A

l-

Milik Perpuslrko;n l-lnrun '

K nt-*

I!al 1rn*

DASAR PERENCANAAN DAN PEMILIHAN ELEMEN MESIN

DASITR PERENCIINAAN DAN PEMILIHAN

ELEMEN MESIN OLEH:

In. Sulnnso,MSME Mesin I-ektorKepala,DePartemen InstitutTeknologiBandung KrvornrsuSucA Toh-inGakuen Professor, Technical College, Japan

CetakanKesebelas

t"lc. F:gestef :

X".7dB /W

/oo

PT PRAI}TEAE\RA}[XA J A K A RT A

Pcrpsfur

Naional: futalog dalamterbitan6pf)

Sularso danpemilihanetemen Dasarperencanaan mesin/olehSularso,KiyokatsuSufa. - Cet' tt'Jakarta: PradnYaParamita,2004' ilus26 cm x;352ha1.; ISBN 979- 408- 126- 4. 1..Alat'alat bagianmesin' I. Judul' IL Sug4 KiYokatsu.

62r.82

l*{ Lt }'{ '."1

DASARPERENCANA ELEMEN MESIN Judul asli Oleh

Design k

@Hak Ciptadilindungi Diterbitkanoleh : PT, JalanBungaNo"8-8A Jakarta13140 :2W CetakanKegebelas : PT.AKA Dicetakolbh

PRAKATA Dengan berkembangnyasegalabentuk industri yang mempergunakandan menghasilkan mesin di Indonesia,maka semakin banyak diperlukan tenaga trampil yang mampu mengatasiberbagaimasalahperbaikandan perencanaanmesin.Namun justru dalam keadaanyang demikian itu akhir-akhir ini dirasakan adanyakelemahandalam pengetahuan-pengetahuan dasar mesin pada para teknisi yang berkecimpungdalam bidang permesinan.Kelemahanini di antaranya diakibatkan oleh kurangnya sarana pendidikan,baik yang formil maupunnon-formil, bagi para tenagateknik di Indonesia. Salah satu saranayang penting tetapi langka adalah buku. Maka penulisanbuku ini diharapkandapat memberikansumbangandalam rangka memperkokohpengetahuan dasar dalam ElemenMesin bagi para teknisi dan tenagaprofesionil lainnya. Sesuaidenganjudulnya, buku ini bermaksudmemberikanpedomandalam merencanakandan memilih elemenmesin.Meskipuntujuan utamanyaadalahmembantupara mahasiswatingkat sarjana muda di Perguruan Tinggi, namun uraian-uraian dalam buku ini diberikan secarapraktis sehinggadapat ditangkap juga oleh siswa Sekolah Lanjutan Atas maupun merekayang mempunyaidasar pengetahuansederajat. Contoh-contoh perhitungan dalam buku ini diberikan secaraterperinci disertai tabel-tabeldan grafik-grafik.Tata cara perhitunganyang pentingjuga dijelaskandalam bentuk diagram aliran atau flow chart sehinggapara pembaca dapat memperoleh gambaran menyeluruh tentang langkahJangkahyang perlu dilakukannya. Diagram aliran ini bila perlu juga dapat dimanfaatkan,untukmenyusunprogram komputer. Sebagaistandar untuk menyatakanbahan, ukuran, jenis, dll. di dalam buku ini dipergunakan standar Jepang JIS. Dengan dasar standar JIS ini tidak akan ada kesulitanmencariekivalensiatau persamaannyadenganstandarlain, terutamastandar internasionalISO dan standar lain yang terkenal di dunia. Penulismenginsyafibahwamasihada beberapahal yang dapat ditarnbahkanuntuk lebih melengkapibuku ini. Namun untuk itu kami terlebih dahulu akan mengundang sarandan tanggapandari para pembaca. Akhirnya penulis ingin menyampaikanrasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. Seiji Kaya, Ketua dari The Assbciation for International Technical Promotion di Jepadgataskerja samadan bantuan yang diberikan dalam penulisandan penerbitanbuku ini. Terima kasih juga kami ucapkankepadaTuan Koichi Fukui dan Prof. ir. Wiranto Arismoenandaryang telah menjembatanikerja samaini. Bandung,Indonesiadan Tokyo, Jepang 1978

J,,2,Surlnso

)ldtuJ.,f Kryorersu Suce,

F$

I

DAFTAR I S I BAB 1. POROS DAN PASAK I I 5 12 17 23 25

Ll Macam-macamPoros t.2 Hal'hal PentingDalam PerencanaanPoros . 1.3 PorosDenganBebanPuntir.. .. . . . 1.4 Poros DenganBebankntur Murni t.5 Poros DenganBebanPuntir Dan Lentur 1 . 6 Macam-macamPasak 1.7 Hal-hal PentingDan Tata Cara PerencanaanPasak

BAB 2. KOPLING TETAP 29 29 29 36 4

LI Macam-macamKopling Tetap 2.2 H4-hal Penting Dalam PerencanaanKopling Tetap . 2_3 Kopling Kaku. L4 Kopling Karet Ban 2.5 KoplingFluida .. ..

