnya merata
diseluruh bagian poros dibandingkan dengan pasak yang menimbulkan konsentrasi
tegangan pada daerah dimana pasak dipasang.
4.1.1. Standar Dalam Perancangan Spline
Untuk pemakaian spline pada kendaraan bermotor, mesin perkakas, dan
mesin produksi, perhitungannya dilakukan berdasarkan pada standar dari SAE (
Society Of AutomotiveEngineering). Simbol-simbol yang dipakai dalam standar ini
adalah seperti terlihat dalam gambar 4.1 berikut :

23
Keterangan:
D = diameter luar spline
d = diameter dalam spline
h = tinggi spline
w = lebar spline
L = panjang spline
Gambar 4.1 Spline
Ukuran spline untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE ) [ 2
]
No. of
Spline
All fits
W
Permanent fits To slide when not
under load
To slide when
under load
h D h d h d
4 0,241 D 0,075 D 0,850 D 0,125 D 0,750 D - -
6 0,250 D 0,050 D 0,900 D 0,075 D 0,850 D 0,100 D 0,800 D
10 0,156 D 0,045 D 0,910 D 0,070 D 0,860 D 0,095 D 0,810 D
4.1.2. Pemilihan Spline
Pada kopling Daihatsu Taruna ini, jenis spline yang dipergunakan adalah
spline dengan jumlah 10 (sepuluh) buah pada kondisi meluncur saat tidak dibebani
( to slide when not under load ). Dari tabel 4.1 diperoleh data sebagai berikut:

24
h = 0,070 x D (4-1)
d = 0,86 x D (4-2)
w = 0,156 x D (4-3)
Dari perhitungan poros pada bab 3 diperoleh diameter poros adalah 34 mm,
dimana harga ini adalah sama dengan diameter dalam (d) dari spline. Dengan
memasukkan harga ini kedata diatas diperoleh.
mm
D
d
D
5
.
39
86
,
0
34
86
,
0



h = 0,070xD
= 0,070 x 39.5
h = 2.765 mm
w = 0,156 x D
= 0,156 x (39.5)
w = 6.162 mm ≈ 6 mm
sedangkan panjang spline diperoleh dari:
mm
L
mm
d
D
L
3
.
53
31
.
53
)
34
(
)
5
.
39
(
2
3
2
3




dan jari-jari tara-rata spline adalah:
mm
d
D
rm 375
.
18
4
34
5
.
39
4





4.1.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada spline diperoleh dari:
Mp = F x rm (4-4)

25
Dimana F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
Mp = momen puntir ( N.mm), dari perhitungan pada Bab 3
diperoleh Mp =19124.49 N.mm
rm = jari-jari rata spline ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
m
p
r
M
F 
N
78
.
1040
375
.
18
49
.
19124


F
4.1.4. Pemilihan Bahan
Karena spline menyatu dengan poros maka bahannya adalah sama dengan
bahan untuk poros, yaitu baja jenis S55C-Ddengan kekuatan tarik b
 = 72 N/mm2.
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline
Pemeriksaan kekuatan spline dilakukan terhadap dua jenis kemungkinan
kegagalan, yaitu oleh tegangan tumbuk t
 dan kegagalan oleh tegangan geser g
 .
a. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
Tegangan pada spline dapat diperoleh dari:
L
x
h
x
i
F
t 
 (4-5)
dimana: t
 = tegangan tumbuk ( N/mm2)
F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
h = tinggi spline ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
2
N/mm
71
.
0
3
.
53
765
.
2
10
78
.
1040


x
x
t


26
Jika tegangan tumbuk yang bekerja ( t
 ) lebih kecil dari tegangan tumbuk izin ( ti

) maka spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan tumbuk.
Tegangan tumbuk untuk bahan S 55 C-D yang diizinkan adalah:
i
b
ti

  (4-6)
2
N/mm
2
.
7
10
72


ti

Dari hasil diatas diperoleh harganya adalah jauh lebih besar dibandingkan
dengan tegangan tumbuk kerjanya ( ti
t 
  ), sehingga spline aman dari kegagalan
tegangan tumbuk.
b. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada spline diperoleh dari:
L
x
w
x
i
F
g 
 (4-7)
dimana: g
 = tegangan tumbuk ( N/mm2)
F = gaya yang bekerja pada spline ( N )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
w= lebar spline ( mm)
Maka, besar tegangan geser yang bekerja adalah :
2
N/mm
325
.
0
3
.
53
6
10
78
.
1040


x
x
g

jika tegangan geser izin ( gi
 ) lebih besar dari tegangan geser kerjanya ( g
 ), maka
spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan geser. Tegangan geser
izin untuk bahan S55C-D adalah:
i
g
 =0,577 x ti
 (4-8)

