BAB III

PERHITUNGAN PERENCANAAN KOPLING

3.1 Poros

a. Pada kendaraan city sport one (CS1), daya yang direncanakan sebesar:

P = 10 Ps

n = 10000 Rpm

Menurut diagram alir, hal yang perlu diperhatikan adalah jika daya yang diberikan dalam

daya kuda (PS) maka harus dikalikan dengan 0,735, sehingga:

P = 10 × 0.735

P = 7,35 Kw

b. Daya rencana (PD)

Untuk mencari daya rencana, digunakan rumus yang terdapat pada persamaan(1). Untuk

faktor koreksi (Fc) dapat dilihat dalam pada table 2.1, diambil karena daya rata-rata yang

diperlukan.

Pd = Fc . P

Pd = 1,2 . 7,35 Kw

Pd = 8,82 Kw

c. Moment puntir rencana (T)

Karena adanya putaran, maka akan timbul moment puntir sebesar :

T = 9,74 . 105

Pdn (kg mm)

T = 9,74 . 105

8 ,8210000

T = 859,1 kg .mm

19

Agar dapat menahan beban pada perhitungan di atas, dipilih baja batang difinishing dingin

S45C-D, yang mendapat perlakuan panas dengan penormalan serta kekuatan tarik σB sebesar

58 kg/mm2.

Faktor keamanan yang perlu dipertimbangkan adalah sebesar :

Sf1 = 6,0 untuk bahan S-C

Sf2 = 3,0

Harga 6,0 diambil untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan, sedangkan

harga 3,0 diambil karena pengaruh konsentrasi yang cukup besar dan apabila beban

dikenakan kejutan atau tumbukan yang besar.

d. Tegangan geser yang di izinkan (τa)

τa =

τB

sf 1 . sf 2

=

586,0 x 1,3

= 7,44 kg/mm2

Faktor koreksi untuk pemakaian beban lentur (Cb) yang dianjurkan oleh ASME adalalah :

Cb = 1,2 - 2,3

Jika terjadi beban lentur Cb = 1,5

Jika tidak terjadi beban lentur Cb = 1,0

e. Diameter poros (ds)

Untuk menghitung diameter poros digunakan persamaan (4).

ds = [ 5,1 . Kt . Cb . T

τa ]13

= [5,1 x1,5 x1,5 x859 , 1

7 , 44 ]13

= 10,98 mm

20

Sesuai dengan tabel 2.2 normalisasi diameter poros dengan beban puntir, maka kita ambil

ds = 15 mm.

f. Tegangan geser yang terjadi (τ )

τ=5,1. Tds3

≤τa

=

5,1.1242,8859 ,1(15)3

≤7 , 44 kg/mm2

= 3,312 kg/mm2 ≤ 7,44 kg/mm2

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil daripada tegangan geser yang diizinkan

(τ<τ a) atau 3,312 kg/mm2 ≤ 7,44 kg/mm2, maka konstruksi poros aman untuk digunakan.

3.2 Perencanaan Spline

Perhitungan spline yang akan direncanakan dapat ditentukan dengan standar spline dan

naf pada tabel 2.4:

a. Diameter luar spline (DL) = 90 mm

b. Tinggi spline (h) = 6 mm

Maka diameter dalam spline (Dd) = DL – h

= 90 – 6

= 84 mm

c. Lebar spline (W) = πDm/2n

Di mana : Dm = Diameter rata-rata spline (DL + Dd)/2 mm

n = Jumlah spline (21 buah)

Maka :

21

W = π 90+84

2x 1

2 . 21

= 4,364 mm

d. Panjang spline (L) = 9 x masing-masing plat

= 9 x 3 mm

= 27 mm

e. Gaya tangensial

F =

2 TDm

= 2(859 ,1 )290+84

= 19,75 kg

f. Tegangan geser

τ q=F

L .W

τ q =

19 , 75 kg3 mm(4 ,364 mm)

