71
BAB I DATA MESIN Adapun tipe mobil yang akan diselidiki design koplingnya adalah Isuzu D-Max 4x4 diesel engine offroad. Dengan gambaran assembly sebagai berikut: TIPE PRODUK 4JJI TUGAS PERANCANGAN KOPLING.ARMAN NATAL PURBA Page 1

Perancangan Isuzu D Max

Embed Size (px)

DESCRIPTION

kopling isuzu d max 4x4............

Citation preview

BAB IDATA MESINAdapun tipe mobil yang akan diselidiki design koplingnya adalah Isuzu D-Max 4x4 diesel engine offroad.Dengan gambaran assembly sebagai berikut:TIPE PRODUK 4JJI

Gambar 01.Assembly sistem koplingKopling merupakan perantara putar antara mesin dengan kotak transmisi.Jika di perkecil lagi pengamatan terhadap sistem kopling maka bisa dilihat pada gambar berikut ini:

Gambar 02.Kopling secara menyeluruh isuzu D-maxDaya Maksimum : 136 PsPutaran Maksimum : 3400 rpmBAB IIPEMBAHASAN2.1 Tujuan Re-design Ulang Setelah melakukan pengukuran dimensi terhadap kopling beserta pengambilan data-data yang lainnya,maka dilakukan kalkulasi yang mana bertujuan untuk:1. Mengetahui secara pasti material apa yang cocok digunakan terhadap dimensi tersebut.2. Mengetahui faktor keamanan dan faktor kegagalan dalam perancangan elemen kopling3.Bisa memperikirakan kegagalan kopling isuzu d-max serta Tahu solusi dari masalah tersebut.2.2 KalkulasiA. Design PorosPoros pada clutch terhubung ke main shaft pada transmisi dimana ketika dua poros ini berhubungan, dikenal dengan gigi-4(putaran engine=putaran propheler roda atau 1:1).

Gambar 03.Poros kopling Jika dilihat dari samping maka:

Gambar 04.Dimensi poros koplingKarena diameter poros bertingkat,maka kami mengambil ukuran terkecil dari tingkat diameter poros tersebut untuk mewakili semuanya.Dengan alasan tegangan tertinggi berada pada poros yang ramping. Yang akan dihitung dalam pengkalkulasian pada poros,maka bisa dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 05.Ukuran yang akan dimasukkan ke rumusDiketahui: l = 278,993 mm g = 9,81 m/s2 Dporos = 26,5 mm Massa(m): Untuk menentukan Berat,maka ada empat buah massa yang akan di jumlahkan untuk diturunkan menjadi gaya (F), 1.Berat kanvas Diketahui: Tipe kanvas yang digunakan glass fiber-epoxykanvas = 2,1 Gram/cm3Baja pelat yang digunakan adalah baja konvensional(plain carbon steel). baja = 7,85 Gram/ cm3 tabel

Gambar 07. Ketebalan kanvas dan plat tengah

mkanvas = 2 (Do2 Din2). (Literatur 3 hal 87 )mkanvas = 2 ((25 cm)2 (16 cm)2).mkanvas = 2 (369 cm2).mkanvas = 2 (110,7 cm3).(2.1 gram/cm3)/4mkanvas = 2 237,47 gram/4mkanvas = 373,167 Gram

Gambar 01.Dimensi Plat gesek dilihat dari depanmplate = 2 (Do2 Drata-rata2). ( Literatur 3 hal 163)Drata-rata = (dmin + dmax)/2 = (125,84+86)/2 = 10,592 cmmplate= 2 ((25cm)2 (10,592 cm)2).mplate = 2 (512,8095 cm2).mplate = 2 (512,8095 cm2).mplate = 2 (512,8095 cm2).mplate = mplate= 1265,1744 Gram

mnaf =

= = 104,067 grammpegas= 131,4 gram (didapat dari pengukuran)

jadi ;Berat plat kopling menyeluruh(overall) adalahm = (mkanvas )+(mplate) +(mnaf )+(mpegas )m = 373,167 + 1265,1744 + 104,067 + 131,4m = 1873,8084 gramatau setara dengan 1,87381 kg

Gambar 06.DBB poros koplingFA = 9,81 m/s2. 1,87381 KgFA = 18,3820 N MB = 0 MB - FA . l= 0 (Literatur 2 hal 145)MB= (18,3820 N) . (0,28993 m )MB= 5,3295 N.mPmesin = 136 Ps = 136 x 0,7355 = 100,28 Kw

Putaran (n) : 3400 Rpm Selanjutnya,variabel diatas di turunkan ke torsi,menjadiP = T= = = 281,63 N.mDitanya: Tegangan geser () Tegangan normal ()

