TUGAS AKHIR LOSSING FRICTION COUPLING KIJANG 5 K Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam meraih gelar sarjana stara satu (S-I) Disusun oleh : NAMA : MUSOFAN NIM : 4130411-026 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
Lembar pengesahan : LAPORAN TUGAS AKHIR LOSSING FRICTION COUPLING KIJANG 5 K Di ajukan sebagai persyaratan memperoleh gelar setara satu (S1) Universitas Mercu Buana Laporan tugas akhir ini telah diteliti dan di setujui oleh MENYETUJUI Ir. Rully Nurtranta, M.Eng Nanang Rukyat ST, MT. Ketua Jurusan Pembimbing 1 ii
ABSTRAK Dalam dunia otomotif yang semakin maju dengan seiring ke majuan teknologi maka otomotif menjadi salah satu alat transportasi yang banyak digunakan oleh umat manusia.ada dua faktor yang menjadi tujuan setiap dalam pengembangan otomotif yaitu mempermudah pengendalian kendaraan dan meningkatkan keselamatan bagi para pengguna otomotif. Penulis dengan adanya tugas akhir ini mempunyai gagasan merancang ulang dengan cara memotong sebagian mesin supaya jelas cara kerjanya ( CUT WAY ENGINE ). Adapun judul tugas akhir ini adalah : LOSSING FRICTION COUPLING KIJANG 5 K Maka dari itu kopling sebagai sasaran utama karena ada gesekan pada kopling ada momen puntir yang penulis hitung dengan hasil akhir adalah 120 N. Begitu pula antara lain sistem kemudi dari manual yang mengandalkan mekanik terus beralih ke power setering sistem kemudi yang memiliki fungsi untuk mengrahkan kendaraan kemudi menjadi sangat mudah. Untuk kopling juga beralih dari kopling yang mengandalkan mekanik menjadi kopling yang otomatis dan mudah sekali mengoprasikannya semoga dengan kemajuan teknologi sekarang ini akan membawa banyak manfaatnya bagai penulis. iii
KATA PENGANTAR Puji syukur alhamdulilah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunian Nya, sehingga pada akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas akhir ini dengan baik. Dimana tugas akhir ini penulis sajikan dalam bentuk buku yang sederhana adapun judul penulis Tugas yang ambil adalah: LOSSING FRICTION COUPLING KIJANG 5 K Tujuan penulisan tugas akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat kelulusan program Stara Satu (S1) Universitas Mercu Buana. Sebagai bahan penulisan diambil berdasarkan hasil penelitian (experiment), observasi dan beberapa sumber literature yang mendukung penulisan ini. Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan dan dorongan dari semua pihak, penulisan tugas akhir ini tidak akan berjalan lancer. Oleh karena itu, pada kesempatan ini izinkan penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Bapak Nanang Ruhyat, ST, MT Selaku dosen dan pembimbing 1 tugas akhir. 2. Bapak Ir. Rully Nutranta, M. Eng Selaku dosen jurusan teknik mesin dan kepala jurusan tenik mesin. 3. Bapak Dr. Abdul Hamid, M.Eng selaku dosen jurusan teknik mesin. 4. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, M. Eng selaku dosen jurusan teknik mesin. 5. Bapak Prof. Dr. Ing. Usman Sudjadi selaku dosen jurusan teknik mesin. 6. Bapak Mardani ST. M. Eng selaku dosen jurusan teknik mesin. 7. Bapak Ir. Yenon Orsa, MT selaku direktur PKK Mercubuana. 8. Bapak R. Ariosuko, Dh, ST selaku dosen teknik mesin. IV
v 9. Kedua orang tua serta keluarga besar penulis yang telah banyak membantu baik dalam bentuk dorongan moril dan material. 10. Roiyah selaku istri dan anak Fanny Nurmila, Rafly Irza Sofyan yang tak kenal lelah memberikan semangat dan dorongan kepada penulis untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Teman-temen mahasiswa teknik mesin angkatan 5 (2004/2005) yang secara langsung maupun tidak langsung turut membnatu dalam menysun Tugas Akhir. 12. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah membantu dalam penulisan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mohon kritik serta saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan penulisan dimasa yang akan dating. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya. Jakarta, 2008 (Musofan)
DAFTAR ISI Lembar Judul...i Lembar Pengesahan...ii Abstrak...iii Kata Pengantar...v Daftar Isi...vii Bab I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah...1 1.2 Pokok Masalah...2 1.3 Batasan Masalah...3 1.4 Metode Penelitian...3 1.5 Sistemmatika penulisan...7 Bab II TEORI DASAR 2.1 Kopling...8 2.2 Macam Macam Kopling Tetap...9 2.3 Hal-hal penting tentang perencanaan kopling tetap...10 2.4 Kopling kaku...11 Bab III CASIS DAN PEMINDAHAN TENAGA 3.1 Kopling kering plat tunggal...22 3.2 Kemampuan pindah momen putar...23 3.3 Kopling basah plat banyak...25 3.4 Perhitungan gaya gesek...25 3.5 Perhitungan kemamapuan momen putar...26 vi
vii Bab IV PROSES ANALISIS UNJUK KERJA (PERFORMANCE ) KOPLING 4.1 Cara kerja kopling...27 4.2 Funsi Kopling...29 4.3 Penstarteran mesin dan perpindahan roda gigi presneling...30 4.4 Konstruksi kopling...31 4.5 Cakram Gesek...35 4.6 Kopling pegas ulir......36 4.7 Kopling pegas diafragma...37 4.8 Kopling cakram ganda...40 4.9 Jenis jeis sambungan kopling 41 4.10 Diagnosa ganguan kopling...49 Bab VI PENUTUP 5.1Kesimpulan...69 5.2 Saran...69 DAFTAR PUSTAKA...71 LAMPIRAN...72
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Kemacetan berlalu lintas dengan mobil sudah terjadi di mana-mana kemacetan bukan saja terjadi di kota akan tetapi sudah sampai di pinggiran kota. Ketika terjadi di musim hujan dan banjir, maka tampak deretan panjang mobil yang bergerak merayap. Kemacetan lalu lintas sangat menggangu kenyamanan sekaligus mempercepat kerusakan komponen mobil diantaranya kopling. Kopling yang tidak bisa membebaskan putaran transmisi dari putaran mesin akan mengakibatkan setip pemindahan gigi transmisi terjadi dalam kondisi tidak mulus, bahkan bisa jadi tidak bisa pindah gigi. Kalaupun dapat bisa dipindahkan sering kali dengan tenaga ekstra sehingga menimbulkan bunyi kasar. Sama halnya dengan manusia. Komunikasi yang baik pun membutuhkan kopling atau basa-basi dalam berkomunikasi dengan orang lain, agar pembicaraan menjadi enak. Kopling di mobil sangat diperlukan ketika mobil sedang berjalan atau mesinnya hidup ditempat, tanpa kopling anda tidak bisa begitu saja menarik tuas tranmisi untuk memindahkan gigi gigi, untuk meggerakan mobil. Pasti tuas transmisi tidak bisa berpindah kedudukannya. Karena putaran mesin yang menggerakan poros harus dihentikan terlebih dahulu oleh koling. Di kota yang padat dan sering terjebak oleh kemacetan lalu lintas, mobil sering berhenti mendadak dan sering di pakainya kopling maka kopling akan menjadi boros. Maka kopling adalah komponen yang sangat penting di kendaraan yang mengunakannya kopling otomatis maupun manual maka dari itu saya tertarik untuk mengupas permasalahan yang terkandung dalam komponen kopling itu sendiri. Secara garis besar dapat dikatakan kopling mempunyai 3 bagian pokok yaitu : 1. Tutup kopling (clutc cover) 2. Plat kopling (disc cluth) 3. Mekanisme pengontrol 1
