SAMBUNGAN ULIR

(SCREWED JOINTS)

1.1 Fungsi Sambungan Ulir

Dilihat dari berbagai kontruksi yang menggunakan sambungan ulir (yang dapat

dibongkar pasang) sambungan ulir memiliki fungsi utama, yauitu:

1. Digunakan pada bagian mesin yang memerlukan sambungan dan pelepasan tanpa

merusak bagian mesin.

2. Untuk memegang dan penyesuaian dalam perakitan atau perawatan.

3. Sebagai penerus daya, artinya sistern ulir digunakan untuk memindahkan suatu

daya menjadi daya lain misalnya sistern ulir pada dongkrak dan poros berulir

(transportir) pada mesin-mesin produksi. Dengan adanya sistem ulir ini maka

beban yang relatif berat dapat ditahan/diangkat dengan daya yang relatif ringan.

4. Sebagai salah satu alat untuk mencegah terjadinya kebocoran, terutama pada

sistem ulir yang digunakan pada pipa. Kebanyakan yang dipakai untuk

penyambungan pipa.

1.2 Keuntungan dan Kerugian Sambungan Ulir

Keuntungan

1. Sambungan ulir mempunyai reliabilitas (kehandalan) tinggi dalam operasi.

2. Sambungan ulir mudah dalam perakitan dan pelepasan komponen.

3. Sambungan ulir dapat digunakan dalam berbagai kondisi operasi.

4. Ulir relatif murah untuk diproduksi karena standarisasi dan sangat efisien dalam

proses manufaktur.

5. Dapat dipakai untuk menyambung dengan jumlah tebal baja > 4d ( tidak seperti

paku keling dibatasi maksimum 4d ).

6. Dengan menggunakan jenis Baut Pass maka dapat digunakan untuk konstruksi

berat /jembatan.

Kekurangan

1. Kerugian utama dari sambungan ulir adalah konsentrasi tegangan di bagian ulir

yang menyebabkan adanya titik kritis dalam berbagai kondisi beban yang

bervariasi.

1

2. Konstruksi baja dengan sambungan ulir memiliki berat yang lebih besar

dibanding sambungan las. Dengan las berat sambungan hanya berkisar 1 – 1,5%

dari berat konstruksi, sedangkan dengan ulir berkisar 2,5 – 4% dari berat

konstruksi.

1.3 Bagian – Bagian Ulir

Gambar 1 bagian – bagian ulir

a. Major diameter

Diameter terbesar pada bagian ulir luar atau ulir dalam dari sebuah sekrup,

juga dikenal sebagai diameter luar atau nominal.

b. Minor diameter

Bagian terkecil dari bagian ulir dalam atau bagian ulir luar, disebut juga

sebagai core atau diameter roof.

2

c. Pitch diameter

Disebut juga diameter efektif, merupakan bagian yang berhubungan antara

baut dan mur.

d. Pitch

Jarak dari satu ujung ulir ke ujung ulir berikutnya. Juga dapat diartikan jarak

yang ditempuh ulir dalam satu kali putaran.

Pitch = 1

No .of threads per unit length of screw

e. Lead

Merupakan jarak antara dua titik yang sesuai pada helix yang sama. Hal ini

juga dapat didefinisikan sebagai jarak yang suatu kemajuan ulir sekrup aksial

dalam satu putaran mur.

f. Crest

permukaan atas ulir.

g. Root

Merupakan bagian bawah permukaan yang terdapat pada dua sisi-sisi ulir yang

berdekatan.

h. Depth of thread

Merupakan jarak tegak lurus antara permukaan luar dan dalam dari ulir.

i. flank.

merupakan permukaan bersentuhan dengan crest dan root.

j. Angle of thread

Merupakan sudut yang terbentukm oleh flank.

k. Slop. setengah pitch ulir.

1.4 Macam – Macam Ulir

a. Menurut arah Gerakannya:

1. Ulir Kanan: arah dari putaran ulir searah jarum jam.

2. Ulir Kiri: arah putaran ulir berlawanan jarum jam.

b. Menurut jumlah uliran:

1. Ulir Tunggal: dalam satu silinder hanya terdapat satu uliran yang

melingkar.