.

BAB 3. KOPLING TAK TETAP DAN REM

3.1 Macam-macamKoplingTakTetap 3.2 Kopling Cakar 3.3 Kopling Plat 3.4 Kopling Kerucut 3.5 Kopling Friwil 3.6 Klasifikasi Rem . 3.7 Rem Blok Tunggal. 3.8 Rem Block Ganda 3.9 Rem Drum 3.10 Rem Cakera 3.ll Rem Pita

:"'""''

57 58 6l 73 76 77 77 83 84 90 94

BAB 4. BA}.ITALAI{ 4.1 4.2 4.3 4.4

Klasifikasi Bantalan PerbandinganAntara Bantalan Luncur Dan Bantalan Gelinding Klasifikasi Bantalan Luncur. Bahan Untuk Bantalan Luncur

103 103 104 105

I

I

I I I

,

Daftar Isi

vl

..... .... ...... . .... ..

4.5 Hal-hal PentingDalam PerencanaanBantalanRadial 4.6 BantalanAksial 4.7 CaraPelumasan Untuk BantalanLuncur 4.8 Jenis-jenis BantalanGelinding 4.9 Kelakuan BantalanGelinding 4.10 Bahan BantalanGelinding 4.11 Nomor Nominal BantalanGelinding 4.12 KapasitasNominal BantalanGelinding 4.13 PerhitunganBebanDan Umur BantalanGelinding. 4.14 FelumasanBantalanGelinding 4.15 SekatPelumas.

107 124 127 129

r30 131 132 133 t34 157 158

BAB 5. SABUK DAN RANTAI ...... ... .... ...

5.1 TransmisiSabuk-V p Dari persamaan(1.4) : 1,56(kg/mm2) r : 5,1 x 67171(28)t

r il

il

tl

t2

'

Babl.

PorosDanPasak

@ 4,83 x 2,012,8:3,45 (kg/mm2)

@'

o' o'

I

@' @'

I

@

1,55x 2,0 x 1,5 : 4,68(kg/mm2) :.ro'Sfz < rC5'Kr-Kembali ke @ Anggaplahdiameter4 : 31,5(mm) Diameter bagian bantalan 35 (mm) Jari-jarifilet (35 - 31,5)12: 1,75(mm) Alur pasak l0 x 4,5 x 0,6 Konsentrasi tegangandari poros brtangga adalah : 0,056,35/31,5: 1,11,f : l,3O 475131,5 Konsentrasi tegangandari poros denganalur pasak adalah 0,6131,5:0,019,q,:2,7, u > P : l,l0(kg/mm') t : 5,1 x 67171(31,5)3 : (kg/mm') 4,83 x 2,012,7 3,58 l,l0 x 2 x 1,5:3,3(kg/mm2) :. qSf2la > t'C6'f', baik 4 : 3l'5 (mm)

s30c-D

.

Dia^meterporos: 531,5x Q35 Jari-jari filet 1,75(mm) Pasak: l0 x 8 Alur pasak: l0 x 4,5 x 0,6 Diameter poros motor dengan daya l0 (kW) x 4 kutub adalah lebih besar dari 630,yaitu $42.

I I

t

i

I t.l

1.4 Poros DenganBebanLentur Murni Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran melainkan mendapatpembebananlentur saja. Jika beban pada satu gandar didapatkan sebagaill2 dari berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, maka besarnya momen lentur M1(kg'mm) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitungl Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diizinkan oo adalah z : (kg/mn). Momen tahanan lentur dari poros dengair diameter 4 (--) dapat diperoleh dari diperlukan (n132)dllmmt;, sehinggadiameterd"yang Mt

Mr

o o-1 7 :@" :T

n:\Y,,)''

lo,zMr

(1.7) (1.8)

Dalam kenyataan, gandar tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan juga beban dinamis. Jika perhitungan d" dilakukan sekedar untuk mencakup beban dinamis secarasederhanasaja, maka dalam p€rsamaan(1.8) dapat diambil faktor keamananyang lebih besaruntuk menentukanoo.Tetapi dalam perhitungan yang lebih

b-_

.L i

r

t-

t

i

r

lerpust,:kaan 1.4 Poros Dengan Beban

Fiot:r

hl i !":ng

teliti, beban dinamis dalam arah tegak dan mendatar harus ditambahkan pada beban statis. Bagian gandar dimana dipasangkannaf roda disebut dudulcan roda. Beban tambahan dalam arah vertikal dan horizontal menimbulkan momen pada dudukan roda ini. suatu gandar yang digerakkan oleh suatu penggerak mula juga mendapat beban puntir. Namun demikiart gandar ini dapat diperlakukan sebagaiporos pengikut dengan jalan mengalikan ketiga momen tersebut di atas (yang ditimbulkan oteh gaya-giya statis,vertikal dan horizontal) denganfaktor tambahan(faktor m) dalam rauef t.g-.Tebel1.9 Fektortambohrntegmgrnpadagrndar. Pcmakaian gandar Gandarpengikut (tidak termasukgandar lengan rem cakera)