2 Ketiga bagian itu sendiri berbeda fungsi tetapi bekerja pada saat yang bersamaan. Begitu pedal kopling ditekan, terjadi reaksi pada tutup kopling dan plat kopling berhanti berputar. Walaupun putaran mesin tidak lagi memutar plat Gambar 1.1 Penampang sebuah kopling memperlihatkan Penghubung ke sebuah pedal kopling kopling tetap berputar akibat sisa tenaga.namun sisa putaran kopling ini mudah diberhentikan oleh ring sinkromis selanjutnya gigi dengan mudah dipindahkan. 1.2 Pokok Masalah Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk menjelaskan komponen komponen sistim kopling dan cara kerja pada mesin, cara kerja dari komponen sistim kopling dan efek terhadap mesin yang mempengaruhi hasil perpindahan daya pada kopling. Gambar 2.1 komponen-komponent kopling
3 1.3 Batasan Masalah Permasalahan yang akan di bahas dalam penulisan tugas akhir ini di batasi hanya masalah kopling saja tentang dan gangguan-ganguan pada kopling dan penyebab-penyebabnya. Untuk pengoprasian yang tepat dari suatu kopling secara umum dan secara khusus seperti contoh : 1. Kopling sulit terhubung : a. Penyambungan kopling tidak tepat b. Pegas tekan lemah atau patah c. Sambungan kopling macet/terjepit d. Dudukan enjin patah/rtak e. Permukaan cakram gesek aus f. Oli atau gemuk pada permukaan cakram g. Setelan tuas pelepas tidak tepat h. Cakram gesek melengkung Untuk itu semua yang akan dibahas dalam tugas akhir ini dan cara penangulangannya. 1.4 Metode Penelitian Metode penulisan dalam menyusun tugas akhir ini adalah di lakukan dengan melalui beberapa tahapan, yang di antaranya : a. Studi reverensi, dilakukan oleh penulis guna mendukung dalam penulisan serta mencari referensi data yang bersifat teoritis, penegem bangan asapek tehnologi dan lingkungan. b. Metode observasi,dilakukan dengan cara melakukan pengamatan cara kerja sistem kopling secara detail seblum melakukan perhitungan daya gesek terhadap sistim. c. Metode pengujian, dilkukan terhadap mesin secara langsung terhadap komponen tersebut. d. Diskusi dengan beberapa dosen dalam waktu-waktu tertentu sebagai tambahan reverensi terhadap pembahasan tugas akhir ini. Berdasarkan metode penelitian yang telah di jelaskan pada bagian
4 sebelumnya, penelitian dalam setudi kasus ini di jadualkan untuk dilaksanakan dalam kurun waktu lima bulan dan secara garis besar dibagi ke dalam lima tahap,yang meliputi : Tahap 1, yaitu persiapan penelitian dalam setudi kasus, yang mencakup aktivitas penentuan tujuan dalam penelitian,mencari landasan teori, indentifikasi variable-variabel penelitian serta indentifikasi elemen-elemen dari setiap variable penelitian setudy khasus sistim kopling tersebut. Tahap 2, yaitu setudy pendahuluan setudi pengamatan terhadap sistim kerja bagian bagian kopling cara pengoprasiannya. Tahap 3, yaitu studi kasus yang mencakup indetifikasi data yang di perlukan,indentifikasi cara pengumpulan data dan indentifikasi sampel penelitian.pada tahap ini akan dilakukan modifikasi terhadap alat yang sudah ada dan kemudian dipasang pada cut-way mesin untuk di buat simulasi. Tahap 4, yaitu aplikasi kopling dimana hasil dari kemudian di realisasikan dalam wujud benda jadi dan sekaligus perakitanya. Tahap 5,yaitu pengolahan data perancangan dan pengujian awal yang mencakup aktifitas persiapan data karakteristik obyek penelitian dan proses transfer teknologi beserta factor-faktor yang mempengaruhinya.hal ini di maksudkan unntuk mendapatkan desain rancanga dan data awal dalam pengujian alat. Tahap 6,yaitu penyusunan laporan akhir,yang mencakup aktifitas analisa dan penarikan kesimpulan dari pola disain akhir dan runnig test alat yang telah di dapat.pada tahapan ini akan di susun hasil yang telah di dapat dari penelitian sehingga bisa menghasilkan suatu laporan yang komprehensif.
5 Bar chart/tabel dari jadwal penelitian dapat dilihat di bawah ini : Tujuan penelitian:studi khasus sistim koplng dengan cara pengoprasian komponen Landasan teori Observasi obyek penelitaian Indentifikasi Variabelvariabel penelitian : STUDI PENDAHULUAN Identifikasi Penentuan cara kerja kopling Survay Lokasi Pabrikasi & penempatan lokasi Pabrikasi cut-way PERANCANGAN Studi Dokumentasi,oby ek penelitian :pustaka,website /internet,seminar Pemilhan rancangan Verifikasi Rancangan Perakitan alat kopling PENGUJIAN AWAL Indentifikasi komponen rancagan Kondisi Setelah Awal Pengujian Running Test Kreteria keberhasilan proses kopling KESIMPULAN Hasil Pengujian dan Kendala- Kedala Pengujian Saran Dan Perbaikan Perbaikan dan modifikasi Perhitungan tingkat keberhasilan Gambar 1.1. Metodologi Penelitian yang di terapkan
6 KEGIATAN feb 2008 mar2008 Apr 2008 Mei 2008 Juni 2008 Juli 2008 Minggu ke- 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1.persiapan penelitaian 2.Studi pendahuluan 3.Perancangan 4.pabrikasi pembuatan cutway 5.penyusunan laporan Tabel 1.1 Jadual penelitian
7 1.5. Sistimatika Penulisan Untuk memudahkan proses penulisan dan pembahasan perancangan ini penulis membuat sistimatika penulisan berdasarkan data yang di dapat sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini menjelaskan latar belakang naskah,tujuan penulisan,pembatasan masalah,metode penulisan dan sistimatika penulisan. BAB II TEORI DASAR Berisi tentang teori dasar cara kerja komponen-komponen sistim kopling yang di gunakan untuk menunjang dalam kopling pada cut-way mesin sebagai media untuk simulasi, dengan menggunakan hipotesa dan pendekatan rumus bantuan dalam penentuan komponen-komponen kopling. BAB III CASIS DAN PEMINDAHAN TENAGA Pada bab ini berisi tentang asumsi-asumsi awal yang di gunakan dan perhitungan system kopling agar bisa menentukan gesekan yang menyangkut di dalamnya pengumpulan data-data dan perhitungan berdasarkan teori-teori dan hasil-hasil yang di dapat (rekapitulasi perhitungan) BAB IV PROSES ANALISIS UNJUK KERJA (PERFORMANCE) KOPLING Pada bab ini berisi tentang analisa sistim kopling pada kendaraan, dari tahapan pemilihan komponen ( spar parts) yang akan di gunakan dalam analisis kopling) dan komponen pendukungnya serta hasil pengujian awal saat alat di simulasikan.
