Hal umum tentang Ulir
Bentuk ulir dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segitiga digulung pada sebuah selinder, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 1.1. Dalam pemakaian, ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam, seperti gambar 1.2 . ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil penampang berbentuk segitiga sama kaki. Jarak antara satu puncak dengan puncak berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi.
Bentuk ulir dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segitiga digulung pada sebuah selinder, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 1.1. Dalam pemakaian, ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam, seperti gambar 1.2 . ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil penampang berbentuk segitiga sama kaki. Jarak antara satu puncak dengan puncak berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi.
Ulir disebut tunggal
atau satu jalur yang melilit selinder dan disebut dua atau tiga jalan
bila ada dua atau tiga jalur ( gbr 1.3 ) jarak antara puncak- puncak
yang berbeda satu putaran dari satu jalur, disebut kisar. Jadi, kisar
pada ulir tunggal adalah sama dengan jarak baginya, sedangkan untuk ulir
ganda dan tripel, besarnya kisar berturut-turut sama dengan dua kali
dan tiga kali jarak baginya.
Ulir juga dapat berupa ukir kanan dan ulir kiri, dimana ulir kanan akan bergerak maju bila diputar searah jarum jam, seperti diperlihatkan dalam gambar 1.4 umumnya ulir kanan lebih banyak dipakai
Penggolongan ulir menurut jenis kelas , bahan, dan fungsinya, akan diuraikan seperti dibawah ini :
Ulir juga dapat berupa ukir kanan dan ulir kiri, dimana ulir kanan akan bergerak maju bila diputar searah jarum jam, seperti diperlihatkan dalam gambar 1.4 umumnya ulir kanan lebih banyak dipakai
Penggolongan ulir menurut jenis kelas , bahan, dan fungsinya, akan diuraikan seperti dibawah ini :
1 Jenis Ulir
Ulir
digolongkan menurut bentuk profil penampangnya sebagai berikut : ulir
segi tiga, persegi, trapezium, gigi gegaji, dan bulat, bentuk
persegi,trapezium, dan gigi gergaji, pada umumnya dipakai untuk pengerak
atau penerus gaya , sedangkan ulir bulat dipakai untuk menghindari
kemacetan karena kotoran . tetapi bentuk yang paling banyak dipakai
adalah ulir segitiga
Ulir segitiga diklasifikasikan lagi menurut jarak baginya dalam ukuran metris dan inch, dan menurut ulir kasar dan lembut sebagai berikut :
1.seri ulir kasar metris ( tabel 1.1 )
2.seri ulir kasar UNG ( Tabel 1.2 )
3.seri ulir lembut simetris
4.seri ulir lembut UNF
Ulir segitiga diklasifikasikan lagi menurut jarak baginya dalam ukuran metris dan inch, dan menurut ulir kasar dan lembut sebagai berikut :
1.seri ulir kasar metris ( tabel 1.1 )
2.seri ulir kasar UNG ( Tabel 1.2 )
3.seri ulir lembut simetris
4.seri ulir lembut UNF
Seri ulir lembut lebih UNEF
Seri ulir kasar dipakai untuk keperuan umum, seperti baut dan mur . seri ulir lembut mempunyai jarak bagi yang kecil dan dipergunalan pada bagian –bagian yang tipis serta untuk keadaan di mana getaran besar ( karena ulir lembut tidak mudah kendor sendiri ). Ulir seri UNC, UNF dan UNEF merupakan gabungan antara standar amerika dan inggris. Dalam gambar 1.5 diperlihatkan perbandingan ulir kasar dan ulir lembut dengan diameter luar yang sama .
Ada juga ulir pipa yang dipakai untuk menyambung pipa dan bagian-bagiannya. Termasuk dalam golongan ini adalah ulir lurus yang dipakai untuk mengikat dan ulir kerucut atau tirus untuk sambungan yang harus rapat. Ulir ini mempunyai jarak bagi dan tinggi ulir yang lebih kecil dari pada ulir kasar
Selain ulir – ulir diatas, ada juga ulir untuk pemakaian seperti pada sepeda, mesin jahit, dan pipa halus, yang telah distandarkan
Seri ulir kasar dipakai untuk keperuan umum, seperti baut dan mur . seri ulir lembut mempunyai jarak bagi yang kecil dan dipergunalan pada bagian –bagian yang tipis serta untuk keadaan di mana getaran besar ( karena ulir lembut tidak mudah kendor sendiri ). Ulir seri UNC, UNF dan UNEF merupakan gabungan antara standar amerika dan inggris. Dalam gambar 1.5 diperlihatkan perbandingan ulir kasar dan ulir lembut dengan diameter luar yang sama .
Ada juga ulir pipa yang dipakai untuk menyambung pipa dan bagian-bagiannya. Termasuk dalam golongan ini adalah ulir lurus yang dipakai untuk mengikat dan ulir kerucut atau tirus untuk sambungan yang harus rapat. Ulir ini mempunyai jarak bagi dan tinggi ulir yang lebih kecil dari pada ulir kasar
Selain ulir – ulir diatas, ada juga ulir untuk pemakaian seperti pada sepeda, mesin jahit, dan pipa halus, yang telah distandarkan
2. kelas Ulir
Ukuran
ulir uar dinyatakan dengan diameter luar, diameter efektif ( diameter
dimana tebal profil dan tebal alur dalam arah sumbu adalah sama ), dan
diameter inti. Untuk ulir dalam, ukuran tersebut dinyatakan dengan
diameter efektif , ukuran pembatas yang diizinkan, dan toleransi
Atas dasar besarnya toleransi, ditetapkan kelas ketelitian sbb:
Untuk ulir metris : kelas 1,2 dan 3
Untuk ulir UNC, UNF UNEF : kelas 3A, 2A, dan 1A, untuk ulir luar .