Faktor tambahan teganganzr

1,0

Gandaryang digerakkan; ditumpu pada ujungnya

l,l-1,2

Gandar yang digerakkan; lenturan silang

l,l-12

Gandar yang digerakkan; lenturan terbuka

1,2-1,3

Lambangdari masing-masingbagianperangkatroda diberilcandalam Gambar 1.3. Rumus perencanaangandar diberikan dalam JIS 84501. Tata cara perencanaan denganmenggunakanrumus-rumustersebut ditunjukkan dalam suatu diagram aliran (Diagram 2).

Gbr.l.3 Gra&r.

I

Rumus.rumusdari JIS E4501diberikan di bawahini, sedangkanarti dari lambanglambangnyadapat dilihat di dalam diagram aliran.

M t:

(j - ilwl4

M 2:

avMl

P: Q o:

at W P (h b )

Ro :P(h+r)ls

(l.e) (1.10) (1.l t)

(r.r2)

r

-

r ]

.t

r..

' 2.

a

. .. '' - ' ' "

:

Bab l.

Poros Dan Pasak

Diagram aliran untuk merencanaksnporos denganbebanhntur nuni

S T AR T Bebanstatis pada satu gandar lV(kg) Jarak telapak roda g (mm) Jarak bantalan radial j (mm) Tinssi titik berat II (mm) kerja maks. Iz (km/h) feiiatan Jari-jari telaPak roda r (mm) Momen pada tumpuan roda kerena beban statis Mt (kg mm)

L

getaranvertikal

J-n

4 Momen Pada tumPuan roda karena gayavertikal tambahan M, (kg mm)

5 Jarak dari tengahbantalanke ujung luar naf roda a (mm) Panjang naf roda / (mm)

6 Bebanhorisontal P (kg) Bebanpada bantalan karena beban horisontal 0o Gg) Beban pada telaPak roda karena bebanhorisontal Ro Gg)

1

l

7 Momen lentur Pada naf tumPuan roda sebelah dalam karena beban horisontal M. (kg mm)

8 Macam, Pemakaian, bahan, Perlakuan Panasdari roda Tesanean lentur Yang diizinkan ma"am roda oru (kg/mm') ;il;i Faktor tambahan untuk tegangan menurut Pernakaianroda z

9 Diameter tumpuan roda d" (mm) Tegangan lentur Pada tumpuan rods di sebelahdalam naf roda o5

ll Faktor keamanankelelahann

12

n'. I

13 Diameter tumpuan roda d" (mm) Bahan poros Perlakuanpanas

1.4 Poros Delrcan Beban Lcntur Murni

Mt:

t5

Pr + Qo@+ /) - Re(a* t) - (i - ill}l

(r.14)

Harga ay dan cl diberikan dalam Tabel 1.10. Harga teganganyang diizinka;r.6y6(kg/mm2) dari suatu dudukan roda tcrhadap kelelahandiberikan dalam Tabel l.l l. Tabel l.l0

.

cye ep

Kecepatan kerja max. (km/jam) 120atau kurang

t2vrffi 160-190 190-210 Trbel l.l1

lr1

dy

0,4 , 0,5 ' 0,6 0,7

0,3 0,4 0,4 0,5

Tegrngrnyrry dlperbolchlmprdr hhn jdlr. Tegangan yang diperbolehkan, or, (kg/mm2)

Bahan gandar Kelas I Kelas 2 Kelas 3 Kelas 4

10,0 10,5 I1,0 15,0

Dari hal-hal di atasdapat disimpulkanbahwa

o,=lYr*, ^(M,* M,+ M))'''

( l.lt

setelah d" ditentukan maka teganganlentur o6(kg/mm2) yang terjadi poda dudukan roda dapat dihitung. selanjutnya jika oy6lo6samadenganI atau lebih, maka 10,2m(Mr I Mz _ .-r: 71

+ M)

n: owb> l C 6-

(r.16) (1.17)

