MODUL ELEMEN MESIN
PULLEY DAN BELT
A. PendahuluanUntuk memindahkan daya atau putaran dari poros penggerak ke poros yang di gerakan dengan jarak tertentu , misalnya memindahkan putaran dari poros motor listrik ke poros utama mesin bubut , atau mesin bor, biasanya digunakan alat transmisi berupa sepasang roda/puli yang dihubungkan dengan sabuk atau ban mesin . Pulli / roda sabuk terbuat dari besi tuang , baja tuang , alumunium atau logam campuran . Pulli terdiri atas pulli penggerak , pulli yang digerakan dan pulli penekan atau pulli perantara, yang masing masing di pasang pada poros penggerak dan poros yang digerakan dengan perlengkapan pasak atau baut baut penjamin lainnya.
Gambar berikut menunjukan transmisi roda sabuk pada mesin bor tegak . Proses pemindahan daya dari motor listrik berupa putaran n1 rpm dipindahkan ke poros utama mesin bor melalui puli 3 dan 5 dengan ban mesin 4 yang selanjutnya putaran di pindahkan kembali dengan puli 7 dan 9 melalui ban 8 . Dengan ukuran diameter puli yang berbeda beda , maka putaran dari n1 menjadi n2 dan putaran dari n2 menjadi n3 pada poros utamanya. Pada mesin bor , putaran pada poros utama dapat diatur sesuai dengan putaran yang di inginkan , yaitu dengan jalan memindahkan posisi ban pada puli bertingkat.
Dilihat dari permukaan yang bersinggungan dengan ban , pulli terdiri atas :
Perbandingan putaran poros penggerak dengan poros yang digerakkan disebut dengan angka-transmisi,
Jika poros penggerak mempunyai pully berukuran D1 [m] dengan putaran n1 [p/s] dan pully yang digerakan mempunyai ukuran D2 [m ] dengan putaran n2 maka kecepatan ban pada pully penggerak sama dengan kecepatan ban pada pully yang digerakan .
Kecepatan ban : π .D1 n1 = π .D2 n2 atau .D1 n1 = D2 n2 .
Oleh kerena n1/n2 merupakam perbandingan putaran yang disebut dengan angka transmisi ( i ) maka persamaan diatas dapat juga ditulis :
Persamaan 1.2 berlaku jika kecepatan pully A sama dengan kecepatan pully B (VA = VB) yaitu tidak terjadi creep atau besarnya factor creep sama dengan nol. Jika terjadi creep maka kecepatan pully A tidak sama dengan kecepatan lully B yaitu kecepatan pully B lebih kecil dari kecepatan pully A (VB<VA). Creep antara Pully A dengan ban menyebabkan kecepatan ban tidak sama dengan kecepatan pully A , jika besarnya creep yang terjadi merupakan variable dari n1 dan besarnya factor creep = s ,maka kecepatan ban menjadi
V = π .D1 ( n1- n1 .s) atau V = π .D1. n1 ( 1- s)
Selanjutnya kecepatan ban V tersebut sama dengan kecepatan pada pully B yaitu V = π .D2. n2 . Dari persamman tersebut akan diperoleh angka transmisi yang besarnya :
Putaran poros pada transmisi ban-sabuk dapat dilaksanakan dengan arah yang sama yaitu putaran poros penggerak dan putaran poros yang di gerakan arahnya sama , tetapi dapat juga dilaksanakan dengan putaran dengan arah yang berlawanan yaitu dengan jalan memasang ban secara menyilang lihat gambar berikut.
Sabuk mesin berfungsi untuk memindahkan daya atau putaran dari poros penggerak keporos yang digerakannya dengan perantaraan poli-puli yang dipasang pada porosnya . Pemindahan daya dengan menggunakan sabuk ini disebut juga dengan transmisi roda sabuk . Transmisi roda sabuk banyak dijumpai pada mesin perkakas : mesin bor , mesin bubut , mesin frais juga mesin mesin otomotive , konveyor , pompa mesin mesin pertanian , kompresor, mesin garmen dan banyak lagi mesin mesin yang menggunakan ban / sabuk sebagai pemindah daya atau putaran.