Kelas 3B, 2B, dan 1B untuk ulir dalam
Perlu diterangkan bahwa ketelitian tertinggi dalam standar JTS adalah kelas 1, dan dalam standar amerika adalah 3A atau 3B .
Patokan yang dipakai untuk pemilihan kelas adalah sbb:
Kelas teliti ( kelas 1 dalam JTS ) untuk ulir teliti
Kelas sedang ( kelas 2 dalam JTS ) untuk pemakaian umum .
Kelas kasar ( kelas 3 dalam JTS ) untuk ulir yang sukar dikerjakan,
Misalnya ulir dalam dari
Lubang yang panjang
3. Bahan ulir
Atas dasar besarnya toleransi, ditetapkan kelas ketelitian sbb:
Untuk ulir metris : kelas 1,2 dan 3
Untuk ulir UNC, UNF UNEF : kelas 3A, 2A, dan 1A, untuk ulir luar .
Kelas 3B, 2B, dan 1B untuk ulir dalam
Perlu diterangkan bahwa ketelitian tertinggi dalam standar JTS adalah kelas 1, dan dalam standar amerika adalah 3A atau 3B .
Patokan yang dipakai untuk pemilihan kelas adalah sbb:
Kelas teliti ( kelas 1 dalam JTS ) untuk ulir teliti
Kelas sedang ( kelas 2 dalam JTS ) untuk pemakaian umum .
Kelas kasar ( kelas 3 dalam JTS ) untuk ulir yang sukar dikerjakan,
Misalnya ulir dalam dari
Lubang yang panjang
3. Bahan ulir
Penggolongan
ulir menurut kekuatannya distandarkan dalam JTS seperti diperlihatkan
dalam Tabel 1.3. arti dari bilangan kekuatan untuk baut dalam tabel
tersebut adalah sbb : angka sebelah kiri tanda titik adalah 1/10 harga
minimum kekuatan tarik σb ( kg /mm) dan sebelah kanan titik adalah 1/10
(σγ/σB )
Untuk mur , bilangan yang bersangkutan menyatakan 1/10 tegangan beban jaminan.
4. Jenis ulir Menurut Bentuk Bagian Dan Fungsinya.
Baut digolongkan menurut bentuk kepalanya, yaitu segi enam , soket segi enam , dan kepala persegi. Baut dan mur dapat dibagi sebagai berikut : baut penjepit , baut untuk pemakaian khusus , sekrup mesin sekrup penetap , dan mur, seperti diuraikan dibawah ini :
Baut penjepit gambar 1.6 , dapat berbentuk :
a.Baut tembus, untuk menjepit dua bagian melalui lubang tembus, dimana jepitan diketatkan dengan sebua mur
b.Baut tap , untuk menjepit dua bagian, dimanajepitan diketatkan dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian .
c.baut tanam, merupakan baut tanpa kepala dan diberi ulir pada kedua ujungnya. Untuk dapat menjepit dua bagian, baut ditanam pada salah satu bagian yang mempunyai lubang berulir, dan jepitan diketatkan dengan sebuah mur.
Untuk mur , bilangan yang bersangkutan menyatakan 1/10 tegangan beban jaminan.
4. Jenis ulir Menurut Bentuk Bagian Dan Fungsinya.
Baut digolongkan menurut bentuk kepalanya, yaitu segi enam , soket segi enam , dan kepala persegi. Baut dan mur dapat dibagi sebagai berikut : baut penjepit , baut untuk pemakaian khusus , sekrup mesin sekrup penetap , dan mur, seperti diuraikan dibawah ini :
Baut penjepit gambar 1.6 , dapat berbentuk :
a.Baut tembus, untuk menjepit dua bagian melalui lubang tembus, dimana jepitan diketatkan dengan sebua mur
b.Baut tap , untuk menjepit dua bagian, dimanajepitan diketatkan dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian .
c.baut tanam, merupakan baut tanpa kepala dan diberi ulir pada kedua ujungnya. Untuk dapat menjepit dua bagian, baut ditanam pada salah satu bagian yang mempunyai lubang berulir, dan jepitan diketatkan dengan sebuah mur.
Baut untuk pemakaian khusus ( gbr 1.7 ) dapat berupa :
baut pondasi, untuk memasang mesin atau bangunan pada pondasinya .
baut ini ditanam pada pondasi beton,dan jepitan pada bagia mesin atau bangunan diketatkan dengan mur .
b. Baut penahan , untuk menahan dua bagian dalam jarak yang tetap.
c. Baut kereta , banyak dipakai pada badan kendaraan. Bagian persegi dibawah kepala dimasukkan kedalam lubang persegi yang pas sehingga baut ikut berputar pada waktu mur diketatkan atau dilepaskan.
f. Disamping baut khusus yang telah disebut diatas, masih banyak jenis yang lain. Tetapi disini akan dikemukakan semuanya .
baut pondasi, untuk memasang mesin atau bangunan pada pondasinya .
baut ini ditanam pada pondasi beton,dan jepitan pada bagia mesin atau bangunan diketatkan dengan mur .
b. Baut penahan , untuk menahan dua bagian dalam jarak yang tetap.
c. Baut kereta , banyak dipakai pada badan kendaraan. Bagian persegi dibawah kepala dimasukkan kedalam lubang persegi yang pas sehingga baut ikut berputar pada waktu mur diketatkan atau dilepaskan.
f. Disamping baut khusus yang telah disebut diatas, masih banyak jenis yang lain. Tetapi disini akan dikemukakan semuanya .