BAB II TEORI DASAR 2.1. KOPLING Kopling : adalah alat untuk menghubungkan dan memutus putaran atau tenaga ke transmisi. Kopling (clutch) terletak diantara mesin dan transmisi, seperti diperlihatkan pada fungisnya untuk menghubungkan dan melepaskan tenaga dari mesin ke transmisi melalui kerja pedal selamapengkaitan roda gigi. Demikian juga kopling dapat memindahkan tenaga secaraperlahan-lahan dari mesin ke roda-roda penggerak (drive wheel) agar gerak mulai kendaraan dapat berlangusng dengan lembut dan perpindahan roda-roda penggerak (drive wheel) agar gerak mula kendaraan dapat berlangsung dengan lembut sesuai dengan kondisi jalannya kendaraan. Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus lurus. Rangkaian kopling : - Pelat kopling (Clutch disc) - Tutup kopling (clutch cover) - Mekanisme penggerak /pengontrol Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan gaya dari poros penggerak ke poros yang digerakan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu kedua tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, maka kopling tak tetap yang dapat 8
9 dilepaskan dan dhibungkan bila diperlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. Gambar 2.1 Ookasi di antara mesin dan transetel Persyaratan kopling Harus dapat menghubungkan transmisi dengan mesin secara lembut Pada saat menghubungkan ke transmisi harus dapat memindahkan tenaga tanpa terjadi slip. Harus dapat membebaskan hubungan dari transmisi dengan sempurna dan cepat. 2.2 Macam-macam Kopling Tetap Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengizinkan
10 sedikit ketidak lurusan sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar : (a) Kopling Kaku (1) Kopling bus (2) Kopling Flens kaku 3) kopling flens tempa (b) Kopling Luwes (1) Kopling Flens luwes (2) Kopling karet ban (3) kopling karet bintang (4) Kopling gigi (5) Kopling Rantai (c) Kopling Universal (1) Kopling Universal Hook (2) Kopling universal kecepatan tetap 2.3 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Kopling Tetap Dalam merencanakan suatu kopling tetap, hal-hal berikut ini menjadi pertimbangan.
11 1) Pemasangan yang mudah dan cepat 2) Ringkas dan ringan 3) Aman pada putaran tinggi ; getaran dan tumbukan kecil. 4) Tidak ada atau sesedikit mungkin bagian yang menjorok (menonjol). 5) Dapat mencegah pembebanan lebih. 6) Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas, dll. 2.4 Kopling Kaku Kopling kaku di pergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Kopling felns kaku terdiri atas naf dengan flens yang trebuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan pres. Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelum baut-baut flens dikeraskan. Tata cara perencanaan di susun sebagai diagram aliran di dalam Diagram 5. Tata cara ini sudah barang tentu dapat disusun lain, yaitu secara lebih sederhana atau secara lebih terperinci. Urutannya dapat dirubah.
12 Mula-mula perlu diketahui besarnya daya dan putaran yang akan diteruskan poros penggerak. Jika diameter poros penggerak sudah tertentu seperti pada poros motor listrik, periksalah diameter tersebut dan ambil diameter yang sama untuk porosyang digerakan. Menurut tata cara dalam Diagram 1, periksalah sifat dari daya yang kana diteruskan, tentukan factor koreksi dan daya rencana, dan hitunglah momen rencana. Bila bahan poros ditentukan sesuai dengan standar, maka kekuatannya dapat diketahui dengan jelas. Tetapio jika bahan tersebut ditentukan sebagai baja liat misalnya, T Gambar 2.2 Ukuran Flange ( JIS B 1451-1962) Tabel 2.1 menunjukan bentuk dan ukuran kopling flens kaku. G D F H D A Tanpa bingkai (Halus saja) Diameter luang max. Diameter lubang min L C B Kasar Halus Kasar Halus K n Kasar Halus
13 (112) (100) 25 20 40 45 75 11.2 18 22.4 31.5 4 4 10.5 10 125 112 28 22.4 45 50 85 11.2 18 22.4 31.5 4 4 10.5 10 140 124 35.5 28 50 63 100 11.2 18 22.4 31.5 4 4 10.5 10 160 140 45 35.5 56 80 112 15 20 28 35.5 6 4 14 14 (180) (160) 50 40 63 90 132 15 20 28 35.5 6 6 14 14 200 180 56 45 71 100 140 18 22.4 35.5 40 6 6 18 16 (224) (200) 63 50 80 112 160 18 22.4 35.5 40 6 6 18 16 250 224 71 56 90 125 180 23.6 28 45 50 8 6 21 20 (280) (250) 80 63 100 140 200 23.6 28 45 50 8 6 21 20 315 280 90 71 112 160 236 26.5 35.5 50 63 8 6 24 25 (355) (315) 100 80 125 180 265 26.5 35.5 50 63 8 6 24 25 Keterangan : 1. Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka di dalam table berlaku umum biak untuk hakus maupun untuk kasar. 2. Pemakaian angka-angka di dalam kurung sejauh mungkin dihindarkan.
14 Diagram aliran untuk memilih kopling tetap Maka ambilah harga kadar karbon terendah sebesar 0,2 (%) dari kadar yang dimungkinkan antara 0,2 dan 0,3 %, lalu dikalikan dengan 100 dan tambahkan
15 20 pada hasil perkalian tersebut untuk memperoleh harga kekuatan tarik τ B dari bahan yang bersangkutan. Selanjutnya pilih Sƒ 1 sebesar 6 atau 5,6 dan tentukan Sƒ 2 dengan memperhatikan apakah ada alur pasak atau tangga pada poros, untuk memperoleh tegangan geser yang diizinkan τ a (kg/mm 2 ). Kemudian tentukan factor koreksi K t (lihat 1.3). jika dapat memberikan momen lentur, maka ambillah factor koreksi lenturan C b = 1, dan jika nanti ada kemungkinan mengganti kopling dengan sabuk-v atau alat transmisi lain yang menimbulkan lenturan maka harga C b perlu diambil antara 1,2 hingga 2,3. diameter polos d 3 (mm) selanjutnya dapat dihitung dengan persamaan (1.6) dan ukuran yang diambil dapat diperoleh dari harga-harga dalam Tabel 1.7. Jika kopling akan dipasang pada poros dengan menggunakan pasak, tentukan diameter luar kopling sedemikian rupa hingga harga diameter poros yang diperoleh dari hitungan terletak antara harga diameter lubang maksimum dan minimum dari table 2.1. dengan demikian maka seluruh ukuran kopling dapat ditentukan. Selajutnya hanya perlu dilakukan pemeriksaan pada diameter baut serta jumlahnya, dan tebal flens. Bahan kopling dari standar yang ada mencakup SS41B untuk baut dan mur FC20, SC42, SF45, dsb untuk flens, dll (Tabel 2.2). dalam hal ini telah diambil Elemen Tipe standar Lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik (kg/mm 2 ) Keterangan Flens Besi cor kelabu (JIS G 5501) FC20 FC25 FC30 Perlunakan temperatur Rendah Rendah 20 25
16 FC35 Rendah 30 35 Baja karbon cor (JIS G 5101) SC37 SC42 SC46 SC49 Perlunakan 37 42 46 49 Penormalan. Kadang-kadang setelah penormalan dilanjutkan dengan distemper. Baja karbon tempa (JIS G 3201) SF50 SF55 Perlunakan 50 60 55 65 Perlakuan panas yang lain juga dilakukan. SF60 60-70 Baja karbon untuk konstruksi mesin (JIS G 3102) S20C S35C S40C - - - 40 50 60 S45C - 70 Baja Karbon Untuk Konstruksi Biasa (JIS G 3101) Baja batang difinis dingin (JIS G 3123) SS41B SS50B S20C-D S35C-D - - - - 40 50 50 60 Factor-faktor keamanan yang cukup besar hingga pada umumnya ukuran yang ditentukan secara di atas akan lulus dari hampir semua pemeriksaan. Namun demikian jika ternyata masih kurang kuat, dapat diambil bahan baut yang mempunyai kadar karbon yang lebih tinggi, atau ambil bahan lain untuk flensnya.