1. Tegangan Normal () = = = = 3,75 N/mm2 atau 3,75 Mpa 2. Tegangan geser () = = = = 77,04 N/mm2 atau 77,04 Mpa

MENGGABUNGKAN TEGANGAN DENGAN GRAFIK MHOR CIRCLE

Gambar 08.Elemen distribusi tegangan

231Gambar 09. Lingkaran Mohr porosMaka dari lingkaran Mohr,kita bisa mengetahui 1,2,dan 3 yaitu:1 = 78,94 MPa2 = 0 (berada pada titik sumbu)3 = -75,19 MpaSelanjutnya menentukan nilai s ( Tegangan yang bekerja secara menyeluruh):s =

s = s = s = s = s = 133,49366 MPa ( Literatur 4 Hal 79)

sekarang tentukan Faktor Keamanan (Fs) :

Bahan yang dipilih AISI 6150,yield point:745 Mpa (sumber: Tabel 12.2b typically Applications and mechanical property ranges for oil-quenched and tempered plain carbon and alloy steels (Materials Science and Engineering, W.D Calister)).

Fs =

Fs =

Fs = 5,58

TORSI YANG DI RENCANAKAN

Tdesign = T . Fs(Literatur 5 hal 122)Tdesign = (281,63 N.m) . (5.58)Tdesign = 1571,50 N.m

MOMEN AKIBAT GESEKANMG = Tdesign x (Literatur 5 hal 124)MG = (1571,50 N.m) x (1,5) = Factor konstanta 1.2 s/d 1.5 MG = 2357,25 N.m dipilih 1.5 untuk memperoleh gesekan yang besar

B.Kalkulasi Naf dan Spline Spline merupakan sejenis pasak yang berjumlah banyak tapi menyatu dengan poros.Sedangkan naf adalah pasangan suaiannya.Biasanya suaian pas.

Gambar 10.Pasangan Spline and Naf

Gambar 11.Naf

Gambar 12. SplineDiketahui : Panjang Spline terukur : (8,53 cm + 8,86 cm)/2 = 8,695 cm D poros = 30 mm = 745 Mpa (material poros = material naf) Fs poros = 5.58 (berdasarkan yang telah ditentukan sebelumnya) Jumlah spline:12 buahDitanya: - Tegangan-tegangan yang bekerja.- Lebar spline teoritis dan dibandingkan dengan lebar spline hasil pengukuranPeyelesaian:

Gambar 11.Macam-macam pasak(M.F.Spotts)1.Tegangan yang bekerja() = (literature 2 hal 128) = = 133,51 Mpa2. Tegangan geser yang bekerja pada spline () = (literature 2 Hal:128) = = 23,926 Mpa3. Torsi yang bekerja pada Spline (T) T = (Literatur 2 Hal:129) J = = 48390,841 mm T = T = 77186,62 N.mm atau 77,19 N.m4. Gaya yang bekerja per satu pasak(F) F = T/r (Literatur 2,Hal:134) F = F = 5146 N Karena spline berjumlah 12 buah,maka: F = = = 428,83 N/satu buah pasak5. menentukan panjang spline secara teoritis(l) l = l = l = 71,93 mm atau 7,19 cm6.Perbnadingan hasil panjang spline teoritis dengan hasil pengukuran:l teoritis = 7,19 cml pengukuran = 8,695 cmD. Sistem pemindahan daya pada kopling Dalam merancang suatu kopling geseken di inginkan sekecil mungkin dan diharapkan penyambungan daya putar ke poros transmisi input terjadi dalam waktu singkat,yaitu daya putar tidak hilang akibat slip.

Gambar 14.Posisi kopling dalam konstruksi sistem pemindah dayaDari hasil pengambilan data terhadap kopling isuzu D-max 4x4 tersebut maka kami mendapatkan data yang akan mendukung penganalisaan tentang karakteristik kopling,adalah sebagai berikut:

Gambar 16.spesifikasi standarTekanan permukaan yang diberikan oleh pegas diafragma adalah sebagai berikut:

Gambar15.Tekanan permukaan yang diterima pelat gesek akibat pegas diafragma

Diketahui: r in = 80 cm r out = 12,5 cm F pressure = 6860 N = 0,2 P max = (LIteratur 2 hal 145) P max = P max = P max = P max = 236609,65 N/m2

Ditanya: Fn:........?T:.....?1. Gaya normal yang bekerja pada clutch(Fn) Fn = 2.P max.r inner.(r outer r inner) (literatur2,Hal:138) Fn = 2.22/7. 236609,65 N/m2.0,08 m.(0,125 m 0,08 m) Fn = 2.22/7. 236609,65 N/m2.0,08 m.(0,045 m) Fn = 2.22/7. 236609,65 N/m2.0,08 m.(0,045 m) Fn = 2.22/7. 851,79474 N Fn = 5354,1384 N

