II. Sambungan Ulir

Sambungan ulir adalah sambungan yang menggunakan kontruksi ulir untuk mengikat dua atau lebih komponen permesinan. Sambungan Ulir merupakan jenis dari sambungan semi permanent (dapat dibongkar pasang). Sambungan ulir terdiri dari 2 (dua) bagian, yaitu baut dimana memiliki ulir di bagian luar dan Mur dimana memiliki ulir di bagian dalam.Sambungan Ulir digunakan pada sambungan yang tidak permanen.1. FUNGSI SAMBUNGAN ULIRDilihat dari kontruksi yang memiliki ulir (yang dapat di bongkar pasang) sambungan ulir memiliki fungsi teknis utama, yaitu: Digunakan pada bagian mesin yang memerlukan sambungan dan pelepasan tanpa merusak bagian mesin. Untuk memegang dan penyesuaian dalam perakitan atau perawatan.

KEUNTUNGAN DAN KERUGAIAN SAMBUNGAN ULIRDitinjau dari sisi teknik sambungan ulir memiliki keuntungan dan kerugian sebagai berikut;Keuntungan Sambungan Ulir1. Mempunyai reliabilitas (kehandalan) tinggi dalam operasi.2. Sesuai untuk perakitan dan pelepasan komponen.3. Suatu lingkup yang luas dari sambungan baut diperlukan untuk beberapa kondisi operasi.4. Lebih murah untuk diproduksi dan lebih efisien.Kerugian Sambungan Ulir Konsentrasi tegangan pada bagian ulir yg tidak mampu menahan berbagai kondisi beban

Istilah-istilah dalam ulir terlihat pada gambar di bawah ini :

Major diameterDiameter terbesar pada bagian ulir luar atau bagian ulir dalam dari sebuah sekrup. Sekrup ditentukan oleh diameter ini, juga disebut diameter luar atau diameter nominal.Minor diameterBagian terkecil dari bagian ulir dalam atau bagian ulir luar, disebut juga sebagai core atau diameter root.Pitch diameter

Gambar 6.1 Model ulir Disebut juga diameter efektif, merupakan bagian yang berhubungan antara baut dan mur.

PitchJarak dari satu ujung ulir ke ujung ulir berikutnya. Juga dapat diartikan jarak yang ditempuh ulir dalam satu kali putaran. Crest adalah permukaan atas ulir Depth of thread adalah jarak tegak lurus antara permukaan luar dan dalam dari ulir. Flank adalah permukaan ulir Angle of thread adalah sudut yang terbentuk dari ulir Slope Ini adalah setengah pitch

2. JENIS-JENIS DAN BENTUK ULIR

a). British standard whitworth (BSW) threatMata Ulir berbentuk segitiga.Aplikasi : untuk menahan vibrasi, automobile

Gambar 6.2 Ulir whitworth

b). British Association (BA) threatMata Ulir berbentuk segitiga dengan puncak tumpulAplikasi : Untuk mengulir pekerjaan yang presisi.

Gambar 6.3 Ulir British Association

c). American national standard thread.Standar nasional Amerika dimana memiliki puncak datar.

Gambar 6.4 Ulir American standard Ulir ini digunakan untuk tujuan umum misalnya pada baut, mur, dan sekrup.

d). Unified standard thread.Tiga negara yakni, Inggris, Kanada dan Amerika Serikat melakukan perjanjian untuk sistem ulir sekrup yang sama yaitu dengan sudut termasuk 60, dalam rangka memfasilitasi pertukaran mesin. Ulir ini memiliki puncak dan akar yang bulat, seperti ditunjukkan pada Gambar.

Gambar 6.5 Ulir Unifed standard

e). Square threatMata Ulir berbentuk Segiempat. Aplikasi : power transmisi, machine tools, valves.

Gambar 6.6 Ulir Square(segi empat)

f). Acme threatMata Ulir berbentuk Trapesium

Gambar 6.7 Ulir acme(trapesium) Aplikasi : cutting lathe, brass valves.

g). Knuckle threat

Gambar 6.8 ulir knuckle(ulir bulat) Mata ulir berbentu bulat, merupakan modifikasi dari ulir persegi. Ulir ini digunakan untuk pekerjaan kasar, biasanya ditemukan di sambungan gerbong kereta api, dan botol kaca.

h). Ulir MetricsMerupakan ulir standar India dan mirip dengan ulir BSW. Ini memiliki sudut 60 . Profil dasar ulir ditunjukkan pada Gambar. Samping atas dan profil desain mur dan baut ditunjukkan pada Gambar.bawah.

Gambar 6.9 Ulir metrics

3. TIPE UMUM PENYAMBUNGAN ULIR1. Through boltMerupakan jenis penyambungan yang digunakan untuk menyambung dua bagian atau lebih dengan cara dijepit menggunakan mur dan baut. Lubang aterial yang akan disambung harus sesuai dengan ukutan baut sehingga beban yang dapat ditahan oleh baut dapat maksimal.

Gambar 6.10 Through bolt

2. Tap Bolt

Gambar 6.11 Tap bolt Merupakan jenis penyambungan dua buah material atau lebih dimana salah satu ujung mur mengikat pada material dan ujung lainnya diikat dengan baut, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.11

3. StudsMerupakan jenis penyambungan dua buah material atau lebih dimana mur diikat langsung pada material, seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.12.

Gambar 6.12 Studs bold

4. Macam-macam bentuk kepala mur dan baut ditunjukkan pada gambar

Gambar 6.13 Macam-macam bentuk kepala mur dan baut

4. PENGUNCIAN MUR/BAUTUmumnya mur dan baut akan tetap kencang di bawah beban statis, tapi banyak ikatan mur dan baut menjadi longgar di bawah beban variabel atau ketika mesin mengalami getaran. Mengendurnya baut/mur ini sangat berbahaya dan harus dicegah. Untuk mencegah hal ini, sejumlah besar metode penguncian perangkat telah diterapkan, beberapa di antaranya adalah :1. Jam nut or lock nut.

Gambar 6.14 Lock nut Perangkat penguncian yang paling umum adalah mengunci mur. Metode ini menggunakan dua buah mur dimana mur bagian atas adalah sebagai penguncinya. Seperti ditunjukkan pada gambar 6.14.

2. Castle nut.Mur berbentuk heksagonal dengan bagian atas berbentuk silinder yang memiliki slot, seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.15. Pin melewati dua slot pada mur dan sebuah lubang pada baut, biasanya digunakan pada kondisi yang tiba-tiba mengalami guncangan dan getaran yang cukup besar seperti di industri otomotif.

Gambar 6.15 Castle nut

3. Sawn nut.Memiliki slot setengah mur, seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.16 dimana mur diperkuat dengan sekrup kecil yang menghasilkan lebih banyak gesekan antara mur dan baut. Hal ini mencegah mengendurnya mur.

Gambar 6.16 Sawn nut

5. Locking with pin.Mur dapat dikunci dengan menggunakan pin atau pasak lancip melewati tengah mur seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.17(a). Tapi pin juga sering digunakan diatas dari mur, yaitu dimasukkan pada lubang baut, seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.17(b)

Gambar 6.17 b Locking with pin Gambar 6.17 a Locking with pin 5. 5. Locking with plate.Mur bisa disesuaikan dan kemudian dikunci melalui interval sudut 30 dengan menggunakan plat. Plat penguncian ditunjukkan pada Gambar. 6.18.

Gambar 6.18 Locking with plate

6. Spring lock washerMur dapat dikunci dengan menggunakan pegas cincin yang pipih, pegas dapat meningkatkan ketahanan sehingga mur tidak mudah untuk mengendur seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.19.

Gambar 6.19 Spring lock washer

Standard Dimensions of Screw Threads

Tabel 6.1 Standard ukuran ulir

LANGKAH-LANGKAH PERENCANAAN ULIR BAUT DAN MUR 1. Diameter Ulir, d (mm)

t = = Untuk diameter baut yang mempunyai diameter 3 mm, umumnya besar diameter d1 0,8 d, sehingga (d1/d) = (0,8 d/d) = 0,64 0,64

t = a, sehingga

d atau

d (mm)Dimana : Wo = Beban tarik aksial pada baut (kg) W = Beban rencana = Wo . fc(kg) Wo = Beban murni(kg) Fc = Faktor koreksi beban Tabel. Faktor koreksi gaya/beban yang akan ditransmisikan/dipindahkan/diteruskan,fc

Daya/Beban yang akan ditransmisikan fc

Daya/beban rata-rata yang diperlukanDaya/beban maksimum yang diperlukanDaya/beban normal yang diperlukan

1,2 - 2,00,8 - 1,21,0 - 1,5

a = Tegangan tarik aksial yang diizinkan (kg/mm)

2. Tekanan Kontak pada permukaan ulir yang terjadi, q(kg/mm)

q = qa(kg/mm)Dimana: d2 = Diameter lingkaran jarak bagi ulir(mm) h = Tinggi ulir(mm) z = Jumlah lilitan ulir(buah) z W / (d2.h.qa)(buah) qa = Tekanan kontak permukaan yang diizinkan(kg/mm) qa dapat dilihat pada Tabel 7.4 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir.

3. Tinggi mur, H

H = z . p(mm)Dimana: p = kisar (jarak puncak ulir yang satu ke puncak ulir yang berikutnya)(mm)Menurut standar : H = (0,8 1,0) d(mm)

4. Tegangan geser yang terjadi pada ulir baut, b(kg/mm)

b =(kg/mm)Dimana: d1 = Diameter dalam ulir baut(mm) k.p = Tebal akar ulir baut(mm) k 0,84 (untuk ulir metris)

5. Tegangan geser yang terjadi pada mur, n(kg/mm)

n = (kg/mm)Dimana: D = Diameter luar mur(mm) j. p = Tebal akar ulir mur (mm) j 0,75

6. Pemeriksaan TeganganTegangan geser yang terjadi baik pada ulir baut maupun pada ulir mur harus lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkzn, a (kg/mm) b, n < a(aman / dapat dipakai)Dimana: Untuk bahan baja liat kadar karbon 0,2 0,3 (%) yang difinis tinggi adalah a = 6(kg/mm)Untuk bahan baja liat kadar karbon 0,2 0,3 (%) yang difinis biasa adalah a = 4,8(kg/mm)

LATIHAN PERHITUNGAN

Rencanakan ulir baut dan mur untuk sebuah kait dengan beban tarik 5 ton dengan faktor koreksi daya beban 1,2. Bahan ulir dan mur terbuat dari baja liat difinis tinggi yang memiliki tegangan tarik 40 kg/mm.

Penyelesaian :Diketahui : Wo = 5 ton = 5000 kg Fc = 1,2

B = 40 kg/mmDitanya: 1. Diameter ulir dan mur, d(mm) 2. Jumlah lilitan ulir mur yang diperlukan, z (buah) 3. Tinggi mur (mm)

4. Tegangan geser ulir baut dan mur, b/ n (kg/mm) 5. Pemeriksaan tegangan b dan n < a ( harus a aman)Jawab: 1. Diameter ulir dan mur, d(mm)

d = (mm) Dimana : W = beban tarik aksial = Wo . fc = 5000 . 1,2 = 6000 kg

a = Tengangan tarik izin (kg/mm)

Berdasarkan penjelasan hal. 297 untuk bahan baja liat difinis tinggi = 6 kg/mm d = = = 2000 = 44,741 mm. Ditentukan d = 45 mm. Berdasarkan Tabel 7.1 (b) Ukuran standar ulir kasar metris (JIS B 0205) hal. 290 untuk Diameter luar ulir, d = 45 mm, adalah : Diameter dalam ulir, d1 = 40, 129 mm Jarak bagi ulir atau kisar, p = 4,5 mm.

2. Jumlah ulir mur yang diperlukan, z (buah)

Z = (buah)Dimana : phi, = 3,14

d2 = diameter lingkaran jarak bagi ulir = = = 42,565 mm

h = Tinggi kepala ulir = = = 2, 436 mm. qa = Tekanan kontak permukaan ulir yang diizinkan Berdasarkan Tabel 7.4 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir

Tekanan kontak izin bahan baja liat untuk pengikat, qa = 3 kg/mm

Z = = = = 6,144 (buah) = 6 buah

3. Tinggi/lebar mur, H H = z . p = 6 . 4,5 = 27 mm Menurut Standar : H = (0,8 1,0) d, halaman 297 poin (7.7), tinggi/lebar mur adalah Minimun, H = 0,8 . d = 0,8 . 45 = 36 mm Maksimun, H = 1,0 . d = 1,0 . 45 = 45 mm Jumlah ulir minimun, z min. = z/p = 36/4,5 =8 buah Jumlah ulir maksimun, z mak = z/p = 45/4,5 = 10 buah 4. Tegangan geser yang terjadi pada ulir luar atau baut, b (kg/mm )

b = (kg/mm ) Dimana : k = Tebal akar kulit luar ulir Berdasarkan penjelasan hal. 297 poin (7.9), k 0,84 dan j = 0,75

b = = = 1,26 (kg/mm )5. Tegangan geser yang terjadi pada ulir dalam atau mur, n (kg/mm )

n = (kg/mm )

n = = = 1,258 (kg/mm )6. Pemeriksaan Tegangan b dan n < qa ( harus aman)

Dari hasil perhitungan tegangan geser yang terjadi baik ulir baut, b = 1,26 (kg/mm ) dan tegangan geser yang terjadi pada ulir mur, n = 1,258 kg/mmternyata tidak melebihi dari tegangan geser yang diizinkan, a = 6 kg/mm(Aman dapat digunakan)

b = 1,26 kg/mm dan n = 1,258 kg/mm< a = 6 kg/mm

LATIHAN SOAL :

Rencanakan ulir baut dan mur untuk sebuah kait dengan beban tarik 15 ton dengan faktor koreksi daya beban 1,2. Bahan ulir dan mur terbuat dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 % yang memiliki tegangan tarik 60 kg/mm.