5/28/2018 Clutch (6)

1/28

FungsinyaUntuk menghubungkan poros penggerak dan yang

digerakkan, sehinngga poros yang digerakkan dapat

dihentikan dan digerakkan dengan tanpa menghentikan

poros penggeraknya.

CLUTCH (KOPLING TIDAK TETAP)

Tipe clutch

1. Positive clutch

Jaw clutch a. Jaw segi empat bisa dua arah

b. Jaw spiral hanya searah

(a) (b)

5/28/2018 Clutch (6)

2/28

2. Friction clutch

A. Disc clutch

Bila : T = torsi yang ditransmisikan.

p = tekanan aksial ; = koefisien gesek

r1,r2= radius luar dan dalam permukaan gesek.

r = radius rata-rata permukaan gesek.

Lihat ring dengan radius x dan tebal dx

Luas permukaan kontak, Ax= 2..x.dxGaya aksial pada ring, Sw = p.2..x.dxGaya gesek yang bekerja secara tangensial Fx= .p.2..x.dxTorsi gesek yang bekerja pada ring, Tx= .p.2..x

2.dx

5/28/2018 Clutch (6)

3/28

Kemudian kita tinjau dua kondisi berikut:

1. Tinjauan bila tekanan merata.

Bila tekanan merata pada seluruh luas permukaan gesek, maka

intensitas tekanannya :

)rr(

Wp

22

21 W = gaya aksial

Torsi gesek, Tx= .p.2..x2.dxdiintegrasikan dengan batas r

1dan r

2

Torsi gesek total,

3rr.p...23x.p...2dx.x.p..2T 3231r

r

3r

r

2

1

2

1

2

22213

231

32

31

22

21 rr

rr

W.3

2

3

rr

.)rr(

W

...2T

2221

32

31

rr

rr

3

2rr.W.T

5/28/2018 Clutch (6)

4/28

2. Tinjauan bila keausan merata.

Bila p adalah intensitas tekanan aksial pada jarak x dari sumbu

clutch, maka intensitas tekanan akan berubah-ubah sebagai

kebalikan dari jarak.Sehingga, p.x = C (konstanta). p = C/x

Gaya aksial pada ring, Sw = p.2..x.dx = C/x. 2..x.dx = 2..C.dx

Gaya total pada permukaan gesek:

2121

r

r

r

rrr.2

W

CrrC..2xC..2dx.C..2W1

2

1

2

Kita ketahui bahwa torsi gesek pada ring,

x2x dxxC.x

Torsi gesek total pada permukaan gesek:

2r.2

x.x 22212221

r

r

2

r

1

2

1

2

5/28/2018 Clutch (6)

5/28

)rr.(W..2

1)rr(

)rr(2

W..T 21

22

21

21

2

rr

rr.W.T 21

Catatan:

1. Dalam multiple disc clutch, bila adanpasang permukaan kontak,

maka torsi yang ditransmisikan oleh permukaan gesek adalah:

T = n. . W. r

2. Jika terdapatn1disc pada poros penggerak dan n2disc pada

poros yang digerakkan, maka jumlah pasangan permukaan

kontaknya,

n = n1+ n2-1

3. Dalam kondisi clutch yang masih baru, intensitas tekanan

mendekati merata, tetapi pada kondisi clutch yang sudah lama,

teori keausan merata akan lebih mendekati.

4. Teori tekanan merata memberikan torsi gesek yang lebih besar

dari pada teori keausan merata.

5/28/2018 Clutch (6)

6/28

No. of driving pairs n = 6

driver driven

Pressure plates

Friction plates

21 43 65

Multiple plate clutch

5/28/2018 Clutch (6)

7/28

5/28/2018 Clutch (6)

8/28

Clutch Plate

or Friction Plate

Torsional springs

Splined boss

(hub)

Friction lining

5/28/2018 Clutch (6)

9/28

Pressure plate

Diaphragm spring

Clutch housing

5/28/2018 Clutch (6)

10/28

5/28/2018 Clutch (6)

11/28

5/28/2018 Clutch (6)

12/28

CLUTCH OPERATING MECHANISM

5/28/2018 Clutch (6)

13/28

5/28/2018 Clutch (6)

14/28

Contoh soal:

Friction clutch mentransmisikan daya 15 hp pada 3000 rpm. Tekanan

aksial dibatasi sampai 0,9 kg/cm 2. Jika diameter luar dari friction

lining adalah 1,4 kali diameter dalamnya, maka tentukan dimensifriction lining yang diperlukan. Diasumsi kondisinya keausan merata,

koefisien gesek diambil 0,3.

