KOPLING TETAP (COUPLING)

BAB 8 KOPLING TETAP (COUPLING)

Kopling merupakan komponen mesin yang digunakan untuk meneruskan dan memutuskan putaran dari input ke output.

Kopling dibedakan dalam dua kelompok besar yaitu : • Kopling tetap (coupling). • Kopling tidak tetap/kopling gesek (clutch)

Kopling tetap merupakan komponen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara tetap, dimana sumbu kedua poros terletak pada satu garis lurus.

Kopling tetap membuat kedua poros selalu terhubung satu dengan yang lain. Kopling tetap terdiri berbagai jenis yaitu :

• kopling kaku / kopling bus, • kopling flens, • kopling karet, • kopling gigi • kopling rantai.

Beberapa hal yang menyebabkan kopling tetap banyak digunakan untuk meneruskan putaran antara lain :

• Pemasangan mudah dan cepat • Ringkas dan ringan • Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil

• Sedikit tak ada bagian yang menjorok • Dapat mencegah pembebanan lebih • Gerakan aksial sekecil mungkin akibat pemuaian pada kopling akibat panas

Pembahasan kopling tetap difokuskan pada kopling flens

b. Kopling Flens Unprotected

C. Kopling Flens Fleksibel

d. Kopling Flens Marine

Gambar 1. Macam-Macam Kopling Flens

Gambar 2. Posisi Pasak di Poros

Desain Koling Flens

Gambar 3. Kopling Flens Unprotected

Keterangan :

d : diameter poros

d 1 : diameter baut nominal (diameter mayor) t f : tebal flens

D : diameter hub

D 1 : diameter lingkaran baut (jarak antara sumbu baut) ⎯τ f : tegangan geser bahan flens yang diijinkan

⎯σ c : tegangan crushing dari baut dan pasak ⎯τ

: tegangan geser ijin bahan poros, baut, pasak

a. Desain hub

T ⎛ D−d

⎜ ⎟ , jika k =

16 ⎝ d ⎠

maka :

3 π 4 D(1−k

diameter luar dari hubungan biasanya 2 x diameter poros

b. Desain flens :

(2) T=πDt f τ f

Catatan : t f : tebal flens biasanya ½ d (setengah diameter poros)

C. Dimensi Standar Desain Kompling Flens

Kasar Halus

• Satuan : mm • Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka dalam table berlaku umu baik untuk

halus maupun kasar. • Pemakaian angkan-angka dalam kurung sejauh mungkin dihindari.

D. Jumlah baut vs diameter poros, desain kopling flens

Diameter poros (mm)

231 - 390 > 390 Jumlah baut

E. Material yang biasa digunakan pada kopling flens

Elemen Tipe Standar

Lambang

Perlakuan Panas

Keterangan (kg/mm 2)

Besi Cor Kelabu

FC20

Pelunakan

(JIS G 5501)

temperatur rendah

37 Penormalan FLENS

Baja karbon cor

SC37

Pelunakan

(JIS G 5101)

46 setelah penormalan

SC49

49 dilanjutkan dengan ditemper

Baja Karbon tempa

Perlakuan panas (JIS G 3201)

yang lain juga

dilakukan Baja Karbon Untuk

Konstruksi Mesin

S35C

(JIS G 3102)

BAUT DAN MUR

Baja Karbon Untuk

SS41B

Konstruksi Biasa

SS50B

(JIS G 3101) Baja batang difinis

S20C-D

dingin (JIS G 3123)

S35C-D

Contoh Soal

1.Desain kopling flens yang terbuat dari cast iron untuk menyambung 2 poros dengan

diameter 8 cm, putaran poros 250 r/min dan meneruskan torsi 4300 N.m. Tegangan yang terjadi dibatasi sebagai berikut :

⎯τ 2 = 5000 N/cm ⎯σ 2 c = 15000 N/cm ⎯τ f = 800 N/cm 2

Jawab :

(i) Diameter hub (D) = 2 . d = 2 . 8 = 16 cm Pemeriksaan :

τ f = 570 N/cm 2 < ⎯τ f = 800 N/cm 2

Harga tegangan geser yang terjadi lebih kecil dibandingkan dengan tegangan geser yang 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 cm t = 14 mm = 1,4 cm