2. Menentukan Torsi yang bekerja pada pelat gesek(T) T = ..(r outer + r inner). T = . 0,2 (0,0125 m + 0,08 m). 5354,1384 N T = . 0,2 (0,205 m). 5354,1384 N T = . 0,2 1097,5984 N.m T = 109,75984 N.m Kesimpulan:Ketika R outer : 0,125 m R inner : 0,08 mMaka perbnadingan Ro/Ri = 1,5625 .Torsi yang terjadi : 109,15984 N.mJika F beban lebih besar antara mesin dan output transmisi dan turunkan ke torsi yang terjadi pada kopling,jika lebih dari 109,15974 N.m,maka kopling tersebut akan slip,Fn yang terjadi : 5354,1384 N semakin tinggi harga Fn,maka kemungkian slip menjadi sedikit,dan pemindahan daya berlangsung secara cepat tanpa ada keterlambatan hubungan(hasil didapat dari variabel-variable terukur,kopling isuzu D-max 4x4 diesel offroad)Fn bisa di tingkatkan dengan cara:1.Menaikkan koefisien gesek kanvas2.Menaikkan selisih antara R outer dengan R inner.

E.Mengkalkulasi Umur Release Bearing

Gambar 14.Release BearingPada prakteknya untuk memilih bantalan, bantalan tersebut harus dihitung umur pada bantalan selama menerima gaya-gaya yang terjadi.Pada release beraing penekan pegas difragma,maka gaya penekanan yang diberikan adalah sejajar/searah sumbu,dan digunakanlah tappered roller bearing.

Gambar 17.Tappered roller bearing yang digunakan pada release bearing isuzu D-max 4x4Jenis beraing yang digunakan adalah sesuai standar berdasarkan diameter inner dan diameter outer terukur.

Perhitungan untuk umur bantalan release beraing adalah sebagai berikut :Diketahui : Gaya untuk membebaskan kopling standar:

Fa(Gaya aksial) = (49+98)/2 = 73,5 N Fr(Gaya radial) = Massa bearing . gravitasi = 0,3 Kg x 9,81 m/s2 = 2,943 N

D(diameter luar) = 70 mm d(diameter dalam) = 30 mm(i)C (gaya yang bekerja pada poros) (gambar berikut berdasarkan nilai d:)

C = 50000n (putaran poros) = 3400 RpmNilai Xa dan Ya di ambil dari tabel.

Xa = 1,66 Ya= 1v = faktor ring1 jika ring dalam berputar 1,2 jika ring luar berputar V kita gunakan 1P = beban ekivalenP = v. (Xa.Fr + Ya.Fa) (Literatur 4 hal 137).P = 1.(1,66. 2,943 N + 1. 73,5 N)P = 4,88538 + 73,5P = 78,38538 NL = (C/P) 0,3333 (Literatur 4 hal 167)

L = (50000 / 78,385 N)3L = (637,87714)0,33333L = 6,941 N

Lh = Lh = Lh = Lh = 34 jam

KESIMPULAN1.Umur bearing ini di dasarkan apabila putaran mesin konstan 3400 Rpm2.Bearing ini di asumsikan mendapatkan beban konstan sebesar 73 N dari tekanan balik pegas diafragma karena membebaskan koping3.sehingga jika menekan kopling oada 3400 Rpm ditahan tanpa dibebaskan maka bearing hanya bertahan sekitar 2 hari4. Kenyataannya umur bearing Isuzu D Max bisa bertahun-tahun karena kopling tidak di tekan terus menerus hanya saat dibutuhkan saja yaitu pada menukar transmisi

F. KARAKTERISTIK KOPLINGSuhu Kompas KoplingSuhu kampas kopling sama dengan suhu kopling dan akan meningkatkan akibat gesekan/slip saat penyambungan. Kenaikan suhu ini tidak melebihi batas tertentu agar plat gesek lebih awal. Untuk asbes suhu kerja yang direncanakan adalah 2500. Untuk menghitung kenaikan suhu kopling direncanakan :Waktu penyambungan : 1 detikPanas yang ditimbulkan oleh plat tengah1. Energi yang hilang karena gesekan :E = Tdesing = Momen Puntir Rencana = 1571,50 N.m t = waktu penyambungan ( 0.2 s/d 1) Maka disini diambil 1 detikSemakin cepat waktu penyambungan maka energy yang hilang juga semakin kecil agar energy yang dihasilkan tidak terbuang percuma. = kecepatan sudut = = 355.87 rad/sekonSehingga ;E = E = 279624,85 Joule atau 279,62 kJ

Umur Kopling Umur kopling plat gesek kering adalah lebih rendah dari plat gesek basah. Umur kopling gesek basah kurang lebih sepuluh kali umur kopling gesek kering. Karena laju keausan plat gesek sangat tergantung pada macam bahan geseknya, tekanan kontak, kecepatan keliling, temperature dan lain-lain. Maka agak sukar menentukan umur secara lebih teliti.