Sekrup mesin ( ganbar 1.8 )
Sekrup ini mempunyai diameter sampai 8 mm dan untuk pemakaian dimana tidak ada beban besar . kepalanya mempunyai alur lurus atau alur silang untuk dapat dikeraskan dengan obeng.
Sekrup ini mempunyai diameter sampai 8 mm dan untuk pemakaian dimana tidak ada beban besar . kepalanya mempunyai alur lurus atau alur silang untuk dapat dikeraskan dengan obeng.
sekrup penetap (gambar 7.9)
sekrup
ini dipakai untuk menetapkan naf pada poros, atau dipakai sebagai
pengganti pasak. Biasanya dibuat dari baja yang ujungnya dikeraskan.
( a ) Bentuk kepala ( b ) dalam keadaan terpasang
5 sekrup pengetap
sekrup ini mempunyai ujung yang dikeraskan sehingga dapat mengetap lubang plat tipis atau bahan yang lunak pada waktu diputar masuk.
6 mur (gambar 7.10)
pada umumnya mur mempunyai bentuk segi enam. Tetapi bentuk pemakaian khusus dapat dipakai mur dengan bentuk yang ber macam-macam, seperti mur bulat,mur flens,mur tutup, mur mahkota, dan mur kuping.
sekrup ini mempunyai ujung yang dikeraskan sehingga dapat mengetap lubang plat tipis atau bahan yang lunak pada waktu diputar masuk.
6 mur (gambar 7.10)
pada umumnya mur mempunyai bentuk segi enam. Tetapi bentuk pemakaian khusus dapat dipakai mur dengan bentuk yang ber macam-macam, seperti mur bulat,mur flens,mur tutup, mur mahkota, dan mur kuping.
7.2 Pemilihan Baut Dan Mur
Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sngat penting. Untuk mencegah kecelakaan pada mesin, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai. Dalam gambar,7,11 diperlihatkan macam-macam kerusakan yang dapat tejadi pada baut.
Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sngat penting. Untuk mencegah kecelakaan pada mesin, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai. Dalam gambar,7,11 diperlihatkan macam-macam kerusakan yang dapat tejadi pada baut.
Untuk
menentukan ukuran baut dan, mur, sebagai faktor harus diperhatikan
seperti sifat gaya pada baut, syarat kerja, kekuatan bahan, kelas
ketelitian, dll.
Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :
bebean statis aksial murni.
Beban aksial, bersama dengan beban puntir.
Beban geser
Beban tumbukan aksial.
Pertam-tama akan di tinjau kasus dengan pembebanan aksial murni. Dalam hal ini, persamaan yang berlaku adalah
σ_t=W/A=W/((π/4)〖d_1^2〗^ ) (7.1)
Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :
bebean statis aksial murni.
Beban aksial, bersama dengan beban puntir.
Beban geser
Beban tumbukan aksial.
Pertam-tama akan di tinjau kasus dengan pembebanan aksial murni. Dalam hal ini, persamaan yang berlaku adalah
σ_t=W/A=W/((π/4)〖d_1^2〗^ ) (7.1)
Dimana
W (kg) adalah beban tarik pada baut, σt adalah tegangan tarik yang
terjadi dibagian yang berulir pada diameter inti d1 (mm). Pada sekrup
atau baut yang mempunyai diameter luar d≥ 3(mm), umumnya besar diameter
inti d1=0,8 d, sehingga (d1/d)2= 0,64.jika σa (mm2)adalah tegangan yang
diizinkan, maka
σ_t=W/((π/4)(0,8d)^2 ) (7.2)
σ_t=W/((π/4)(0,8d)^2 ) (7.2)
Dari persamaan (7.1)dan (7.2) diperoleh
d≥√(4W/(πσ_(α ) x 0,64)) atau d≥√(2w/σ_a ) (7.3)
Harga σa tergantung pada macam bahan, yaitu SS,SC, atau SF. Jika difinis tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6-8, dan jika difinis biasa, besarnya antara 8-10. Untuk baja liat yang mempunyai kadar karbon 0,2-30,3(%),tegangan yang di izinkan σa umumnya adalah sebesar 6(kg/mm2) jika difinisi tinggi, dan 4,8 (kg/mm2) jika difinisi biasa.
Dalam hal mur, jika tinggi profil yang bekerja menahan gaya adalah h (mm), seperti dalam gambar 7.12, jumlah lilitan ulir adalah z, diameter efektif ulir luar d2, dan gaya-gaya tarik pada baut W (kg), maka besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir q (kg/mm2)
adalah
q=w/(πd_2 hz)≤q_a (7.4)
d≥√(4W/(πσ_(α ) x 0,64)) atau d≥√(2w/σ_a ) (7.3)
Harga σa tergantung pada macam bahan, yaitu SS,SC, atau SF. Jika difinis tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6-8, dan jika difinis biasa, besarnya antara 8-10. Untuk baja liat yang mempunyai kadar karbon 0,2-30,3(%),tegangan yang di izinkan σa umumnya adalah sebesar 6(kg/mm2) jika difinisi tinggi, dan 4,8 (kg/mm2) jika difinisi biasa.