Macam macam sabuk dilihat dari penampangnya sabuk terdiri atas :
a. Sabuk Rata
Sabuk rata terbuat dari kulit atau karet berserat kanvas / nilon . sabuk tersebut digunakan untuk transmisi putaran tinggi dengan jarak poros tetap.
b. Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet , karet sintetis , karet berserat kanvas , atau karet berserat dengan inti , digunakan untuk mesin mesin pertanian , mesin perkakas , mesin garmen . Sabuk V unggul digunakan untuk mesin mesin otomotive , kerena tahan panas dan minyak serta mempunyai kekuatan tinggi.
c. Sabuk bergigi
Sabuk bergigi disebuit juga dengan sabuk gilir , merupakan sabuk yang tahan terhadap lenturan dan kecepatan tinggi , sabuk ini banyak di jumpai pada mesin mesin otomotip.
d. Tali
Tali terbuat dari bahan kulit, tali banyak digunakan pada mesin mesin garmen dan semacamnya.
Macam macam sabuk di tinjau dari posisi dan putaran porosnya:
Panjang ban yang diperlukan untuk pemasangan sabuk terbuka seperti terlihat pada gambar berikut dan sudut kontaknya dapat dihitung dengan persamaan berikut:
a. Panjang ban L
Panjang ban yang diperlukan untuk pemasangan sabuk terbuka dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Contoh 6.1:
Suatu mesin bor dengan transmisi roda sabuk seperti terlihat pada gambar berikut: diketahui puli penggerak A mempnyai ukuran 225 mm , puli yang digerakan B mempunyai ukuran 150 mm , putaran poros pada puli A yaitu 180 rpm. Tentukan angka transmisi dan putaran pada poros yang digerakannya!
Penyelesaian :
Diketahui : Transmisi roda sabuk pada mesin bor
- Diameter puli penggeraK D1 = 225 mm.
- Diameter puli yang digerakan D2 = 150 mm.
- Putaran poros penggerak n1 = 180 rpm
Ditanyakan :
- angka transmisi ( i )
- putaran poros yang digerakan (n2)
MODUL ELEMEN MESIN
KOPLING
Kopling adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dari poros penggerak (driving shaft) ke poros yang digerakkan (driven shaft), dimana putaran inputnya akan sama dengan putaran outputnya. Tanpa kopling, sulit untuk menggerakkan elemen mesin sebaik-baiknya. Dengan adanya kopling pemindahan daya dapat dilakukan dengan teratur dan seefisien mungkin.
https://indobeltraco.com/jenis-jenis-coupling-untuk-industri/
B. Perencanaan KoplingBeberapa syarat yang harus dipenuhi oleh sebuah kopling adalah:
Untuk perencanaan sebuah kopling kita harus memperhatikan kondisi- kondisi sebagai berikut:
Kopling Tetap
Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak satu garis lurus atau terdapat sedikit perbedaan sumbunya.
Macam-macam kopling tetap antara lain:
Kopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. kopling ini dipakai pada poros mesin transmisi umum dipabrik- pabrik.
Kopling kaku terdiri atas :
Kopling busKopling ini dapat berkerja dengan baik meskipun kedua sumbu poros yang dihubungkannya tidak benar-benar lurus. kopling ini juga dapat meredam tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi. Meskipun terjadi kesalahan pada pemasangan poros, dalam batas-batas tertentu seperti gambar di bawah ini
Eksentrisitas e tidak lebih dari 1% diameter luar kopling | Inklinasi (θ) tidak lebih dari 4o | Kompresi tidak lebih dari 10% tebal kopling C, perpanjangan tidak lebih dari 5% tebal kopling C |
Daerah Kesalahan yang diizinkan pada kopling luwes
Kopling luwes (fleksibel) terdiri atas:
Kopling flens luwesKopling universal digunakan bila poros penggerak dan poros yang digerakkan membentuk sudut yang cukup besar, terdiri dari:
Kopling universal hookSuatu kopling yang meneruskan daya melalui fluida sebagai zat perantara. dimana antara kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis. Kopling fluida sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan daya besar. Keuntungan dari kopling ini adalah bahwa getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan.
Gambar Bagan Kopling Fluida
Kopling Tidak Tetap
Kopling tidak tetap adalah suatu elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakan dan poros penggerak, dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar.
Macam-macam kopling tidak tetap antara lain:
Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantara gesekan) sehingga tidak dapat slip. Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar.
Kopling plat adalah suatu kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang di pasang diantara kedua poros serta membentuk kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya.
Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan kontruksi sederhana dan mempunyai keuntungan dimana gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan momen yang besar.
Kopling friwil adalah kopling yang dapat lepas dengan sendirinya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros yang digerakan
Kopling Muff merupakan tipe yang sederhana dari kopling kaku, dibuat dari besi tuang, terdiri dari lubang silinder dimana diameter dalam sama dengan diameter poros. Daya ditransmisikan dari salah satu poros ke poros yang lain menggunakan pasak dan sambungan (sleeve). Sambungan ini merupakan salah satu elemen mesin yang cukup kuat untuk menyalurkan torsi.
Dalam mendesain sebuah sleeve atau muff coupling ada beberapa prosedur yang harus diperhatikan, antara lain :
Sleeve didesain dengan diameter lubang harus sama dengan poros.
T = Torsi yang diteruskan oleh kopling
P = Tegangan puntir yang diijinkan untuk material sleeve, biasanya terbuat dari besi tuang.
Untuk keamanan, harga tegangan puntir yang diijinkan untuk besi tuang umumnya diambil 140 kg/cm2
Dengan demikian, torsi yang ditransmisikan oleh bagian lubang adalah :
I= 16 D4-d4DP
T= 16 D31-k4P dimana k=dD
Panjang pasak kopling minimum sama dengan panjang sleeve atau 3,5d. Pasak kopling biasanya dibuat didalam dua bagian, jadi panjang dari pasak tiap poros adalah:
T= l x w x g x d2
T= l x t2 x nx d2
Kopling ini dikenal juga sebagai ”split muff coupling”, muff atau sleeve terdiri dari dua bagian, dihubungkan dengan menggunakan baut, seperti pada gambar. Sambungan ini menggunakan pasak tunggal, dan dipasang pada ujung poros, biasanya terbuat dari besi tuang.
Ketentuan umum untuk sleeve adalah;
Diameter luar sleeve adalah: D = 2d + 13 mm Panjang sleeve adalah; L = 3,5d,
Dalam mendesign kopling tipe ini, beberapa ketentuan atau prosedur yang dilakukan antara lain:
Design muff dan pasak.
Muff dan pasak didesign seperti yang telah dibahas sebelumnya.
Design baut penekan.
Jika:
T = torsi yang ditransmisikan oleh poros
d = diameter poros
dk = diameter minor baut
n = jumlah baut
µ = koefisien gesekan antara muff dan poros
L = panjang muff
σt = tegangan tarik yang ijin bahan baut.
Kopling Flens (Compression Coupling)
Kopling flens umumnya terbuat dari besi tuang, terpasang pada ujung-ujung poros dan dihubungkan dengan pasak. Bagian permukaan yang rata saling berhadapan dan dihubungkan (diikat) dengan menggunakan sambungan baut.
Ada dua tipe koplinmg flens, yaitu:
a. Kopling flens tipe tanpa pelindung (unprotected type)Ketentuan yang umum pada kopling flens tanpa pelindung adalah:
Diameter luar hub: D = 2d
Dimana d adalah diameter poros atau diameter dalam hub.
Panjang hub: L = 1,5d
Diameter lingkaran jarak bagi (PCD) pada baut: D1 = 3d PCD = pitch circle diameter
Diameter luar flens: D2 = D1 + (D1 – D) = 2D1 – D = 4d
Tebal flens: tf = 0,5d
Jumlah baut: = 3, untuk d sampai 40 mm
= 4, untuk d sampai 100 mm
= 6, untuk d sampai 180 mm
Tebal keliling flens pelindung (tp) diambil 0,25d. Ukuran-ukuran yang lainnya sama dengan flens tipe tanpa pelindung.
c. Kopling flens tipe marine.Pada kopling flens tipe marine, kedua flans dihubungkan dengan baut tirus pada bagian ujung kepala, dengan jumlah baut empat sampai dua belas tergantung diameter poros. jumlah baut bisa dilihat pada tabel berikut:
Diameter poros (mm) | 35 ~ 55 | 56 ~ 150 | 151 ~ 230 | 231 ~ 390 | Diatas 390 |
Jumlah baut | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
Untuk ukuran yang lainnya pada kopling flens tipe marine yaitu:
Tebal flens: = d/3
Ketirusan baut = 1 : 20 sampai 1 : 40
PCD pada baut D1 = 1,6d
Diameter luar flens D2 = 2,2d