Kopling

BAB III

KOPLING

          Kopling adalah salah satu elemen dengan fungsi utama adalah sebagai penerus daya atau putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti, di mana poros tersebut terletak dalam satu sumbu lurus atau sedikit berbeda sumbunya.

          Pada dasarnya kopling dapat dibagi menjadi dua golongan pada prinsip kerjanya yaitu

1.     Kopling Tetap / kopling mati dimana kopling tersebut menghubungkan dua buah poros jika akan memutuskan atau menghubungkan hubungan tersebut maka kondisi kedua poros dalam keadaan diam (mesin dimatikan).

2.     Kopling tak tetap / kopling hidup dengan jenis ini kedua pporos dapat dihubungkan atau diputuskan dengan keadaan mesin hidup atau poros dalam keadaan berputar.

I.                   Kopling Tetap

Kopling tetap mencakup semua kopling kaku yang tidak mengijinkan ketidak lurusan sumbu poros, kopling luwes yang mengijinkan sedikit ketidak lurusan kedua sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan membentu sudut yang cukup besar.

1.     kopling kaku

-         kopling bus

-         kopling flens kaku

-         kopling flens tempa

2.     kopling luwes

-         kopling flens luwes

-         kopling karet ban

-         kopling karet bintang

-         kopling gigi

-         kopling rantai

3.     kopling universal

-         kopling universal hook

-         kopling universal kecepatan tetap

A.Hal – hal penting dalam Perencanaan Kopling

1.  Pemasangan mudah dan cepat

2.  Ringkas dan ringan

3. Aman pada putaran tinggi ; getaran dan tumbukannya kecil

4.     sesedikit mungkin atau tidak ada sama sekali bagian yang menonjol

5.     Dapat mencegah pembebanan lebih

6.     Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros jika terjadi pemuaian karena panas

B.   Kopling Kaku

Kopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris lurus. Apabila terjadi kedua sumbu tersebut tidak segaris akan mengakibatkan getaran transmisi serta tidak dapat mengurangi tumbukan yang terjadi. Maka sebelum pemasangan kopling ini kedua poros harus disetel terlebih dahulu supaya keduanya berada dalam posisi segaris lurus dengan tepat sebelum baut pengikat dikeraskan atau dikunci kuat.

Dibawah ini adalah salah cara untuk memilih kopling tetap jenis flens

1.     daya yang ditransmisikan P (kW) : putaran poros n₁ (rpm)

2.     faktor koreksi f_c

3.     daya rencana P_d (kW)

4.     Momen rencana T (kg/mm)

5.     bahan poros perlakuan; Kekuatan tarik σ_b (kg/mm²) ; apakah ada tangga atau alur pasak ; faktor keamanan Sf₁ dan Sf₂

6.     tegangan geser poros yang diijinkan τ_sa (kg/mm² )

7.     faktor koreksi untuk puntiran K_t ; faktor koreksi lenturan C_b

8.     diameter poros D_s

9.     Diameter luar kopling felns A (mm) ; Diameter naf (bos) C(mm) ;panjang naf L(mm) : Diameter pusat baut B9mm) : Diameter baut a (mm) : jumlah baut

10.                   Nilai efektif ε : jumlah baut efektif n_e

11.                  Tegangan geser baut τ_b (kg/mm² )

12.                  bahan baut (perlakuan panas); Kekuatan tarik σ_b (kg/mm²); faktor keamanan Sf_b faktor koreksi K_b

13.                  Tegangan geser baut yang diijinkan τ_sa (kg/mm² )

14.                   K_b τ_b ; τ_ba

15.                  bahan Flens tebal flens F (mm); kekuatan tarik σ_b (kg/mm²); faktor keamanan Sf_F faktor koreksi K_F

16.                  tegangan geser yang diijinkan untuk flens

17.                  tegangan geser flen

18.                   K_F   τ_F ; τ_fa

19.                  Diameter luar kopling flens A (mm) : diameter poros d (mm): jumlah baut n ; bahan baut ; bahan flens

Dengan cara tersebut diatas akan didapatkan jenis kopling yang tepat dan aman dipergunakan jika kita perhatikan urutan diatas terdapat beberapa pengulangan hal tersebut dilakukan dengan beberapa koreksi demi keberhasilan pemilihan kopling flens.