Penyelesaian:

Daya yang ditransmisikan, P = 15 hp

Kecepatan / putaran, N = 3000 rpmTekanan aksial, p = 0,9 kg/cm2

Koefisien gesek , = 0,3

Torsi yang ditransmisikan,

cm-kg358m-kg58,3

3000..2

450015

N..2

4500PT

Dimensi friction lining:

Untuk kondisi keausan merata, p.x = C. Karena intensitas tekanan

maksimum pada jari-jari dalam (r2), maka p.r2= CC = 0,9.r2.

Beban total yang ditransmisikan oleh friction lining,

W = 2..C.(r1-r2) = 2..0,9.r2(1,4 r2r2 ) = 2,2.r22.

5/28/2018 Clutch (6)

15/28

Gunakan hubungan,

cm498,807,6.4,1rdancm07,6r75,2236,1

358r

r.6,1

2

rr.4,1r.2,2.3,0.2358

2

rr.W..nT

123

2

32

2222

21

Contoh soal:

Multi disc clutch memiliki 3 disc pada poros penggerak dan 2 disc pada

poros yang digerakkan. Diameter luar permukaan kontak 240 mm dan

diameter dalam 120 mm. Diasumsi keausan merata dan koefisien

gesek 0,3. Tentukan intensitas tekanan aksial maksimum antara disc

untuk mentransmisikan daya 25 kw pada putaran 1575 rpm.

Penyelesaian:Jumlah disc pada poros penggerak, n1= 3

Jumlah disc pada poros yang digerakkan, n2= 2

Jumlah pasangan permukaan kontak, n = n1+ n2-1 = 3+2 -1 = 4

Diameter luar permukaan kontak, d1= 240 mmr1= 120 mm

Diameter dalam permukaan kontak, d2= 120 mmr2= 60 mm

5/28/2018 Clutch (6)

16/28

Koefisien gesek, = 0,3

Daya yang ditransmisikan, P = 25 kw = 25.103watt.

Kecepatan/putaran, N = 1575 rpm.

Torsi,

N1404)60120.(3,0.4

10.6,151.2

)rr(.n

T2W

2

rr.W.n..W.rn.T

mm-N151,6.10m-N6,1511575..2

60.10.25

N..2

60.PT

3

21

21

33

Intensitas tekanan aksial maksimum, p.r2 = CC = p.r2= 60.p

Gaya aksial pada tiap permukaan gesek,

W = 2..C.(r1 - r2) 1404 = 2..60.p (120 - 60) = 7200..p

p = 0,062 N/mm2

5/28/2018 Clutch (6)

17/28

B. Cone clutch.

Bila :

pn = intensitas tekanan, dimana dengan tekanan ini permukaan

gesek akan terhubung secara tetap (tekanan normal antara

permukaan kontak)

r1,r2 = radius luar dan dalam dari permukaan gesek

r = radius rata-rata permukaan gesek = (r1+ r2) / 2

= sudut antara permukaan gesek dan sumbu clutch

= koefisien gesek antara permukaan gesek / kontak

w = lebar permukaan gesek / kontak

5/28/2018 Clutch (6)

18/28

Luas permukaan kontak, A = 2..r.w

Gaya normal antara permukaan kontak adalah,

Pn= tekanan normal x luas permukaan

Gaya aksial pegas yang diperlukan untuk menghasilkan gaya normal:

Pa= Pn. sin Pn= Pa/ sin

Gaya gesek atau gaya tangensial antara permukaan kontak, F = .Pn.

Torsi gesek yang dihasilkan, T = F.r = .Pn.r = .pn.2..r.w.r

T = .pn.2.r2.w

Pn= pn.2..r.w

Contoh soal:

Sebuah engine dengan daya 60 hp pada putaran 1000 rpm

dipasang atau dihubungkan dengan cone clutch. Permukaan gesekmemiliki sudut 12,50dan diameter rata-rata maksimum 50 cm.

Koefisien gesek 0,2. Tekanan normal pada permukaan gesek tidak

lebih dari 1 kg/cm2.