Panjang Pasak : • Berdasarkan geseran :

T=Lbτ

• Berdasarkan crushing stress :

x 15000 x

1 ,4 x 15 000 x 8 Dipilih panjang pasak sesuai standard : 12 cm

(iii) Desain Flange / Flens :

t f = d=

8 = 4 cm

Pemeriksaan kekua tan: πD 2

2 τ f = 267 N/cm 2 < ⎯τ 1 = 800 N/cm 2

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

(iv) Desain baut : • diameter poros 8 cm, jumlah baut : 6 buah

• jarak antara sumbu baut :

D 1 = 3 . d = 3 . 8 = 24 cm

• diameter baut (d 1 )

2 D T= 2

xd 1 xτxnx

xd 1 x 5000 x 6 x

d 12 = 1,521 cm

d 1 = 1,23 cm Diambil baut standard M14

• Pemeriksaan kekuatan :

T = n.d 1 .t f .σ c . D1 / 2

430 000 = 6 x 1,4 x 4 x σ c x 24 / 2

σ c = 1 067 N/cm 2 2 <σ c = 15 000 N/cm

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

2. Kopling flens digunakan untuk mentransmisikan daya 3,75 MW pada 150 r/min. Tegangan geser ijin pada poros dan baut 50 N/mm 2 . Hitunglah diameter poros dan diameter baut yang diperlukan.

Jawab : Diket :

P = 3,75 MW = 3,75 . 10 6 W

n = 150 r/min τ = 50 N/mm 2

= 238732 N m

(diameter poros)

(iii) Diameter baut (d 1 )

- Untuk d = 300 mm, jumlah baut : 10 buah (table 13.2)

- Diameter pitch circle bolts (jarak antara baut)

D 1 = 1,6 d = 1,6 . 300 = 480 mm

- Diameter baut (d 1 ) π 2 D 1

T= 1 τn

8 π 2 480 = 2 , 4 10 = 4d 1 50 10 2

d 1 = 50 , 46 mm Diambil baut standard M56

3. Dengan menggunakan table kopling flens, tentukan dimensi flens dan baut untuk meneruskan daya 65 HP pada putaran 180 r/min. jika bahan poros baja liat dengan

tegangan tarik maksimum σ max = 400N/mm 2 dan SF = 6

Jawab : Diket : kopling flens : P = 65 HP = 65 . 0,75 = 48,75 KW = 48750 W n = 180 r/min σ max = 400 N/mm 2 SF = 6

P 60 48750 60 (i ) T =

= 2586 N m

(ii ) σ =

6 = 66 , 7 = 67 N / mm σ

τ= = = 39 N / mm

16 T 6

(iii ) dp = 3 16 2 , 6 10

= 70mm

∴ diambil dp = 80 mm Berdasarkan diameter poros yang diambil, dapat dihitung : pasak dan baut serta dimensi dari

kopling flens. (iv) Dimensi kopling flens

a) Diameter poros (d)

= 80 mm

b) Jumlah baut (n)

= 6 buah

c) Diameter hub (D)

= 10 mm

d) Jarak antar sumbu baut (D 1 )

= 200 mm

e) Diameter luar kopling

= 200 mm

f) Tebal flens (t f )

= 28 mm

(lihat tabel kopling flens)

(v) Diameter baut standar •D 1 = 200 mm •T

= (π/ 4 ) d 12 τ . n . (D 1 / 2 ) 2,6 . 10 6 = (π/ 4 ).d 12 . 39 . 6 . (200/2)

d = 11,89 mm = 12 mm diambil baut M12 atau M14 (tergantung kebutuhan)

Soal Latihan

Desain sebuah kopling flens yang digunakan untuk meneruskan daya 15 kW pada putaran 900 r/min dari sebuah motor listrik ke sebuah kompresor. Bahan kopling flens cast iron. Jika torsi yang diteruskan pada saat start 35 % lebih besar dari pada torsi normal, hitung dimensi hub, pasak, flens, baut. Gunakan data berikut : Tegangan geser poros, baut dan pasak

: 40 MPa.

Tegangan Crushing baut dan pasak

: 80 MPa.

Tegangan geser bahan kopling (cast iron)

: 8 MPa.