Dalam hal mur, jika tinggi profil yang bekerja menahan gaya adalah h (mm), seperti dalam gambar 7.12, jumlah lilitan ulir adalah z, diameter efektif ulir luar d2, dan gaya-gaya tarik pada baut W (kg), maka besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir q (kg/mm2)
adalah
q=w/(πd_2 hz)≤q_a (7.4)
Dimana
qa adalah tekanan kontak yang di izinkan, dan besarnya tergantung pada
kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti diberikan dalam
tabel 7,4. jika persyaratan dalam persamaan (7.4) tersebut terpenuhi,
maka ulir tidak akan menjadi lumur atau dol. Ulir yang baik mempunyai
harga h palin sedikit 75(%) dari kedalaman ulir penuh; ulir biasa,
mempunyai h sekitar 50(%) dari kedalaman penuhnya.
Jumlah ulir z dan tinggi mur h(mm) dapat di hitung dari persamaan
Jumlah ulir z dan tinggi mur h(mm) dapat di hitung dari persamaan
z≥w/(πd_2 hq_0) (7.5)
H = zp,p = jarak bagi (7.6)
Menurut standar : H= (0,85-0,1)d (7.7)
H = zp,p = jarak bagi (7.6)
Menurut standar : H= (0,85-0,1)d (7.7)
Dalam
gambar 7.13 diperlihatkan bahwa gaya w juga akan menimbulkan tegangan
geser pada luas bidang silinder (πd1.k.p.z) dimana k.p adalah tebal akar
ulir luar.
τ_b=W/(πd_1 kpz) (7.8)
Jika tebal akar pada mur dinyatakan dengan j.p, maka tegangan gesernya adalah
τ_n=W/πDjpz (7.9)
Untuk ulir metris dapat diambil k = 0.84 dan j = 0,75. untuk pembebanan pada seluruh ulir yanmg dianggap merata, τb dan τn harus lebih kecil dari pada harga yang diizinkan τa.
τ_n=W/πDjpz (7.9)
Untuk ulir metris dapat diambil k = 0.84 dan j = 0,75. untuk pembebanan pada seluruh ulir yanmg dianggap merata, τb dan τn harus lebih kecil dari pada harga yang diizinkan τa.
Tabel 7.Tekanan permukaan yang di izinkan pada ulir
bahan Tekana permukan Yang di izinkan
qa(kg/mm2)
Ulir luar Ulir dalam Untuk pengikat Untuk penggerak
Baja liat Baja liat atau perunggu 3 1
Baja keras Baja liat atau perunggu 4 1,3
Baja keras Besi cor 1,5 0,5
qa(kg/mm2)
Ulir luar Ulir dalam Untuk pengikat Untuk penggerak
Baja liat Baja liat atau perunggu 3 1
Baja keras Baja liat atau perunggu 4 1,3
Baja keras Besi cor 1,5 0,5
bahan Kecepatan luncur Tekana permukan Yang di izinkan
qa(kg/mm2)
perunggu Kecepatan rendah 1,8-2,5
baja perunggu 3,0 m/min atau kurang 1,1-1,8
Besi cor 3,4 m/min atau kurang 1,3-1,8
perunggu 6,0-12,0 m/min 0,6-1,0
Besi cor 0,4-0,7
perunggu 15,0 m/min atau kurang 0,1-0,2
qa(kg/mm2)
perunggu Kecepatan rendah 1,8-2,5
baja perunggu 3,0 m/min atau kurang 1,1-1,8
Besi cor 3,4 m/min atau kurang 1,3-1,8
perunggu 6,0-12,0 m/min 0,6-1,0
Besi cor 0,4-0,7
perunggu 15,0 m/min atau kurang 0,1-0,2
Bila
beban yang bekerja pada baut merupakan gabungan antara gaya tarik
aksial dan momen puntir, maka sangat perlu untuk menentukan cara
memperhitungkan pengaruh puntiran tersebut. Jika gaya aksial dinyatakan
dengan W(kg), maka harus ditambahW/3 pada gaya aksial tersebut sebagai
pengaruh dari tambahan momen puntir. Cara ini merpakan p[erhitungan
kasar, dan dipakai bila diperhitungkan yang lebih teliti dianggap tidak
diperlukan.
Bila terdapat gaya geser murni W(kg), tengan geser yang terjadi masih dapat diterima selama tidak melibihi harga yang yang di izinkan. Jadi (W/(π/4)d2)≤ τ
A, untuk satu penampang yang mendapat beban geser. Seperti telah di uraikan di muka., tegangan geser yang diambil sebesar τa = (0,5 – 0,75)σa, dimana σa adalah tegangan tarik yang di izinkan. Perlu diperhatikan bahwa beban geser harus ditahan oleh bagian yang berdiameter d.
Baut yang mendapat beban tumbukan dapat diputus karena adanya konsentrasi tegangan pada bagian akar profil ulir. Dengan demikian diameter inti baut harus diambil cukup besar untuk memper tinggi faktor keamnanya. Baut khusus untuk menahan tumbukan biasanya dibuat panjang, dan bagian yang tidak ber ulir dibuat dengan diameter lebih kecil dari pada diameter intinya, atau diberi lubang pada sumbunya yang terberulir,
Bila terdapat gaya geser murni W(kg), tengan geser yang terjadi masih dapat diterima selama tidak melibihi harga yang yang di izinkan. Jadi (W/(π/4)d2)≤ τ
A, untuk satu penampang yang mendapat beban geser. Seperti telah di uraikan di muka., tegangan geser yang diambil sebesar τa = (0,5 – 0,75)σa, dimana σa adalah tegangan tarik yang di izinkan. Perlu diperhatikan bahwa beban geser harus ditahan oleh bagian yang berdiameter d.