Berikut ini diberikan contoh rencanasederhanatanpa mempergunakanDiagram 2. [contoh 1.2] sebuah kereta tambang beratnya 2,6 ton memakai 2 gn&r dengan 4roda. Gandar tersebuttetap, dan beratnyasendiri 950(kg). Lebar ret6l0(mm) dan jarak tumpuan pada gandar dengan penampangpeseg adalah 420 (mm). ntopoun diameter gandar yang harus diambil pada bantalan rol kerucut yang dipasaog pod" jarak285 (mm) dari tengahgandar?(Gambar 1.4) [Penyelesaian]Beban pada gandar adalah (950 + 2ffi)12 = lz?s(kg). panjang lenganmomen pada bantalan rol kerucut adalah (61012\- 2gs zo (mmi. nesarnyi momenlentur M : (177512) x 20 : 12750(kg.mm)

r

I ;

I' l5

Bab 1. Poros Dan pasak

Gbt. f.,f f,.rcir 3rnDlr3. Jika bahanyang dipakai

adalah

S45C,maka or : 5g (kg/mm2;. Jikafaktorkeamanan untukbeban ,ruri,a"Lu' o ii.'ili.;or perkarian diambil4' untuk sehingga t"i"."r,"r" menjadi 6 x 4 : Z4,maka n'ilriffiTs oo: Jgrl Dari persamaan(l.g)

, f lo,2 tr/r * = x tTzsnl : 42,3(mm) --r4i (mm) LT (C-atatan:Dalamkenv

uuo,"ruivuie?;'j,ffi:lffif"f*kai

Jawaban: as(nrn)

diameter 60mmsebagai hasildariperhitunsan

Berikut ini diberikan contoh penggunaanDiagram2. l. [contoh r'3] Gandar dari sebuah kendaraanrer sepertidiperrihatkan daram Gambar

i;?"Tl,tl11*tffl*:"b:;i;,tr-ii.rir91-"rl"ahi"i",e;ndarpadaduduk dianggapsebesar roo(tm/tj, ;;;.#1"" dari JIS E4so2r"u. rfru.

[Penyelesaian]

0

Gbr' l'5

gandardiambit

Gamber untul contoh13.

h : 970(mm), : loo (km/h);'r : 430(mm) -y l12o @ _-r tt, :2! _a--__ x 12000 :2,43 x 106(kg.mm)

,e;'-

!-

1.5 Poros Dengan BebanPuntir Dan Lentur ^ @ @O O

Q , y: 0, 3, d r: 0 ,4 Mz :0,3 x 2,43 x 106 : 0,729 x 106(kg.mm) a: 345( m m ),/-1 2 8 (mm)

Ai @ P : 0,3x12000: :600(kg) Qo : 3@Ox 97011930: 1809(kg) Ro : 3600 x (970 + 430\lll20 : 4500(kg) A Ms:3600 x 430+ l8l0 x (345+ 128)- 4500x {345 + 128- (810/2)} : 2,188x 106ftg.mm) @ Porospengikut, Kelas 3,6wt : l l (kg/mm2) Untuk poros pengikut m : I I x(2,43+0,972+2,188) x 106'11i3 :173(mm)--+175(mm) O O-rll0,2x lt-] L 10,2 x I x (2,43 + 0,972 + 2,188) x 106 :10,64 (kg/mm,) @ 0 b: @ n : 11110,64:1,03,baik @ Ditentukand": 175(mm), Kelas 3

15 Poros DenganBebanPuntir Dan Lenfur Porospadaumumnyameneruskandayamelaluisabuk,roda gigi dan rantai. Dengan ddmikian poros tersebutmendapatbebanpuntir dan lentur sehinggapada permukaan poros akan terjadi tegangangeserz(: TlZr) karcna momen puntir T dan tegangan o(: MIZ) karenamomenlentur. Untuk bahan yang liat seperti pada poros, dapat dipakai teori tegangangeser maksimum f

-max

:-

,/rc 2

Pada poros yang pejal denganpenampangbulat, o : 32 Mlnd? dan r : 16 Tlnd3,, sehingga

r-",: (\lld:)JW Bebanyang bekerjapada poros pada umumnyaadalahbebanberulang.Jika poros tersebutmempunyairoda gigi untuk meneruskandaya besarmaka kejutan berat akan terjadi pada saatmulai atau sedangberputar. Dengan mengingatmacam beban, sifat beban, dll., ASME menganjurkansuatu rumus untuk menghitungdiameterporos secarasederhanadimana sudahdimasukkan pengaruhkelelahankarenabebanberulang.Disini faktor koreksiK, untuk momenpuntir sepertiterdapat dalam persamaan(1.6) akan terpakai lagi. Faktor lenturan C6 dalam perhitunganini tidak akan dipakai, dan sebagaigantinya dipergunakanfaktor koreksi K, untuk momenlenturyang dihitung. Padaporos yang berputardenganpembebanan momenlentur yangtetap,besarnyafaktorK^adalah 1,5.Untuk bebandengantumbukan ringan K, terletak antara 1,5 dan 2,a, lan untuk beban dengantumbukan berat l(. terletakantara2dan3.

t-

I I

F t8

Bab 1. Poros Dan Pasak Dengan demikian persamaan(1.18) dapat dipakai dalam bentuk

?-"*: (5,lld:)J@W@F

(1 . 1 e )

Besarnya rmaxyang dihasilkan harus lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan ro. Harga-harga K, telah diberikan dalam pasal 1.3.