27
gi
 = 0,577 x 7.2
gi
 = 4.15 N/mm2
Tegangan geser untuk bahan S55C-D jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya ( g
gi 
  ), sehingga spline aman dari tegangan geser.
4.2. Perancangan Naaf
Kadang-kadang ukuran spline dan naaf disamakan dalam suatu rancangan,
namun dalam kondisi yang sebenarnya terdapat perbedaan ukuran yang sangat kecil
antara spline dan naaf. Walaupun perbedaannya adalah kecil tetapi dapat menjadi
sangat berpengaruh apabila mesin tersebut memerlukan ketelitian yang tinggi atau
bekerja pada putaran tinggi. Oleh karena pertimbangan kemungkinan putaran mesin
yang tinggi, maka ukuran naaf akan dihitung sendiri berdasarkan pada ukuran
spline dalam bab sebelumnya.
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf
Standar yang digunakan dalam perancangan naaf adalah sama dengan
yang digunakan dalam perancangan spline, yaitu berdasarkan standar SAE ( Society
Of AutomotiveEnginering ). Simbol-simbol yang dipakai adalah seperti gambar 4.2
berikut ini:
Keterangan:
D = diameter luar naaf
d = diameter dalam naaf
w = lebar gigi naaf
h = tinggi gigi naaf
L = panjang naaf
Gambar 4.2 Naaf

28
Ukuran naaf untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dimana adalah sama dengan ukuran untuk ukuran spline. Ukuran-ukuran
tersebut dapat dilihat pada tabel 4-1 yang diberikan sebelumnya.
4.2.2. Pemilihan Naaf
Sesuai dengan spesifikasi spline yang telah ditentukan pada bab
sebelumnya, maka data untuk ukuran naaf adalah
h= 0,070 D
d= 0,86 D
w = 0,156 D
Dari data ukuran spline yang telah diketahui, lebar gigi naaf dapat diperoleh dari:
i
iw
D
w s
s 

 (4-9)
dimana :
w = lebar gigi naaf ( mm )
Ds = diameter luar spline,dari perhitungan sebelumnya diperoleh 39.5 mm
Ws= lebar spline,dari perhitungan sebelumnya diperoleh sebesar 6 mm
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
maka: mm
6.41
409
.
6
10
))
6
.(
10
)
5
.
39
(





w
dengan memasukkan harga w = 6.41 mm ke data diatas diperoleh:
mm
D
w
D
1
.
41
156
.
0
41
.
6
156
.
0



h = 0,070 D
= 0.070 x 41.1
h = 2.88 mm
d = 0,86 x D
= 0,86x 41.1

29
d = 35.4 mm
sedangkan panjang naaf diperoleh dari :
mm
d
D
L 1
.
60
)
34
(
)
1
.
41
(
2
3
2
3



dan jari-jari naaf diperoleh dari:
mm
mm
d
D
rm 8
.
18
775
.
18
4
34
1
.
41
4






4.2.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada naaf diperoleh dari:
Mp = F.rm (4-10)
Dimana:
F =Gaya yang bekerja pada naaf ( N )
Mp =Momen puntir yang bekerja pada poros, dari perhitungan
sebelumnya diperoleh sebesar 19124.49 N.mm.
rm = Jari-jari rata naaf ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
m
p
r
M
F 
N
26
.
1017
8
.
18
19124.49


F
4.2.4. Pemilihan Bahan
Bahan untuk naaf dipilih sama dengan bahan untuk poros dan spline, yaitu
baja jenis S55C-D dengan kekuatan tarik 2
N/mm
72

b
 .
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf

30
Seperti pada spline maka pemeriksaan kekuatan untuk naaf juga dilakukan
terhadap dua jenis kemungkinan kegagalan, yaitu kegagalan oleh tegangan tarik t

dan kegagalan oleh tegangan geser g

4.2.5.1. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
L
.
h
.
i
F
t 
 (4-11)
dimana: t
 = tegangan tumbuk ( N/mm2)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( N )
i = jumlah gigi naaf yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
h = tinggi naaf ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
2
N/mm
587
,
0
1
.
60
88
,
2
10
26
.
1017


x
x
t

Dari perhitungan sebelumnya tegangan tumbuk izin untuk bahan S 55C-D adalah
2
N/mm
2
,
7

ti
 , dimana harganya adalah jauh lebih besar bila dibandingkan
dengan tegangan tumbuk kerjanya, ti
t 

