Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza TU

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

TUGAS ELEMEN MESIN II :
Dosen : FAUZAN,ST.,MT.

PERENCANAAN KOPLING
PADA MOBIL AVANZA

OLEH:
MUCHLIS ZAIN
D211 O7 O99

JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2009

1

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

KATA PENGANTAR

Asalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan
karunia, atas terselesaikannya Tugas Elemen Mesin II ini walaupun masih jauh dari tarap
kesempurnaan.

Dalam Tugas Elemen Mesin II ini, penulis mencoba merencanakan suatu kopling
mobil Avanza, dengan daya dan putaran mesin yang tertentu. Dalam merencanakan kopling
ini penulis mengambil literatur dari berbagai buku-buku mesin dan masukan dari temanteman serta dosen.

Penulis hendak mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Fauzan,ST.,MT.
selaku pembimbing tugas dalam perencanaan ini, yang telah banyak membimbing dalam
penyusunan Tugas Elemen Mesin II ini. Serta kepada rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik
Mesin unhas terutama angkatan Turbin 2007.

Akhir kata penulis mengharapkan adanya sumbang saran yang dapat beramanfaat
bagi penulis untuk memperbaiki isi perencanaan ini.

Wasalamu’alaikum Wr. Wb
Makassar, 10 Desember 2009

( Penyusun)

2

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:

Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
1.1.

Latar belakang....................................................................... 1

1.2.

Tujuan....................................................................................

1

1.3.

Batasan masalah.....................................................................

2

BAB II TEORI DASAR
2.1. Pengertian kopling.................................................................... 3
2.2. Klasifikasi kopling.................................................................... 4
2.3. Rumus-rumus yang digunakan dalam percobaan...................... 6
BAB III PERENCANAAN
3.1. Desain Poros............................................................................. 10
3.2. Desaimn Kampas Kopling........................................................ 14
3.3. Karakteristik Kopling............................................................... 26
BAB IV PENUTUP
4.1. Kesimpulan................................................................................ 31
4.2. Saran.......................................................................................... 31
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA....................................................................... 32

NOMENKLATUR

3

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

Nama dan Lambang

Satuan

Momen puntir yang terjadi (Mp)

kg.mm

Momen puntir yang direncanakan (Mtd)

kg.mm

Daya mesin maksimum (N)

dk

Putaran Mesin (n)

rpm

Faktor keamanan ( v,s,β)

-

Momen gesek (Mfr)

kg.mm

Tegangan geser yang diizinkan (σbol)

kg/cm2

Tegangan tarik yang diizinkan (τbol)

kg/cm2

Diameter poros (dp)

cm

Diameter spline (ds)

cm

Tinggi spline (h)

cm

Lebar spline (w)

cm

Jari-jari rata-rata

cm

Panjang (l)

cm

Jumlah spline (z)

-

Lebar permukaan gesek (b)

cm

Luas penampang poros (A)

cm2

Tekanan yang terjadi (P)

kg/cm2

Gaya Tekan (F)

kg.cm/s2
4

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

Jari-jari dalam (r1)

cm

Jari-jari luar (r0)

m

Berat kopling (G)

kg

Defleksi yang terjadi (Y)

cm

Putaran kritis (ncr)

rpm

Diameter kritis

cm

Energi yang hilang karena gesekan (Wg)

watt

Putaran sudut (ω)

rad/s

Waktu (t)

detik

Panas jenis spesifik (Cp)

J/kg0C

Tebal plat gesek (a)

cm

Umur kopling (Lt)

jam/tahun

Kerja beban spesifik (k)

watt jam/cm3

Daya yang hilang (Nfr)

watt

Luas permukaan gesek (Am)

cm2

Efesiensi kopling (η)

%

BAB I
PENDAHULUAN
5

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

1.1.

Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kendaraan merupakan sarana terpenting dalam
sistem transportasi dan sangat dibutuhkan. Ide pengembangan sarana transportasi yang
kian berkembang, menunjukkan suatu bukti nyata dengan adanya perubahan-perubahan
yang terjadi pada sarana transportasi tersebut. Kendaraan yang dahulunya bersifat klasik
dimana mengandalkan tenaga hewan, kini telah berubah menjadi modern yang lebih
mengandalkan mekanik atau mesin.
Mobil sebagai salah satu sarana transportasi, kerap dipakai oleh segenap
masyarakat. Dapat dikatakan bahwa mobil memiliki kelebian tersendiri dibandingkan
dengan kendaraan bermotor lainya. Diantaranya adalah dapat mengangkut beban yang
besar, dapat dipakai untuk menempuh perjalanan yang jauh, memiliki konstruksi yang
lebih kokoh dan stabil serta kelebihan-kelebihan lainnya.
Namun kadangkala kita selalu diperhadapkan pada masalah-masalah teknis
permesinannya. Hal ini membuktikan bahwa mesin tersebut yang terdiri dari bermacammacam elemen mesin memegang peranan yang sangat penting. Salah satu elemen mesin
yang akan dibahas lebih jauh pada tugas perencanaan ini adalah kopling, dalam hali ini
Kopling Pada Mobil Avanza.

