TUGAS

ELEMEN MESIN I

Diajukan Untuk Melengkapi Nilai Akhir Semester

“ SAMBUNGAN ULIR DAN SEKRUP “

Oleh

FAUZAN DAVIS2006/74197

FAKULTAS TEKNIK PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF

UNIVERSITAS NEGERI PADANG2007

SAMBUNGAN ULIR DAN SEKRUP

1. Poros sebuah dongkrak dengan Tr 32 x 6 dibebani aksial

dengan maksimum 20 kN. Koefisien gesek pada bidang

gesek= 0,125, garis tengah = 29 mm.

Diminta :

a. Momen putar ketika menaikkan beban kalau pivot

berbentuk bola (57,1 N.m)

b. Idem dengan pivot-cincin datar dengan garis tengah 25

dan 35 mm (94,5 N.m)

c. Barapa besar momen-puntir dalam poros dalam hal b ?

(57,1 N.m)

d. Efisiensi (randemen) dalam hal b? (ulir-sekrup = 38%

dan dongkrak = 20%)

e. Momen putar ketika turun untuk hal a dan b? (18,3 N.m

dan 55.8 N.m)

f. Apa ini swa-merem ? apa yang dimaksut dengan itu?

g. Panjang batang untuk memuat batang dengan gaya

tangan sebesar 200N? (473 mm)

Diket : poros sebuah dongkrak

Tr = 32 x 6

F = 20 KN

d2 = 29 mm = 52 = 14,5

koefisien gesek = 0,125

Ditanya :

a. Ms = …..?

b. rs jika garis tengah 25 dan 35 mm

c. Mw untuk hal b

d. s untuk hal b

e. Md untuk hal a dan b

f. Apakah dongkrak swa merem ?

g. Panjang batang untuk memutar dengan gaya tangan

semu 200N?

Jawab :

a. Tg Y =

Jadi

Tg (Y + P1’) = (0,066 + 0,125) = 0,191

Tg ( P’ – Y ) = (0,125 – 0,066) = 0,059

Ms = F. r2 {Tg (Y + P’)}

= 20 x 103 . 0,0145 . 0,191

= 290 . 0,192

= 55,39 Nm

b. Diket : D = 25 + 35

= 60 mm

Tg Y =

Jadi

Tg ( Y + P’) = ( 0,032 + 0,125) = 0,157

Ms = F.r2 {Tg (Y + P’)}

= 20 x 103. 0,030 . 0,157

= 600 . 0,157

= 94,2

c. Mw = Fa.r2 (

= 20.30

= 600 . 0,177

= 106,2 Nm

d.

=

Jadi

e. Md = F.r2 {Tg (Y + P’)}

= 20.103 .0,145 . 0,059

= 290 . 0,059

= 17,11 Nm

Md= F.r2 {Tg (P’-Y)}

= 20x103 . 0,030 . 0,0930

= 600 . 0.093

= 55,6 Nm

f. Dongkrak itu swa-merem karena efisiensi < 0,05

g. Panjang =

=

= 763 mm

2. Sebuah poros dengan ulir trapesium dengan kisar 3-ganda

dibebani dengan maksimum 45 kN.

Tekanan bidang yang diperbolehkan 10 N/mm2

Tekanan tekan yang diperbolehkan 120 N/mm2

Diminta :

Ukuran ulir dan tinggi mur (Tr 28x 15(PS) dan 115

mm2)

Diket : Sebuah poros ulir trapezium 3 ganda

F = 45 KN

σ = 10

δ = 120 N/

Dit : Ukuran ulir dan tinggi mur ?

Jawab :

Ѳd =

d1

d1

d1

d1

= o

=

= 11,5

n = 10

m= n.r = 10 x 11.5 = 115 mm

3. Mur sebuah baut M 16 dikencangkan sampai suatu beban

aksial sebesar 50 kN. Bahan baut ialah baja 8.8. Garis

tengah lubang baut 18 mm. Koefisien gesek pada bidang

gesek +0,14.