Ada suatu cara perhitungan yang populer dimana dicari lebih dahulu momen puntir ekivalen yang dihitung menurut teori tegangangeser maksimum, dan momen lentur ekivalenyang diperolehdengapteori tegangannormal maksimum. Selanjutnya diameter poros ditentukan denganmenganggapbahwa kedua momen di atas seolaholah dibebankanpada poros secaraterpisah.Dari keduahasil perhitungan ini kemudian dipilih harga diameter yang terbesar. Namun demikian, pemakaian rumus ASME lebih dianjurkan dari pada metodaini. Dari parsamaan (1.19)

d"2 [(5,rlr ")J@

+@g1r rt

(1.20)

Besarnyadeformasiyang disebabkanoleh momenpuntir pada poros harusdibatasi juga. untuk poros yang dipasangpada mesin umum dalam lonaisi kerja normal, besarnya defleksipuntiran dibatasi sampai0,25 atau 0,3 derajat. untuk poros panjang atau poros yang mendapatbebankejutanatau berulang,hargatersebut narusOinurangl menjadi ll2 dart harga di atas.Sebaliknyadapat te4ad1,pad-aporos transmisi di dalam suatupabrik, beberapakali harga di atas tidak menimbulkanliesukaran apa-apa. Jikb 4 ada]ahdiameterporos (mm), 0 defleksipuntiran (.), / panjangporos (mm), Zmomen puntir (kg.mm), danG modulusgeser(kg/mm11, ^ii-'

e:58 4#

(t.2r)

Dalam hal baja G : 8,3 x 103(kglmm2).perhitungan0 menurut rumus di atas dilakukan untuk memeriksaapakah harga yang diperolehmasih di bawah batasharga yang diperbolehkanuntuk pemakaianyang bersangkutan.Bila g dibatasisampai0.25" untuk setiapmeterpanjangporos, maka dapat dipiroleh persamaan

d " > 4 ,1 \ft _. Kekakuan poros terhadap lenturan juga perlu diperiksa. Bila suatu poros baja ditumpu oleh bantalan yang tipis atau banlalan yang mapan sendiri, maka lenturan porosl, (mm) dapat ditentukan denganrumus berikut.

! :3,23" to-^o!ail|

(r.22)

di mana 4 : diameter poros (inm), / : jarak antara bantalan penumpu (mm), ^F= beban(kg), l, danI, : jarak dari bantalanyangbersangkutan ke titii2,96 x 2,86,baik @ PerhitungandefleksiPuntiran G : 8,3 x 103(kg/mm2) 81820x 1000

o :584ffi :0,18'

l.

@ 0,18' < 0,25" baik tipis' @ Bantalanyang dipakai pada kedua ujung poros dianggap (kg)' Gaya resultantedari komponenhorizontal yang bersangkutan:a85 Padatitik pusatgaya: 3N +Hx

500 : 584(mm), 1000- 584 : 416 (mm)

Gaya resultantedari komponenvertikal yang bersangkutan:a38Gg)' Karena gaya ini lebih kecil dari komponen horizontal maka diabaikan.

F I

r-

1.6 Macam-macam Pasak

23

Perhitungandefleksi:Dari persamaan(1.22) . 485 x 5842x 4162 : 0,29(mm) ! : 3,23 x l0-" * ZSa, yll :0,2911 :0,29 (mm/m) 'OOO@ 0,29 < (10,3-0,35),baik Wz : 20 (kg) @ Berat bendayang berputar: Wt : ZS(kg), Beratporos:W,: (nl4) x 7,52x 100x ?,86/1000:34,7(kg) Setengahdari berat tersebut dianggap bekerja di tengah poros sebagaibeban terpusat. kritis dari masing-masingbendayang berputar adalah Kecepatan @ 7s2 n 0fro N.r : 52700-----jj-300 8930(rpm) x 700J;: N"2 :

: 13000(rpm)

s2700--E-ffi)* i52

lt00o

N"r : s2700-----::-Jjd

I @ Dari persamaan(1.25),N%

: e000(rpm) I

I I * * (oob6;, (8e30)z Groory

tl0-" x (0,0125+ 0,0059+ 0,123) tt-r"o: N3o:106x32,5733 N"o : 5707(rPm) l). Hasil perkalian tersebut setelahditambah dengan GD2 dari roda gigi kemudian dikalikan dengan(104/4x 980). Jika konstanta pegas kopling ban adalah k(kg'cmlrud), maka harga ukuranukuran yang bersangkutanadalah sepertiyang tertera dalam Tabel 2.6. Dengansistim poros sepertiyang digambarkandalam Gambar 2.6, putaran kritisnya n, (rpm) adalah