2. Ulir Ganda/Majemuk: dalam satu ulir terdapat dua atau lebih ulir yang

melingkar secara bersama – sama.

3

c. Menurut profil alur atau bentuk sisi ulir:

1. British Standard Whitworth (B.S.W.) thread

Ulir standar Inggris dan memiliki pitch kasar. V simetris-ulir di mana

sudut antara flankes, diukur dalam bidang aksial, adalah 55 °. Sedangkan

BSF adalah fine series.

Aplikasi: Untuk menahan vibrasi, automobile.

Gambar. 2. British Standard Whitworth (B.S.W) thread.

2. British association (B.A.) thread

Merupakan B.S.W. dengan ulir pitch halus. Mata ulir berbentuk

segitiga dengan puncak tumpull.

Aplikasi: Untuk mengulir pekerjaan yang presisi.

Gambar. 3. British association (B.A.) thread.

3. American national standard thread

Standar nasional Amerika atau ulir AS memiliki puncak datar yang

dapat menahan penggunaan lebih kasar dari ulir tajam-V.

Ulir ini digunakan untuk tujuan umum misalnya pada baut, mur dan

sekrup.

4

Gambar. 4. American national standard thread.

4. Unified standard thread.

Tiga negara yakni, Inggris, Kanada dan Amerika Serikat melakukan

perjanjian untuk sistem ulir sekrup yang sama yaitu dengan sudut 600,

dalam rangka memfasilitasi pertukaran mesin. Ulir ini memiliki jarak

puncak dan akar yang bulat.

Gambar..5. Unified standard thread.

5. Square thread.

Ulir berbentuk persegi. Jika dibanding V-ulir tidak begitu kuat, tetapi

mereka memberikan perlawanan sedikit gesek untuk gerak dari ulir

Whitworth. Pitch dari ulir persegi sering diambil dua kali lipat dari BSW

thread dari diameter yang sama.

Aplikasi: power transmisi, machine tools, valves.

5

Gambar. 6. Square thread.

6. Acme thread.

Ulir berbentuk trapesium yang merupakan modifikasi ulir persegi yang

mempunyai sudut 290. Jenis ini jauh lebih kuat dibanding ulir persegi dan

dapat diproduksi dengan mudah.

Aplikasi: pada mesin bubut, cutting lathe, brass valves.

Gambar. 7. Acme thread.

7. Knuckle thread

Merupakan modifikasi dari ulir persegi, berbentuk bulat pada bagian

atas dan bawah. Sehingga diputar dengan mudah dan tidak mahal

dilakukan pada mesin. Aplikasi; sambungan gerbong kereta api, hidran

dan isolator besar yang digunakan dalam perdagangan listrik serta

sambungan botol kaca.

6

Gambar. 8. Knuckle thread

8. Buttress thread.

Mempunyai sudut 300. Ulir ini mempunyai keuntungan dari ulir persegi

dan V, yaitu memiliki karakteristik gaya gesek rendah seperti ulir persegi

dan memiliki kekuatan yang sama seperti V-ulir

Gambar. 9. Buttress thread.

9. Metric thread

Merupakan ulir standar India dan mirip dengan ulir BSW. Ini memiliki

sudut 60 °, bukannya 55 °. Profil dasar ulir yang ditunjukkan pada

Gambar. 10.

Gambar. 10. Metric thread

7

1.5 Standar dan Dimensi Ulir

Kekuatan bahan ( kekuatan tarik kekuatan luluh dan kekuatan asli) yang digunakan

baut dan sekrup gigunakan untuk menentukan kelasnya sesuai dengan standar, seperti

SAE, ASTM dan metrik. Untuk pertimbangan kekuatan dan ukuran, maka harus diketahui

diameter mayor dasar, jarak bagi ulir dan area yang tersedia untuk menahan beban tarik.