 

C.   Kopling Karet Ban

Peralatan yang mempergunakan kopling kaku  memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua sumbu poros yang akan dihubungkan menjadi satu garis lurus. Untuk menghindari kesulitan tersebut dapat dipergunakan kopling karet ban. Kopling dapat bekerja dengan baik meskipun kedua sumbu poros yang dihubungkan tidak benar – benar berada dalan satu garis lurus. Selain itu kopling ini dapat meredam tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi.

Keunggulan dari kopling karet ban lainnya adalah pemasangan dan pelepasan dapat dilakukan dengan mudah dengan jepitan baut pada ban karetnya dan juga dapat menghindari kontak listrik yang terdapat pada kedua poros karena sifat karet sebagai isolator.

                                                                                    C

      e                                                                               

                                                       θ 

                Eksentrisitas e                    Inklinasi θ                                       Kompresi tidak lebih

                  tidak  lebih dari 1 %              tidak lebih dari 4⁰                           10 % tebal kopling C

                    diameter kopling                                                                          perpanjangan tidak lebih dari 5%

                                                                                                                         tebal kopling

 

                                   karet luar                    berkas kawat

                    baut pengikat                              

 

              poros I                                                                     poros II

 

                                                                               karet dalam

 

                        benang ban

D.   Kopling Fluida

Tahun 1905 Fettinger dari Jerman untuk pertama kalinya membuat kopling yang meneruskan putaran atau daya dengan media perantara fluida. Dimana kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis dan kopling ini disebut sebagai kopling fluida.

Suatu impeler pompa dan raner turbin dipasang saling berhadapan, dimana keduanya berada di dalam ruangan yang berisi minyak .Jika poros input yang dihubungkan dengan impeler pompa diputar maka minyak akan mengalir dan akan menggerakan raner turbin yang dihubungkan dengan poros output. Dalam keadaan kerja normal putaran poros output lebih rendah dibandingkan dengan putaran poros input. Perbedaan putaran ini disebut slip yang besarnya 2 sampai 5 % dari putaran poros input.

Keuntungan menggunakan kopling fluida adalah bahwa getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak akan  saling diteruskan. Demikian juga bila terjadi pembebanan lebih mesin penggerak mula tidak akan terkena momen yang melebihi batas kemampuannya, sehingga umur dari mesin penggerak menjadi bertambah lama. Selain hal tersebut diatas , diameter poros dapat dibuat menjadi lebih kecil serta percepatan putaran dapat berlangsung lebih halus dibandingkan dengan kopling mekanik lainnya.

Momen puntir yang diteruskan adalah berbanding lurus dengan pangkat lima dari diameter luar kopling dan kwadrat dari putaran.

Karena sifat sifat tersebut diatas maka koping ini banyak dipakai sebagai penerus daya pada alat alat besar, (lokomotif dan sebagainya), baik yang digerakkan motor listrik maupun motor bakar.

 

Bermacam – macam kopling fluida pada saat telah banyak dikembangkan sesuai dengan penggunaanya. Kopling ini termasuk murah dan sederhana dengan isi minyak yang tetap sebagai fluida pengantarnya, diantaranya terdapat penyimpan minyak di dalam sirkuit alirannya.

II.                Kopling Tak Tetap

A.   Macam – macam Kopling Tak Tetap

1.     Kopling Cakar

Kopling ini meneruskan  momen dengan kontak positip ( tidak dengan perantaraan gesekan) sehingga tidak terdapat slip dalam mengantarkan putaran / dayanya. Terdapat dua bentuk kopling cakar yaitu :

Kopling cakar persegi yang dapat meneruskan putaran dengan arah bolak – balik namun kopling ini tidak dapat dihubung dalam keadaan berputar tapi dapat dilepaskan dalam keadaan berputar. Dengan demikian tidak dapat dikategorikan sebagai kopliing tak tetap sepenuhnya.