Baut yang mendapat beban tumbukan dapat diputus karena adanya konsentrasi tegangan pada bagian akar profil ulir. Dengan demikian diameter inti baut harus diambil cukup besar untuk memper tinggi faktor keamnanya. Baut khusus untuk menahan tumbukan biasanya dibuat panjang, dan bagian yang tidak ber ulir dibuat dengan diameter lebih kecil dari pada diameter intinya, atau diberi lubang pada sumbunya yang terberulir,
Panajng
l dari baut tap atau baut tanam yang disekrupkan kedalam lubang ulir,
tergantung pada bahanlubang ulir tersebut sebagai berikut: untuk baja
autu perunggu l = , untuk besi cor l = 0,3d, untuk logam lunak l =
(1,8-2,0)d. Kedalam lubang ulir harus sama dengan l di tambah 2-10 (mm).
Permukaan dimana kepala baut atau mur akan dudu, harus dapat menahan tekanan permukaan sebagai akibat dari gaya aksial baut. Untuk menghitung besarnya tekanan ini, dianggap bahwa luas bagian kepala baut atau mur yang akan menahn gaya adalah lingkaran yang diameter luarnya sama dengan jarak dua sisi sejajar dari segi enam B(mm), dan diameter dalamnya sama dengan diameter-dianeter luar baut d (mm). Jika beban aksial baut adalah W (kg), maka besarnya tekanan permukaan dudukan adalah
q=W/((π/4)(B^2-d^2)) ≤ q_sa (710)
Dimana qsa adalah tekanan permukaan yang di izinkan seperti dalam tabel 7.4.
Baut atau mur dapat menjadi kendor atau lepas karena getaran. Untuk mengatasi hail ini perlu dipakai penjamin. Dibawah ini diberikan beberap contoh yang umum di pakai.
cicin penjamin (gambar 7.15 ) yang dapat terbentuk cincin pegas, cicin bergigi luar, cincin cekam berlidah.
Murpenjamin (gamabr 7.16) yang menggunakan dua buah mur, yang bentuknya dapat bermacam-mavam dalam hal gambar 7.16(a), mur A akan mencegah mur B menjadi kendor.
Pena menjamin, sekrup mesin, atau sekrup penetap (gambar 7.17),
Macam macam penjamin lain (gambar 7.18) seperti dengan cincin nilon yang disisipkan pada ujung mur untuk memeprbesar gasakan dengan baut, menipiskan dan membelah ujung mur yang berfungsi sebagai penjepit baut,dll.
Permukaan dimana kepala baut atau mur akan dudu, harus dapat menahan tekanan permukaan sebagai akibat dari gaya aksial baut. Untuk menghitung besarnya tekanan ini, dianggap bahwa luas bagian kepala baut atau mur yang akan menahn gaya adalah lingkaran yang diameter luarnya sama dengan jarak dua sisi sejajar dari segi enam B(mm), dan diameter dalamnya sama dengan diameter-dianeter luar baut d (mm). Jika beban aksial baut adalah W (kg), maka besarnya tekanan permukaan dudukan adalah
q=W/((π/4)(B^2-d^2)) ≤ q_sa (710)
Dimana qsa adalah tekanan permukaan yang di izinkan seperti dalam tabel 7.4.
Baut atau mur dapat menjadi kendor atau lepas karena getaran. Untuk mengatasi hail ini perlu dipakai penjamin. Dibawah ini diberikan beberap contoh yang umum di pakai.
cicin penjamin (gambar 7.15 ) yang dapat terbentuk cincin pegas, cicin bergigi luar, cincin cekam berlidah.
Murpenjamin (gamabr 7.16) yang menggunakan dua buah mur, yang bentuknya dapat bermacam-mavam dalam hal gambar 7.16(a), mur A akan mencegah mur B menjadi kendor.
Pena menjamin, sekrup mesin, atau sekrup penetap (gambar 7.17),
Macam macam penjamin lain (gambar 7.18) seperti dengan cincin nilon yang disisipkan pada ujung mur untuk memeprbesar gasakan dengan baut, menipiskan dan membelah ujung mur yang berfungsi sebagai penjepit baut,dll.
Di bawah ini akan di diberikan cara merencanakan ulir dan mur sederhana dengan menggunakan contoh dan diagram (diagram 2.8).
[contoh
7.1] rencakan ulir da mur untuk sebuah kait dengan beban 5 (ton)
seperti dalam gambar 7.19. kait dan mur kedua-duanya di buat dari baja
liat dengan kadar karbon 0,22(%).