1.2.

Tujuan

6

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

Karena suatu perencanaa elemen mesin haruslah benar-benar akurat atau teliti,
maka khusus dalam perencanaan kopling ini terdapat beberapa tujuan yang hendak
dicapai agar memiliki efisiensi yang tinggi, antara lain :
a.

Mendapatkan kekuatan kopling yang baik dengan dasar bahwa faktor
keamanan yang dimilikinya adalah optimal yang ditunjang dengan
pemilihan bahan yang sesuai.

1.3

b.

Memiliki efisiensi kerja yang tinggi.

c.

Mendapatkan kopling yang kuat tetapi ekonomis.

d.

Dapat memperkirakan umur kopling yang direncanakan.

Batasan Masalah.
Dalam perencanaan kopling ini tidak semua bagian-bagian dari sebuah kopling
kami jabarkan. Hanya sebahagian saja dimana dalam hal ini yang kami bahas adalah :
1. Diameter poros
2. Diameter sepline
3. Diameter plat gesek
4. Diameter plat tengah
5. Efisiensi kopling
6. Lamamya pemakaian

BAB II
TEORI DASAR
7

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

2.1.

Pengertian Kopling
Kopling merupakan suatu bagian dari mesin yang berfungsi sebagai sambungan
poros dengan elemen mesin yang dengan terus menerus atau kadang-kadang harus ikut
berputar dengan poros tersebut. Elemen mesin serupa itu ialah umpamanya puli sabuk,
puli tali dan puli rantai, roda gigi serta tromol.
Sehubungan dengan tujuannya, terdapat bermacam-macam prinsip kopling.
Prinsip-prinsip tersebut antara lain :
a)

Kalau harus dibuat suatu sambungan mati, dipergunakan kopling lekat

b)

Kalau kopling harus membolehkan gerakan poros yang satu terhadap
poros yang lain dalam arah memanjang sebagai akibat perubahan yang
diakibatkan oleh perubahan temperatur, dalam arah radial sebagai akibat

ketidaktelitian ketika memasang – maka dipasang kopling yang dapat
bergerak atau fleksibel.
c)

Suatu sambungan yang mengurangi tumbukan lewat akumulasi kerja dan
lewat pengubahan kerja menjadi kalor danyang banyak atau sedikit
meredam getaran, dinamakan kopling elastik.

d)

Apabila sambungan dapat dibuat bekerja hanya kalau sedang berhenti,
tetapi dapat dilepaskan selama sedang bergerak, maka kita sedang
berhadapan dengan kopling yang dapat dilepaskan. Misalnya pada
kopling cakar.

e)

Apabila sambungan sembarang waktu selama sedang bergerak harus
dapat dihubungkan dan dilepaskan, maka yang dipergunakan ialah

8

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

kopling yang dapat dihubungkan, kopling gesek, kopling hidrolik atau
kopling induksi elektromagnetik.
f)

Untuk pekerjaan berat atau pekerjaa yang peka, dipergunakan kopling
aman untuk menghindari tumbukan dalam bagian yang peka dalam
perkakas yang digerakkan atau beban terlampau besar dalam mesin
penggerak, motor dan sebagainya. Untuk yang belakangan ini juga
diterapkan kopling starter.

Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencana kopling adalah sebagai
berikut :
a)

Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai

garis tengah yang sekecil mungkin.
b)

Garis-sumbu poros yang hendak di sambung harus berderet dengan
tepat terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastik.

c)

Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada gasris sumbu
poros, tambahan pula kopling harus disetimbangkan dinamik, kalau
tidak, kopling akan berayun. (Apabila titik barat terletak dalam garissumbu, maka kopling telah disetimbangkan).

d)

Kopling harus dapat di pasang dan dilepaskan dengan mudah.

e)

Bagian menonjol harus di cegah atau ditutupi demikian rupa sehingga
tidak menimbulkan bahaya.

2.2.