 , sehingga naaf yang direncanakan
aman dari kegagalan akibat tegangan tumbuk.
4.2.5.2. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada naaf diperoleh dari:
L
.
w
.
i
F
g 
 (4-12)
dimana: g
 = tegangan geser ( N/mm2)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( N )
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
w= lebar gigi naaf ( mm)
maka besarnya tegangan geser yang bekerja adalah:

31
2
N/mm
264
.
0
1
.
60
41
.
6
10
26
.
1017


x
x
g

dari perhitungan sebelumnya diperoleh tegangan geser izin untuk bahan S55C-D
adalah 2
N/mm
15
.
4

gi
 dimana harganya jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya ( g
gi 
  ), maka naaf yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan
geser.

32
BAB 5
PERANCANGAN PLAT GESEK
Plat gesek berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari flywheel
(roda penerus) ke poros yang digerakkan. Transmisi daya dan putaran ini terjadi
melalui gesekan antara flywheel dengan plat gesek yang ditekan oleh plat penekan.
Gambar 5.1 berikut adalah sketsa plat gesek yang akan dirancang beserta
simbol yang digunakan :
Keterangan: D = diameter luar plat gesek
d = diameter dalam plat gesek
a = tebal plat gesek
b = lebar plat gesek
Gambar 5.1 Plat Gesek
5.1. Pemilihan Bahan
Koefisien gesekan  antara berbagai permukaan diberikan pada tabel 5.1.
Harga-harga koefisien gesekan dalam tabel tersebut ditentukan dengan
memperhitungkan keadaan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya
karena telah terpakai beberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang
diizinkan yang dianggap baik.

33
Tabel 5.1 Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang
diizinkan [ 1 ]
Bahan Permukaan Kontak  Pa ( N/mm2
)
Kering Dilumasi
Besi cor dan besi cor 0,10-0,20 0,08-0,12 0,09-0,17
Besi cor dan perunggu 0,10-0,20 0,10-0,20 0,05-0,08
Besi cor dan asbes 0,35-0,65 - 0,007-0,07
Besi cor dan serat 0,05-0,10 0,05-0,10 0,005-0,03
Besi cor dan kayu - 0,10-0,35 0,02-0,03
Untuk perancangan plat gesek ini digunakan bahan asbes yang berpasangan
dengan besi cor sebagai bahan flywheel dan plat penekan. Alasan untuk pemakaian
asbes dan besi cor adalah asbes mempunyai daya tahan terhadap temperatur yang
sangat tinggi, yaitu sampai sekitar 200oC. Pasangan asbes dan besi cor mempunyai
koefisien gesek yang besar.
Sesuai dengan tabel 5.1. koefisien gesek dan tekanan yang diizinkan untuk
bahan asbes dan besi cor pada kondisi kering adalah:
65
,
0
35
,
0 

 : diambil = 0,5
2
N/mm
07
,
0
007
,
0 

a
P : diambil a
P = 0,0385 N/mm2
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek
Tekanan pada bidang plat gesek tidak terbagi rata pada seluruh permukaan,
makin jauh dari sumbu poros tekanannya makin kecil. Jika tekanan rata-rata pada
bidang gesek adalah P, maka besar gaya yang menimbulkan tekanan dan momen
gesekan yang bekerja pada seluruh permukaan gesek berturut-turut dirumuskan
sebagai :
 P
d
D
F 2
2
4



(5-1)
 
4
d
D
x
F
x
M g

  (5-2)

34
dimana:
F = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek (N)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek (N.mm)
D = diameter luar plat gesek (mm)
d = diameter dalam plat gesek (mm)
P = tekanan rata-rata pada bidang gesek,besarnya adalah 0,0385 N/mm2.
 = koefisien gesekan antara permukaan plat gesek dengan
flywheel/plat penekan, besarnya adalah 0,5.
Karena bagian bidang gesek yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya
mempunyai pengaruh yang kecil saja pada pemindahan momen, maka besarnya
perbandingan d/D jarang lebih kecil dari 0,5.
Untuk mencari harga d/D, maka plat gesek dianggap terdiri dari dua buah
lingkaran, yang pertama adalah lingkaran besar dianggap seperti cincin dengan
rumus pendekatan momen inersia:
4
t
d
I
3
po

 , sedangkan lingkaran yang kedua
adalah lingkaran biasa dengan momen inersia
64
d
5
I
4
pk

 . Keduanya mempunyai titik
pusat yang sama maka berlaku pk
po I
I  sehingga :
64
5
4
4
3
d
t
d 

 (5-3)
dimana: t = D – d
maka:
 