(2.r4) Adalah suatu hal yang dapat dipandang baik jika frekwensivariasi momen puntir vn, tidak lebih dari 0,8 n,. Suatu diagram untuk pemilihan kopling macam ini diberikan dalam Diagram 6. lContoh 2.21 Sebuah kompresor yang menimbulkan variasi momen puntir seperti dalam Gambar 2.7 dalam satu putaran poros, digerakkanoleh sebuahmotor induksi sebesar5,5(kW) pada 960(.pm). Pilihlah suatu kopling karet ban untuk menghubungkan kedua mesin tersebut. Motor tersebut mempunyai poros berdiameter 42(mm), GD2 sebesar0,22(kg'm2), dan 6 buah kutup, sedangkankompresor mempunyaiGD2 sebesar 0,12(kg.m2).Ukuran kopling dsb.terdapatdalamTabel2.3. (ks

o 7" : 5,02Lg'm

Sisi penggerak

Gbr.2.6

Sudut putaran (rad)

Sisi yang digerakkan

Pendeketensurtu sistem poroo.

Gbt.2.7

Variasi momenpuntir drri contoh2.2.

'{.ln

t-

'"4

Bab 2. Kopling TetaP Diegren elinn untuk mcmilih kopling tetrp ft:nis heret bsn

S T AR T aDsya yant akan ditransmisikanP

!l'

(kw)

'ad

Putaran 2 Momen yang ditraasmisikan T' (kg

Momen puntir maksimum

Putsran poror motor (7.)

(b) Bila dihubungkandenganiopling fluida ------ __ro0 a 9

roF

e3

rnE

s& t. >'5

ttO b

A

€E

E

E

!

Aru Oih dip.kai kopling 6uida)

208 o 2s Putenn poro mtor

----80---& 60 l putum mtor x%) pdbandirsappuluu kopling {l iufuts) -

0

(c) Momen puntir dan arus biladipakai topttg nuiOa

Gtu'2'r2

ffi*:ififfullllf*,tlng.*ng

dengan motor dibandingkan dengan hubu-

itu pufaran poros output akan naik dengancepatmendekatiputaran poros input, denganlain perkataan,slip akan turun dengancepat dari roo rzl hingga mencapai sampai5 (%\- Harga slip antara 3 sampai5 (o/")ini adarahu-o- uot.rk kopling fi pada keadaanbekerjaterus.menerus. Jika denganpemakaiankopling nuida aiknawati kan akan mengurangidaya tarik, maka dapat diatur perbandinganliameterpuli roda grgr reduksinya pada walru merencanakanalat yang bersarigkutan. Bermacam-macamkopling fluida 1€lah dikembangkan menurut Kopling murah dan iederhana dengari isi minyak y"n! t"tup sangat banyak

|-

2.5 Kopling Fluida

51

Ada pula kopling fluida denganpenyimpanminyak di dalam sirkit aliran minyak, serta kopling kembar yang merupakan gabunganantara dua kopling fluida dengan sirkit aliran minyak yang terpisah(Gambar 2.13).

Rusul pcndingin lmpcla pompr

Potu penggerak

Poros yilg digrrakk0

Macam kembar Dengan penyrmpanminyak

Gh. 2.13 Mgcrm-mecrhkoplingfluide. Padakopling-koplingyangdibahasterdahulu,momenyangditeruskandikendalikan dengan mengatur jumlah minyak di dalam sirkit, dan pada kopling yang terakhir pengendaliandilakukan dengan menghalangi sebagiandari sirkit aliran fluida dengan plat penghalang.Cara yang terakhir ini dipakai pada kopling dengan kapasitas besar dan mesinberputarantinggi. Diagram kapasitassuatumacamkopling fluida sebagaicontoh diperlihatkandalam Gambar 2.la@). Bilangan-bilangandi samprngmasing-masinggaris lurus menyatakan diameterkopling dalam inch. Ukuran, jumlah minyak standar,berat, dsb., dari kopling fluida yang paling dasardiperlihatkandalam Gambar 2.14(b).

> x

ut

(l

x(l o oo b0

t{

x o oo a0 o A

Gbr. 2.14(a) Diagram kapositesdari kopling fluide.