Klasifikasi Kopling
Secara umum kopling dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu :
9

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099
a)

Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus
putaran dan daya poros pengerak ke poros
(tanpa terjadi slip), dimana sumbu poros tersebut

yang digerakkan secara pasti
terletak

pada

suatu

garis lurus. Yang termasuk kopling tetap adalah
1. Kopling kaku
Kopling ini dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu
segaris. Kopling ini dipakai pada mesin dan poros transmisi umumnya di pabrikpabrik. Kopling ini terbagi atas:


Kopling box atau kotak digunakan apabila dua buah poros dan
transmisi harus dihubungkan dengan sebuah garis. Kopling ini dipakai
pada poros transmisi.


Kopling flens kaku terdiri dari naf dengan flens yang terbuat dari besi
cor atau baja cor dan dipasang pada ujung poros yang diberi pasak
serta diikat dengan flensnya. Dalam beberapa hal, naf pada poros
dengan sumbunya dipress atau dibaut.



Kopling flens tempa.

2. Kopling luwes, kopling ini terbagi atas:


Kopling fans lurus



Kopling karet ban



Kopling karet bintang



Kopling rantai



Kopling gigi
10

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

3. Kopling universal, kopling ini terbagi atas:

b)



Kopling universal hook



Kopling universal

Kopling Tidak Tetap
Yaitu suatu elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakkan
dengan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan
daya serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam
keadaan diam maupun berputar. Jenis kopling tidak tetap ini adalah

1.

Kopling cakar
Kopling ini berfungsi untuk meneruskan momen dengan kontak positif (tidak

dengan perantaraan gesekan) sehingga tidak terjadi slip. Ada dua bentuk kopling cakar
yaitu:

2.



Kopling cakar persegi



Kopling cakar spiral

Kopling Plat. Kopling ini disusun berdasarkan :


Berdasarkan banyaknya plat yaitu kopling plat tunggal dan kopling plat
banyak



Berdasarkan ada tidaknya pelumas yang digunakan yaitu basah dan
kering.



Berdasarkan pelayanannya yaitu kopling manual, hidrolik, numatik dan
elektromagnetik.

3.

Kopling kerucut

4.

Kopling friwill
11

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

5. Kopling gesek ( dutch )
2.3.

Rumus-Rumus Yang Digunakan
1.

Momen Puntir (Mp)
Mp = 71620 N/n (Kg/mm2) ………………………………….…………….…….1
Dimana : N = Daya maksimum mesin (Hp)
n = Putaran mesin (rpm)

2.

Momen puntir yang direncanakan
Mtd = Mp x v…..………………………………………………………………....2

3.

Momen Gesek (Mfr)
Mfr = B x Mtd….…………………………………………………………………3

4.

Tegangan tarik yang diizinkan

σ bol =
5.

Tegangan geser yang diizinkan

τ bol =
6.

σ td
………………………..…………………………………………….…4
s

σ bol
………………………………………………………………………..5
s

Diameter Poros
Dp = [ 5 . Mfr/τbolII]1/3………………………………………...……………….…6

7.

Diameter Spline
Ds = dp/0.8……………………………………………………………………….7

8.

Tinggi spline
H = 0.1 x ds………………………………………………………………………8

9.

Lebar spline
W = 0.25 x ds…………………………………………………………………….9

10.

Jari-jari rata-rata
rm =

11.

Dp + Ds
…………………………………………………………….........10
4

Tegangan geser yang terjadi pada poros
τs =

P
…………………..……………………………………………….…..11
A

12

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

12.

Tegangan geser yang terjadi pada spline
τg =

13.

Mg
……….……………….………………….……………………...12
m.F .z

Perbandingan lebar permukaan gesek terhadap jari-jari rata-rata
b = r0 – r1 …………………………………………….………………….13
rm = 0.5(r0 + r1)

14.

Perbandingan jari-jari dalam dengan jari-jari luar
r1/r0 = ( 0.6 – 0.8 )……………………………………………………………14

15.

Momen Gesek
Mfr = f . P . Fm . rm.…………………………………………………………15

16.

Jari-jari dalam plat gesek
r1g = 0.6 r0g…………………………………………………………………..16

17.

Diameter luar plat gesek
D0g = 2 . r0…………………………………………………………………...17

18.

Diameter dalam plat gesek
D1g = 2 . r1g……………………….……………………………………..…..18

19.

Berat plat gesek
Gl = 2 . π (D0g2 – D1g2) t . γasbes / 4………......……………………………19

20.

Perhitungan berat plat tengah
G2 = π . (D0t – D1t) . t . γ plat…………………….…………………..........20

21.

