Gambar 9. Nama Bagian Sekrup

Materi minggu ke 5, 6, 7.

Minggu ke 5.

SAMBUNGAN SEKRUP/BAUT 1) Pemakaian Baut

Baut sebagai elemen penyambung sangat luas pemakaiannya. Sambungan baut merupakan sambungan tidak permanen. Keuntungan dari penggunaan sambungan baut adalah: a) mudah dirakit dan dilepas, b) dapat dipergunakan untuk bermacam-macam kondisi operasi mesin/jenisnya banyak, c) harga relatif murah.

Adapun kerugian atau kelemahan yang utama adalah terjadinya konsentrasi tegangan, yaitu pada bagian yang berulir.

Gambar 9. Nama Bagian Sekrup

2) Istilah-istilah Teknis pada Ulir:

a) Diameter mayor/diameter nominal yaitu diameter terbesar dari suatu ulir luar atau ulir dalam

b) Diameter minor/diameter inti (core diameter) yaitu diameter terkecil dari suatu ulir luar atau ulir dalam

c) Diameter pitch/diameter efektif yaitu suatu diameter silinder imajiner, dimana permukaan/kulit silinder tersebut melalui titik-titik pada ulir yang memiliki jarak sama antara bagian ulir dan bagian/ruang antar ulir, atau diameter punggung ulir yang selalu bersinggungan.

d) Pitch (jarak bagi) yaitu jarak dari suatu titik ke titik berikutnya dalam suatu ulir yang diukur arah aksial.

Panjang (satu satuan) Pitch=

Jumlah ulir per satuan panjang

e) Kisar (lead) yaitu jarak antara dua titik pada heliks yang sama, atau jarak aksial yang ditempuh oleh sebuah mur yang diputar satu putaran.

Ulir tunggal: lead = pitch Ulir ganda : lead = 2 x pitch Ulir triple : lead = 3 x pitch

2) Bentuk Dasar Ulir a) Ulir Segi tiga

Gambar 10. Ulir Segi Tiga b) Ulir Segi empat

Gambar 11. Ulir Segi Empat

c) Ulir Gergaji/buttress

Gambar 12. Ulir Gergaji

Dari ketiga bentuk dasar ulir tersebut, dikembangkanlah berbagai bentuk (standar) ulir, dan yang paling banyak dikembangkan adalah ulir segi tiga.

Bentuk-bentuk ulir tersebut adalah: British standard whitworth thread, British Association thread, American National standard thread, Unified standard thread, Square thread, Acme thread, Knuckle thread, Buttress thread dan Metric thread.

3) Jenis-jenis Baut

(a) (b) (c) Gambar 13. Baut Tembus, Baut Tanam

dan Baut Tap a) Baut Tembus (gambar 13.a)

b) Baut Tanam (gambar 13.b) c) Baut Tap (gambar 13.c) d) Baut Cap

Baut cap ini sama dengan baut tap, hanya ukurannya kecil dan bermacam- macam bentuk kepala bautnya. Bentuk kepala baut tersebut misalnya:

hexagonal head, round head, flat head, hexagonal socket dan sebagainya.

Gambar 14. Baut Cap

e) Baut Mesin

Baut mesin sama dengan baut cap, hanya pada kepala baut diberi alur obeng. Kebanyakan dilengkapi dengan sebuah mur.

f) Baut Penepat

Baut penepat digunakan untuk mencegah terjadinya gerakan/pergeseran antar dua komponen mesin. Juga dapat digunakan bersama-sama dengan pasak (untuk memasang hub pada poros). Gaya yang diperbolehkan bekerja pada baut ini umumnya gaya yang kecil/ringan

Gambar 15. Baut Penepat

Diameter baut penepat ini dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

8 , 0 125 ,

0  

 D

d cm

D: diameter poros tempat baut dipasang Gaya tangensial pada permukaan poros:

3 ,

132 d2

F   …kg

Torsi yang dipindahkan oleh baut:

2 D

T  F …kg.cm Daya yang ditransmisikan:

4500

2 N T

P   _{… Hp} T … kg.m

N … rpm (poros)

Minggu ke 6.

4) Tegangan pada Baut Pengencang Akibat Beban Statis a) Tegangan awal akibat gaya pengencangan

Terdiri dari:

(1) Tegangan/gaya tarik akibat pengencangan baut d

Pi284 …kg 2840d …N Pi: gaya awal

d: diameter nominal baut (mm)

Rumus di atas adalah untuk sambungan dengan kerapatan tinggi. Untuk sambungan biasa: Pi1420d …N

Beban aksial maksimum bila tanpa tegangan awal:

As P_t

2

2

4 



 



 

 dp dc

As  2

4dc



di mana:

t: tegangan tarik ijin

As: luas penampang lintang baut (stress area) dp: diameter pitch

dc: diameter inti (core diameter)

(2) Tegangan geser torsi (akibat tahanan gesek ulir saat pengencangan)

r Ip T _s

 Ip r T

s  



2 32

4

dc dc T 



 

3

16 dc

T

s 

 

 

(3) Tegangan geser penampang ulir

Baut:

n b dc

P

s    

 