4
3
d
D
d 

=
64
5 4
d

1
d
D
 =
16
5
d
D
=
16
21
d
D
= 0.761
Untuk perancangan plat gesek ini perbandingan d/D diambil 0,7. Dengan
memasukkan harga-harga yang diketahui kepersamaan diatas maka diperoleh gaya
F yang dinyatakan dalam D sebesar:

35
  P
x
D
x
D
F 2
2
)
7
.
0
(
4



  2
2
2
0154
.
0
0385
.
0
49
.
0
(
4
D
x
x
D
x
D
F 



Selanjutnya dengan memasukkan persamaan gaya diatas kepersamaan momen
gesek maka diperoleh:
 
4
7
.
0
0154
.
0
5
.
0 2 D
x
D
x
D
x
x
M g


3
0032725
.
0 D
x
M g 
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek
Agar daya dan putaran dapat ditransmisikan, maka momen gesek Mg harus
lebih besar atau sama dengan momen puntir Mp yang dikerjakan poros. Momen
puntir Mp yang diperoleh dari perhitungan bab sebelumnya sebesar 11300,348
N.mm, sehingga diperoleh:
p
g M
M  (5-4)
49
.
19124
0032725
,
0 3

D
D mm
mm 180
1233
.
180 

Dalam perancangan plat gesek ini diameter luar plat gesek D diambil
sebesar 180 mm, dengan memasukkan harga ini ke data yang telah diketahui diatas
diperoleh:
D = 180 mm
d = 0.7 D = 07 x 180 mm = 126 mm
mm
d
D
b 27
2
126
180
2





Dari hasil perhitungandiatas,makahargaF danMg dapat dicari:
mm
N
22
.
19085
)
180
(
0032725
,
0
0032725
,
0
N
96
.
498
)
180
(
0154
,
0
0154
,
0
3
3
2
2






D
Mg
D
F

36
Untuk menentukan tebal plat gesek yang sesuai, terlebih dahulu perlu
diketahui besarnya daya yang hilang akibat gesekan, yang mana dapat dipeoleh dari
:
3600
10
74
.
9 5
x
x
z
x
t
x
n
x
M
P
g
g  (5-5)
dimana:
Pg = daya yang hilang akibat gesekan (kW)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek ( N.mm )
n = kecepatan sudut, dari data brosur pada lampiran 1 yakni = 6000 rpm
t = waktu penyambungan kopling, diambil t = 0,3 detik
z = jumlah kerja tiap jam atau jumlah penyambungan dan pemutusan tiap
jam, direncanakan 80 kali/jam.
Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui maka diperoleh:
3600
.
10
.
74
,
9
80
.
3
,
0
.
5600
.
)
180
(
.
0032725
,
0
5
3

g
P
Pg = 0.73 kW
Pg = 0.99 hp
Selanjutnya tebal plat gesek dapat diperoleh dari:
k
g
g
p
W
A
P
L
a  (5-6)
dimana :
a = tebal plat gesek (cm)
Lp = lama pemakaian plat gesek, direncanakan 1000 jam
Pg = daya yang hilang akibat gesekan ( hp )
Ag =luas bidang gesek dari plat gesek, yaitu:
 
2
2
g d
D
4
A 

 (5-7)
Ag =  
2
2
126
180
4


= 12977.9 mm2
= 129.77 cm2

37
Wk = kerja yang menyebabkan kerusakan, untuk bahan asbes dan besi cor
harganya berkisar antara 5 – 8 hp jam/cm3, dalam perencanaan ini
diambil sebesar 8 hp jam/cm3.
Maka tebal plat gesek yang direncanakan adalah:
8
77
.
129
99
.
0
1000
x
x
a 
a = 0.954 cm
a = 9.5 mm.
5.4. Analisa getaran pada plat gesek
Pada plat gesek kopling kijang innova terjadi beban getaran torsional (torsional
vibration). Sebelummenganalisa lebih jauh getaran torsional, tersebut terlebihdahulu
platgesekini dimodelkanuntukmemudahkanperhitungan.
a. PemodelanPlatgesek
Getaran torsional padakoplingplatgesekakibatpenerusangayatorsi dan
putaran dari porosinputke poros output.Dalamhal ini,getaranplat gesekdiasumsikan
dalamkeadaaansteadi dankecepatanrelatif yangsamaantara platgesekdan naaf yaitu
yang meneruskangetaranke poros.Makapemodelanmemakaimassaekivalenyang
jugaunutk memudahkanpehitungananalisagetaran.Denganmengasumsikanmassa
ekivalenyangmengalami getaranini memiliki satuderajatkebebasan (onedegreeof
freedom) konstruksi platgesekkoplingpadadasarnyadapatdimodelkansebagai berikut
seperti gambar5.2 berikutini.
Gambar 5.2 Pemodelan plat gesek
b. Metode Energi