Gambar 17.dimensi kanvas standarLama bergesekan :L = Dimana : t = tebal plat gesek = 0.2 cmA = luas permukaan plat gesek= (Do2 - Di2) = (3.14) ((25cm)2 (16 cm)2)= 579,33cm2 K= kerja spesifik untuk bahan asbes, dimana bahan yang merusak asbes (5-8) dk/cm3, dipilih 8.= 5968 watt . jam/cm2P = Daya yang hilang karena gesekan = P = P = 466,04 wattMaka lama gesekan adalah :L = =1483,75 jamDalam penentuan umur kopling, direncanakan penyambungan oleh kopling 60 kali tiap jamnya dimana waktu kopling menyambung 1 detik dan melepas 1 detik. Sehingga waktu yang diperlukan tiap jam adalah 60 ( 1+1) detik/jam = 120 detik/jam, jika diperkirakan kendaraan dipakai selama 24 jam setiap hari, maka :

S = 24 jam/hari x 120 detik/jam = 2880 detik/hari = 0.8 jam/hariSehingga umur kopling didapat adalah :Oldcopling = Oldcopling = Oldcopling = 1854,69 hariOldcopling =

Oldcopling = 5,08 tahun Standard untuk umur kopling (plat gesek) yang di tetapkan oleh pabrik adalah 5 tahun,

Kategori umur disini adalah bahwa tebal kanvas ketika umur sampai 5,08 tahun sama dengan panjang keling sehingga jika ini terjadi maka paku keling akan bergesekan dengan fly wheel dan presure plate

BAB IIIPERANCANGAN ULANG KOPLING

3.1 Baut ( Bolt )Baut adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menyambung atau mengikat dua atau lebih elemen mesin lainnya. sambungan baut menggunakan alat yang ber-ulir untuk menyambungkan dua elemen atau lebih. Kelebihan jenis sambungan ini adalah kemungkinan untuk melepas dan memasang kembali. Sehingga sambungan jenis ini sangat cocok untuk peralatan yang sering dilepas dan dipasang untuk keperluan perawatan atau penggantian komponen yang aus. Gambar di bawah ini menunjukkan tiga buah tipe sambungan baut yang umum digunakan berdasarkan konstruksi dan kegunaan, tipe ulir, dan jenis kepala baut, yaitu :

Figure 1 Konstruksi sambungan baut (a) baut-mur, (b) sambungan cap-screw, (c) sambungan stud.

3.1.1 Standar dan Kekuatan BautStandar geometri baut tipe kepala segi enam ditunjukkan pada gambar 3.2 Bagian yang akan mengalami konsentrasi tegangan adalah pada fillet kepala baut dan pada titik awal ulir. Standard panjang bagian yang berulir berdasarkan UNS adalah :

dan untuk metrik (ISO), dalam mm :

Figure 2 Standar baut kepala hexagonalPenggunaan baut-mur untuk struktur dan aplikasi beban yang besar, maka baut harus dipilih berdasarkan proof strength Sp seperti yang dispesifikasikan di SAE, ASTM, dan ISO. Standar-standar ini mengklasifikasikan grade baut berdasarkan material, heat treatment, dan proof strength minimum. Grade atau kelas baut dapat dilihat dari tanda pada kepala bautnya. Tabel 1 dan 2 menunjukkan standard baut SAE dan ISO yang terbuat dari baja.

Table 1 standard baut SAE

Table 2 standard baut ISO

3.1.2 Preload dan Faktor Kekakuan BautSebagai fastener, fungsi baut-mur adalah untuk mencekam komponen bersama, dimana beban yang bekerja akan menimbulkan tegangan tarik pada baut seperti ditunjukkan pada gambar 8.13. Dalam dunia praktis, pencekaman ditimbulkan oleh beban awal (preload) dengan mengencangkan baut. Pengencangan baut dapat dilakukan dengan memberikan torsi yang cukup sehingga menimbulkan beban tarik yang mendekati proof strength. Untuk sambungan yang mendapat beban statik, beban awal biasanya diberikan sampai 90% proof strength. Sedangkan untuk sambungan yang mendapat beban dinamik (fatigue) maka beban awal umumnya diberikan sampai 75% proof strength.