J

52

Rab 2. Kopling Tetap

----tt---lomor -----=\ ukuran

7,4

8,4

9,5

10,6

Dameter luar D (mm)

215 248

277

306 360 395

440

498

563

Panjangtotal I (mm)

116

tt2

145

r54

r75 r90

175

187

224 234

Jumlah minyak (/)

1,0

1,6

aa

3,1

5

7

10

l3

Berat kering (kg)

4,0

4,7

25

35

60

100 130

Ukuran

9,2

t2

20

13,5

t5

GD2

Bagian luar

0,06 0,09 0,18 0,28 1,8

) 9,

4,5

(kgm')

Bagiandalam

0,02 0,02 0,05 0,07 0,2

0,3

1,0

16.5 18,5

2l 606

16

10,0 15,0 1<

2,0

5,0

Gbr. 2.1aft) Dimensidimensi dari kopling fluida dasar. Catatan:Ingatlahbahwabagianluar haru^s.dif,ubunlkan langsungdengan motor.

[Contoh 2'3] Sebuah konveyor sabuk untuk memindahkan benda tertentu sering distart dan dihentikan.Diameterpuli penggerakD: 500(mm), kecepatansabuk z : 120(m/min), tahanan rata-ratadalam keadaanberbebanF : 4201tg),eret roda gaya dari bagian-bagianyang bergerak lurus dan berputar (terhadap poros puli) Gi, : '3200(kgm'z).carilah kapasitassebuahmotor induksi 50(Hz),6 kutup (p) yang dihubungkanlangsung,untuk mencapaiputaran penuh dalam 5 detik G) mulai darisaat start. Carilahjuga kapasitasmotor untuk persyaratanyang samatetapi dipasangdengan perantaraankopling fluida yang sesuai. Kurva karakteristik motor induksi, kurva momen puntir beban dari konveyor, dan karakteristik gabungan antara kgdins fluida dan motor, diperlihatkan daiam 2.15(a),(b), dan (c). [Penyelesaian] O

@ @

F : 420(kg),D : 500(mm) : 0,5 (m) V:120 (m/min) Gp' :3200 (kg.m2),t : 5 (s) " T : 420 x (0,512): 105(kg.m) np: Vl(nD) : l20l(n x 0,5) : 76,4(rpm\ Dengan4-0,85,

.- 1- ar!4!4

'++.*'5

Putum mtor (%)

(a) Kurva karaktcristik motor

o .=E 'E

EE 6r

Es

Putuu

poros puli (%)

(b) Tahanan konveyor Puttraf, poros motor - :-

---

- 100

m! E

6 .38

60&

Ed qi El|

^E

40b

>'5 !

E

20 1

putCran porq outpu-t-(%)

(c) Karakrcrisit hubungan-antara'mditir din kopHhgfiuida Gbr.2.f5 105 x 2n x f.r : -ildT665-

76.4

Diagram untuk Contoh23.

: 9,68(k\trr)

Misalkan diambil motor dng.Pu^: GD2 - 0,52(kg.m2) (dari Tabel 2.6) Perbandinganreduksi i = 9@176,4: Pergunakan2 ttngkat reduksi PerbandinEanreduksitingkat-l : i, : Perbandinganreduksitingkat-2: i, :

ll (kW), 6 (p), dan 960(rpn). 12,57 1,2,1nV x 4,25 12,j7 + 4,25 x 2,96

0

t3

F

Bab 2. Kopling Tetap

54

Tingkat-l: dari Gambar6.24,m :3, zr :20' zz: 2O x 4,25: 85, x 85:255(mm) x 20:60(mm),dr:3 b:3 x l0:30(mm),dr:3 : 3080D;b Dalam hal ini pakaiGD2: ?850(kgimt) x (nl4'1D2n'b'(o,7o7De)2 (kg'mt) Pinyontingkat-l GD2 :3080 x (0,004 x 0,03 : 0,0012(kg'mt) Roda gigi tingkat-l GD2 :3080 x (0,25t4 x 0,03 : 0,3846(kg'm') : 226(rpm) Tingkat-2: 1I (kW), 9601(85120) Dari Gambat6.24,m : 4, zt : 30,zq :30 x 2,96x 89 b:4 x 10:40(mm),d. :4 x 39: l-20(mm),da:4 x 89:356(mm) Pinyontingkat-2:GD2 :3080 x (0,12)4x 0,04:0,0255(kg'm') Rodagigi tingkat-2: GDz :3080 x (0,3504 x 0,04 : 1,979(kg'mt) Jumlah hargaGD2 dari roda gigi (terhadapporos puli) + (0,3846+ 0,0255)x (89/30)'z+ 1,979:5,79 0,0012x (85/20)'z(8gl3o)2 \9