17 Untuk dapat menyetel lurus kedua sumbu poros secara mudah, permukaan flens yang satu dapat dibubut ke dalamdan permukaan flens yang menjadi pasangannya dibubut menonjol sehingga dapat saling mengepas. Bagian yang perlu diperiksa adalah baut. Jika ikatan antara kedia flens dilakukan dengan buat-baut pas, dimana lubang-lubangnya dirim, maka mesikpun diusahakan ketelitian yang tinggi, distribusi tegangan geser pada semua baut tetap tidak dapat dijamin seragam. Makin banyak jumlah baut yang dipakai, makin sulit untuk menjamin keseragaman tersebut. Sebagai contoh dalam hal kopling yang mempunyai ketelitian rendah, dapat terjadi bahwa hanya satu baut saja yang menerima seluruh beban transmisi hingga dalam waktu singkat akan putus. Jika setelah baut ini putus terjadi lagi pembebanan pada satu baut, maka seluruh baut dapat mengalami hal yang sama dan putus secara bergantian. Biasanya dalam perhitungan dianggap bahwa hanya 50 (%) saja dari seluruh baut yang berjumlah n buah menerima seluruh beban secara merata. Jika jumlah baut efektif yang menaggung beban dinyatakan dengan n e maka, dengan menggunakan lambing lambing dari Diagram 5, besarnya tegangan geser pada baut dapat dihitung sbb. π 2 Τ = d n 4 bτ b e B ( kg. mm) 2 (2.1) T τ b = 2 ( kg. mm πd n B 8 2 b e ) τ b < τ ba
18 τ ba adalah suatu harga yang diperoleh misalnya dengan membagi kekuatan tarik 41 (kg/mm 2 ) dari bahan SS41 dengan factor keamanan Sƒ b = 6. Bagian yang mengalami konsentrasi tegangan seperti bagian ulir harus dijatuhkan dari permukaan kontak dari kopling. Dalam hal ada tumbukan, maka τ b harus dikalikan dengan factor K b yang dipilih antara 1,5 dan 3. Bagian berikutnya yang memerlukan perhatian adalah flens. Untuk kopling yang dipergunakan bagi tugas - tugas penting seperti menghubungkan turbin dengan generator, pakailah baja tempa untuk menghindari adanya bagian yang keropok. Untuk pemakaian lain umumnya dipakai besi cor, dan jika dikehendaki bahan yang agak lebih kuat dapat dipakai baja cor. Karena bagian yang keropok peka terhadap tumbukan, maka factor koreksi K f harus diambil sebesar 2 atau 3 dan dikalikan pada τ F. Dengan memakai lambing-lambang dalam Diagram 5, rumus perencanaanya adalah : T = π CF τ F C 2 Maka λ F 2T = 2 πc F λ F < λ fa
19 Jika baut pas dipakai [penyelesaian] 1) p = 65 (PS) = 0,735 65 = 47,78(kW), n 1 = 180 (rpm) 2) f c = 1,2 3) p d = 1,2 47,78 = 57,34(kW) 4) T = 9,74 10 5 57,34/180 = 3,10 10 5 (kg. mm) 5) dengan mengambil kadar karbon untuk baja liat sebesar 0,20 (%), maka kekuatan tariknya σ b adalah σ B = 0,20 100 + 20 = 40 (kg/mm 2 ) sf 1 = 6,0, sf 2 = 2,0 6) τ sa = 40/(6,0 2,0) = 3,33 (kg/mm 2 ) 7) K t = 2,0 C b = 1,0 8) d s = 5,1 3,33 1/ 3 5 2,0 1,0 3,10 10 = 98,2(mm) 100 (mm) 9) dari table 2.1, A = 355 (mm),b = 260 (mm), C = 180 (mm),l = 125 (mm) a = 25 (mm), n = 8 10) ε = 0,5, n e = 0,5 8 = 4 5 8 3,10 10 11) τ b = = 1,21 (kg/mm 2 ) 2 π 25 4 260
20 12) dengan bahan baut SS41B, σ b = 41 (kg/mm 2 ) factor keamanan sf b = 6, factor koreksi K b = 3,0 13) τ b 13) τ ba = 41/(6 3) = 2,28 (kg/mm 2 ) 14) 1,21 < 2,28, baik 15) bahan flens FC20, F = 35,5 (mm), σ b = 17 (kg/mm 2 ), sf F = 6, factor koreksi K F = 3 16) τ Fa = 17/(6 3) = 0,94 (kg/mm 2 ) 5 2 3,10 10 17) τ F = = 0, 17 2 π 180 35,5 (kg/mm 2 ) 18) 3,0 0,17 = 0,51 < 0,94 (kg/mm 2 ),baik 19) diameter luar kopling A = 35 (mm) kopling standar d s = 100 (mm), Baut : M25 x 8 (pcs) Bahan baut : SS41. Bahan flens : FC20 Ujung poros mesin yang digerakkan sering kali pendek dari pada panjang naf.
21 Kopling standar. Dalam hal demikian ukuran kopling standar harus dirubah. Disini perlu diperhatikan bahwa pasak juga akan menjadi lebih pendek. Di dalam JIS B1451, diameter luar maksimum kopling standar adalah 355 (mm). jika suatu poros harus dibuat lebih besar dari yang diperlukan, maka kopling perlu direncanakan tersendiri. Untuk melakukan perencanaan tersebut, pengetahuan dasar dan tata cara standar seperti yang diuraikan diatas tetap dapat dipergunakan.
BAB II TEORI DASAR 2.1. KOPLING Kopling : adalah alat untuk menghubungkan dan memutus putaran atau tenaga ke transmisi. Kopling (clutch) terletak diantara mesin dan transmisi, seperti diperlihatkan pada fungisnya untuk menghubungkan dan melepaskan tenaga dari mesin ke transmisi melalui kerja pedal selamapengkaitan roda gigi. Demikian juga kopling dapat memindahkan tenaga secaraperlahan-lahan dari mesin ke roda-roda penggerak (drive wheel) agar gerak mulai kendaraan dapat berlangusng dengan lembut dan perpindahan roda-roda penggerak (drive wheel) agar gerak mula kendaraan dapat berlangsung dengan lembut sesuai dengan kondisi jalannya kendaraan. Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus lurus. Rangkaian kopling : - Pelat kopling (Clutch disc) - Tutup kopling (clutch cover) - Mekanisme penggerak /pengontrol Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan gaya dari poros penggerak ke poros yang digerakan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu kedua tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, maka kopling tak tetap yang dapat 8
9 dilepaskan dan dhibungkan bila diperlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. Gambar 2.1 Ookasi di antara mesin dan transetel Persyaratan kopling Harus dapat menghubungkan transmisi dengan mesin secara lembut Pada saat menghubungkan ke transmisi harus dapat memindahkan tenaga tanpa terjadi slip. Harus dapat membebaskan hubungan dari transmisi dengan sempurna dan cepat. 2.2 Macam-macam Kopling Tetap Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengizinkan
10 sedikit ketidak lurusan sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar : (a) Kopling Kaku (1) Kopling bus (2) Kopling Flens kaku 3) kopling flens tempa (b) Kopling Luwes (1) Kopling Flens luwes (2) Kopling karet ban (3) kopling karet bintang (4) Kopling gigi (5) Kopling Rantai (c) Kopling Universal (1) Kopling Universal Hook (2) Kopling universal kecepatan tetap 2.3 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Kopling Tetap Dalam merencanakan suatu kopling tetap, hal-hal berikut ini menjadi pertimbangan.