Figure 3 (a) Sambungan baut, (b) diagram benda bebas baut yang mendapat beban TarikKonstruksi sambungan baut dapat dianalogikan sebagai sistem pegas seperti ditunjukkan pada gambar 8.14. Baut dapat dipandang sebagai pegas tarik dengan kekakuan kb dan komponen yang disambung dapat dianalogikan sebagai pegas tekan dengan kekakuan kj. Baut yang terdiri dari bagian tanpa ulir dan bagian berulir dapat dianggap sebagai pegas susunan seri, lihat gambar 8.14. Untuk jenis baut tertentu mungkin terdapat beberapa jenisukuran diameter. Recall defleksi batang yang mendapat beban uniaksial, maka kekakuan baut dapat dituliskan menjadi :

Figure 4 Konstruksi Sambungan bautdimana At adalah tensile stress area baut, dan Ab adalah luas penampang bagian yang tidak berulir.Kekakuan komponen yang disambung juga merupakan susunan seri. Kekakuan totalnya adalah :

dimana L1 dan L2 adalah masing-masing tebal komponen yang disambung, Am luas efektif material yang di cekam. Khusus jika material komponen yang dicekam sama maka :

Menentukan nilai kekakuan sambungan jauh lebih sulit dan kompleks dibandingkan dengan kekakuan baut. Kesulitan terutama terletak pada penentuan luasefektif pencekaman, Am. Pendekatan umumnya dilakukan untuk menyederhanakan analisis. Berdasarkan analisis numerik dengan metoda elemen hingga diketahui bahwa distribusi tegangan pencekaman padakomponen yang signitfikan terjadi pada daerah berbentuk frusta cone.3.2 Paku keling (rivet)Paku keling adalah sebuah komponen elemen mesin yang juga berfungsi untuk menyambung atau mengikat dua buah atau lebih komponen elemen mesin lainnya.Sambungan keling digunakan secara luas dalam struktur boiler, kapal, jembatan, bangunan, tangki, kapal, pesawat uadara, dll. Dalam perancangan sambungan keling, diameter keling yang dijadikan parameter design, walaupun setelah dipasang diameter rivet akan ekpansi memenuhi ukuran lubang. Beberapa kelebihan sambungan keling antara lain adalah : Tidak akan longgar karena adanya getaran atau beban kejut Relatif murah dan pemasangan yang cepat Ringan Dapat diasembling dari sisi blind Lebih tahan korosi dibandingkan sambungan baut Kekuatan fatigue lebih baik dari sambungan lasSedangkan kelemahan sambungan keling adalah tidak dapat dilepas, dan pencekaman tidak sekencang sambungan baut. Jarak minimum antar keling biasanya adalah sekitar tiga kali diameter (kecuali pada strukutr boiler), sedangkan jarak maksimum adalah 16 kali tebal pelat. Jarak antar keling yang terlalu jauh akan mengakibatkan terjadi plate buckling. Untuk menjamin keselamatan, prosedur perancangan konstruksi yang menggunakan sambungan paku keling haruslah mengikuti persayaratan yang ditetapkan oleh Code yang telah disusunOleh AISC dan ASME. Paku keling dapat dibuat dari bahan yang bersifat ulet seperti baja karbon, aluminium, dan brass. Untuk mengurangi efek lingkungan, paku keling sering di coating, plating , atau di cat. Metoda pemasangan beberapa jenis paku keeling :

Figure 5 Tipe dasar paku keling jenis tubular (a) semi tubular, (b) self piercing, (c) compression

Figure 6 Berbagai metoda pemasangan paku keelingTegangan yang terjadi pada paku keling yang mendapat beban tarik dapat dihitungdengan persamaan sederhana

dimana P adalah gaya tarik yang dialami paku keling dan Ac adalah luas paku keling sebelum dipasang. Mode kegagalan yang mungkin terjadi pada konstruksi keling akibat beban geser dapat diklasifikasikan menjadi enam jenis yaitu (1) mode bending pada pelat, (2) mode geser pada keling, (3) mode tarik pada pelat, dan (4) bearing pada rivet atau pelat, (5) shear tear-out pada pelat, dan (6) tensile tear-out pada pelat. Keenam jenis mode kegagalan ini ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Figure 7 Beban geser dan mode kegagalan pada sambungan keling

Menghitung Sambungan Baut pada Clutch CoverBaut penutup kopling atau clutch cover ada 9 buah, baut ukurannya M 14Diket : N = 9 buahE baja pada baut = 210 Gpa E baja pada bahan = 30 x 106 PsiSp = 600 MpaDitanya : Kekuatan Baut (Kb)Kekuatan Sambungan (Km)Konstanta (C)Gaya Awal (Fi)Factor Safety (Fs)Jawab : Menghitung Kekuatan Baut ( Kb) : (Literatur 5 hal 178)

= kb

Menghitung Kekuatan Sambungan ( Km) :

Km= 19357665,21 lb/in

Menghitung Konstanta (C) : (Elemen Mesin I Wirat ITB)

Menghitung Gaya Awal (Fi) :Pada table 8.1 buku Pak Wiraf dimensi ulir berdasarkan iso jika d mayor =14 maka A = 115.44 mm2. Pada table 8.5 buku Pak Wiraf spesifikasi baut baja menurut iso metric property class 4.6 maka Sp = 225 N/mm2. (Elemen Mesin I Wirat ITB))

Untuk mendapatkan F (gaya) diambil dari harga torsi yang direncanakan Tdesign = 2747.8689 N.m dan r = 0.13 m jarak antara pusat baut dengan titik sumbu poros kopling.