Mur:

n b d

P

s    

 

b: lebar kaki ulir d: diameter mayor n: jumlah ulir

(4) Tegangan crushing pada ulir

n dc d

P

c

) 4(

2 2 

 



(5) Tegangan bengkok

l E x

b 

 

 2

di mana l: panjang tangkai baut yang berada dalam komponen x: beda tinggi antar sudut ekstrim kepala baut/mur

E: modulus elastisitas bahan baut

b) Tegangan akibat beban luar (1) Tegangan tarik

dc t

P _ 2_ 4

t

dc P





 4

Jika jumlah baut= n buah, maka:

n dc

P  _t 

 ₂ 

Jika dalam tabel tidak dijumpai harga dc, maka untuk ulir kasar diambil dc=

0,84.d

(2) Tegangan geser n d

Ps ₂_s  4

n d Ps

s 



 



 4

Catatan: bagian yang putus geser dianjurkan pada bagian yang tidak diulir.

(3) Kombinasi (Tegangan) tarik dan geser

2 2

. 2

max 



 





 _s ^t

s

 

 , dan

2 2

2 . 2

max 



 







 ^t _s ^t

t

 

 

c) Tegangan akibat beban/gaya kombinasi Resultan gaya aksial baut dipengaruhi oleh:

 Gaya tarik awal akibat pengencangan

 Gaya tarik akibat beban luar

 Elastisitas relatif (perbandingan) antara elastisitas bahan benda yang disambung dan bahan bautnya

(a) (b)

Gambar 16. Sambungan Baut dengan Gasket dan tanpa Gasket

Resultan gaya:

Gambar (a).

_{1 2}

1 P

a P a

P 

 

 K a a 

 1  P₁KP₂

Gambar (b).

Oleh karena a0 dan K 0, maka P= P1 saja, atau P= P2 bila P2P1

Di mana:

P: resultan gaya aksial pada baut P1: gaya awal akibat pengencangan P2: gaya luar pada baut akibat beban

a : perbandingan elastisitas komponen yang disambung dengan elastisitas baut pengikatnya

Tabel Harga

a K a

  1

Type of joint K

 Metal to metal joint with through bolts

 Hard copper gasket with long through bolts

 Soft copper gasket with long through bolts

 Soft packing with through bolts

 Soft packing with studs

0.0 to 0.10 0.25 to 0.50 0.50 to 0.75 0.75 to 1.00

1.00

Minggu ke 7.

5) Baut Penahan Beban Kejut

Dengan adanya ulir pada baut maka akan terjadi konsentrasi tegangan pada bagian yang berulir tersebut. Bila beban yang bekerja pada baut berupa beban kejut, maka sebaiknya terjadinya konsentrasi tegangan tersebut semaksimal mungkin dihilangkan, atau sekurang-kurangnya diperkecil. Caranya adalah dengan membuat baut tersebut berkekuatan sama/seragam di sepanjang batang baut, dengan membuat luas penampang lintang bagian yang diulir sama dengan luas bagian yang tidak diulir. Secara teknis, dapat ditempuh antara lain dengan membuat diameter bagian yang tidak diulir sama dengan diameter inti (core diameter) bagian yang diulir (gambar 17.b) atau dengan membuat lubang bor searah sumbu pada baut (gambar 17.c).

Gambar 17. Baut Penahan Beban Kejut Contoh soal

Ukuran diameter lubang pengeboran dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:

) 4(

4

2 2

2 Do Dc

D  



2 2

2 Do Dc

D  

2

2 Dc

Do

D  

D: diameter lubang bor Do: diameter luar ulir Dc: diameter inti ulir

6) Baut Kepala Silinder

Kepala silinder (cylinder head) dipasang pada blok silinder dengan cara diikat meggunakan baut (baut tembus ataupun baut tanam).

Gambar 18. Baut Kepala Silinder

Guna mendapatkan ukuran dan jumlah baut, dapat ditempuh langkah perhitungan sebagai berikut:

D: diameter silinder (mm)

D1: diameter efektif silinder (dapat diambil= D + 5 mm)*⁾

*) Khusus untuk mesin uap.

p: tekanan di dalam silinder (N/mm²) dc: diameter inti baut (mm)

n: jumlah baut

t: tegangan tarik ijin baut (N/mm²)

Gaya yang bekerja pada kepala silinder:

P  D₁² p 4



Gaya ini ditahan oleh n buah baut pengikat kepala silinder, maka gaya yang diterima oleh satu buah baut adalah:

P’’

p n

D 1

4

2

1  



Gaya maksimum pada setiap baut juga dapat dihitung:

P _ dc_{2 }_t

" 4

Gaya yang diterima baut maksimum harus sama dengan gaya yang mampu ditahan oleh baut, sehingga P’=P”

dc _t

p n

D  

 2_{  } 2_

1 4

1 4

Jadi:

dc _t

n p

D₁²  ₂ 

Dari persamaan di atas jumlah baut dapat diperoleh, bila ukuran baut sudah ditentukan, demikian pula sebaliknya. Bila dari hasil perhitungan diperoleh jumlah baut gasal atau pecahan, maka diambil jumlah baut genap di atasnya.

Contoh soal