Standar amerika ( UNC, UNF dan UNEF)

At = (0.7854) [D – 0.9743 p]2

Standar Metrik

Menghitung harga H, diameter minor (d1), diameter pits (d2)

H=0.86603 P(d1)=d – 2( 58

H)(d2)=d – 2( 38

H)Menghitung dmax , d2 max untuk kualitas G

Esg=−(15+11 P) μm(dmax)=d+Esg(d2 max)=d2+E sg

Menghitungdmin , d2 min apabila ulir dimisalkan mempunyai kualitas 6

T d(6)=1803√P2 –

3.15

√PT d 2(6)=90 P0.4 d0.1

(dmin)=dmax−T d(6)(d2 min)=d2 max−T d 2(6)

Menghitung toleransi jarak M (Mmax dan Mmin)

(M max)=d2max+[3+0.076 ( Pd2max

)2]d0 – H

(M min)=d2min+[3+0.076 ( Pd2 min

)2]d0 – H

At = (0.7854) [D – 0.9382 p]2

Dimana At = Luas bidang tegangan tarik

d = diameter mayor

p = jarak bagi ulir (untuk standar amerika p = 1/n)

Tabel 1 Ukuran Ulir Sistem Amerika

Designation Major or

Nominal

Diameter Nut

and Bolt

Threads

Per Inch

tpi

Pitch

Diameter

inch

Minor or Core

Diameter

Minor

Diameter

Area

Tensile

Stress

AreaBolt Nut

8

inch inch

Coarse Thread UNC Series

1 0.0730 64 0.0629 0.0544 0.0561 0.00218 0.00263

2 0.0860 56 0.0744 0.0648 0.0667 0.0031 0.0037

3 0.0990 48 0.0855 0.0741 0.0764 0.00406 0.00487

4 0.1120 40 0.0958 0.0822 0.0849 0.00496 0.00604

5 0.1250 40 0.1088 0.0952 0.0979 0.00672 0.00796

6 0.1380 32 0.1177 0.1008 0.1042 0.00745 0.00909

8 0.1640 32 0.1437 0.1268 0.1302 0.01196 0.01400

10 0.1900 24 0.1629 0.1404 0.1449 0.0145 0.0175

12 0.2160 24 0.1889 0.1664 0.1709 0.0206 0.0242

¼ 0.2500 20 0.2175 0.1905 0.1959 0.0269 0.0318

5/16 0.3125 18 0.2764 0.2464 0.2524 0.0454 0.0524

3/8 0.3750 16 0.3344 0.3005 0.3073 0.0678 0.0775

7/16 0.4375 14 0.3911 0.3525 0.3602 0.0933 0.1063

½ 0.5000 13 0.4500 0.4084 0.4167 0.1257 0.1419

9/16 0.5625 12 0.5084 0.4633 0.4723 0.162 0.182

5/8 0.6250 11 0.5660 0.5168 0.5266 0.202 0.226

¾ 0.7500 10 0.6850 0.6309 0.6417 0.302 0.334

7/8 0.8750 9 0.8028 0.7427 0.7547 0.419 0.462

1 1.0000 8 0.9188 0.8512 0.8647 0.551 0.606

1-1/8 1.1250 7 1.0322 0.9549 0.9704 0.693 0.763

1¼ 1.2500 7 1.1572 1.0799 1.0954 0.890 0.969

1-3/8 1.3750 6 1.2667 1.1766 1.1946 1.054 1.155

1½ 1.5000 6 1.3917 1.3016 1.3196 1.294 1.405

9

1¾ 1.7500 5 1.6201 1.5119 1.5335 1.740 1.900

2 2.0000 4.5 1.8557 1.7353 1.7594 2.30 2.50

2¼ 2.2500 4.5 2.1057 1.9853 2.0094 3.02 3.25

2½ 2.5000 4 2.3376 2.2023 2.2294 3.72 4.00

2¾ 2.7500 4 2.5876 2.4523 2.4794 4.62 4.93

3 3.0000 4 2.8376 2.7023 2.7294 5.62 5.97

3¼ 3.2500 4 3.0876 2.9523 2.9794 6.72 7.10

3½ 3.5000 4 3.3376 3.2023 3.2294 7.92 8.33

3¾ 3.7500 4 3.5876 3.4523 3.4794 9.21 9.66

4 4.0000 4 3.8376 3.7023 3.7294 10.61 11.08

Fine Thread UNF Series