[penyelesaian]
Wo = 5000 (kg)
fc = 1,2
W = 1,2 X 5000 = 6000 (kg)
Bahan baut : baja liat dengan 0,22(%)C σB = 42 (kg/mm2), Sf= 7, σa = 6 (kg/mm2), τa = 0,5 x 6 = 3 (kg/mm2)
d_1=√((4 x 6000)/(π x 6))=35,8
Dipilh ulir metris kasar d1 = 37,129 (mm) > 35,8 (mm), d = 42 (mm), p = 4,5 (mm)
Bahan mur : baja liat dengan 0,22(%)C σB = 42 (kg/mm2), τa = 0,5 x 6 = 3 (kg/mm2), qa = 3 (kg/mm2)
D = 42 (mm), d2 = 39.077 (mm), H1 = 2, 436 (mm)
z≥6000/(π x 39,077 x 2,436 x 3) = 6,69 →7
H ≥7 x 4.5 = 31,5 (mm), H ≥ (0,8 – 1,0)d = 35,6 → 42 (mm) H = 42 (mm) akan dipakai
z’ = 42/4,5 = 9,33
τ_b=6000/(3,14 x37,129 x 0,89 x 4,5 x 9,33)=1,46
Wo = 5000 (kg)
fc = 1,2
W = 1,2 X 5000 = 6000 (kg)
Bahan baut : baja liat dengan 0,22(%)C σB = 42 (kg/mm2), Sf= 7, σa = 6 (kg/mm2), τa = 0,5 x 6 = 3 (kg/mm2)
d_1=√((4 x 6000)/(π x 6))=35,8
Dipilh ulir metris kasar d1 = 37,129 (mm) > 35,8 (mm), d = 42 (mm), p = 4,5 (mm)
Bahan mur : baja liat dengan 0,22(%)C σB = 42 (kg/mm2), τa = 0,5 x 6 = 3 (kg/mm2), qa = 3 (kg/mm2)
D = 42 (mm), d2 = 39.077 (mm), H1 = 2, 436 (mm)
z≥6000/(π x 39,077 x 2,436 x 3) = 6,69 →7
H ≥7 x 4.5 = 31,5 (mm), H ≥ (0,8 – 1,0)d = 35,6 → 42 (mm) H = 42 (mm) akan dipakai
z’ = 42/4,5 = 9,33
τ_b=6000/(3,14 x37,129 x 0,89 x 4,5 x 9,33)=1,46
Harga di atas dapat diterima karena masing-masing lebih rendah dari 3,0(kg/mm²)
Bahan baut dan mur : baja liat dengan 0,22(%)C. Baut : M42. Mur : M42 ; tinggi mur = 42 (mm)
Bahan baut dan mur : baja liat dengan 0,22(%)C. Baut : M42. Mur : M42 ; tinggi mur = 42 (mm)
28. Diagram aliran untuk merencanakan baut dan mur kait
7.3 Ulir Dengan Beban Berulang
Dalam
praktek, pengetahuan tentang tata cara perhitungan ulir yang dikenai
beban dinamis atau beban berulang adalah sangat penting. Sebagai contoh
pada kasus ini adalah baut yang dipakai untuk menjepit kepala silinder
motor bakar torak dimana tekanan di dalam silinder selalu berubah-ubah
antara harga nol dan maksimumnya.
Misalkan dua buah plat seperti dalam gambar 7.20 dijepit oleh sebuah baut dengan gaya awal Pо (kg). Karena gaya tersebut, baut akan mengalami perpanjangan sebesar λb (mm) dan plat akan mengalami pengurangan pada tebalnya sebesar δp (mm) karena elastisitas. Perpanjangan dan penipisan tersebut berbanding lurus dengan gaya jepit yang bekerja. Jika konstanta pegas dari baut dan pelat berturut-turut dinyatakan sebagai dengan Cb (kg/mm) dan Cp (kg/mm), maka gaya jepit awal dapaty dinyatakan sebagai
P_0=C_b λ_b; P_0=C_(p ) δ_p (7.11)
Misalkan dua buah plat seperti dalam gambar 7.20 dijepit oleh sebuah baut dengan gaya awal Pо (kg). Karena gaya tersebut, baut akan mengalami perpanjangan sebesar λb (mm) dan plat akan mengalami pengurangan pada tebalnya sebesar δp (mm) karena elastisitas. Perpanjangan dan penipisan tersebut berbanding lurus dengan gaya jepit yang bekerja. Jika konstanta pegas dari baut dan pelat berturut-turut dinyatakan sebagai dengan Cb (kg/mm) dan Cp (kg/mm), maka gaya jepit awal dapaty dinyatakan sebagai
P_0=C_b λ_b; P_0=C_(p ) δ_p (7.11)
Gambar 7.20 Dua buah plat dijepit dengan baut dan mur
Persamaan
tersebut dapat digambarkan seperti dalam gambar 7.21(a). Jika ∆OSS’
digeser kekiri hingga PP’ dan SS’ berimpit, akan diperoleh Gambar
7.21(b). Besarnya konstanta pegas dari baut dan pelat juga dapat
dinyatakan sebagai tangen sudut α dan β sebagai berikut :
tan∝=P_0/ λ_b;tan〖β= 〗 P_0/δ_p (7.12)
Jika Eb (kg/mm²) menyatakan modulus elastisitas baut, l (mm) panjang ekivalen baut, Ak (mm²) diameter inti baut, lp (mm) tebal plat, dan H (mm) tinggi mur, maka
Jika Eb (kg/mm²) menyatakan modulus elastisitas baut, l (mm) panjang ekivalen baut, Ak (mm²) diameter inti baut, lp (mm) tebal plat, dan H (mm) tinggi mur, maka
E_b=(P_0 l)/(A_k λ_b )= C_b l/A_k ,C_b= (A_k E_b)/l (7.13)
l = lp + H + tambahan (7.,14)
Untuk baut dengan bagian yang tak berulir sepanjang L1 dan yang berulir L2 seperti dalam Gambar 7.22, maka
1/C_b =1/E_b (l_1/A_d + l_2/A_k ) (7.15)
A_d=(π/4)d^2 , l_2= l_p+ (H/2) – l_1 (7.16)
Konstanta pegas dari plat, sangat sukar dihitung karena luasnya, kecuali untuk bentuk-bentuk tertentu. Dalam hal ini, beberapa rumus telah diajukan uuntuk menaksir
Konstanta pegas dari plat, sangat sukar dihitung karena luasnya, kecuali untuk bentuk-bentuk tertentu. Dalam hal ini, beberapa rumus telah diajukan uuntuk menaksir
Luas bagian plat yang terpengaruh oleh jepitan baut. Di sini hanya akan dipakai rumus Fritsche sbb.:
A_p=π/4 〖[(B+k l_p/2)〗^2- D^2] (7.17)
A_p=π/4 〖[(B+k l_p/2)〗^2- D^2] (7.17)
Dimana
B: adalah jarak antara dua sisi segi enam yangsejajar (dari mur atau kepala baut,
(mm)
D: adalah diameterv lubang baut, (mm)
k : konstanta bahan yang bearnya antara 1/3-1/5
Dengan demikian maka konstanta pegas dari plat dapat ditulis sebagai
B: adalah jarak antara dua sisi segi enam yangsejajar (dari mur atau kepala baut,
(mm)
D: adalah diameterv lubang baut, (mm)
k : konstanta bahan yang bearnya antara 1/3-1/5
Dengan demikian maka konstanta pegas dari plat dapat ditulis sebagai
C_p= A_(pE_p )/l_p = E_p/l_p .π/4[(B+k l_p/2)^2-D^2] (7.18)
Jika
kemudian ada gaya luar yang mencoba saling memisahkan kedua plat
tersebut dalam arah sumbu baut, maka gaya aksial pada baut bertambah
sehingga lebih besar dari Pо. Misalkan gaya pemisah tersebut besarnya
P_o(kg) dan bekerja pada bagian penampang pelat seperti dalam Gambar
7.23. Maka bagian yang diarsir dengan garis mendatar, yaitu luas (1 –
n)l_p, akan mengalami penambahan kompresi, sedangka
Bagian
penampang yang diarsir dengan garis tegak, yaitu luas nl_p, akan
mengalami pengurangan kompresi. Akibatnya ialah bahwa plat akan
cenderung untuk kembali kepada tebal semula. Harga n pada umumnya
diambil sebesar 1, 3/4, atau ½.