Tentukan: 1. Lebar permukaan yang diperlukan (w)

2. Gaya aksial pegas yang sesuai (Pa)

5/28/2018 Clutch (6)

19/28

Penyelesaian:

Daya yang ditransmisikan , P = 60 hp

Putaran, N = 1000 rpm

Sudut permukaan gesek, = 12,50

Diameter rata-rata permukaan gesek, d = 50 cm (r = 25 cm)

Koefisien gesek, = 0,2

Tekanan normal pada permukaan gesek, pn= 1 kg/cm2

Torsi yang ditransmisikan,

1. Lebar permukaan (w)

T = .pn.2..r2

.w

2. Gaya aksial pegas yang sesuai (Pa)

Pa= Pn. Sin = (pn.2..r.w).Sin = (1.2..25.5,47).Sin 12,50

= 186 kg.

N..2

4500.PT cm-kg4300m-kg431000..2

4500.60

cm47,525..2.1.2,0

4300

r..2.p.

T

w 22n

5/28/2018 Clutch (6)

20/28

Contoh soal:

Cone clutch direncanakan untuk mentransmisikan daya P =7,5 kw

pada putaran N = 900 rpm. Sudut kemiringan permukaan gesek

= 120. Lebar permukaan gesek adalah setengah dari radius rata-

rata dan tekanan normal antara permukaan kontak tidak lebih dari

0,09 N/mm2. Diasumsi keausan merata dan koefisien gesek antara

permukaan kontak 0,2. Tentukan dimensi utama clutch dan gaya

aksial yang diperlukan.

Penyelesaian:

P = 7,5 kw = 7,5.103watt

N = 900 rpm; = 120; pn= 0,09 N/mm2; = 0,2

Torsi, mm-N79,56.10m-N56,79900..2

60.10.5,7

N..2

60.PT 3

3

1. Dimensi utama clutch

r1, r2 = radius luar dan dalam clutch

r = radius rata-rata clutch

w = lebar permukaan gesek = r / 2

T = .pn.2..r2 .w = .pn.2..r

2. r / 2 = .pn..r3

5/28/2018 Clutch (6)

21/28

mm2,562

4,112

2

r

w

mm4,112r)(mm10.1421.09,0.2,0

10.56,79

p.

Tr 33

3

n

3

Dari Gb. didapat :

r1= r + (w/2) sin = 112,4 + (56,2/2) Sin 120= 117,83 118 mm

r2= r(w/2) sin = 112,4(56,2/2) Sin 120= 107 mm.

2. Gaya aksial yang sesuai

Pa= Pn.Sin = (pn.2..r.w) Sin = (0,09.2..112,4.56,2) Sin 120

Pa= 741,5 N

5/28/2018 Clutch (6)

22/28

C. Centrifugal Clutch.

Pada centrifugal clutch sepatu dapat bergerak dalam arah radial

karena adanya pegas. Jika sepatu berputar, berat sepatu akan

menimbulkan gaya sentrifugal. Besarnya gaya sentrifugal ini

tergantung pada kecepatan putar sepatu.

Jika gaya sentrifugal lebih kecil dari gaya pegas, maka sepatu tidak

akan bergerak, tetapi jika gaya sentrifugal sama besar dengan gayapegas, sepatu akan berada dalam posisi mengambang . Jika gaya

sentrifugal lebih besar dari gaya pegas, sepatu akan bergerak keluar

dan akan menimbulkan hubungan/kontak dengan bagian yang

digerakkan dan menekannya.

5/28/2018 Clutch (6)

23/28

Dalam perencanaan centrifugal clutch, yang perlu dicari adalah berat

sepatu, ukuran sepatu dan dimensi pegas.

Berikut adalah prosedur yang dapat dipakai untuk merencanakan

centrifugal clutch.1. Berat sepatu

Kita lihat sepatu seperti pada gambar.

W = berat tiap sepatu

n = jumlah sepatu

r = jarak titik berat sepatu dari pusat spiderR = radius dalam dari bingkai puli

N = kecepatan putar puli (rpm)

= kecepatan sudut putar puli (rad/detik)

= 2..n / 60 (rad/det)

1 = kecepatan sudut, saat mulai terjadi kontak.