τ q = 1,508 kg/mm2

Dari perhitungan di atas dapat di simpulkan bahwa kontruksi dari perencanaan ini aman

Karena τa > τq

3.3 Pasak

Untuk menghitung pasak digunakan persamaan :

F =

T(ds /2)

22

=

859 , 1(10 , 98/2)

= 156,48 Kg

Tegangan geser yang diizinkan beban (P)

P =

τB

sf 1 . sf 2

=

606 .3

= 3,33 kg/mm2

Oleh karena tekanan yang diizinkan (pa) = 8 kg/mm2

maka :

τk=

Fl1. l2

≥Pa

156,48l1 .10

≥8 sehingga l1¿10 , 9 mm

p= Fl2 . t2

=

156 ,48l2. 7 ,12

≥8 sehingga l2 ≥ 15,2mm

L = 3,912 harga terbesar diantara l1 dan l2

L = panjang pasak 38 mm

3.4 Perencanaan Baut dan Mur

Gaya yang dialami baut

23

- Gaya awal ( F1 = 26,7 kg)

- Gaya tekan (F2 = 23,55 kg)

Maka gaya total yang terjadi:

Ftotal = 26,7 + 23,55

= 50,25 kg

a. Tegangan tarik yang terjadi :

σ=F total

n π4

d2

Di mana : n = Jumlah baut (4 buah)

d = Diameter baut (direncanakan 10 mm)

Maka :

=

50 , 25

4 π4

102=0 ,16

kg/mm2

b. Tegangan geser

τ=Fg

n π4

d2

Di mana :

Fg (gaya geser) = T/rmi

Maka :

τ=

Tr mi

n π4

d2

24

τ=

TD2+D1

4i

n π4

d2

τ=

859 ,15110+90

410

4 3 ,144 102

=0 , 0341

kg/mm2

Untuk menentukan apakah suatu konstruksi aman atau tidak, maka harus dicari tegangan

geser maksimum :

τ max=√σ2+4 τ g

2

2

τ max=√(0 ,16 )2+4 (0 , 0341)2

2 =0 ,12 kg/mm2

Dalam perancangan ini bahan yang digunakan adalah baja S35 C-D (JIS G 3123). Dengan

kekuatan tarik τb = 53 kg/mm2. Faktor keamanan : Sf1 = 6 dan Sf2 = 3.

Besarnya tegangan geser yang diizinkan :

τ a=τb

Sf 1( Sf 2 )

τ a=536 (3)

kg/mm2

= 2,94 kg/mm2

Syarat aman :

τa > τq

25

2,94 > 0,1 kg/mm2

3.6 Perencanan Pegas

Dengan berpedoman pada diagram aliran untuk merancangkan pegas ulir maka disini kita

dapat menghitung pegas berdasarkan faktor yang menentukan untuk merencanakan sebuah

pegas.

a. Beban maximum yang bekerja pada setiap pegas (WL)

Disini, pegas yang di rencanakan untuk kopling kedaraan Honda city sport one berjumlah 6

buah dimana gaya (F) tersebut dapat digunakan ke 6 pegas

Wl =

F6

=

23 ,556

= 3,91 kg

3.6.1 Bahan pegas

Bahan pegas dapat dibuat dari beberapa jenis bahan. Menurut pemakaiannya, bahan baja

dengan penampang lingkaran adalah yang banyak dipakai. bahan yang dipakai adalah baja

pegas SUP 4 yaitu pegas untuk tumpuan kendaraan.

a. Tegangan rencana (τb)

Dalam perencanaan besarnya tegangan rencana harus diambil maximal 80% maka τd

diperoleh :

τb = 0,8.τa

= 0,8.2,94

= 2,352 kg/mm2

b. Tegangan geser yang terjadi (τa)