Misalkan dari gaya luar P, bagian P_b mengakibatkan perpanjangan baut sebesar λ_b1 dan penipisan plat sebesar λ_p1. Misalkan pula bahwa modulus elastisitas baut Eb sama dengan modulis elastisitas plat Ep. Maka
Misalkan dari gaya luar P, bagian P_b mengakibatkan perpanjangan baut sebesar λ_b1 dan penipisan plat sebesar λ_p1. Misalkan pula bahwa modulus elastisitas baut Eb sama dengan modulis elastisitas plat Ep. Maka
C_p= P_b/λ_b1 , C_pc= P_b/λ_p1 = (A_p E_p)/(l_p (1-n))= C_p/(1-n)
λ= λ_b1+λ_p1=P_b/C_b +(P_b (n-1))/C_p =P_b {1/C_b +((n-1))/C_p } (7.19)
Penipisan
bagian plat yang tebalnya nlp akan berkurang ekivalen dengan λ.
Pengurangan kompresi pada bidang kontak antara kedua plat adalah
C_(pe =) P_b/λ = (A_p E_p)/〖nl〗_p = C_p/n (7.20)
Hubungan ini digambarkan dalam Gambar 7.24, dimana
tan γ = P_b/λ= C_b/(1+(C_b/C_(b ) )(1-n)) < c_b=" tan" c_p=" tan"> β
Gaya
luar P = Pp + Pb digambarkan dengan garis tegak yang kedua ujungnya
berada di garis titik-titik. Sekarang, jika digunakan notasi
P_b/P= ф (7.21)
ф= P_b/P = P_b/(P_(b )+ P_P )= 〖λ_b1 C〗_b/(〖λ_b1 C〗_b+〖λ_b1 C〗_b C_p/n(1/C_b +(1-n)/C_p ))
maka :
ф = nC_b/(C_(p )+ C_b ) (7.22)
Perbandingan antara gaya jepit awal Po dan Pp disebut faktor pelepasan L, yang dapat ditulis sebagai
L = P_o/P_p = P_o/(1 – ф)P (7.23)
Dalam
tabel 7.5 diberikan harga L tersebut. Notasi 10K, 12K, 6G, dan 8G dalam
tabel tersebut berhubungan dengan sistem pemagian kekuatan ulir atau
kekuatan bahan menurut standar DIN. Sifat-sifat mekanisnya diberikan
dalam tabel 7.6.
Setiap distribusi gaya jepit harus dikoreksi dengan menggunakan faktor pengetatan a dari Tabel 7.7 sebagai berikut:
Setiap distribusi gaya jepit harus dikoreksi dengan menggunakan faktor pengetatan a dari Tabel 7.7 sebagai berikut:
P_o = aL(1 – ф)P (7.24)
Penambahan
gaya jepit P_T karena adanya kenaikan temperatur pada waktu operasi,
dapat ditambahkan. Dengan demikian maka gaya jepit maksimum adalah
P_max= aL(1 – ф)P+ фP+ P_T (7.25)
Dengan mempergunakan batas harga mulur σy (kg/mm²) dalam Tabel 7.6, perlu diperiksa apakah Pmax memenuhi persamaan berikut:
P_max σ_γ.A_k (7.26)
Selanjutnya, amplitudo tegangan baut σ_am (kg/mm²) adalah
σ_am= 1/2 P_b/A_k = ф/2.P/A_k (7.27)
Besarnya amplitudo ini tidak boleh melebihi batas kelelahan ulir luar menurut Tabel 7.8
Tekanan dudukan kepala baut atau mur dapat dihitung dengan rumus
Tekanan dudukan kepala baut atau mur dapat dihitung dengan rumus
P_(s= P_max/((π/4)(B^2- D^2))) (7.28)
Dalam hal ini perlu diperiksa apakah harga tersebut tidak melebihi harga yang ada dalam Tabel 7.9.
Jika diberikan beban dinamis dan statis aksial, beban statis dann dinamis radial atau lintang, atau gaya jepit awal, maka untuk menaksir diameter nominal baut yang sesuai (sebagai taksiran pertama), dapat dipergunakan Tabel 7.10.