0 0.0600 80 0.0519 0.0451 0.0465 0.00151 0.00180

1 0.0730 72 0.0640 0.0565 0.0580 0.00237 0.00278

2 0.0860 64 0.0759 0.0674 0.0691 0.00339 0.00394

3 0.0990 56 0.0874 0.0778 0.0797 0.00451 0.00523

4 0.1120 48 0.0985 0.0871 0.0894 0.00566 0.00661

5 0.1250 44 0.1102 0.0979 0.1004 0.00716 0.00830

6 0.1380 40 0.1218 0.1082 0.1109 0.00874 0.01015

8 0.1640 36 0.1460 0.1309 0.1339 0.01285 0.01474

10 0.1900 32 0.1697 0.1528 0.1562 0.0175 0.0200

12 0.2160 28 0.1928 0.1734 0.1773 0.0226 0.0258

1/4 0.2500 28 0.2268 0.2074 0.2113 0.0326 0.0364

5/16 0.3125 24 0.2854 0.2629 0.2674 0.0524 0.0580

3/8 0.3750 24 0.3479 0.3254 0.3299 0.0809 0.0878

7/16 0.4375 20 0.4050 0.3780 0.3834 0.1090 0.1187

1/2 0.5000 20 0.4675 0.4405 0.4459 0.1486 0.1599

10

9/16 0.5625 18 0.5264 0.4964 0.5024 0.1890 0.2030

5/8 0.6250 18 0.5889 0.5589 0.5649 0.2400 0.2560

3/4 0.7500 16 0.7094 0.6763 0.6823 0.3510 0.3730

7/8 0.8750 14 0.8286 0.7900 0.7977 0.4800 0.5090

1 1.0000 12 0.9459 0.9001 0.9098 0.6250 0.6630

1-1/8 1.1250 12 1.0709 1.0258 1.0348 0.8120 0.8560

1¼ 1.2500 12 1.1959 1.1508 1.1598 1.0240 1.0730

1-3/8 1.3750 12 1.3209 1.2758 1.2848 1.2600 1.3150

1½ 1.5000 12 1.4459 1.4008 1.4098 1.5210 1.5810

Extra Fine Thread UNEF Series

12 (0.216) 0.2160 32 0.1957 0.1788 0.1822 0.0242 0.0270

1/4 0.2500 32 0.2297 0.2128 0.2162 0.0344 0.0379

5/16 0.3125 32 0.2922 0.2753 0.2787 0.0581 0.0625

3/8 0.3750 32 0.3547 0.3378 0.3412 0.0878 0.0932

7/16 0.4375 28 0.4143 0.3949 0.3988 0.1201 0.1274

1/2 0.5000 28 0.4768 0.4574 0.4613 0.1620 0.1700

9/16 0.5625 24 0.5354 0.5129 0.5174 0.2030 0.2140

5/8 0.6250 24 0.5979 0.5754 0.5799 0.2560 0.2680

11/16 0.6875 24 0.6604 0.6379 0.6424 0.3150 0.3290

3/4 0.7500 20 0.7175 0.6905 0.6959 0.3690 0.3860

13/16 0.8125 20 0.7800 0.7530 0.7584 0.4390 0.4580

7/8 0.8750 20 0.8425 0.8155 0.8209 0.5150 0.5360

15/16 0.9375 20 0.9050 0.8780 0.8834 0.5980 0.6200

1 1.0000 20 0.9675 0.9405 0.9459 0.6870 0.7110

11

11/16 1.0625 18 1.0264 0.9964 1.0024 0.7700 0.7990

11/8 1.1250 18 1.0889 1.0589 1.0649 0.8710 0.9010

13/16 1.1875 18 1.1514 1.1214 1.1274 0.9770 1.0090

11/4 1.2500 18 1.2139 1.1839 1.1899 1.0900 1.1230

15/16 1.3125 18 1.2764 1.2464 1.2524 1.2080 1.2440

13/8 1.3750 18 1.3389 1.3089 1.3149 1.3330 1.3700

17/16 1.4375 18 1.4014 1.3714 1.3774 1.4640 1.5030

11/2 1.5000 18 1.4639 1.4339 1.4399 1.6000 1.6400

19/16 1.5625 18 1.5264 1.4964 1.5024 1.7400 1.7900

15/8 1.6250 18 1.5889 1.5589 1.5649 1.8900 1.9400

111/16 1.6875 18 1.6514 1.6214 1.6274 2.0500 2.1000

Tabel 2 Ukuran Ulir Sitem Metrik

Nom

inal

Siz

e (I

SO

M)