Faktor Safety (Fs) :(Elemen Mesin I Wirat ITB)

Fs = 2.776Menghitung Sambungan Paku Keling Pengikat Canvas :Diket : T = 281,63 N.mDc = 10,50 mm = 0.01050 mr = 125 mm = 0.125 md = 250 mm = 0.250 mDitanya : Gaya ( F)Torsi ( T)Tegangan ()Jawab : Gaya (F) : ( M.F.SPOTT,Bab 2(working stress) Edisi ke-7)

Torsi (T) : ( M.F.SPOTT,Bab 2(working stress) Edisi ke-7)

T = 26032785,94 N/m2

Tegangan () : (Elemen Mesin I Wirat ITB)

= 1338108,389 N/mm2

TABEL MODUL MODUL STANDAR

SIMBOL-SIMBOL DALAM MENDESIGN RODA GIGI1. DoG adalah Diameter lingkaran kepala pada gear2. DoP ADALAH Diameter lingkaran kepala pinion3. NG adalah jumlah gigi gear 4. NP adalah jumlah gigi pinion5. DP adalah Pinion diameter lingakaran jarak bagi 6. DG adalah Gear diameter lingakaran jarak bagi 7. Pd adalah Jarak bagi diametral 8. M adalah Modul 9. P adalah Jarak bagi lingkaran 10. a adalah Tinggi kepala 11. b adalah Tinggi kaki 12. c adalah Kelonggaran kepala 13. ht adalahKedalaman total 14. hk adalah Kedalaman kerja 15. t adalah Tebal gigi

GIGI 1

Diketahui: jumlah gigi gear (NG) = 56Diameter lingkaran kepala (DoG)= 123,057 mmjumlah gigi pinion (NP)= 14Diameter lingkaran kepala (DoP)= 39,28 mmTorque = 281,63 Nm = 281630 NmmJawab :1. Jarak bagi diametral (Pd) :

=> Pd = Pd = 10,350 in - Gear diameter lingakaran jarak bagi (DG) = = = 5,410 in - Pinion diameter lingakaran jarak bagi (DP) = = = 1,353 in Modul (M) = =2,45 atau 2,5 mm

Pada tabel modul modul standar harga 2,5 mm mempunyai beban eqivalen 10,160 N Jarak bagi lingkaran (P) => - Gear = = = 0,254 in-Pinion = = = 0,276 in Tinggi kepala ( a) = = = 0,096 in Tinggi kaki ( b) = = = 0,121 in Kelonggaran kepala ( c ) = = = 0,024 in Kedalaman total ( ht) = a+b = 0,096 + 0,121 = 0,217 in Kedalama kerja ( hk ) = 2a = 2 x 0,096 = 0,192 in Tebal gigi ( t ) = = =0,152 in Torsi = F x F = F = 22280,85 NGIGI 2

Diketahui: jumlah gigi gear (NG) = 49Diameter lingkaran kepala (DoG)= 116,439 mmjumlah gigi pinion (NP)= 18Diameter lingkaran kepala (DoP)= 52,334 mmTorque = 281,63 Nm = 281630 NmmJawab :1. Jarak bagi diametral (Pd) :

=> Pd = Pd = 9,707 in - Gear diameter lingakaran jarak bagi (DG) = = = 5,048 in - Pinion diameter lingakaran jarak bagi (DP) = = = 1,854 in Modul (M) = =2,616

Pada tabel modul modul standar harga 2,5 mm mempunyai beban eqivalen 10,160 N Jarak bagi lingkaran (P) => - Gear = = = 0,272 in-Pinion = = = 0,508 in Tinggi kepala ( a) = = = 0,103 in Tinggi kaki ( b) = = = 0,128 in Kelonggaran kepala ( c ) = = = 0,025 in Kedalaman total ( ht) = a+b = 0,103 + 0,128 = 0,231 in Kedalama kerja ( hk ) = 2a = 2 x 0,103 = 0,206 in Tebal gigi ( t ) = = = 0,161 in Torsi = F x F = F = 10762,793 NGIGI 3

Diketahui: jumlah gigi gear (NG) = 37Diameter lingkaran kepala (DoG)= 100,078 mmjumlah gigi pinion (NP)= 20Diameter lingkaran kepala (DoP)= 65,657 mmTorque = 281,63 Nm = 281630 NmmJawab :1. Jarak bagi diametral (Pd) :

=> Pd = Pd = 8,511 in - Gear diameter lingakaran jarak bagi (DG) = = = 4,437 in - Pinion diameter lingakaran jarak bagi (DP) = = = 2,349 in Modul (M) = = 2,984 mm