Jika diberikan beban dinamis dan statis aksial, beban statis dann dinamis radial atau lintang, atau gaya jepit awal, maka untuk menaksir diameter nominal baut yang sesuai (sebagai taksiran pertama), dapat dipergunakan Tabel 7.10.
⌠Contoh 7.2⌡
Rencanakan sebuah baut dan mur nutuk beban luar berulang yang bervariasi
antara 0 sampai 1500 (kg). Tebal benda yang akan dijepit adalah 60 (mm)
dan terbuat dari baja SS. Pengetatn mur akan dilakukan dengan tangan .
(Penyelesaian)
Po = 0-1500 (kg)
Misalkan bahan baut dari golongan 8G(SCr 2).
σ_B = 80 (kg/mm²), σy = 64 (kg/mm²), dan E = 2,1 X 10 (kg/mm²)
Ambil titik kerja gaya sebagai n = ¾.
Dari daftar diameter nominal, diambil beban aksial dinamis 1000 dan 1600 (kg); maka untuk golongan 8G diperoleh M10-M14. Sebagai kompromi diambil M12.
l = 60 + 10 (tinggi mur) + 3 (tambahan) = 73 (mm)
b = 30 (mm)
l_1 = 73 – 30 = 43 (mm)
l_2 = 60 – 43 = (10/2) = 22 (mm)
A_d = (π/4) x 122 = 113,4 (mm2)
Ak = (π/4) x (10,106)2 = 80,2 (mm) 2
Konstanta pegas baut C_b
1/C_b = 1/(2,1 x 〖10〗^4 ) [43/113,4+22/80,2]= 0,311 x 〖10〗^(-4)
C_b = 3,22 x 10 (kg/mm)
Konstanta pegas benda yang dijepit Cp
Cp = (2,1 x 〖10〗^4)/60.π/4[(19 + 60/10 )^2 - 132] = 11,75 x 104 (kg/mm)
Φ = 3/4.3,22/(3,22+11,75) = 0,161
l_b/d = 60/12 = 5,8G. Untuk permukaan kasar L = 1,6
a = 1,4,L = 1,6
Po = 1,4 x 1,6(1-0,161) x 1500 = 2819 (kg)
P_max = 2819 + 0,161 x 1500 = 3061 (kg)
σ_γ A_k = 64 x 80,2 = 5133 (kg)
5133 > 3061 (kg), baik
σ_am = Φ/2.P/A_k = 0,161/2 x 1500/80,2=1,5 (kg/mm)
Ulir yang dirol, 8G, M10-16
Batas kelelahan σ_(f )= 5 (kg/mm²),
1,5 (kg/mm²) < 5 (kg/mm²), baik
Diambil : M12
B = 19 (mm)
P_s = 3061/((π/4)(19^2-13^2))=20,3 (kg/mm)
Misalkan bahan baut dari golongan 8G(SCr 2).
σ_B = 80 (kg/mm²), σy = 64 (kg/mm²), dan E = 2,1 X 10 (kg/mm²)
Ambil titik kerja gaya sebagai n = ¾.
Dari daftar diameter nominal, diambil beban aksial dinamis 1000 dan 1600 (kg); maka untuk golongan 8G diperoleh M10-M14. Sebagai kompromi diambil M12.
l = 60 + 10 (tinggi mur) + 3 (tambahan) = 73 (mm)
b = 30 (mm)
l_1 = 73 – 30 = 43 (mm)
l_2 = 60 – 43 = (10/2) = 22 (mm)
A_d = (π/4) x 122 = 113,4 (mm2)
Ak = (π/4) x (10,106)2 = 80,2 (mm) 2
Konstanta pegas baut C_b
1/C_b = 1/(2,1 x 〖10〗^4 ) [43/113,4+22/80,2]= 0,311 x 〖10〗^(-4)
C_b = 3,22 x 10 (kg/mm)
Konstanta pegas benda yang dijepit Cp
Cp = (2,1 x 〖10〗^4)/60.π/4[(19 + 60/10 )^2 - 132] = 11,75 x 104 (kg/mm)
Φ = 3/4.3,22/(3,22+11,75) = 0,161
l_b/d = 60/12 = 5,8G. Untuk permukaan kasar L = 1,6
a = 1,4,L = 1,6
Po = 1,4 x 1,6(1-0,161) x 1500 = 2819 (kg)
P_max = 2819 + 0,161 x 1500 = 3061 (kg)
σ_γ A_k = 64 x 80,2 = 5133 (kg)
5133 > 3061 (kg), baik
σ_am = Φ/2.P/A_k = 0,161/2 x 1500/80,2=1,5 (kg/mm)
Ulir yang dirol, 8G, M10-16
Batas kelelahan σ_(f )= 5 (kg/mm²),
1,5 (kg/mm²) < 5 (kg/mm²), baik
Diambil : M12
B = 19 (mm)
P_s = 3061/((π/4)(19^2-13^2))=20,3 (kg/mm)
23. Dengan bahan di sekitar S35C, batas tekanan dudukan adalah 50 (kg/mm²).
24. Karena golongan 8G dapat mencapai harga di atas batas tersebut, maka 20,3
(kg/mm²) adalah cukup aman.
25. Hasil : 8G, M12, B =19 (mm), dudukan kasar, ulir dirol.
24. Karena golongan 8G dapat mencapai harga di atas batas tersebut, maka 20,3
(kg/mm²) adalah cukup aman.
25. Hasil : 8G, M12, B =19 (mm), dudukan kasar, ulir dirol.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar