5. Ulir Pengangkat.pdf

7
 40 BAB V ULIR PENGANGKAT ( POWER SCREWS ) 5.1 Pendahuluan Ulir pengangkat digunakan sebagai penggerak atau pemindah gaya, dapat juga dikatakan sebagai perubah gerakan putar menjadi gerakan translasi, sebagai contoh untuk mengangka t atau menurunkan beban digunak an dongkra k ulir. 5. 2 Ti pe Ulir Pengangkat a. Ulir pe rseg i ( square thread ) b. Ul ir t rape si um ( Acme thre ad ) c. Ulir Gergaji ( Buttress thread ) 5. 3 Islt il ah-i st il ah pada ul ir : a. Diameter luar = do ( major diameter, outside diameter, nominal diameter ) b. Di amet er da la m / in ti = d c ( minor diameter, root diameter ) c. Diameter e fektif = d (  pitch diame ter, effec tive diameter ) d. Jarak bagi ( pitc h ) = jara k a ntar a pun cak ke pun cak berik utny a = p e. Kisar ( lead ) = Jarak antara puncak ke puncak yang berbeda satu putaran pada putaran pada satu jalur = 5. 4 Perhit ungan Uli r Pe ngangkat Gambar 5.1 : Ulir Pers egi Gambar 5.2 : U lir T rape sium Gambar 5.3 : Ulir Gergaji Gambar 5.4 : Don gkrak Ulir Gamb ar 5.5 : Dongk rak Ulir (Beban Diam)

description

elemen mesin

Transcript of 5. Ulir Pengangkat.pdf

  • 40

    BAB V

    ULIR PENGANGKAT (POWER SCREWS)

    5.1 Pendahuluan

    Ulir pengangkat digunakan sebagai penggerak atau pemindah gaya, dapat juga

    dikatakan sebagai perubah gerakan putar menjadi gerakan translasi, sebagai

    contoh untuk mengangkat atau menurunkan beban digunakan dongkrak ulir.

    5.2 Tipe Ulir Pengangkat

    a. Ulir persegi ( square thread )

    b. Ulir trapesium ( Acme thread)

    c. Ulir Gergaji ( Buttress thread )

    5.3 Isltilah-istilah pada ulir :

    a. Diameter luar = do (major diameter, outside diameter, nominal diameter)

    b. Diameter dalam / inti = dc (minor diameter, root diameter)

    c. Diameter efektif = d (pitch diameter, effective diameter)

    d. Jarak bagi ( pitch ) = jarak antara puncak ke puncak berikutnya = p

    e. Kisar ( lead ) = Jarak antara puncak ke puncak yang berbeda satu

    putaran pada putaran pada satu jalur =

    5.4 Perhitungan Ulir Pengangkat

    Gambar 5.1 : Ulir Persegi Gambar 5.2 : Ulir Trapesium Gambar 5.3 : Ulir Gergaji

    Gambar 5.4 : Dongkrak Ulir Gambar 5.5 : Dongkrak Ulir (Beban Diam)

  • 41

    a. Untuk Menaikkan Beban Menggunakan Ulir Persegi

    Torsi untuk menaikkan beban :

    Rnf .Arah sumbu x :

    0sin.sin. FWf0cos.sin.. FWRn

    Arah sumbu y :

    0cossin WFRn cossin WFRn

    Substitusi dari dua pesamaan (arah sumbu x dan y), yaitu :

    0cos.sin.. FWRn dan cossin WFRn , didapat persamaan :

    )sin.sincos.(cos

    )cos.sincos.(sin.

    WF

    )(cos

    )(sin.

    WF

    )(. tgWF

    Keterangan :

    Gambar 5.6 : Susunan Gaya-gaya Saat Menaikkan Beban

    Keterangan :

    Rn = Gaya normal (N)

    W = Beban yang diangkat (N)

    F = Gaya keliling untuk

    mengangkat beban (N)

    f = Gaya gesek

    = Sudut kemiringan ( 0)

    Gambar 5.7 : Sudut Kemiringan

    d

    ltg

    .

    pZl .

    2

    dcdod

    Keterangan :

    = Kisarz = jumlah ulir

    p = jarak bagi

    d = diameter efektif

  • 42

    Torsi Total (T) (Torsi untuk Menaikkan + Torsi untuk Beban Diam) :

    2.1

    dFT

    2.)(.1

    dtgWT

    Bila beban tidak berputar bersama batang ulir, maka diperlukan torsi

    tambahan untuk mengatasi gesekan pada bidang penumpu.

    Gambar 5.7 : Bidang Penumpu Pada Ulir Pengangkat

    Untuk uniform pressure condition :

    22

    21

    32

    31

    12 ...3

    2

    RR

    RRWT

    Untuk Uniform wear condition:

    2.. 2112

    RRWT

    Torsi Total 21 TTT

    b. Menurunkan beban

    Substitusi dari dua persamaan (arah sumbu x dan y), yaitu :

    0sincos RnWF dan 0sincos FWRn didapat :

    Gambar 5.8 : Bidang Penumpu Pada Ulir Pengangkat

    Gambar 5.9 : Susunan Gaya-gaya Saat Menurunkan Beban

    Arah sumbu x :

    0sincos fWF 0sincos RnWF

    Arah sumbu y :

    0cossin WFRn0sincos FWRn

  • 43

    sinsincos.cos

    cos.sincos.sin.

    WF

    sincos

    sincos.

    WF , sedangkan

    cos

    sin tg maka :

    )(cos

    )(sin.

    WF )(. tgWF

    Torsi :

    2.1

    dFT

    2.)(.1

    dtgWT

    Effisiensi ( ) : Gaya keliling yang diperlukan untuk menaikkan beban tanpa adanya gesekan

    (gaya ideal).

    tgWFo .

    F

    Fo

    sebenarnyagaya

    idealgaya

    )(

    tgW

    tgW )(

    tg

    tg

    Bila gesekan pada bidang penumpu diperhitungkan, maka :

    1

    0

    T

    T RW

    dF

    dF

    ..2

    .

    2.

    1

    0

    Keterangan :

    R = Jari-jari rata-rata tergantung kondisi gesekan pada bidang penumpu

    1 = Koefisien gesek bahan bidang penumpu dengan bahan yang

    ditumpu

    Tegangan pada batang ulir :

    a. Beban aksial :

    Mengakibatkan tegangan tarik dan tegangan tekan

    2.4

    dcAA

    Wt

  • 44

    b. Beban puntir :

    gdcT ..16

    3

    c. Beban gabungan :

    22 .4.2

    1gtg Maks

    Tegangan pada ulir :

    a. Tegangan geser

    Batang ulir :

    tndc

    W

    A

    Wg

    ...

    Mur :

    ntdc

    W

    A

    Wg

    ...

    n = jumlah ulir

    p

    hn

    b. Tekanan permukaan :

    22.4

    dcdo

    W

    A

    WPb

    224

    22 dcdox

    dcdodcdo txdpxddcdo 24

    22

    Contoh :

    Pintu air seberat 1,8 (ton), digerakkan naik dan turun melalui batang berulir segi

    empat seperti gambar di bawah. Tahanan gesek yang disebabkan oleh tekanan air

    pada posisi pintu terbawah adalah 400 (kg). Diameter luar ulir 60 (mm) diameter

    luar dan dalam ring masing-masing 150 (mm) dan 50 (mm). koefisien gesek antara

    batang ulir dan mur 0,1. koefisien gesek antara ring dan dudukan 0,12 tentukan :

    a) Gaya maksimum yang diperlukan untuk mengangkat dan menurunkan pintu air

    pada batang pemutarnya.

    b) Efisiensi

    c) Jumlah ulir dan tinggi mur, bila tekanan permukaan yang diijinkan 7 ( N/mm2 )

    Gambar 5.10 : Ilustrasi Mur Baut

  • 45

    Penyelesaian :

    Gesekan pada ring dianggap Uniform wear condition

    a) Untuk mengangkat beban

    )(22000)(22)(220040018001 NkNkgfWW

    2.)(.1

    dtgWT

    2.

    11d

    tgtg

    tgtgWT

    Untuk d0 = 60 (mm), pitch = 9 (mm) khurmi, 590

    d

    ptg )(512

    9260

    22 mm

    pdodc

    )(5,552

    5160

    2mm

    dcdod

    052,00516178,05,55

    9 dp

    tg

    1,0 tg

    )(061,932812

    2,55.

    1,0.052,01

    1,0052,0.220001 NmmT

    )(132000

    2

    50150.22000.12,0

    2.. 2

    121

    12 NmmRR

    WT

    )(061,225281132000061,9328121 NmmTTT

    1000..2..2 11 FrFT

    )(64,1122000

    061,225281

    20001N

    TF

    Gambar 5.11 : Penampang Pintu Air

  • 46

    b) Untuk menurunkan beban

    Bila pintu turun, tahanan gesek mengarah keatas

    )(14000)(140040018001 NkgfWW

    2.)(.1

    dtgWT

    )(532,185512

    5,55.

    052,0.1,01

    052,01,014000

    2.

    11Nmm

    d

    tgtg

    tgtgWT

    )(84000

    2

    50150.14000.12,0

    2.. 2

    121

    12 NmmRR

    WT

    )(532,10255184000532,1855121 NmmTTT 1000..2..2 11 PrFT

    )(28,512000

    532,102551

    20001N

    TF

    Effisiensi :

    )(317462

    5,55.052,0.22000

    2.. Nmm

    dtgWTo

    %09,1409,14,0061,225281

    31746 T

    To

    Jadi efisiensi ulir pengangkat %09,14

    c) Jumlah ulir dan tinggi mur

    )/(7.)(

    4

    2

    220

    mmNpbndcd

    Wpb

    )(50056,4

    5160.4

    22000

    .)(4

    22220

    buahpbdcd

    Wn

    Jadi jumlah ulir n = 5 (buah)

    Tinggi mur h = n . p = 5 . 9 = 45 (mm)

    BAB V ULIR PENGANGKAT (POWER SCREWS)5.1 Pendahuluan 5.2 Tipe Ulir Pengangkat5.3 Isltilah-istilah pada ulir 5.4 Perhitungan Ulir Pengangkat