Maj

or o

r N

omin

al D

iam

eter

Nu

t

Pit

ch (

p)

mm

Roo

t R

adiu

s (r

) m

m

Pit

ch D

iam

eter

(d

2=D

2) m

m

Minor Or Core

Diameter

Depth Of

Thread

Tap

Dri

ll D

iam

eter

mm

Str

ess

Are

a m

mBolt

mm

Nut

mm

Bolt

mm

Nut

mm

12

Coarse Series

1 1 0,3 0,036 0,838 0,693 0,729 0,153 0,135 0,8 0,460

1,1 1,1 0,3 0,036 0,938 0,793 0,829 0,153 0,135 0,9 0,588

1,2 1,2 0,3 0,036 1.038 0,893 0,929 0,153 0,135 1 0,732

1,4 1,4 0,3 0,043 1.205 1.032 1.075 0,184 0,162 1,1 0,983

1,6 1,6 0,4 0,051 1.373 1.171 1.221 0,215 0,189 1,3 1,270

1,8 1,8 0,4 0,051 1.573 1.371 1.421 0,215 0,189 1,5 1,701

2 2 0,4 0,058 1.740 1.509 1.567 0,245 0,217 1,6 2,073

2,2 2,2 0,5 0,065 1.908 1.648 1.713 0,276 0,244 1,8 2,482

2,5 2,5 0,5 0,065 2.208 1.948 2.013 0,276 0,244 2,1 3,391

3 3 0,5 0,072 2.675 2.387 2.459 0,307 0,271 2,5 5,031

3,5 3,5 0,6 0,087 3.110 2.764 2.850 0,368 0,325 2,9 6,775

4 4 0,7 0,101 3.545 3.141 3.242 0,429 0,379 3,3 8,779

4,5 4,5 0,8 0,108 4.013 3.580 3.688 0,46 0,406 3,8 11,319

5 5 0,8 0,115 4.480 4.019 4.134 0,491 0,433 4,2 14,183

6 6 1 0,144 5.350 4.773 4.917 0,613 0,541 5 20,123

7 7 1 0,144 6.350 5.773 5.917 0,613 0,541 6 28,860

8 8 1,3 0,18 7.188 6.466 6.647 0,767 0,677 6,8 36,609

9 9 1,3 0,18 8.188 7.466 7.647 0,767 0,677 7,8 48,118

10 10 1,5 0,217 9.026 8.160 8.376 0,92 0,812 8,5 57,990

11 11 1,5 0,217 10.026 9.160 9.376 0,92 0,812 9,5 72,272

12 12 1,8 0,253 10.863 9.853 10.106 1.074 0,947 10 84,267

14 14 2 0,289 12.701 11.546 11.835 1.227 1.083 12 115,439

16 16 2 0,289 14.701 13.546 13.835 1.227 1.083 14 156,669

18 18 2,5 0,361 16.376 14.933 15.394 1.534 1.353 16 192,473

20 20 2,5 0,361 18.376 16.933 17.294 1.534 1.353 18 244,795

22 22 2,5 0,361 20.376 18.933 19.294 1.534 1.353 20 303,400

24 24 3 0,433 22.051 20.319 20.752 1.840 1.624 21 352,504

27 27 3 0,433 25.051 23.319 23.752 1.840 1.624 24 459,407

30 30 3,5 0,505 27.727 25.706 26.211 2.147 1.894 27 560,588

33 33 3,5 0,505 30.727 28.706 29.211 2.147 1.894 30 693,554

36 36 4 0,577 33.402 31.093 31.670 2.454 2.165 32 816,723

39 39 4 0,577 36.402 34.093 34.670 2.454 2.165 35 975,754

13

42 42 4,5 0,65 39.077 36.479 37.129 2.760 2.436 38 1120,911

45 45 4,5 0,65 42.077 39.479 40.129 2.760 2.436 41 1306,005

48 48 5 0,722 44.752 41.866 42.857 3.067 2.706 43 1473,151