Pada tabel modul modul standar harga 3 mm mempunyai beban eqivalen 8,466 N Jarak bagi lingkaran (P) => - Gear = = = 0,307 in-Pinion = = = 0,356 in Tinggi kepala ( a) = = = 0,117 in Tinggi kaki ( b) = = = 0,147 in Kelonggaran kepala ( c ) = = = 0,029 in Kedalaman total ( ht) = a+b = 0,117 + 0,147 = 0,264 in Kedalama kerja ( hk ) = 2a = 2 x 0,117 = 0,234 in Tebal gigi ( t ) = = = 0,184 in Torsi = F x F = F = 8578,826 NGIGI 4

Diketahui: jumlah gigi gear (NG) = 28Diameter lingkaran kepala (DoG)= 93,427 mmjumlah gigi pinion (NP)= 23Diameter lingkaran kepala (DoP)= 76,228 mmTorque = 281,63 Nm = 281630 NmmJawab :1. Jarak bagi diametral (Pd) :

=> Pd = Pd = 8,325 in - Gear diameter lingakaran jarak bagi (DG) = = = 3,363 in - Pinion diameter lingakaran jarak bagi (DP) = = = 2,762 in Modul (M) = = 3,051 mm

Pada tabel modul modul standar harga 3 mm mempunyai beban eqivalen 8,466 N Jarak bagi lingkaran (P) => - Gear = = = 0,377 in-Pinion = = = 0,366 in Tinggi kepala ( a) = = = 0,120 in Tinggi kaki ( b) = = = 0,150 in Kelonggaran kepala ( c ) = = = 0,030 in Kedalaman total ( ht) = a+b = 0,120 + 0,150 = 0,270 in Kedalama kerja ( hk ) = 2a = 2 x 0,120 = 0,240 in Tebal gigi ( t ) = = = 0,189 in Torsi = F x F = F = 7389,148 NGIGI 5

Diketahui: jumlah gigi gear (NG) = 25Diameter lingkaran kepala (DoG)= 81,067 mmjumlah gigi pinion (NP)= 25Diameter lingkaran kepala (DoP)= 81,067 mmTorque = 281,63 Nm = 281630 NmmJawab :1. Jarak bagi diametral (Pd) :

=> Pd = Pd = 8,458 in - Gear diameter lingakaran jarak bagi (DG) = = = 2,955 in - Pinion diameter lingakaran jarak bagi (DP) = = = 2,955 in Modul (M) = = 3,00 mm

Pada tabel modul modul standar harga 3 mm mempunyai beban eqivalen 8,466 N Jarak bagi lingkaran (P) => - Gear = = = 0,361 in-Pinion = = = 0,361 in Tinggi kepala ( a) = = = 0,118 in Tinggi kaki ( b) = = = 0,147 in Kelonggaran kepala ( c ) = = = 0,029 in Kedalaman total ( ht) = a+b = 0,118 + 0,147 = 0,265 in Kedalama kerja ( hk ) = 2a = 2 x 0,118 = 0,236 in Tebal gigi ( t ) = = = 0,186 in Torsi = F x F = F = 6948,080 N

PERANCANGAN POROS

Diketahui : Isuzu D - MAX 2007MY TF SERIES Daya (P) = 136 PS Torsi (T) = 266 Nm (281630 N.mm) Gigi 1: 22280,85 N Gigi 2: 10762,793 N Gigi 3: 8578,826 N Gigi 4: 7389,148 N Gigi 5: 6948,880 NDari hasil pengukuran poros pada transmisi mobil Isuzu D - MAX 2007MY TF SERIES diperoleh data sebagai berikut: Panjang poros = 419,99 mm Diameter gigi 1 dan 3 = 45 mm Diameter gigi 2 dan 4 = 52 mm Diameter gigi Reverse = 48 mm Diameter gigi 5 = 32 mm Diameter gigi rata rata = 44,25 mmBahan/material untuk poros tersebut tidak diketahui, sehingga untuk mengetahui bahan pembuatan poros dengan spesifikasi seperti di atas perlu merancang ulang poros. Untuk merancang ulang poros, maka kita perlu mengetahui torsi dan momen terbesar yang terjadi pada poros tersebut, dan dalam perancangan ini poros yang akan dirancang ulang adalah output shaft. Berikut adalah uraian perhitungan momen di tiap bagian poros.