11 1) Pemasangan yang mudah dan cepat 2) Ringkas dan ringan 3) Aman pada putaran tinggi ; getaran dan tumbukan kecil. 4) Tidak ada atau sesedikit mungkin bagian yang menjorok (menonjol). 5) Dapat mencegah pembebanan lebih. 6) Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas, dll. 2.4 Kopling Kaku Kopling kaku di pergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Kopling felns kaku terdiri atas naf dengan flens yang trebuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan pres. Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi tumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelum baut-baut flens dikeraskan. Tata cara perencanaan di susun sebagai diagram aliran di dalam Diagram 5. Tata cara ini sudah barang tentu dapat disusun lain, yaitu secara lebih sederhana atau secara lebih terperinci. Urutannya dapat dirubah.
12 Mula-mula perlu diketahui besarnya daya dan putaran yang akan diteruskan poros penggerak. Jika diameter poros penggerak sudah tertentu seperti pada poros motor listrik, periksalah diameter tersebut dan ambil diameter yang sama untuk porosyang digerakan. Menurut tata cara dalam Diagram 1, periksalah sifat dari daya yang kana diteruskan, tentukan factor koreksi dan daya rencana, dan hitunglah momen rencana. Bila bahan poros ditentukan sesuai dengan standar, maka kekuatannya dapat diketahui dengan jelas. Tetapio jika bahan tersebut ditentukan sebagai baja liat misalnya, T Gambar 2.2 Ukuran Flange ( JIS B 1451-1962) Tabel 2.1 menunjukan bentuk dan ukuran kopling flens kaku. G D F H D A Tanpa bingkai (Halus saja) Diameter luang max. Diameter lubang min L C B Kasar Halus Kasar Halus K n Kasar Halus
13 (112) (100) 25 20 40 45 75 11.2 18 22.4 31.5 4 4 10.5 10 125 112 28 22.4 45 50 85 11.2 18 22.4 31.5 4 4 10.5 10 140 124 35.5 28 50 63 100 11.2 18 22.4 31.5 4 4 10.5 10 160 140 45 35.5 56 80 112 15 20 28 35.5 6 4 14 14 (180) (160) 50 40 63 90 132 15 20 28 35.5 6 6 14 14 200 180 56 45 71 100 140 18 22.4 35.5 40 6 6 18 16 (224) (200) 63 50 80 112 160 18 22.4 35.5 40 6 6 18 16 250 224 71 56 90 125 180 23.6 28 45 50 8 6 21 20 (280) (250) 80 63 100 140 200 23.6 28 45 50 8 6 21 20 315 280 90 71 112 160 236 26.5 35.5 50 63 8 6 24 25 (355) (315) 100 80 125 180 265 26.5 35.5 50 63 8 6 24 25 Keterangan : 1. Jika tidak disebutkan secara khusus, angka-angka di dalam table berlaku umum biak untuk hakus maupun untuk kasar. 2. Pemakaian angka-angka di dalam kurung sejauh mungkin dihindarkan.
14 Diagram aliran untuk memilih kopling tetap Maka ambilah harga kadar karbon terendah sebesar 0,2 (%) dari kadar yang dimungkinkan antara 0,2 dan 0,3 %, lalu dikalikan dengan 100 dan tambahkan
15 20 pada hasil perkalian tersebut untuk memperoleh harga kekuatan tarik τ B dari bahan yang bersangkutan. Selanjutnya pilih Sƒ 1 sebesar 6 atau 5,6 dan tentukan Sƒ 2 dengan memperhatikan apakah ada alur pasak atau tangga pada poros, untuk memperoleh tegangan geser yang diizinkan τ a (kg/mm 2 ). Kemudian tentukan factor koreksi K t (lihat 1.3). jika dapat memberikan momen lentur, maka ambillah factor koreksi lenturan C b = 1, dan jika nanti ada kemungkinan mengganti kopling dengan sabuk-v atau alat transmisi lain yang menimbulkan lenturan maka harga C b perlu diambil antara 1,2 hingga 2,3. diameter polos d 3 (mm) selanjutnya dapat dihitung dengan persamaan (1.6) dan ukuran yang diambil dapat diperoleh dari harga-harga dalam Tabel 1.7. Jika kopling akan dipasang pada poros dengan menggunakan pasak, tentukan diameter luar kopling sedemikian rupa hingga harga diameter poros yang diperoleh dari hitungan terletak antara harga diameter lubang maksimum dan minimum dari table 2.1. dengan demikian maka seluruh ukuran kopling dapat ditentukan. Selajutnya hanya perlu dilakukan pemeriksaan pada diameter baut serta jumlahnya, dan tebal flens. Bahan kopling dari standar yang ada mencakup SS41B untuk baut dan mur FC20, SC42, SF45, dsb untuk flens, dll (Tabel 2.2). dalam hal ini telah diambil Elemen Tipe standar Lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik (kg/mm 2 ) Keterangan Flens Besi cor kelabu (JIS G 5501) FC20 FC25 FC30 Perlunakan temperatur Rendah Rendah 20 25
16 FC35 Rendah 30 35 Baja karbon cor (JIS G 5101) SC37 SC42 SC46 SC49 Perlunakan 37 42 46 49 Penormalan. Kadang-kadang setelah penormalan dilanjutkan dengan distemper. Baja karbon tempa (JIS G 3201) SF50 SF55 Perlunakan 50 60 55 65 Perlakuan panas yang lain juga dilakukan. SF60 60-70 Baja karbon untuk konstruksi mesin (JIS G 3102) S20C S35C S40C - - - 40 50 60 S45C - 70 Baja Karbon Untuk Konstruksi Biasa (JIS G 3101) Baja batang difinis dingin (JIS G 3123) SS41B SS50B S20C-D S35C-D - - - - 40 50 50 60 Factor-faktor keamanan yang cukup besar hingga pada umumnya ukuran yang ditentukan secara di atas akan lulus dari hampir semua pemeriksaan. Namun demikian jika ternyata masih kurang kuat, dapat diambil bahan baut yang mempunyai kadar karbon yang lebih tinggi, atau ambil bahan lain untuk flensnya.