38
Konfigurasi sistem dapat dijelaskan dengan besaran puntir poros atau sudut θ.
Karena kita anggap piringan/plat gesekterikat kaku ke poros, kedudukan sudut piringan
ditunjukkanpadagambar5.3 berikut.
Gambar 5.3 kedudukan Piringan
Energi kinetissistemdiberikan:
2
'
2
1

J
Ek  (5-8)
Dan energi potensialdiberikan:
2
2
1

K
Ep  (5-9)
Dalam suatu sistem, konversi energi total gaya adalah konstan dan persamaan
differensial gerakjugadapatdibentukdari prinsipkekekalanenergi untukgetaranbebas
sistem yang tak teredam energinya adalah sebagian energi kinetik dan sebagian energi
potensial.Karenaenergi total adalahkonstan,makalajuperubahanenerginyaadalahnol.
Ek+Ep = konstan
0
)
.
.
( 
 E
P
E
K
dt
d
0
)
2
1
2
1
( 2
'
2

 
 K
J
dt
d
Karena
'
 tidakselalunol,maka:
0
"

 
 K
J


39
Dengan membandingkan dengan persamaan pada referensi-referensi buku
getaran,maka dapat disimpulkanbahwagerakyangterjadi adalahharmonik.Padakasus
ini,porosmengalami gayatorsi dari luarmaka persamaangeraknyamenjadi:
t
To
K
J 



 sin
'
"


 (5-10)
Dimana:
J = massainersia
η = koefisienperedam(dalamkasusini η=1)
K= konstantapegas/kekakuanporos
To=torsi yang dialami olehporos
ω =putaranporos
t = waktu
dan persamaanjarak/simpanganyangdialamiporosadalah:
)
sin( 


 t

 (5-11)
Dimana: θ = perpindahan/penyimpangan
Ф=Amplitudo
Dan persamaanamplitudoakibatgetaranyangdialami porosadalah
2
2
)
(
)
(
sin







J
K
t
To
(5-12)
Dan persamaanfrekuensinaturalnyaadalah
2
2
mr
J  (5-13)
Dimana:m= massa ekivalenplatgesek

40
r = jari-jari ekivalenplatgesek
Sebelum melakukan perhitungan analisis getaran, terlebih dahulu kita hitung
massa ekivalen (M). Dengan mengabaikan komponenkecil seperti paku keling dan baut
maka massaekivalenadalah:
M=Z(Mn+Mpg+Mp) (5-14)
Dimana:
Mn = massanaaf
Mpg = massaplat gesek
Z = jumlahplatgesek
Mp = massaporos
Untuk koplingini,Z=1sedangkanuntukmassaekivalendiperhitungkandari jari-
jari luar platgesek.
c. PerhitunganMassa Ekivalen
Seperti yangkitaketahui,rumusmencari massayaitu:
M=ρ.V
Dimana:
ρ= massa jenisbahan
V=volume
Data-datayang diperlukansebagai berikut:
a. Massanaaf
Massa naaf dapat dicari dari persamaan:

41
n
n
n V
W *

 (5-15)
Di mana :
n
 = massa jenisbahan naaf ,yaitubesi corS55C-D sebesar7.8x10-6
N/mm3
.
n
V = volume naaf =   n
n
n
n L
d
D
V *
*
4
2
2



Di mana : Dn = diameterluarnaaf =41.1 ( dari Bab 4 )
dn = diameterdalam naaf =35.4 ( dari Bab 4 )
Ln = panjangnaaf = 60.1 mm ( dari Bab 4 )
Vn = volume naaf
Maka :
  3
2
2
62
.
20582
1
.
60
.
4
.
35
1
.
41
4
mm
Vn 



Maka massanaaf adalah:
N
1605
.
0
62
.
20582
*
10
*
8
,
7 6

 
n
W
b. MassaPlat Gesek
Massa plat gesekdapatdicari dari persamaan:
   
g
g
L
L
pg V
V
W .
. 
 

Dimana:Wpg=berat plat gesek
L
 = massajenislingkarpembawa,untukbahanbesi coradalah7,2x10-6
N /
mm3

42
VL= volume lingkaran pembawa
Untuk mencari volume lingkarpembawadapatdiperolehdari persamaan:
  L
L
L
L b
d
D
V .
4
2
2



(5-16)
Dimana: DL = diameterluarlingkaranpembawa=180 mm
dL= diameterdalamlingkaranpembawa=126 mm
bL = tebal lingkaranpembawa=3 mm( direncanakan)
Maka :   3
2
2
75
.
38933
3
.
126
180
4
mm
VL 



Untuk mencari volume lempengangesekdapatdiperolehdari persamaan:
  g
g
g
g b
d
D
V .
4
2
2


(5-17)
Di mana : Dg = diameterluarlempengangesek=180 mm( dari Bab 5 )
dg = diameterdalamlempengangesek=126 mm ( dari Bab 5 )
bg = tebal lempengangesek=4 mm ( dari Bab 5 )
Maka :   3
2
2
67
.
51911
4
.
126
180
4
mm
Vg 



Massa plat gesekadalah:
    N
24
.
0
67
.
51911
*
10
*
4
,
3
75
.
8933
*
10
*
2
,
7 6
6


 

pg
W
c. MassaPoros
Massa poros dapatdiperolehdari persamaan:

43
p
p
p V
W *

 (5-18)
Di mana :
p
 = massa jenisbahanporos,untukbajaS55C-D adalah7.8x10-6
N/mm3
.
Vp = volume poros( mm3
)
Untuk mencari volume porosdapatdiperolehdari persamaan:
p
p L
d
Vp .
.
4
2

(5-19)
Dimana: dp = diameterporos=34 mm( dari Bab 3 )
Lp = panjangporos= 200 mm ( direncanakan)
Maka : 3
2
1
.
181584
200
.
34
.
4
mm
Vp 


Massa poros adalah:
N
42
.
1
1
.
181584
*
10
*
8
,
7 6

 
p
W
Maka total massa ekivalenadalah:
Wt = Wpg + Wp = 0.24 + 1.42 = 1.66 N
Momeninersiaplatgesekadalah:
2
2
mr
J 
2
2
mm
N
87
.
239
2
)
17
(
66
,
1


J
Momeninersiapolarluaspenampangporosdapatdiperolehdari:

44
32
4
d
Jo


4
4
48
.
131194
32
)
34
(
mm
Jo 


Konstantakekakuanporosdapatdihitungdari:
l
GJo
K  (5-20)
2
2
3
/
92
.
53002569
200
48
.
131194
.
10
.
8
,
80
s
mm
K 

Maka besaramplitudoyangterjadi adalah:
2
2
)
(
)
(
sin







J
K
t
To
Dimanaamplitudoterjadi padasaat sinωt=1 dandalam perencanaanini diambil
koefisienredamnya1sehinggaamplitudodapatdihitungsebagai berikut:
2
2
2
)
(
)
( 
 



J
K
To
2
2
2
)
60
5600
.
1
(
)
60
5600
87
.
239
92
.
53002569
(
49
.
19124










Ф = 0.000375mm
Perpindahanataupenyimpanganyangterjadi adalah:
)
sin( 


 t


Jarak maksimumterjadi bilasin(ωt-ψ)=1makaθ = Ф = 0.000375 mm

45
SetelahmendapatkanhargaK danJ maka harga ωn dapat dihitungsebagai
berikut:
s
rad
J
K
n 1
,
470
87
.
239
92
.
53002569




Dan harga frekuensi naturalnya(fn) adalah:
Hz
n
fn 8
.
74
2
1
.
470
2






Sesuai denganspesifikasi rancanganputaranmaksimumkoplingyaitu4200 rpm,
maka dapat dicari perbandingan antara frekuensi kritis torsional sistem dengan putaran
maksimumyangmemberikanfaktorkeamananterhadapgetarantorsional.
n
Nv



dimana:
s
rad
43
.
586
60
2
.
5600




Maka:
%
0147
,
0
247
.
1
1
.
470
43
.
586
atau
Nv 

Dari harga perhitunganperbandingankoplingyangdirancang,dapatdisimpulkan
koplingrelatif amanterhadapgetarantorsional karenaω lebihbesardari ωn yaitu harga
perbandingannya1.247 atau 0,01247 %.