Fx = 0MA = 0By.41,99-6948,880.(34,01)-7389,148(29,29)-8578,826(22,32)-10762,793(18,07)-2280,85(13,82) = 041,99By-236331,41-216428,14-191479,40-194483,67-31521,35 = 041,99By= 870243,97By = By = 20725,03NFy = 0Ay -22280,85-10762,793-8578,826-7389,148-6948,880+20725,03= 0Ay = 35235,47N

Potongan 1: 0 x 9,28

Mx = 0Mx - (35235,47)x = 0Mx = 35235,47xFy = 035235,47 V = 0V = 35235,47

Potongan 2: 0 x 18,04

Mx = 0Mx 35235,47x+22280,85(x-9,28) = 0Mx-35235,47x+22280,85x-206766,29=0Mx = 12954,62x + 206766,29Fy = 035235,47-22280,85 V = 0V = 2954,62N

Potongan 3: 0 x 22,29

Mx = 0Mx -35235,47x+22280,85(x-8,76)+10762,793(x-18,04) = 0Mx -35235,47x+22280,85x-195180,25+10762,793x-194160,79=0Mx = 2191,827x+389341,04Fy = 035235,47-22280,85-10762,793 V = 0V = 2191,827N Potongan 4:0 x 29,26

Mx = 0Mx + 8578,826(x-22,32)+10762,793(x-4,25)+22280,85(x-8,76)-35235,47x = 0Mx+8578,826-191479,40+10762,793x-45741,87+22280,85x-195180,25-35235,47x=0Mx = 432401,52-6386,999xFy = 035235,47-22280,85-10762,793-8578,826 V = 0V = -6386,999N Potongan 5: 0 x 34,01

Mx = 0Mx+7389,148(x-29,26)+578,826(x-6,97)+10762,793(x-4,25)+22280,85(x-8,76)-35235,47x= 0Mx +7389,148x-216206,47+8578,826x-59794,42+10762,793x-45741,87+22280,85x-195180,25-35235,47x=0Mx =516923,01-13776,147xFy = 035235,47-22280,85-10762,793-8578,826-7389,148 - V = 0V = -13776,147

Potongan 6: 0 41,99

Mx = 0Mx+6948,880(x-34,01)+7389.148(x-4,75)+8578,826(x-6,97)+10762,793(x-4,25)+22280,85(x-8,76)-35235,47x = 0Mx +6948,880x-236331,41+7389,148x-35098,45+8578826x-59794,42+10762,793x-45741,87+22280,85x-195180,25-35235,47x=0Mx = 572146,4-20725,27xFy = 035235,47-22280.85-10762,793-8578,826-7389,148-6948,880 - V = 0V = -20725,027Momen terbesar berada pada potongan ke III :Mx = 2191,827x+389341,04 N.mmMasukkan harga x yaitu 222,29 mm atau ditengah tengah poros :Mx = 2191,827(222,29)+389341,04Mx = 876562.264 N.mmJadi

Menggambar element dari masing masing tegangan yang bekerja

Dari lingkaran mohr diatas diperoleh 1, 2 dan 31 = 103,715 Mpa2 = 03 = -2,547 MpaGabungkan tegangan yang didapat menjadi total atau e persamaan dibawah ;

Diperoleh harga kemudian tentukan (Fs) dengan persamaan dibawah;

KESIMPULANDalam hal ini kami akan merancang ulang yaitu elemen mesin (kopling dan tranmisi) yang terdapat pada mobil Isuzu D-max. Dalam perancangan ini baik itu kopling maupun transmisi maka diperlukan data yang lengkap. Data lengkap tersebut berupa besarnya daya yang diberikan, dimensi yang diperlukan dan pemilihan bahan yang sesuai dengan dimensi dan besarnya daya. Jika data yang kita butuhkan sudah kita dapatkan maka kita mulai melakukan perhitungan. Perhitungan yang kita lakukan pada masing masing elemen mesin yaitu besarnya factor keamanan yang diberikan terhadap masing masing elemen serta berpa lama umur dari masing masing elemen tersebut.Dan dengan dimensi tersebut,maka kami akan memeriksa bahan apa yang cocok digunakan.Jika Kita berbicara bahan,maka yang tak luput dari perhatian kita selain memprioritaskan kualitas,tetapi kita juga harus mempertimbangkan biaya yang harus dikeluarkan oleh penggunaan bahan tersebut.Karena ada beberapa bahan yang kualitasnya tidak sama tetapi hampir sama,maka kami berusaha mencari suatu alternatif untuk mengunakan bahan yang lebih murah,bisa saja itu perombakan dimensi,menurunkan beban yang bekerja dan sebagainya.

Daftar Pustaka

1.J.E Shigley and C.R Mischke , Mechanical Engineering Design , McGraw Hill Publication, 5th Edition. 1989. 2. M.F Spotts, Design of Machine Elements, Prentice Hall India Pvt. Limited, 6th Edition, 1991.

3.G. Niemann.H. WinterMaschinen-Elemente. jilid II .1985,Berlin,Jerman)4. W. D Callister, Jr. Materials Science and Engineering, fourth edition new york USA 1997.5.Wiranto Aris Munandar, Pengantar Turbin Gas Dan Motor Populsi , Bandung ITB, 2002.

TUGAS PERANCANGAN KOPLING.ARMAN NATAL PURBAPage 13