\,

@ ro

(kg'm') Perhitunganporos 1l (kW), 960(rpm), S30C-D,oa : 58 (kg/mm2) Sfr : 6, Sfz : 2,5, % : 581(6x 2,5) : 3,87(kg/mm2) Tv:9,74 x 105x (1U960): 11160(kg'mm) Cr:2, Kt:2 : 38,9(mm) --+'10(mm) x 2 x 2 x 1116011/3 d" : f(5,113,87) Perhitungankopling flenskaku. Meriurut Tabel 2.1, kopling yang cocok untuk dihubungkan denganporos berdiameter40 (mm) adalahkopling dengandiameterluat A : 160(mm) dan tebd flensF: 20 (mm). :3080 x (0,16)4x (0,02x 2) :0,074(kg'm2) 9D' + 5,8 + 3200: 3300(kg'm') iGD' : (0,52+ 0,074)x (85/20)'z(8gl3o\2 )n y 764 1 3300

T": ffi"--:60:-

(ke'm) , S:134,6

: 239,6(kg'm) Ta: lo5+ 134,6 (A) @

Motor dihubungkanlangsung Dari Gambar 2.15(a),jika harga yang diperoleh dengan membagi momen a dengan1,5 adalahmomennominal Ip (kg'm), maka : 159,7(kg'm) > 105(kg'm) (padaporospuli) Tr : 239,611,5

159,7x2nx76,4 : 14,7(k\il) 6120x 0,85 @ P,u : 15(kW) @ 15(kw) > 11 (kw), dari sini tembaii ke @. (x\, GD2:0,95 (kg'm2) r

Perhitunganini dilakukan untuk membuatkeausanlapisan yang seragambaik di tekanankontak yang merata. dekat poros maupun di luar, denganjalan mengusahakan : Jika R, 1,5Rr, maka Kr:l ,O2luntuk4:25o Kz:

l,O4 untuk d : 45"

Satu cakera ditekan oleh gaya'P(kg) x 2dafi kedua sisinya.Jika pusat tekanan ada di K1R^: r, maka faktor efektivitasrem (FER) adalah (FER) :ZTlFr :2p

(3.68)

Dalam hal otomobil, karena satu gandar mempunyai2 roda denganjari.jari R, gaya rem pada diameter luar roda adalah B a : 2 (F ER )' p .' 4 .' R

r

(3.6e)

Faktor efektivitas rem diberikan dalam Gambar 3.24. Dibandingkan dengan macamrernyang lain, rem cakeramempunyaiharga FER terendahkarenapemancaran panasyang sangatbaik, sehinggabanyak dipakai" Dalam Diagram 12 diberikan tata denganrem drum. cara perhitunganFER yang disusunbersama-sama

5:

92

-+id;.'":';;*''

Bab 3. KoplinE Tak Tetap Dan Rem

12. Diagram aliran untuk rnenghitungfaktor efektiiitas rem pada otomobil

'S T A R T Berat total W (ke) Bebandepan W, (kg) Bebanbelakang W"'(ke) Jarak sumbu roda Z (rnm) Tinggi titik berat I (mm) Jari-jari efektif ban R (mm)

Index D untuk roda depan. Index B untuk roda belakans.

2 Pemilihantipe rem Gaya pedal Q (kg) Reduksirencanapada rem darurata':eg (mls2)

3 Diametersilinderhidrolik roda d.*p,d." (mm) Jari-jari rem rr, r; (mm) KoefisiengeseklapisanM D, M B Sudut kontak lapisan 0r, 0, (')

13 Kecepatankendaraan t/ (km/h), u (n/0

14 Enersikinetis kendaraan 4 (ke m) /

4 Hubungan antara tekanan minyak p* (kg/cm'z)dan gaYaPedal 5 Bebandinamis Woo,Wo, (kg) 6 Gaya rem yang diperlukan B,o, 8,, (kg)

16 Kapasitasenersilapisan /kcm\ Kro, Kr" ( -: . , \mm- s/

7 Luas penampangsilinder hidrolik A.o, An" (dm") 8 Tekananminyak p- (kg/cm'?) 9 Faktor efektivitasrem roda depan(FER), l0 Gaya rem yan! diperlukan Pada gandardepan 4o Gg) Perbandingan distribusi gaYa rem (BD)r, (BD)" ll

Gaya rem yang diperlukan pada gandar belakang Br, (kg)

12 Faktor efektivitasrem roda belakang(FER)' a

17 Luas lapisanA"o, A""(cmz) Lebar rem drum D" (mm)

l8 (FER)D (FER)' Atn 4"" bB

1-

!-

3.10 Rem Cakera

[contoh 3.8] Diberikan sebuahmobil penumpangdenganberat total 1320(kg). Beban roda depan 700(kg), beban roda belakang 620(kg), jarak gandar 2500(mm), tinggi titik berat 550(mm), dan jari-jari efektif roda 281(mm). Rem cakera denganjari-jari cakera rala-rala 94 (mm) dipakai untuk roda depan, dan rem drum macam mukabelakangdenganjari-jari drum sebesarI 14(mm) dipakai untuk roda belakang.Dimisalkan pada waktu pedal diinjak dengan gaya Q