46
BAB 6
PERANCANGAN PEGAS
6.1 Pegas Matahari
Pegasmatahari berfungsi untukmenarikplatpenekandalamarah menjauhi plat
gesekuntukpemutusanhubungan.Hal ini akanmenyebabkanplatgesekdalamkeadaan
bebasdiantaraplatpenekandan flywheel,sehinggadayadanputaran dari flywheeltidak
lagi diteruskanke porosyangdigerakkan.
Prinsip kerja pegas matahari adalah tidak sama dengan pegas spiral, dimana
terjadinya defleksi pada pegas ini adalah sama seperti sistem kantilever beam, yakni
apabilagayadiberikanpadasalahsatu ujungnya.Seperti Gambar6.1 berikut.
Keterangan:
D = diameterpegas
d = diameterpenampangpegas
h = tebal pegas
L1 = panjangdaunpegas
D
L1
L2
h

47
L2 = panjangdaerahpengungkit
Gambar 6.1 Pegas Matahari
6.1.1 Analisa Gaya
Ketika sensor memberikan sinyal ke CPU, dan diteruskan ke actuator, dan dari
actuator akan diberikan perintah untuk menggerakkan bantalan pembebas yang akan
menekan bagian dalam pegas matahari dan menarik plat penekan menjauhi flywheel.
Diagramnyaadalahseperti Gambar6.2 berikut:
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari
Gambar (a):Pegasmatahari beroperasi dalamkeadaannormal (koplingdalamkeadaaan
terhubung) dandayayangbekerjapadapegasadalahgayaFpyang berasal dari pegasitu
sendiri yangdiimbangiolehgayaFryang dihasilkanoleh flywheel.
Gambar (b): Bantalan pembebas menekan pegas dengan gaya Fr, dimana gaya ini akan
menimbulkan reaksi Fr’ dan menarik plat penekan dengan memberi gaya yang
berlawananarahdengangaya dari plattekansebesarFp’.
Fp
Fr
Fr
Fp
Fp’
Fr’
Ft
Ft
Fr’
Fp’

48
Denganmenyamakanukuranpegas matahari pada ukuran platgesekyang telah
dihitungpadabab5, dapatdiperolehhasil sebagai berikut:
L1 = 27 mm
L2 = 16 mm
∑ M=0
Fp.L2-Ft.L1=0,
maka
1
2
'.
L
L
Fp
Ft  (6-1)
Dimana:
Ft = gaya tekanyang dikerjakanolehbantalanpembebas(N)
Fp’= gaya yangdiperlukanuntukmelawangayatekanpegasyaituFp’=2Fp
Fp = gaya yangmenimbulkantekananpada platgesek,dari perhitunganpadabab
5 diperolehFp= 96
.
498 N
Maka Fp’= 2 x 96
.
498 = 997.92 N
BesarFt diperolehsebesar:
N
36
.
591
27
16
997.92



Ft
Gaya yang menekanmasing-masingdaunpegasadalah:
n
Ft
Ft  (6-2)
Dimanan adalahjumlahdaunpegasyang direncanakansebanyak 12buah sehingga:
N
28
.
49
12
36
.
591


Ft

49
6.1.2. PemilihanBahan
Untuk pegas matahari dipilih kawat baja SUP4 berkekuatan σ = 115 N/ mm2
.
SedangkanmoduluselastisitasnyaE=207 GPa. Bahanini cocokkarenakekuatantarikdan
moduluselstisitasnyayangtinggi sehinggapegastidakakanmengalami deformasi plastis
maupunfracturepada saat mengalami bebanyangdiberikanbantalanpembebas.
a. Penentuan Ukuran
Defleksi dari pegas matahari diperolehdari:
2
2
1
1
.
L
L 
  (6-3)
Dengan δ2 merupakan jarak pindah antara plat gesek dengan plat penekan saat
kopling tidak terhubung. Jarak ini direncanakan sejauh 5 mm, supaya poros terhubung
lebihcepat.Sehinggadefleksiδ1 adalah:
mm
44
.
8
16
5
27
1 



Dan tebal pegasmatahari (h) diperolehdari :
1
3
1
4
.
.
2
.

E
L
Ft
h  (6-4)
Dimana:
h = tebal pegasmatahari (mm)
Ft = gaya tekantiapdaunpegasmatahari sebesar 28
.
49 N
δ1= 8.44 mm

50
Maka diperolehhargatebal pegasmatahari minimal:
mm
h
h
023
.
0
44
,
8
.
10
.
207
.
2
27
28
.
49
4
9
3



Dan direncanakantebal pegasnyaadalah4mm sehinggalebarnyadapatdihitung:
b = 4h
= 4 x 4
b = 16 mm
b. Pemeriksaan Kekuatan Pegas
Teganganlengkungyangterjadi padapegasmatahari dapat dihitungdari:
2
2
2
1
N/mm
185
.
31
)
4
.(
16
27
28
.
49
6
.
.
6





bh
L
Ft
t
 (6-5)
Dari perhitungan diatas terlihat bahwa σt < σ , maka pegas matahari ini aman
digunakanuntukperancanganini,khususnyauntuktegangantarik.
6.2 Pegas Kejut
Perancangan pegas kejut biasanya berhubungan dengan gaya, momen torsi,
defleksi,danteganganyang dialami olehpegas.Pegaskejutbanyakkegunaannyadalam
konstruksi mesin,yakni sebagai pengontrol getaran.Khususpadaperancanganini,pegas
kejut digunakan untuk meredam kejutan pada saat kopling terhubung. Gambar pegas
kejutadalahseperti gambar6.3 berikut.
F