Kopling cakar spiral dapat dihubungkan dan dilepaskan dalam keadaan berputar namun arah putarannya hanya satu arah saja. Karena terjadi tumbukan yang besar pada saat menghubungkan dalam keadaan berputar , maka cara menghubungkan hanya boleh dilakukan jika poros penggerak berputar kurang dari 50 rpm.

 

2.     Kopling Plat

Kopling plat adal kopling dengan menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang pada kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya atau putaran melalui gesekan antara kedua plat yang dipasang pada kedua poros tersebut. Konstruksi kopling ini sangat sederhana dan dapat diopersikan dalam keadaan mesin mati ataupun dalam kedaan berputar.  Karena kesederhanaannya ini maka kopling banyak dipakai terutama pada alat – alat transportasi.

Berdasarkan jumlah plat yang digunakan kopling ini terbagi menjadi :

a.     Kopling plat tunggal.

b.     Kopling plat jamak (banyak)

Berdasarkan keadaan kerjanya kopling ini dibagi menjadi  :

a.     Kopling plat kering

b.     Kopling plat basah

Berdasarkan pelayanan kerjanya (pengoperasiannya)

a.     Kopling plat manual

b.     Kopling plat hidrolis.

c.      Kopling plat neumatik

d.     Kopling plat elektromagnetis

Kopling plat saat aktif

Kopling plat saat tidak aktif

Untuk pemilihan jenis kopling plat ini dapat kita sesuaikan dengan kondisi dan likungan kerja kopling ini serta tujuan penggunaan kopling.

				KOPLING  PLAT BANYAK

 

Tabel harga μ dan p_a  untuk permukaan gesek kopling plat

Bahan permukaan kontak (gesek)	μ		pa (kg/mm2)
	Kering	dilumasi
Besi cor dengan besi cor	0,10 – 0,20	0,08 – 0,12	0,09 – 0,17
Besi cor dengan perunggu	0,10 – 0,20	0,10 – 0,20	0,05 – 0,08
Besi cor dengan asbes (ditenun)	0,35 – 0,65	-	0,007 – 0,07
Besi cor dengan serat	0,05 – 0,10	0,05 – 0,10	0,005 – 0,03
Besi cor dengan kayu	-	0,10 – 0,35	0.02 – 0,03

Kerja penghubung yang diijinkan dibatasi menurut banyaknya penghubung (dalam hal ini adalah plat penghubungnya) dalam suatu jangka waktu tertentu. Kenaikan temperatur juga dibatasi juga umur plat gesek juga sangat perlu diperhitungkan.

Meskipun kopling plat sangat sederhana sebanyak mungkin segi yang penting harus diperhatikan, agar kopling dapat bekerja dengan halus dan aman hal ini disebabkan karena kopling adalah sebagai elemen yang penting.

3.     Kopling Kerucut

KOPLING KERUCUT

aktif

Tidak aktif

Kopling kerucut adalah salah satu bentuk kopling tak tetap dengan cara kerja memanfaatkan bidang gesek sama dengan kopling plat dengan konstruksi yang sederhana dan mempunyai keuntungan dengan gaya aksial yang kecil dapat mentransmisikan daya momen yang besar. Bentuk kopling kerucut adalah sebagai berikut :

 

4.     Kopling Friwil

Dalam pemesinan sering kali diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirinya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dengan poros yang digerakkan. Kopling yang diperlukan tersebut di atas adalah kopling friwil yang saat ini banyalk dikembangkan untuk kebutuhan – kebutuhan dalam pemesinan.

 

Jika poros penggerak berputar berlawanan arah jarum jam, atau jika poros yang digerakkan berputar lebih cepat dari pada poros penggerak, maka bola atau rol akan lepas dari jepitan hingga tidak terjadi penerusan daya atau momen. Gerakan ini sangat banyak digunakan dalam otomatisasi mekenis.

5.     Rem

Rem termasuk jenis mekanik kopling dengan fungsi utama menghentikan putaran poros dan juga mencegah putaran yang tidak diinginkan. Efek pengereman terjadi disebabkan oleh gesekan dan secara elektrik/listrik dengan serbuk magnit, arus pusar, fasa yang dibalik , arus searah yang dibalik atau penukaran kutub dan lain sebagainya.