Diminta :

a. Momen pengencangan (75,3 + 69,3 = 145 N.m)

b. Momen untuk mengendurkan (113N.m)

c. Efisiensi

d. Tegangan tarik dalam baut dan kemanan titik searah

(319 N/mm

e. Berapa besar momen puntir daklam baut ?

Terangkan (75,3 N.m)

Diket : Mur dengan M16

dg = 18 mm

Fs = 0,19

Fa = 50 KN

P = 2mm

Dit : a : Ma = …. ?

b : M1 = …..?

c : Ns = 21% n=10%

d : Mw= ….?

Jawab:

a. Ma = 0,2 . 500 . 0.14 = 140 Nm

b. M1 = Fa

= 50 (50 (0,56 ) – 0,16

= 50 ( 50 . 7 ) – 0.6

= 50 . 350 – 1,54,8

= 112,58 Nm

c. Ns =

=

=

= 0,125 = 12,5 %

N =

=

= 310,99 N/

d. Mw= F ( 0,16 . + 0,58 .

= 78 , 87 Nm

4. Mur suatu sambungan baut M 20 dikencangkan dengan

suatu momen sebesar 320 N.m, sehingga terjadi beban

aksial dalam baut sebesar 80 kN.

Diminta :

Koefisien gesek pada sisi ulir mur dan pad ulir sekrup,

kalau kedua koefisen gesek adalah sama. (0.16)

Diket : Sambungan baut dengan M 20

M = 320 Nm

Fa = 20 KN

Fs = ….?

Dit : Fs = ….?

Jawab :Ms = Fa . F1 . rs

320= 8000 . Fs . rs . 20

320= 160000 Fs

Fs=

= 0.16 mm

5. Sebuah mur pengetat dilengkapi dengan ulir kiri dan kanan

untuk menyambung 2 batang.

Gaya tarik dalam batang = 12 kN.

Batang dilengkapi dengan ulir sekrup metrik M 12.

Koefisien gesek antara mur dan batang = 0.15.

Diminta :

a. Tegangan tarik dalam batang ulir sekrup (142

N/mm2)

b. Momen pada mur untuk mengencangkan

(mengetatkan) (29 N.m)

c. Momen pada mur untuk melepaskan (mengendurkan

(16N.m)

Diket : Ft = 12 KN

Ulir sekrup moitrik M12

Koefisien gesek = 0,15

Dit : a : t =

= 142,02 N

b : Ma= 0,2 . 12000 . D.15

= 0,2 . 12000 .82,75

= 28,59 Nm

C : M= Fa ( 50 . l0 . 58 + ) – 0,1

= 12 ( 50 . l0 . 58 + ) – 0,1 . 20)

= 16,76 Nm

6. Tunjukan bahwa pada baut penguat momen puntir dalam

ialah kira-kira sama dengan setengah momen perancangan

Mm Ma/2

Petunjuk: Periksalah ini untuk M12 dan untuk M20

dengan koefisien gesek pada mur sebesar 0,1 dan 0,2 :

tarik kesimpulan anda dari sini !

7. Dua ujung jalur jepit satu sama lain dengan dua buah baut

tembus dari baja 6.8 Gayatarik Q dalam jalur = 6kN.

Keamanan terhadap selip = 1,5 dan koefisien gesek antara

jalur = 0,3

Diminta :

Ukuran baut kalau tegangan tarik yang diperbolehkan =

0,8 dari titik serah (M.10)

8. Dua jalur, tebal 10 mm, seperti dalam gambar III.60

disambung dengan baut berkualitas tinggi

Bahan baut ialah baha 10.9

Tegangan tarik yang diperbolehkan = 0,8 dari titik serah

Beban Q = 125 kN

Koefisien gesek antara plat = 0,3

Keamanan terhadap selip = 1,25

Tegangan tarik yang diperbolehkan dalam jalur dan dalam

plat sambung = 140 N/mm2

Diminta :

a. Ukuran baut (M.16, gaya tiap baut = 86kN)

b. Momen untuk mengencangkan mur (dengan rumus

yang disederhanakan). (278Nm)

c. Lebar jalur (≥108 mm)

d. Tebal plat sambung (≥6,1 mm)

9. Diket : 2 buah baut M20

P = 2 ,5 Fa = 20 KN= 20000N

Z = 1,4

AK = 225 bahan baut = baja 5,6

A = 1,4

Dit : Tw =

=

= 81.633

Tw =

= 41,65 N/m

Tegangan yang dihasilkan dalam baut 5,6 adalah

Tw = 0,12….1,17 Re

= 0,12 . Re

= 0,12 .300 N/

= 36 N/

Tw = 0,17 . Re

= 0,17 .300 N/

=51 N/

10. Diket : d = 250 mm = 0,25 m

= 8 bar

N = 8 buah baja 5,6

Dit : ukuran baut M16…?

Jawab :

Fw =

= [8. N/ . 0785.0.0625 ]/8

= 4906,25 N

Untuk benda static dapat dihitung dengan Tw =

60 N/ sehingga dengan penampang minimum,

yaitu :

As =

= = 81,77

Untuk beban dinamik Tw harus diambil yang

rendah, misalnya Ttw=35 N/ maka ditentukan

sebagai harga minimum :

As =

= =140,17

Bila disesuaikan dengan table halaman 98 maka

harus dipilih M16 dengan As = 157

11. Diket : Ukuran baut M16

I2=150

I1= 20 =13/2 +12 =38,5

Eb =2,1 . N/

EI =

Dit :

a. tetapan pegas baut

b. tetapan pegas fleks

Jawab :

a. Tetapan pegas baut

I /Cb = I / E (II/Ak + II/At)

At = Ak = 144

= x 256

At = 200,96

1/Cb = 1/ 2,1 . [ ]

Cb =2,7451. N/

b. Tetapan pegas flens

Ac = { - }

= 942

Cf =

=

= 9,82. N/

12. Diket : Fw = 21 KN = 21 x

Fa = 20 KN

Cb = 3. N/

Cf = 18. N/mm

Dit : a. Gambar diagram gaya perpanjangan

b. Harga Skala

c. uraian rumus menghitung perubahan beban

d. Harga ekstrim F (70 dan 73)

e. keamanan terhadap titik serah

jawab:

a. gambar diagram skala perpanjangan

b. skala 1 : 100

c. uraian rumus

Alf =

=

= 0,0389 mm

Alb =

=

= 0,233 mm

Fw1 = Fw

= 21.

= 3000 N

Fw2 = Fw

= 21.

= 18.000 N

Al = Fa = Fa –Fw2

= = 70. -18.

= 0,01 mm = 52.000 N

Fw= Fw1 + Fw2 F =Fa+Fw

= 18.000 + 3000 = 52.000 + 21000

= 21.000 N = 73000 N

d. Beban baut

Fa = Alf.Cf

= 0,0389.18.

=70020 N

F = Fa + Fw

= 52000 + 21000

= 73 KN

e. keamanan titik serah

T1 =

=

= 247 N/

Maka :

V =

=

= 1,939

13. Diket : Ukuran Baut M14

Cb = 3,85. N/mm

Cf = 23,1. N/mm

Ta= 30 N/

F = 30 KN

Dit :

c. Perubahan beban

d. Fw

e. Fa

f. Diagram gaya perpanjangan

g. Keamanan titik serah

h. Keamanan titik serah kalau momen penguncang

(Ma) 180 Nm dan momen putar (Mw) ½ Ma

Jawab :

Tegangan penguncang

Tta= 0,7 . 900

= 650 N/

a. Harga perubahan beban

Fw = . Cb

= 0,018 mm . 3,85.