17 Untuk dapat menyetel lurus kedua sumbu poros secara mudah, permukaan flens yang satu dapat dibubut ke dalamdan permukaan flens yang menjadi pasangannya dibubut menonjol sehingga dapat saling mengepas. Bagian yang perlu diperiksa adalah baut. Jika ikatan antara kedia flens dilakukan dengan buat-baut pas, dimana lubang-lubangnya dirim, maka mesikpun diusahakan ketelitian yang tinggi, distribusi tegangan geser pada semua baut tetap tidak dapat dijamin seragam. Makin banyak jumlah baut yang dipakai, makin sulit untuk menjamin keseragaman tersebut. Sebagai contoh dalam hal kopling yang mempunyai ketelitian rendah, dapat terjadi bahwa hanya satu baut saja yang menerima seluruh beban transmisi hingga dalam waktu singkat akan putus. Jika setelah baut ini putus terjadi lagi pembebanan pada satu baut, maka seluruh baut dapat mengalami hal yang sama dan putus secara bergantian. Biasanya dalam perhitungan dianggap bahwa hanya 50 (%) saja dari seluruh baut yang berjumlah n buah menerima seluruh beban secara merata. Jika jumlah baut efektif yang menaggung beban dinyatakan dengan n e maka, dengan menggunakan lambing lambing dari Diagram 5, besarnya tegangan geser pada baut dapat dihitung sbb. π 2 Τ = d n 4 bτ b e B ( kg. mm) 2 (2.1) T τ b = 2 ( kg. mm πd n B 8 2 b e ) τ b < τ ba
18 τ ba adalah suatu harga yang diperoleh misalnya dengan membagi kekuatan tarik 41 (kg/mm 2 ) dari bahan SS41 dengan factor keamanan Sƒ b = 6. Bagian yang mengalami konsentrasi tegangan seperti bagian ulir harus dijatuhkan dari permukaan kontak dari kopling. Dalam hal ada tumbukan, maka τ b harus dikalikan dengan factor K b yang dipilih antara 1,5 dan 3. Bagian berikutnya yang memerlukan perhatian adalah flens. Untuk kopling yang dipergunakan bagi tugas - tugas penting seperti menghubungkan turbin dengan generator, pakailah baja tempa untuk menghindari adanya bagian yang keropok. Untuk pemakaian lain umumnya dipakai besi cor, dan jika dikehendaki bahan yang agak lebih kuat dapat dipakai baja cor. Karena bagian yang keropok peka terhadap tumbukan, maka factor koreksi K f harus diambil sebesar 2 atau 3 dan dikalikan pada τ F. Dengan memakai lambing-lambang dalam Diagram 5, rumus perencanaanya adalah : T = π CF τ F C 2 Maka λ F 2T = 2 πc F λ F < λ fa
19 Jika baut pas dipakai [penyelesaian] 1) p = 65 (PS) = 0,735 65 = 47,78(kW), n 1 = 180 (rpm) 2) f c = 1,2 3) p d = 1,2 47,78 = 57,34(kW) 4) T = 9,74 10 5 57,34/180 = 3,10 10 5 (kg. mm) 5) dengan mengambil kadar karbon untuk baja liat sebesar 0,20 (%), maka kekuatan tariknya σ b adalah σ B = 0,20 100 + 20 = 40 (kg/mm 2 ) sf 1 = 6,0, sf 2 = 2,0 6) τ sa = 40/(6,0 2,0) = 3,33 (kg/mm 2 ) 7) K t = 2,0 C b = 1,0 8) d s = 5,1 3,33 1/ 3 5 2,0 1,0 3,10 10 = 98,2(mm) 100 (mm) 9) dari table 2.1, A = 355 (mm),b = 260 (mm), C = 180 (mm),l = 125 (mm) a = 25 (mm), n = 8 10) ε = 0,5, n e = 0,5 8 = 4 5 8 3,10 10 11) τ b = = 1,21 (kg/mm 2 ) 2 π 25 4 260
20 12) dengan bahan baut SS41B, σ b = 41 (kg/mm 2 ) factor keamanan sf b = 6, factor koreksi K b = 3,0 13) τ b 13) τ ba = 41/(6 3) = 2,28 (kg/mm 2 ) 14) 1,21 < 2,28, baik 15) bahan flens FC20, F = 35,5 (mm), σ b = 17 (kg/mm 2 ), sf F = 6, factor koreksi K F = 3 16) τ Fa = 17/(6 3) = 0,94 (kg/mm 2 ) 5 2 3,10 10 17) τ F = = 0, 17 2 π 180 35,5 (kg/mm 2 ) 18) 3,0 0,17 = 0,51 < 0,94 (kg/mm 2 ),baik 19) diameter luar kopling A = 35 (mm) kopling standar d s = 100 (mm), Baut : M25 x 8 (pcs) Bahan baut : SS41. Bahan flens : FC20 Ujung poros mesin yang digerakkan sering kali pendek dari pada panjang naf.
21 Kopling standar. Dalam hal demikian ukuran kopling standar harus dirubah. Disini perlu diperhatikan bahwa pasak juga akan menjadi lebih pendek. Di dalam JIS B1451, diameter luar maksimum kopling standar adalah 355 (mm). jika suatu poros harus dibuat lebih besar dari yang diperlukan, maka kopling perlu direncanakan tersendiri. Untuk melakukan perencanaan tersebut, pengetahuan dasar dan tata cara standar seperti yang diuraikan diatas tetap dapat dipergunakan.
BAB III CASIS DAN PEMINDAHAN TENAGA 3.1 Kopling Kering Plat Tunggal 1.1. Gaya Gesek Kopling Gambar FBD 3.1 cara berputarnya kopling dan plat kopling Gaya reaksi sama besar dengan gaya tekan Kedua penampang plat kopling menerima gaya tekan Nilai gesek antara kanvas dan permukaan gesek 0,25 Luas penampang kanvas tidak mempengaruhi gaya gesek Perhitungan gaya gesek Fμ = Gaya gesek F μ = Ft μ i Ft = Gaya tekan μ = Nilai gesek i = Jumlah penampang gesek Contoh : Gaya gesek pada sebuah kopling plat tunggal adalah 1 kn, μ = 0,25 Hitunglah gaya tekan Fr 1000 Ft = = = 2000 μ i 0,25 2 N 22
23 3.2 Kemampuan Pindah Momen Putar Ft = Gaya tekan Ft = Gaya reaksi F R = Gaya lingkaran R = Radius tengah kanvas Gambar FBD 3.2 momen punter Gaya lingkaran sama dengan gaya gesek F R = Fμ Momen putar adalah perkalian gaya lingkaran dan radiusnya M = F R R Contoh hitungan Seperti kopling contoh terakhir, radius tengah kanvas adalah 15 cm. Berapa kemampuan pindah momen putar oleh kopling? M = F R R = 1000 0,15 = 150 Nm Contoh : Momen putar motor * Kijang ( 1500 cc ) 120 Nm Hardtop ( 4200 cc ) 250 Nm
24 + 32 56 R = = = 14 R 2 2 4 24 Gambar 3.3 gaya gesek dan momen putar kopling maksimum Hitunglah gaya gesek dan momen putar kopling maksimum! Penyelesaian Fμ = Ft μ i = 1500 N 0,3 2 = 900 N M = F R R 24 + 32 56 fr = fμ R = = = 14 Cm = 0, 14 M 2x2 4 = 900 0,14 = 126 Nm
25 3.3 Kopling Basah Plat Banyak -Gaya Gesek Kopling 1 2 3 4 Gambar 3.4 kopling plat banyak Seluruh penampang plat kopling mendapat tekanan Nilai gesek kanvas ( kena oli ) 0,15 3.4 Perhitungan gaya gesek F μ = Ft μ i Fμ = Gaya gesek Ft = Gaya tekan μ = Nilai gesek i = Jumlah penampang gesek Contoh : Gaya gesek pada sebuah kopling basah 0,5 kn, nilai gesek kanvas Basah = 0,15 jumlah plat kopling 4 buah.