Perhitungan naf
G3 = π .(D0n-D1n) . t . γ baja..………………………....……………………21

22.

Perhitungan berat rumah kopling
G4 = π . ((D0g + 2 . A . K)2 – D1n2) . t. γ plat………………………………22

23.

Perhitungan berat poros
G5 = π. dp2 . t . γ plat…..……………………………………………………23

24.

Defleksi akibat beban poros
Υ=

5.q.Ι 4
………………………………..……………………………….24
Ε Ι.348

13

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

25.

Defleksi akibat berat kopling
Υ=

26.

Ρ Ι3
………………….………………………………………..……25
Ε Ι.348

Putaran Kritis
Ncr = 300

27.

1
Υtot

……………………………………………….…………26

Akibat beban terpusat
ML1 = Pl/4……………………………………………………………….…27

28.

Akibat beban terbagi merata
Ml2 = gl2/8…………………………………………………………..…..….28

29.

Momen lentur yang terjadi
Mltot = Pl/4 + gl2/8…………...………..……………………………………29

30.

Diameter Kritis
Mrc = (ml)2 + A (mp)2…………………………….…………..…………..30

31.

Diameter kritis yang terjadi pada poros
Dcr =

32.

Μred
……………….……………………………………………31
0,1.σbolii

Energi yang dihilangkan karena gesekan
Wg = Mtd . W . t/2…………………………...…………………………….32

33.

Kenaikan Suhu
Q = Wg = G . Cp . Dt………………..……………….…….………………33

34.

Umur Kopling
Τ=

35.

a.k .Αm
Νfr

…………………………………………………………..…….34

Efesiensi Kopling
Ν=

Νm − Νfr
………………………………..……………………………35
Νm

BAB III
PERENCANAAN
14

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

Data perencanaan dari Mobil Avanza dengan type standart deck :
1.

Daya maksimum

: 83 Ps

2. Putaran maksimum
3.1.

: 4200 rpm

Desain Poros
A.

Perhitungan Diameter Poros
1. Momen Puntir Yang terjadi
Mp = 71620

N
n

Mp = 71620

83
= 1415 ,34 kg .cm
4200

2. Momen Puntir Yang Direncanakan
Mtd = Mp. V

;

V = Faktor Keamanan
=1÷ 6
= dipilih 4, untuk mengantisipasi adanya
pembebanan yang tiba-tiba.

Semakin tinggi faktor keamanan maka momen puntir yang direncanakan
semakin baik terhadap perencanaan poros.
Mtd = (1415.34) (4)
= 5661.36 kg.cm.
3. Momen Gesek
Mfr = β . Mtd

;

β = Faktor konstanta
= 1,2 ÷ 1,5
= dipilih 1,2 untuk memperoleh gesekan yang
kecil, sehingga poros yang direncanakan tidak
mudah aus.

Semakin besar konstanta maka momen gesek yang terjadi semakin rendah
menyebabkan gesekan yang terjadi juga semakin besar.
Mfr = (1,2) (5661.36)
= 6793,63 kg.cm
4. Diameter Poros
15

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

Karena poros merupakan bagian dari suatu mesin yang sangat vital, maka
material poros yang digunakan haruslah benar-benar kuat. Untuk menjaga agar dalam
operasinya lebih aman maka dipilih baja St – 60 sebagai bahan poros dalam perencanaan
ini.
Poros dianggap berada pada kondisi beban dinamis II dengan faktor keamanan
S = 5 ÷ 8 maka tegangan-tegangan yang terjadi adalah sebagai berikut : (dipilih S = 6)
a.

Tegangan tarik yang diizinkan :
σboll =
II

b.

6000
= 1000
6

kg
cm 2

Tegangan geser yang diizinkan :

τboll II =

τboll =
II

c.

σboll II
1,73

1000
= 578 ,03 kg cm 2
1,73

Diameter Poros
Dp = 3

=

3

5.Mfr

τbol
5.6793 ,63
578 ,03

= 3,88 cm
= 4 cm
5.

Pemeriksaan tegangan geser pada poros

P
P
=
A π dp 2

τs =

4

P=

τs =

Mp
1415 ,34
=
= 141 ,34 kg
l
10

141,34
= 11,25 kg cm2
2
π
x4
4

Material poros cukup aman karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil
dari tegangan geser yang diizinkan yaitu :

16

TUGAS ELEMEN MESIN

II
Dosen Pembimbing:
Fauzan,ST,MT

Perencanaan Kopling pada Mobil Avanza

Oleh: Muchlis Zain D21107099

τ s