Rem dengan gesekan dapat diklasifasikan sebagai berikut :

a.     Rem blok ( tunggal / ganda )

b.     Rem drum

c.      Rem cakra

d.     Rem pita

e.      Dan lain sebagainya yang tidak kita bahas disini

Ad. a.1. Rem Blok Tunggal

 

Rem blok tunggal adalah jenis rem yang paling sederhana yang terdiri dari satu blok rem yang menekan satu sisi dari drum rem. Pada blok rem biasanya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila telah aus atau habis. Bahan dari drum rem biasanya terbuat dari besi cor atau baja cor. Blok rem adalah bagian yang terpenting dimana dulu bahan rem terbuat dari besi cor , baja liat, perunggu , kuningan, tenunan asbes, pasta asbes, serat, kulit dan lain sebagainya. Akhir – akhir ini dikembangkan bahan gesek yang terbuat dari damar, serbuk logam dan keramik, bahan yang terbuat dari tenunan  terdiri dari tenunan asbes sebagai rangka dengan plsatik cair atau minyak kering sebagai perekat dan dicetak atau keraskan. Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan , ketahanan dan dapat melakukan pengereman dengan halus, disamping juga tidak melukai permukaan drum dan dapat menyerap getaran yang ditimbulkan pada saat pengereman.

Ad.  a. 2 . Rem Blok Ganda

Pada rem blok tunggal terdapat kekurangan yang tidak menguntungkan yaitu penekanan pada satu sisi pada drum rem, sehingga menimbulkan momen yang besar pada poros roda serta menggunakan daya tekan yang besar. Kekurangan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan blok rem ganda yang diletakan pada dua sisi drum yang berlawanan arah, baik dari dalam drum rem ataupun dari bagian luar drum rem. Rem jenis ini  disebut dengan rem blok ganda.

Rem blok ganda dengan penekanan dari bagian luar drum dipergunakan pada mesin – mesin industri dan kereta rel. sedangkan rem blok ganda dengan penekan dari dalam drum pada umumnya dipakai pada kendaraan – kendaraan jalan raya.

Blok rem

drum

Rem aktif

Rem tidak aktif

Teknik menekan pada rem ini dapat dilakukan secara : mekanik (rem tangan atau pijak); pneumatik ; hidrolik atau juga secara elektrik.

Ad .b. Rem Drum

Rem drum pada prinsipnya sama dengan rem blok ganda hanya saja pada rem drum elemen geseknya terletak didalam dan paling banyak digunakan pada kendaraan jalan raya. Dengan sistem penggerak elemem gesek dapat dilakukan secara mekanik (tangan/pijak); hidrolik ; pnumatik ataupun juga secara elektrik.

Ad.c .Rem Cakera

Rem aktif

Rem tidak aktif

Rem ini juga dikenal sebagai rem cakram di mana cara kerja rem ini ialah ; sebuah cakera dari baja yang dijepit oleh elemen gesek dari kedua sisinya pada waktu melaksanakan pengereman. Keunggulan rem ini adalah mempunyai sifat yang baik dan mudah dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik. Rem ini paling panyak digunakan pada roda bagian depan, adapun kelemahan rem ini adalah umur elemen gesek yang pendek, serta ukuran silinder rem yang besar pada roda.

Ad .d.rem Pita

Rem Pita Tunggal (putaran satu arah)

Rem Pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang dilapisi bahan gesek, drum rem dan tuas. Dapat dilihat dalam gambar berikut ini :

							Rem Pita deferensial
		Rem pita dua arah putaran						Rem Pita dua arah putaran

 

Pada rem pita tunggal pengereman bekerja pada saat tuas diberi gaya f dan menarik pita sehingga pita akan menekan drum dan terjadi gesekan pengereman, dimana salah satu ujung pita diikatkan pada pengikat.Sedangkan pada rem dua arah putaran bekerja jika kedua ujung pita ditarik sehingga terjadi gesekan pita dengan drum rem.