26 Fμ 500 500 Ft = = = = 416, 6N μ i 0,15 8 1,2 3.5 Perhitungan Kemampuan Pindah momen Putar F R = gaya lingkaran R = Radius kanvas tengah M = Momen Putar Gaya lingkaran sama dengan gaya gesek F R = Fμ Contoh hitungan : Seperti kopling diatas, hitunglah radius tengah kanvas jika momen putar maksimum yang dapat dipindahkan 30 Nm F M = M R = F R R x R 30 = 500 = 0,06 M = 6 Cm Contoh Perhitungan : Hitunglah nilai gesek antara kanvas dan plat gesek bila gaya gesek ( Fπ ) = 600 N dan gaya tekan ( Ft ) =750 N Hitunglah besar momen putar maksimum yang dapat dipindahkan jika diameter tengah kanvas 140 mm Penyelesaian : μ = Fμ Ft i 600 = = 750 8 600 6000 = 0,1 M = Fr R = 600 0,07 = 42Nm
BAB IV PROSES ANALISIS UNJUK KERJA (PERFORMANCE) KOPLING 4.1 Cara Kerja Kopling Penggerak tenaga atau daya pada otomotif, membawa daya dari mesin ke roda-roda penggerak. Dalam sebuah kendaraan yang menggunakan transmisi manual, daya tersebut mengalir melalui sebuah kopling (Gbr. 3.1 dan 3.2). Berarti ini berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan transmisi atau transaksel manual dengan enjin. Kopling biasanya dioperasikan melalui kaki pengemudi. Dari beberapa jenis kopling terdapat suatu alat Bantu daya untuk mengurangi tenaga pengemudi. Berbagai peranti elektronik juga digunakan dalam kopling yang digerakkan secara otomatik.. Gambar 4.1 Lokasi kopling di antara mesin dan transaksel 27
28 Kopling ditempatkan di antara roda gaya mesin dan transmisi atau transaksel. Gambar 4-2 memperlihatkan lokasi kopling pada sebuah kendaraan berpenggerak roda depan. Mesin ini dipasang secara memanjang (membujur). Sedangkan gambar 4-3 memperlihatkan lokasi kopling pada sebuah mobil berpenggerak roda depan yang dipasang secara melintang. Tata letak kopling pada sebuah mobil dengan mesin di depan yang menggerakkan roda belakang diperlihatkan pada gambar 4-2. Gambar. 4.2 mesin membujur berpenggerak roda depan, memperlihatkan kopling dan transmisi manual lima kecepatan
29 Gbr. 4.3 Dengan menginjak pedal kaki atau pedal kopling maka kopling tersebut akan bekerja Dengan menggerakkan pedal kaki maka kopling tersebut akan bekerja (Gambar 4-3 dan.-4). Pada saat pengemudi menginjak pedal kopling ke bawah, kopling tersebut akan terlepas atau terpisah dari roda gayaenjin. Dengan demikian tidak ada daya enjin yang dapat mengalir menuju transmisi atau transaksel. Ketika pengemudi melepas pedal kopling, maka kopling tersebut akan melekat atau terhubung. Hal ini akan mengakibatkan daya dari mesin dapat mengalir melewatinya. 4.2 Fungsi Kopling Kopling memiliki empat fungsi, yaitu : a) Ketika kopling tersebut dilepas (pedal kopling ke bawah/di injak), hal ini menjadikan enjin dapat berputar secara bebas tanpa menghantarkan daya menuju transmisi. b) Ketika kopling dilepas ( pedal kopling ke bawah/diinjak), hal ini menyebabkan pengemudi dapat memindahkan/mengoper persneling tranmisi ke dalam berbagai kecepatan rodagigi. Dengan demikian pengemudi tersebut dapat memilih roda gigi perseneling sesuai
30 dengan kondisi kerja kendaraan tersebut (pertama, kedua, ketiga, keempat, kelima, mundur atau netral). c) Saat terhubung ( pedal kopling dalam keadaan bergerak naik), kopling akan selip sesaat. Hal ini menyebabkan terjadi keterhubungan yang lembut dan tidak menimbulkan goncangan dalam rodagigirodagigi, poros dan bagian-bagian bergerak lainnya. Sesaat setelah enjin tersebut menghasilkan torsi yang cukup untuk mengatasi inersia kendaraan, maka roda penggerak akan berputar sehingga kendaraan tersebut mulai melaju. d) Selama terhubung (pedal kopling sudah terangkat), kopling memindahkan daya dari mesin ke transmisi. Keselipan yang terjadi pada kopling sudah hilang. 4.3 Penstarteran mesin dan Perpindahan Roda gigi Presneling Mesin otomotif tidak dapat bergerak apabila terdapat beban. Untuk mengeluarkan beban, tempatkan tuas perseneling rodagigi atau tuas pemindah transmisi (Gbr. 1-4) dalam posisi netral atau kopling dalam keadaan terlepas (Gbr. 1-5A). Kedua tindakan tersebut akan melepaskan rodagaya dari transmisinya. Dengan demikian tidak ada daya yang dipindahkan melaluinya. Sebuah mesin otomotif secara normal dapat dihidupkan apabila engkol diputarpada putaran 200rpm (revolusi per menit) atau lebih. Setelah mesin tersebut hidup dan dengankeadaan pedal kopling diturunkan (diinjak), pengemudi menggerakkan tuas perseneling rodagigi dari posisi netral ke gigi pertama. Sesaat setelah pengemudi melepaskan pedal kopling, gaya pegas mengalir melalui transmisi menuju roda penggerak dan dengan demikian kendaraan tersebut dapat bergerak. Untuk meningkatkan kecepatan kendaraan, selanjutnya pengemudi membebaskan kopling kembali dan memindahkan perseneling pada roda gigi yang lebih tinggi.
31 Gambar 4-4 dan gambar 4-5 Cara kerja kopling. (A) pada saat pedal kopling ditekan ke bawah/diinjak, kopling tersebut terbebas sehingga daya tidak mengalir melalui transmisi. (B) Ketika pedal kopling tersebut dilepas, kopling akan terhubung, memindahkan daya dari rodagaya poros engkol menuju transmisi. 4.4 Konstruksi Kopling Bentuk kopling terdiri dari tiga bagian utama (gambar 4.4 A dan B). Bagian-bagian tersebut terdiri dari rodagaya mesin, sebuah cakram gesek,dan sebuah pelat tekan. Rodagaya dan pelat tekan menggerakkan atau bagian yang bergerak. Keduanya berkaitan dan berputar dengan poros engkol enjin. (Gambar 4-5 dan 4-6).
32 Gambar 4-6 Tiga bagian utama pada sebuah kopling, yaitu roda gaya, pelat tekan, dan cakram gesek Cakram gesek merupakan bagian yang digerakkan (juga dinamakan pelat yang digerakkan atau cakram yang digerakkan). Dengan ukuran diameter sekitar 305 mm atau kurang dan berputar bersama-sama dengan poros kopling atau poros input transmisi (Gambar 4-7 dan 4-8). Keduanya harus berputar bersama-sama, akan tetapi cakram gesek dapat meluncur maju mundur melalui poros bintang. Pelat tekan, dengan adanya pegas yang jumlahnya satu atau lebih disatukan dnegan penutup kopling (Gambar 4-7). Rakitan pelat tekan ini akan diikat dengan menggunakan baut terhadap roda gaya dan berputar bersama-sama dengannya. Gaya pegas tersebut menyebabkan cakram tekanan menekan rodagaya selama kopling tersebut dalam keadaan terhubung. Poros input transmisi memiliki garis sumbu yang sama dengan poros engkol mesin (Gambar. 4-7). Ujung kecil pada poros input tersebut yang dinamakan bantalan pilot atau bos masuk pada ujung poros engkol. Bantalan depan transmisi atau bantalan poros input transmisi menumpu ujung satunya lagi dari poros input tersebut.
33 Gambar 4-7 Kopling pegas ulir, sebagian dipotong untuk memperlihatkan konstruksi bagian dalamya Gambar 4-8 Rakitan kopling di antara mesin dan transmisi. Pada poros input transmisi tersebut memiliki garis sumber yang sama denganporos engkol mesin.