Gaya sentrifugal yang bekerja pada tiap sepatu pada running speed,

r.g

WP 2C

5/28/2018 Clutch (6)

24/28

Karena kecepatan pada saat mulai terjadi kontak umumnya diambil

3/4 dari running speed, maka gaya PSyang diberikan oleh pegas

pada tiap sepatu adalah:

r..g

W.

16

9r.).4/3(

g

Wr.

g

WP 22

21S

Gaya sentrifugal saat sepatu menekan bingkai pada running speed

adalah:

r.g.16

W.7r..

g

W.

16

9r.

g

Wr.

g

Wr.

g

WPPP 222

21

2SC1C

Gaya gesek yang bekerja tangensial pada tiap sepatu, F = .(Pc Ps )

Torsi gesek yang bekerja pada tiap sepatu, T = F.R = (PCPS).R

Torsi gesek total yang ditransmisikan, T = n. F.R = n.(PCPS).R

Dari pernyataan diatas, berat sepatu (W) dapat dicari

5/28/2018 Clutch (6)

25/28

2. Ukuran sepatu.

= panjang kontak sepatu

w = lebar sepatu

R = radius kontak sepatu, sama dengan radius dalam bingkai puli = sudut yang dibentuk oleh sepatu pada pusat spider (radian)

= / R (radian) = .R = / 3 . Rasumsi = 600

= / 3 radian

Luas kontak sepatu, A = . w

Gaya dimana sepatu menekan bingkai = A.p = .w.p

p: intensitastekanan pada sepatu, bisa diambil 1 kg/cm2.

Karena gaya dimana sepatu menekan bingkai pada running speed

adalah (Pc - Ps), maka:

.w.p = PcPsdari sini lebar sepatu bisa didapat

3. Dimensi pegas.Seperti diketahui pada pembicaraan diatas, bahwa beban pegas

adalah:

dimensi pegas bisa diperoleh dari persamaan inir.g

W

16

9P 2S

5/28/2018 Clutch (6)

26/28

Contoh soal.

Sebuah centrifugal clutch direncanakan untuk mentransmisikan daya

20 hp pada putaran 900 rpm. Jumlah sepatu ada 4. Kecepatan pada

awal mulai terjadi kontak adalah 3/4 kali running speed. Radius dalamdari bingkai puli 15 cm Sepatu dilapisi dengan bahan ferodo dengan

koefisien gesek 0,25. Tentukan berat sepatu dan ukuran sepatu.

Penyelesaian.

P = 20 hp ; N = 900 rpm; = 0,25 ; R = 15 cm ; 1 = 3/4 ; n = 4

Kecepatan sudut putar (angular running speed):

Torsi yang ditransmisikan pada running speed :

rad/det26,9460

900..2

60

N..2

cm-kg1600m-kg16900..2

4500.20

N..2

4500.PT 1. Berat sepatu.

Gaya sentrifugal yang bekerja pada tiap sepatu,

Gaya sentrifugal pada kecepatan penghubungan (1):

r.g

WP 2C

r

g.16

W.9r).4/3(

g

Wr.

g

WP 22

21S

5/28/2018 Clutch (6)

27/28

Diasumsi titik berat sepatu pada jarak 12 cm ( lebih kecil 3 cm dari R)

Torsi yang ditransmisikan:

kg26,2709

1600

709

TWsepatu,beratJadi

W.7094.15.25,0.12.)26,94(16.981

7.WT

R.n.r..16.g

7.WR.nr

g.16

W.9r

g

WR.n)PP(T

2

222SC

2. Ukuran sepatu.

Panjang kontak sepatu, = .R = / 3 .15 = 15,71 cmLuas kontak sepatu, A = . w = 15,71.w (cm2)

Diasumsi intensitas tekanan pada sepatu 1 kg/cm2, sehingga gaya

yang menekan sepatu pada bingkai,

= A.p = 15,71.w.1 = 15,71.w (kg)..(1)

Juga kita ketahui bahwa gaya dimana sepatu menekan pada bingkaiadalah:

Dari persamaan (1) dan (2) didapat:

15,71.w = 110,25

w = 7,02 cm.

....(2)kg25,11012.)26,94(981.16

26,2.7r.

g.16

W.7r.

g

W

16

9r.

g

W)PP(P 2222SC1C

5/28/2018 Clutch (6)

28/28

TERIMA KASIH

ATASPERHATIANNYA