B. SAMBUNGAN MENYUUSUT DAN TEKAN 1. Menyusut Panas dan Dingin.
Sambungan menyusut adalah cara mengikat dimana kita menggunakan sifat dimana ukuran sebuah benda berubah, bila suhunya berubah. Bila sebuah gelang harus diikatkan pada sebuah poros, maka garis tengah gelang itu harus dibuat sedikit lebih kecil dari pada lubang garis tengah poros ( lihat gambar ).
Cara pengikatan dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: o Gelang kita panaskan, sehingga garis tengah gelang lebih
besar sedikit dari pada garis tengah poros.
o Kemudian gelang dipasangkan pada tempat yang seharusnya.
o Gelang kita dinginkan, maka ia akan menyusut dan oleh karena itu akan terjadi ikatan yang kuat disekitar poros. Cara pengikatan ini banyak dilakukan pada pengikatan kasut roda, krah, roda gigi dsb. Oleh karena salah satu dari alat bagian itu dipanaskan, maka cara ini juga disebut dengan penyusutan panas.
Gambar 1 Menyusut panas (Prubahan bentuk diperlihatkan dengan diperbesar )
Cara yang serupa dengan ini adalah menyusut dingin. Dimana poros terlebih dahulu didinginkan sampai ia dapat digeser masuk ke geleng ( lihat gambar 2 ). Bila poros kembali
d D Gelang pada suhu normal
Gelang dipanaskan
Sambungan sesudah gelang mencapai suhu normal
ke suhu normal, maka akan terjadi ikatan. Pada penyusutan dingin, pendinginan itu sering kali dilakukan dalam penangas aseton, dimana dimasukkan asam-arang padat.
Gelang pada suhu normal Sambungan sesudah suhu poros normal
Gambar 2 Menyusut dingin (Perubahan bentuk diperlihatkan dengan diperbesar )
Aseton adalah zat-cair yang juga tinggal cair pada suhu yang rendah (sampai ± - 94 oC). Oleh karena asam-asam itu mempunyai suhu – 78 oC, benda kerja dapat didinginkan dalam waktu yang tidak terlalu lama sampai kira-kira – 65oC. Kerugian penyusutan dingin ini ialah, bahwa beda suhu yang dicapai sangat kecil, sekingga kita tidak selalu mendapat sambungan yang kuat. Kerugian yang kedua dari penyusutan dingin ini ialah, bahwa pada alat bagian yang dingin ituberbentuk es, sebab uap dari sekelilingnya mengembun dan membeku pada bidang yang dingin itu.
Kualitet sambungan penyusutan pertama kali tergantung dalam menentukan ukuran penyusutan yang seharusnya. Yang dimaksud dengan ukuran penyusutan adalah selisih ukuran lubang dengan benda kerja yang akan dimasukkan kedalam lubang itu.
Bila garis tengah poros kita misalkan D, dan garis tengah lubang = d diukur pada suhu yang normal. Maka ukuran penyusutan adalah = D – d.
Ukuran penyusutan yang terlampau kecil, tidak akan memberikan sambungan yang kuat, sedangkan ukuran
poros pada suhu normal
Poros yang sudah didinginkan
penyusutan yang terlampau besar, mengakibatkan tegangan bahan terlalu tinggi hingga mengakibatkan salah satu bagian menjadi patah.
Biasanya untuk menentukan ukuran penyusutan, kita gunakan daftar-daftar, dimana terdapat keterangan-keterangan berdasarkan pengalaman.
Daftar I Ukuran penyusutan untuk alat-bagian mesin yang dibebani dengan normal.
Garis tengah dalam
mm Bt
Lunak
Bj dan Bjt Bj dan BjtKeras Beda Suhu oC Ukuran penyusutan dalam mm
28 sampai dengan 40 41 sampai dengan 75 76 sampai dengan 100 101 sampai dengan 150 151 sampai dengan 175 176 sampai dengan 200 0,10 0,12 0,13 0,14 0,14 0,15 0,10 0,13 0,15 0,18 0,19 0,20 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,19 400o 360o 300o 250o 220o 180o Bt = Besi tuang. Bj = Baja. Bjt = Baja tuang.
Bila garis tengah d berukuran lebih dari 200 mm, ukuran penyusutan adalah :
Untuk Besi tuang ... 0,0007 d. Untuk Baja lunak dan Baja tuang ... 0,0010 d. Untuk Baja keras dan Baja tuang ... 0,0009 d. Daftar ini boleh dipakai bila D ≥ 1,6 d dan L = d sampai 2d. 2. Cara Menghitung Sambungan Penyusutan.