34 Pelepasan kopling (dengan menekan pedal kopling ke bawah/menginjak), akan menggerakkan pelat tekan untuk menjauhi cakram gesek. Kemudian apabila pedal kopling dilepas (tidak diinjak lagi), akan mengakibatkan koplingnya terhubung. Gaya pegas akan menjepit cakram gesek di antara pelat tekandan rodagaya. Selanjutnya cakram gesek dan poros input transmisi berputar bersama-sama dengan rodagaya. Beberapa jenis kopling, ketika pengemudi menginjak pedal kopling (Gambar 4-9), penghubung pada garpu kopling mengakibatkan terjadi pergerakkan melalui sumbu putarnya (pivot). Dorongan garpu mendesak bantalan pelepas atau bantalan pembebas (Gambar 4-7 dan 1-9). Gaya ini akan mengakibatkan bantalan pelepas masuk ke dalam melawan jari-jari pelepas atau tuas-tuas (akan dibahas secara terpisah) di dalam rakitan pelat tekan. Melalui pivot tersebut akan mengakibatkan terjadi dorongan pada pelat tekan untuk menjauh dari cakram gesek. Gambar 4-9 Penampang potong sebuah kopling memperlihatkan penghubung
35 Sesaat setelah pelat tekan bergerak menjauh dari cakram gesek, suatu celah yang sempit terbuka di antara pelat tekan dan cakram gesek (Gambar 4-9). Celah sempit lainnya terjadi jug adi antara cakram gesek dan rodagaya. Celah tersebut akan membebaskan kopling sedemikian sehingga tidak ada daya yang mengalir melauinya. Pergerakkan cakram gesek tersebut sekira 1,5 mm mulai dari terhubung hingga terlepas. 4.5 Cakram Gesek Gambar 1-6 dan 1-10 memperlihatkan cakram gesek. Di sini terdapat sebuah gub dan pelat, pegas bantalan, dan pegas peredam. Pegas bantalan yang sedikit bergelombang ditempatkan pada pelatnya. Sedangkan permukaan gesek ditempatkan dalam pegas bantalan tersebut. Ketika kopling tersebut terhubung, pegas bantalan tersebut akan menekan secara perlahan untuk meredam goncangan saat terjadi hubungan. Pegas peredam atau pegas torsi yang berbentuk pegas ulir dipasang di sekeliling hub. Hub tersebut digerakkan melalui pegaspegas. Hal ini akan membantu mengurangi getaran torsi yang ditimbulkan oleh impuls daya mesin. Dengan demikian akan melembutkan aliran daya yang menuju transmisi. Gambar 4-10 Cakram gesek, atau cakram kopling. Permukaan dan cincin penggerak telah dipotong untuk memperlihatkan pegas-pegasnya.
36 Permukaan beberapa jenis cakram gesek terbuat dari katun dan serat asbes yang dianyam atau dicetak bersama-sama. Selanjutnya bahan-bahan tersebut disatukan dengan menggunakan resin atau bahan pengikat lainnya. Ada beberapa jenis cakram gesek yang menggunakan kawat tembaga yang dianyam atau disisipkan (dipres) ke dalam permukaannya untu menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi. Namun demikian, karena asbes dapat membayakan kesehatan, maka sekarang sudah banyak yang diganti dengan bahan-bahan lainnya. Ada juga beberapa jenis cakram gesek yang permukaannya menggunakan keramik logam. 4.6 Kopling Pegas Ulir Gaya jepit ada rakitan pelat tekan dihasilkan melalui pegas diafragma tunggal atau melalui beberapa pegas ulir. Dalam hal ini suatu setelan di sekeliling antara penutup dan pelat tekan (Gambar 4-8 dan 4-11). Dengan melakukan penginjakan pedal kopling akan memberikan gaya sedemikian sehingga bantalan pelepas akan mendesak tuas pelepas. Ketiganya diperlihatkan dalam Gambar-11. Sumbu putar (pivot) berada di baut mata. Penopang selanjutnya membawa gereakan menuju pelat tekan. Hal ini akan menyebabkan terjadi gerakan yang menjauhi cakram gesek 9 Gambar 4-8 dan 4-9), menekan pegas dan melawan penutup kopling. Dengan demikian kopling tersebut akan terlepas. Dengan melepas pedal kopling akan mengakibatkan pegas ulir tersebut memanjang, sehingga akan menjepit cakram gesek kembali di antara pelat tekan dan rodagaya. Dengan demikian kopling akan terhubung kembali (Gambar 4-4 dan gambar 4-5).
37 Gbr. 4-11 Pembongkaran kopling pegas ulir. (Chrysler Corporation) Pegas ulir harus cukup kuat untuk mencegah agar kopling tersebut tidak terjadi keselipan. Namun demikian, apabila pegas tersebut sangat kuat akan menyebabkan pengemudi harus menginjak pedal kopling secara keras. Untuk mengatasi hal ini, salah satu penyelesaiannya adalah dengan menggunakan kopling semi sentrifugal (Gambar 4-9). Kopling jenis ini terdapta pemberat pada ujung tuas pelepasnya. Ketika kecepatannya ditingkatkan, gaya sentrifugal akan mengakibatkan pemberat menambahkan gaya terhadap pegas. (Gambar 4-11) memperlihatkan jenis lain dari kopling semi sentrifugal. Saat kecepatannya ditingkatkan, peluncur bergerak keluar untuk menaikkan gaya jepit terhadap cakram geseknya. 4.7 Kopling Pegas Diafragma Kopling pegas diafragma (Gambar 4-1 dan 4-12) kebanyakan digunakan dalam transaksel manual dan beberapa kendaraan berpenggerak roda belakang. Sebuah pegas Belleville atau pegas diafragma (Gambar 4-13A )memberikan daya melalui cakram gesek untuk menekan rodagaya. Pada pegas tersebut terdapat jari-jari yang mengerucut menuju bagian dalam dari sebuah gelang padat. Pegas
38 diafragma bekerja seperti halnya tuas pelepas untuk menghasilkan gaya pegas saat kopling dibebaskan. Diafragma bekerja sebagaimana halnya menekan tutup sebuah kaleng oli. Setelah didorong ke dalam, diafragma tersebut akan memegas kembali apabila gaya yang dikenakan terhadapnya dilepas. Gambar 4-13 memperlihatkan kopling dalam keadaan terhubung. Saat pengemudi menhinjak pedal kopling, bantalan pelepas terdorong mendesak jari-jari pada pegas diafragma. Hal ini mengakibatkan diafragma melalui pivot yang ad adi sekitar gelang pivot baagian dalam dan piringan ke dalam. Pada saat yang sama, bagian luarnnya bergerak pada arah yang berlawanan dan mendorong pelat tekan menjauh dari cakram gesek. Hal yang demikian akan menyebabkan kopling tersebut terbebas (Gambar 4-13). Gaya pegas yang dihasilkan bervariari tergantung ukuran dan ketebalan dari pegas diafragma tersebut. Ada beberapa mobil menggunakan kopling tarik pegas diafragma (Gamabr 4-14). Dalam bantalan pelepasnya terdapat flens yang ditumpangkan pada permukaan dalam jari-jari pegas diafragma. Penginjakan pedal kopling menyebabkan garpunya menarik bantalan pelepas dan jari-jari untuk keluar. Hal ini akan menarik pelat tekan menjauh dari cakram gesek sehingga membebaskan kopling.