= 6930 N

b. Fw = Fw1 + F

= 6930 +42.450

= 49.380 N

c. Gaya penguncang

Fa = As . Tta

= 115 . 630 = 72450 N

Fa = Fa –Fw2

Fw2= 72450 – 30000 = 42.450 N

Al =

=

= 0,018 mm

d. Gambar diagram gaya perpanjangan dengan skala

e. Keamanan titik serah kalau bahan 10,9

F = Fa + Fw

= 30000 + 49300

= 79380 N

Ak = 190

Tt =

=

=417,789 N/

Harga kekuatan tarik beban 10,9

Rm=980 N/

Harga titik serah

Re = 0,6 . 980

= 588 N/

Jadi harga keamanan titik serah:

V =

= 588/417,789 = 1,407

f. Kalau Ma =180 Nm

Ww=1/2 Na

Maka :

Ma = 180 Nm

Mw = ½ Ma = 90 Nm

Karena

Ma= 0,2.fa .d1

d1 =

=12,4 m

Ww= 0,2

Tta =

= 382 . = = 0,235N/

Tw = = = 0,235 N/

Tt =

Tt =

Tt = 630 N

V =

=

= 1,03

14. Diket : Fw = 25 Kw ∆ IF = 0,1 mm

Fa = 50 KN D = M12

Ma = 100 Nm bahan =10,9

∆lb = 0,4 mm amplitude-tegangan-

kekuatan : 60 Nm

Dit :

a. diagram gaya perpanjangan

b. gaya maksimal dan minimum

c. Тmax dan T min

d. tunjukan tegangan dalam diagram smith untuk

baut dengan skala 1mm = 10 N/

e. apa tegangan-tegangan ini diperbolehkan?

Jawab :

a. Gambar gaya diagram perpanjangan

b. Gaya max dan min.

F max dan F min

Alf =

Cb =

=

Alf =

Cb =

=

Fw1 =Fw .

= 25.103 .

= 25.103 .

= 25.103 . 0,20

= 5000 N

Jadi

F max = Fa . Fw1

= 50.000 + 5000

= 55kN

F min = Fa

= 50 kN

c. Tmax dan T min

F max = 55 kN

F min = 50 kN

∆t = 39,6 mm2

Tegangan Max =

=

Tegangan Min =

=

d. Tegangan dengan diagram smith dengan skala

1mm=10 W/

e. Tegangan ini diperbolehkan karena merupakan

perbandingan antara kekuatan lelah elemen mesin

dengan keamanan yang disyaratkan (v)

V = 1,5

15. Diket: Terangkan bahwa untuk kekuatan bahan suatu

sambungan yang mendapat ban lompat adalah penting :

Dit :

a. bahan baut dikembangkan dengan baik

b. bahan baut kendur dan bagian yang hendak

disambung “kaku”.

c. terangkan juga pengaruh cincin-tutup (washer) dan

pengaruh kekasaran permukaan.

d. mengapa baut yang di buat dari baja dengan

kekuatan tarik besar lebih diukai sehubungan dengan

beban baut?

Jawab:

a. Karena pada saat pengikatan atas pengencangan

sambungan sekrup menimbulkan gaya pengencangan

Fad an momen putir Mw pada baut. Momen puntir

Mw timbul akibat gaya tangensial Ft untuk

menegangkan baut dan untuk mengatasi gesekan

pada sisi luar ulir sekrup. Untuk sudut p antara gaya

normal N dan gaya resultan R berlaku persamaan:

Tgp = W/N = F . N/N = F

Maka untuk menahan semua gaya maupun momen

yang terjadi saat pengencangan pada baut dan ulir

tersebut, maka di perlukan pengencangan yang baik.

b. Baut kendur diakibatkan oleh gaya yang muncul

pada saat mengencangkan lambat laun akan

berkurang, maka dari itu dibutuhkn baut yang

memiliki kekenduran agar bentuk dan kekuatan baut

tidak dipengaruhi.

c. Hal ini terjadi apa bila gaya pengencangan tidak

begitu besar sehingga cicin sepenuhnya ditekan xxxx

dan tidak lagi berpegas. Cincin juga menjamin

sambungan agar alat itu bekerja selamat, baut tidak

lepas sendiri. Maka selama terdapat gaya

pengencangan dalam baut mur tidak dapat berputar.

d. Karena dengan kekuatan gaya tarik yang besar, baut

akan lebih sujar berubah bentuk yang secara otomatis

mempengaruhi kekuatan pengikatan. Sehingga

pengikatan akan terjaga konstan dengan kata lain

memiliki kekenduran lebih kecil, sehingga

memungkinkan sambungan

longgar sendiri lebih kecil.