Kita misalkan, bahwa suatu gelang baja harus disusutkan disekitar roda besi tuang. Konstruksi seluruhnya seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Cara mengitungnya adalah sebagai berikut :
Setelah gelang itu dipanaskan selanjutnya dipasangkan disekitar roda dan ia akan menyusut. Setelah dingin maka
gelang itu mengalami penyusutan dan garis tengahnya lebih besar dari garis tengah semula. Ini berarti pada bahan itu mengalami tegangan tarik.
Dalam keadaan ini tegangan tarik tidak boleh lebih besar dari 6000 : 3 = 2000 kg/cm2. Jadi gelang dalam keadaan tegang. Regangan gelang yang disusutkan itu kita dapat dengan rumus : Dimana :
σ
= 2000 kg/cm2. E = 2.100.000 kg/cm2. E σ ε= 1050 1 2100000 2000 = = ε 50 0 φ 55 0 φ 49 9, 52 φ 55 0 φ 50 50 43 0 φ 16 0 φGambar : 3 Roda dengan ban yang disusutkan
Bila kita umpamakan garis tengah sebelah dalam itu adalah 500 mm dalam keadaan regang dan garis tengah asal X mm, maka :
Ukuran penyusutan menjadi : 500 – 499,52 = 0,48 mm
Disini kita umpamakan garis tengah sebelah luar keping itu sebelum dan sesudah penyusutan adalah sama, walaupun sebenarnya ada perbedaan sedikit.
Sekarang bila kita hendak memasukkan ban itu sedemikian rupa, sehingga ia dapat dipasang pada keping itu dengan 0,3 mm ruang main, maka dalam keadaan dipanaskan, ia harus mempunyai garis tengah sebelah dalam 500,3 mm.
Oleh pemanasan garis tengah sebelah dalam ban itu menjadi harus memuai dengan :
500,3 – 499,52 = 0,78 mm.
Oleh karena koefisien-muai untuk baja-60 rata-rata adalah 0,000012. Untuk kenaikan suhu t kita dapat :
0,78 = 499,52 x 0,000012 x t Maka
Bila roda itu kita stel pada suhu 25oC, maka gelang itu harus dipanaskan samapai: ± 155 oC. X X 1050 1 500 = + X X 1050 1 1050 1050 500 = + X 1050 1051 500 = mm x X 499,52 1051 1050 500 = = C x t 130o 000012 , 0 52 , 499 78 , 0 =± =
Kekuatan Sambungan Penyusutan.
Oleh karena ban itu dipasang disekitar roda, maka antara ban dan roda, terjadi tekanan bidang. Besarnya tekanan bidang tergantung pada jumlah gaya tegang pada penampang ban. Luas penampang A – B ban sama dengan : 2 x 5 x 2,5 = 25 cm2
B
Penampang A - B
Gambar : 4 Bagian kasut roda
Oleh karena pada gelang yang berdinding tipis dapat kita umpamakan bahwa tegangan itu adalah sama seluruh penampang, jadi pada 2000 kg/cm2, jumlah gaya pada tiap penampang A – B : 25 x 2000 = 50 000 kg. 2,5 2,5 A B O = 50 x 5 =250 cm2 25000 kg 25000 kg 25000 kg 25000 kg
Tekanan bidang p kita dapat dengan : 50.000 = O x p
50.000 = 50 x 5 x p p = 200 kg/cm2
Luas seluruh bagian dalam gelang itu sama dengan : π x D x lebar = π x 50 x 5 = 785 cm2.
Jadi jumlah tekanan ban pada roda adalah : 785 x 200 = 157.000 kg.
Tahanan Gesekan:
Untuk dapat menggeser ban itu dan roda, kita harus mengatasi tekanan gesekan antara ban dan roda. Tahanan gesekan itu dapat kita peroleh dengan rumus :
W = N . f Dimana :
W = tahanan gesekan. N = tekanan normal. f = koefisien gesekan.
Dalam hal ini gaya normal adalah jumlah tekanan ban pada roda, jadi = 157.000 kg.
Maka W = 157.000. f bila koefisien gesek 0,5 sehingga : W = 157.000. 0,5 = 78500 kg.