51
Gambar 6.3 Pegas Kejut
6.2.1 Analisa Gaya
Besarnyagaya tekanyangharus diberikanolehtiappegasadalah:
n
A
Zp
F
.
 (6-6)
Dimana:
F = gaya tekantiappegas(N)
Zp= tekananrata-rata pada bidangpegasyaitusebesar0.587 N/mm2
dari bab4.
A = luas rata-rata bidangtekanuntukpegassebesar1mm2
.
n = jumlahpegas,direncanakan4buah.
Maka: N
147
.
0
4
1
587
,
0


x
F
6.2.2 PemilihanBahan
Untuk bahanpegastetapdipilihbajakarbonjenisSUS302 dengankekuatantarik
mulur (tensile yield strength) Sy= 0,622 N/mm2
. Maka kekuatan geser mulurnya (shear
yield strength) adalah:
Sys = 0,5.Sy (6-7)
L
D
d

52
Sys= 0,5.0,622 = 0,36 N/mm2
6.2.3 Analisa Tegangan Geser
Tegangangeseryangbekerjapadatiappegasadalah:
2
.
.
.
.
8
d
F
k
c
Z

 (6-8)
Dimana:
Z= tegangangesertiappegas(N/mm2
)
c = indekspegas,dalamperancanganini dipilih4
k = faktortegangan wahl,yaitu:
404
,
1
4
615
,
0
4
)
4
(
4
1
)
4
(
4
615
,
0
4
4
1
4









c
c
c
k
F= gaya tekantiap pegas(N)
d = diameterpenampangpegas(mm)
Sehingga:
2
2
304
,
2
.
161
,
0
.
404
,
1
.
4
.
8
d
d
Z 


6.2.4. PenentuanUkuran
Agar pegasaman terhadaptegangangeser,makategangangeserizinharuslebih
besaratau sama dengantegangangeseryangtimbul.Maka:
0,36≥ 2
304
,
2
d
(6-9)

53
0,36 2
d ≥ 2,304
d ≥ 2,53 mm
Dalam perancangan ini, diameter penampang pegas dipilih d = 3 mm, sehingga
diameterpegasadalah:
D = c.d (6-10)
D = 4x3 = 12 mm
Panjangpegaspada saat pembebananmaksimumadalah:
L = (i+1,5)d (6-11)
Dimana:
L = panjangpegaspada saat pembebananmaksimum(mm)
i = jumlahlilitanpegas(dipilih4lilitan)
Sehinggadiperoleh:
L= (4+1.5)3 = 16.5 mm.
Sedangkanpanjangpegaspadaoperasi normal adalah:
Lo = L+i(h-d) (6-12)
Dimana:
Lo = panjangpegaspadaoperasi normal (mm)
L = panjangpegaspadapembebananmaksimum(mm)
h = D/3 = 12/3= 4 mm
i = jumlahlilitanpegas(dipilih4lilitan)
Maka: Lo= 16,5 + 4 (4 - 3) = 20,5 mm.

54
DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
PradnyaParamita:Jakarta, 1994.
2. Kent’s, MechanicalEngineersHandbook,Design andProduction,edisi ke-12,John
Wiley&Sons Inc:NewYork, 1990
3. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan TeknikMesin,Edisi Keempat,Jilid 1. Erlangga:Jakarta, 1991.
4. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan TeknikMesin,Edisi Keempat,Jilid 2. Erlangga:Jakarta, 1991.
5. RobertH Creamer, MachineDesign, edisi ke 3,Addison –Wesley:USA,1984
6. M.F Spotts & T.E. Shoup, Design of Machine Elements, Prentice Hall Int’l – Inc:
USA, 1998
7. Umar Sukrisno, Bagian-bagian Mesin dan Merencana, Erlangga:Jakarta,1984
8. JamesM. Gere,StephenP.Timoshenko,danHansJ. Wospakrik(penerjemah),
Mekanika Bahan,EdisiKedua,VersiSI,Jilid 1. Erlangga: Jakarta,1996.

171010300403.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 171010300403.docx

Similar to 171010300403.docx (20)

171010300403.docx