Analisis Pengaruh Air Gap, Pole Pairs, dan Misalignment Terhadap Torsi Output Pada Magnetic Clutch

Risyady, Arvian (2022) Analisis Pengaruh Air Gap, Pole Pairs, dan Misalignment Terhadap Torsi Output Pada Magnetic Clutch. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000150-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Mechanical coupling merupakan sebuah sistem yang digunakan untuk menyambungkan dan memutuskan putaran mesin menuju sistem transmisi. Mechanical coupling biasanya bekerja sebagai joint untuk menghubungkan antara driven shaft dan driver shaft untuk meneruskan daya atau torsi. Karena sistem clutch ini bekerja dengan prinsip gesekan maka akan terjadi aus atau failure dalam penggunaannya. Guna memperbaiki kelemahan tersebut maka diperlukan pembaruan dari sistem tersebut. Untuk menggantikan pelat tersebut, maka dapat digunakan magnet sehingga dapat digunakan sistem magnetic couplings.
Pemodelan 3D axial magnetic coupling dilakukan dengan menggunakan metode Finite Element Method (FEM) untuk mengetahui torsi output dengan cara simulasi menggunakan software Ansys. Magnet yang digunakan dalam eksperimen ini adalah jenis neodymium magnet dengan grade N35 (NdFe35). Karena penelitian ini dilakukan berdasarkan magnet yang ada dipasar dengan bentuk balok maka perumusan menjadi sulit, sehingga digunakan model FEM. Kemudian model 3D yang telah dibuat di-input ke dalam software Ansys untuk dilakukan simulasi transient. Simulasi dilakukan dengan dua variasi jumlah poles yaitu 10 dan 12 poles dengan volume magnet konstan dan empat variasi air gap (1 mm, 2 mm, 3 mm, dan 4 mm). Disamping itu dilakukan juga variasi sudut untuk angular misalignment dengan variasi (1°, 1,5°, dan 2°) dengan air gap konstan sebesar 4 mm.
Berdasarkan penelitian tugas akhir yang telah dilakukan, didapatkan hasil penelitian sebagai berikut. Pada penggunaan magnet 10 pole pairs didapatkan torsi output dengan variasi air gap berturut-turut 1 mm, 2 mm, 3 mm, dan 4 mm sebesar 4,81 Nm, 3,64 Nm, 3,03 Nm, dan 2,44 Nm. Kemudian untuk penggunaan magnet 12 pole pairs didapatkan torsi output dengan air gap berturut-turut 1 mm, 2 mm, 3 mm, dan 4 mm sebesar 5,77 Nm, 4,67 Nm, 4,3 Nm, dan 3,57 Nm. Dari hasil tersebut didapatkan bahwa torsi maksimum dapat dipengaruhi oleh ketebalan magnet dan jumlah poles yang digunakan pada magnetic clutch. Semakin banyak poles yang digunakan maka semakin besar torsi maksimum yang mampu diteruskan. Dengan perbedaan ketebalan pada magnet yang digunakan juga dapat mempengaruhi besar torsi maksimum yang mampu diteruskan magnetic clutch. Kemudian, dapat diketahui juga bahwa semakin kecil air gap antara kedua disc mengakibatkan torsi maksimum yang mampu diteruskan magnetic clutch semakin besar. Selanjutnya, dengan adanya angular misalignment didapatkan torsi dengan variasi sudut angular misalignment berturut-turut 1°, 1,5°, dan 2° sebesar 1,35 Nm, 1,1 Nm, dan 0,83 Nm dengan magnet 10 pole pairs. Selanjutnya untuk magnet 12 pole pairs didapatkan torsi dari hasil simulasi variasi air gap berturut-turut 1°, 1,5°, dan 2° sebesar 1,76 Nm, 1,08 Nm, dan 1,01 Nm. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut angular misalignment mengakibatkan torsi maksimum yang mampu diteruskan magnetic clutch semakin menurun dengan selisih nilai torsi maksimum yang relatif kecil.
====================================================================================================
Mechanical coupling is a system used to connect and disconnect the engine power to the transmission system. Mechanical coupling usually works as a joint to connect between the driven shaft and the driver shaft to transmit power or torque. Because this clutch system works on the principle of friction, wear or failure will occur in its use. In order to fix these weaknesses, it is necessary to update the system. To replace the plate, a magnet can be used so that a magnetic coupling system can be used.
3D axial magnetic coupling modeling was carried out using the Finite Element Method (FEM) method to determine the output torque by means of simulation using Ansys software. The magnet used in this experiment is a neodymium magnet with grade N35 (NdFe35). Because this research was conducted based on magnets in the market in the form of blocks, the formulation becomes difficult, so the FEM model is used. Then the 3D model that has been created is inputted into the Ansys software for transient simulation. The simulation was carried out with two variations of the number of poles 10 and 12 poles with a constant magnetic volume and four variations of the air gap (1 mm, 2 mm, 3 mm, and 4 mm). Besides that, angle variations for angular misalignment are also carried out with variations (1°, 1.5°, and 2°) with a constant air gap of 4 mm. Based on the final project research that has been carried out, the following research results are obtained. With the use of 10 pole pairs of magnets, the output torque with air gap variations of 1 mm, 2 mm, 3 mm, and 4 mm is 4.81 Nm, 3.64 Nm, 3.03 Nm, and 2.44 Nm, respectively. Then for the use of 12 pole pairs of magnets, the output torque with an air gap of 1 mm, 2 mm, 3 mm, and 4 mm is 5.77 Nm, 4.67 Nm, 4.3 Nm, and 3.57 Nm, respectively.
From these results it is found that the maximum torque can be affected by the thickness of the magnet and the number of poles used on the magnetic clutch. The greater number of poles used, the greater the maximum torque that can be continued. The difference in thickness of the magnet used can also affect the maximum torque that the magnetic clutch can transmit. Then, it can also be seen that the smaller the air gap between the two discs, the greater the maximum torque that the magnetic clutch can transmit. Furthermore, in the presence of angular misalignment, torque with variations in the angle of angular misalignment is 1°, 1.5°, and 2° respectively 1.35 Nm, 1.1 Nm, and 0.83 Nm with 10 pole pairs magnets. Furthermore, for the 12 pole pairs of magnets, the torque obtained from the simulation results of variations in the air gap of 1°, 1.5°, and 2°, respectively, is 1.76 Nm, 1.08 Nm, and 1.01 Nm. So it can be concluded that the greater the angular misalignment angle, the maximum torque that the magnetic clutch can transmit decreases with a relatively small difference in the maximum torque value.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Mechanical coupling, magnetic clutch, torsi, air gap, angular misalignment, Mechanical coupling, magnetic clutch, torque, air gap, angular misalignment.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Arvian Risyady
Date Deposited:	17 Feb 2022 03:12
Last Modified:	17 Feb 2022 03:12
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94166

Actions (login required)

View Item