26

τa = K

8 DWld3

Diameter rata-rata lilitan dapat diperoleh dari, yaitu untuk a = 65 Kg/mm2 maka diameter

lilitannya diperoleh 18 mm. Indek pegas adalah C = D/d dimana Harga D/d terletak antara

4 sampai 10 ,dalam hal ini C didapat sekitar 6

c. Diameter kawat pegas

Diameter kawat pegas adalah diameter luar lilitan dikurangi diameter dalam lilitan D/d = C

maka :

d =

DC

=

186

= 3 mm

d. Faktor tegangan (K)

K= 4 C−1

4 C−1+ 0 , 615

C

Dimana :

C =6

Faktor ini dapat dicari dengan persamaan

K= 4 .6−1

4 .6−1+0 ,615

6

= 1,25

e. Frekwensi pegas (Ns)

Ns = C.n

= 6.10000

27

= 60000 L/mm

f. Lilitan aktif (na)

na = 2,13.107

dNs . D2

= 2,13.107

360000 .182

= 3,287 lilitan (4 lilitan)

g. jumlah lilitan seluruhnya (N)

N = na + ( 1,5

2,0 ) = 4 + 2

= 6

3.5 Perencanaan Bantalan

a. Dalam perhitungan bantalan ini diambil bahan dengan nomor 6002 JIS dengan data-data

sebagai berikut :

Diameter dalam (d) : 15 mm

Diameter luar (D) : 32 mm

Tebal bantalan (B) : 9 mm

Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) : 440 kg

b. Beban aksial equivalen statis

Beban aksial ini dapat dihitung.

Dimana :

Gaya (F) adalah berat dari kopling (2 kg)

Fa= π/4 (D22 – D1

2) Pa Xo = 0,6 ; Yo = 0,5

= 3,14/4 (1102 - 902) 0,0075 Maka : Po = 0,6 x 1,5 + 0,5 x 23,5

28

= 23,55 kg = 12,69 kg

c. Beban dinamis yang timbul

Jika C (kg) beban nominal dinamis spesifik dan Fr (kg) beban equivalen dinamis, maka faktor

kecepatan (Fn) pada bantalan radial adalah:

n = 10000 rpm

f n=(33 ,310000 )

13=0 ,149

Maka faktor umur bantalan adalah:

f h=f nCPo

=0 ,149(440 )12 , 69

= 5,166

Maka umur bantalan dapat dihitung dengan persamaan:

Lh = 500 fn3

= 500 (5,166)3

= 68933,96 jam

= 7,98 tahun

Beban

putar pada

cincin

dalam

Be

ba

n

pu

tar

pa

da

cin

cin

lua

r

Baris tunggal Baris ganda

e

Baris tunggal Baris ganda

Fa/Fr >e Fa/VFr¿ e Fa/VFr > e

V X Y X Y X Y Xo YoX

oYo

Banta

Fa/Co

= 0,014

= 0,028

= 0,056

1 1,2 0,56

2,30

1,99

1,71

1,55

1 0 0,59

2,30

1,90

1,71

1,55

0,19

0,22

0,26

0,28

0,6 0,5 0

,

0,5

29

lan

bola

alur

dalam

= 0,084

= 0,11

= 0,17

= 0,28

= 0,42

= 0,56

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

0,30

0,34

0,38

0,42

0,44

6

Banta

lan

bola

sudut

α =

200

= 250

= 300

= 350

= 400

1 1,2

0,43

0,41

0,39

0,37

0,35

1,00

0,87

0,76

0,66

0,57

1

1,09

0,92

0,78

0,66

0,55

0,70

0,67

0,63

0,60

0,57

1,63

1,41

1,24

107

0,93

0,57

0,68

0,80

0,95

1,14

0,5

0,42

0,38

0,33

0,29

0,26

1

0,84

0,76

0,66

0,58

0,52

Tabel 3.1 Faktor-faktor V, X, Y dan Xo dan Yo

Sumber : Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta : Pradnya Paramita, 1987

30