3. Sambungan Tekan
Kadang-kadang dua alat bagian dapat juga diikatkan satu sama lain dengan cara menekan alat bagian itu pada yang lain. Cara seperti ini sangat sederhana, oleh karena itu banyak dipakai. Sebagai contoh adalah pada sambungan roda pada wagon kereta api, dimana kasut rodanya dipreskan. Sebelum dipreskan, garis tengah sebelah dalam kasut roda itu sedikit lebih kecil dari pada garis tengah roda. Kasut dipreskan dengan penekan hidrolik disekeliling kasut itu. Selama dipres kasut roda harus sedikit regang dan oleh karena itu akan menjepit dengan gaya besar disekeliling roda, sehingga terjadi sambungan yang kuat.
Keuntungan dari cara ini ialah bahwa penekanan dilakukan pada suhu yang normal, sehingga sifat bahan tidak berubah. Sambungan tekan juga termasuk sambungan yang tetap, walaupun kasut roda itu dapat dilepaskan lagi dari roda, bila terlampau aus dan roda akan dipasangkan lagi dengan kasut yang baru.
Baja 50 B
Baja tuang 38
Gambar : 5 Roda wagon kereta api
Cara menghitung tegangan pada kasut roda atau ukuran-tekan
kita lakukan dengan cara yang sama dengan pada sambungan susutan. Untuk menentukan ukuran tekan kita gunakan juga daftar seperti dibawah ini.
Disini yang dimaksud dengan ukuran-tekan adalah selisih antara garis tengah bidang-suai sebelum ditekan harus lebih kecil dari pada yang lain.
Jika kita memakai ukuran-tekan yang ringan, maka alat-alat bagiannya harus dipasak supaya jangan sampai lepas. Jika kita memakai ukuran tekan, maka alat bagian itu tidak usah dipasak.
Daftar II Ukuran-ukuran tekan untuk konstruksi yang normal.
Garis tengah dalam mm Pekerjaan biasa Pekerjaan yang teliti Ukuran tekan dalam mm Ukuran tekan yang ringan Ukuran tekan dalam mm Ukuran tekan yang ringan 10 sampai dengan 18 19 sampai dengan 30 31 sampai dengan 50 51 sampai dengan 65 66 sampai dengan 80 81 sampai dengan 100 101 sampai dengan 120 121 sampai dengan 140 141 sampai dengan 160 161 sampai dengan 180 181 sampai dengan 200 201 sampai dengan 225 226 sampai dengan 250 251 sampai dengan 280 281 sampai dengan 315 316 sampai dengan 355 356 sampai dengan 400 401 sampai dengan 450 451 sampai dengan 500 0,02 0,025 0,03 0,035 0,035 0,04 0,045 0,05 0,05 0,055 0,06 0,065 0,07 0,075 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,025 0,025 0,025 0,020 0,024 0,030 0,035 0,037 0,045 0,048 0,054 0,057 0,060 0,069 0,072 0,076 0,084 0,096 0,098 0,104 0,115 0,121 0,009 0,011 0,012 0,014 0,014 0,017 0,017 0,020 0,020 0,020 0,023 0,023 0,023 0,024 0,024 0,026 0,027 0,028 0,029 4. Cara menghitung sambungan tekan yang sederhana:
Contoh :
Hitunglah besar tegangan pada kasut roda dari gambar dibawah ini, dan tentukan gaya yang diperlukan untuk menekan ban itu. Ukuran tekan kita umpamakan 0,1 mm. Cara menghitung :
Oleh pengepresan itu, garis tengah kasut roda diregang ± 0,1 mm. Jadi perpanjangan spesifik dari bahan ban adalah :
4000 1 400 1 , 0 atau
E = 2.100.000 kg/cm2
Besarnya tegangan, dapat dihitung dengan :
Baja 50
Baja tuang 38
Gambar : 6 Sambungan tekan untuk kasut roda Gaya pada penampang roda :
2 x 7 x 30 x 525 = 22050 kg. E σ ε = 4000 1 = ε E σ ε= 525 / 2 2100000 4000 1 cm kg = → = σ σ 40 0 ∅ 46 0 ∅ 70
Tekanan bidang
Luas sebelah dalam kasut roda = keliling x lebar = π x D x lebar = π x 40 x 7 = 879,2 cm2 Jumlah tekanan kasut pada roda menjadi :
N = 879,2 x 78, 75 = 69237 kg. Tekanan bidang kita misalkan f = 0,5
Jumlah tahanan gesekan :
W = N . f
W = 69237 . 0,5 = 34618 kg.
Ini merupakan gaya yang diperlukan untuk menekan kasut itu disekitar roda. 2 / 75 , 78 7 40 22050 cm kg x p= =