52 52 5 0,722 48.752 45.866 46.587 3.067 2.706 47 1757,836

56 56 5,5 0,794 52.428 49.252 50.046 3.374 2.977 51 2030,020

60 60 5,5 0,794 56.428 53.252 54.046 3.374 2.977 55 2362,023

64 64 6 0,866 60.103 56.639 57.505 3.681 3.248 58 2675,976

68 68 6 0,866 64.103 60.639 61.505 3.681 3.248 62 3055,298

Fine Series

1,0x0,2 1 0,2 0,029 0,87 0,755 0,783 0,123 0,108 0,8 0,518

1,1x0,2 1,1 0,2 0,029 0,97 0,855 0,883 0,123 0,108 0,9 0,654

1,2x0,2 1,2 0,2 0,029 1.070 0,955 0,983 0,123 0,108 1 0,805

1,4z0,2 1,4 0,2 0,029 1.270 1.155 1.183 0,123 0,108 1,2 1,154

1,6x0,2 1,6 0,2 0,029 1.470 1.355 1.383 0,123 0,108 1,4 1,567

1,8x0,2 1,8 0,2 0,029 1.670 1.555 1.583 0,123 0,108 1,6 2,042

2x0,25 2 0,3 0,036 1.838 1.693 1.729 0,153 0,135 1,8 2,448

2,2x0,2

5 2,2 0,3 0,036 2.038 1.893 1.929 0,153 0,135 2 3,034

2,5x0,3

5 2,5 0,4 0,051 2.273 2.071 2.121 0,215 0,189 2,1 3,704

3x0,35 3 0,4 0,051 2.773 2.571 2.621 0,215 0,189 2,6 5,606

3,5x0,3

5 3,5 0,4 0,051 3.273 3.071 3.121 0,215 0,189 3,1 7,901

4x0,5 4 0,5 0,072 3.675 3.387 3.459 0,307 0,271 3,5 9,792

4,5x0,5 4,5 0,5 0,072 4.175 3.887 3.959 0,307 0,271 4 12,761

5x0,5 5 0,5 0,072 4.675 4.387 4.459 0,307 0,271 4,5 16,124

5,5x0,5 5,5 0,5 0,072 5.175 4.887 4.959 0,307 0,271 5 19,878

6x0,75 6 0,8 0,108 5.513 5.080 5.188 0,46 0,406 5,2 22,032

7x0,75 7 0,8 0,108 6.513 6.080 6.188 0,46 0,406 6,2 31,136

8x0,75 8 0,8 0,108 7.513 7.080 7.188 0,46 0,406 7,2 41,812

8x1,0 8 1 0,144 7.350 6.773 6.917 0,613 0,541 7 39,167

14

9x0,75 9 0,8 0,108 8.513 8.080 8.188 0,46 0,406 8,2 54,059

9x 1 9 1 0,144 8.350 7.773 7.917 0,613 0,541 8 51,045

10x0,75 10 0,8 0,108 9.513 9.080 9.188 0,46 0,406 9,2 67,876

10x1 10 1 0,144 9.350 8.773 8.917 0,613 0,541 9 64,494

10x1,25 10 1,3 0,18 9.188 8.466 8.647 0,767 0,677 8,8 61,199

11x0,75 11 0,8 0,108 10.513 10.080 10.188 0,46 0,406 10 83,264

11x1 11 1 0,144 10.350 9.773 9.917 0,613 0,541 10 79,514

12x1 12 1 0,144 11.350 10.773 10.917 0,613 0,541 11 96,104

12x1,25 12 1,3 0,18 11.188 10.466 10.647 0,767 0,677 11 92,072

12x1,5 12 1,5 0,217 11.026 10.160 10.376 0,92 0,812 11 88,126

14x1,0 14 1 0,144 13.350 12.773 12.917 0,613 0,541 13 133,998

14x1,25 14 1,3 0,18 13.188 12.466 12.647 0,767 0,677 13 129,228

14x1,5 14 1,5 0,217 13.026 12.160 12.376 0,92 0,812 13 124,546

15x1 15 1 0,144 14.350 13.773 13.917 0,613 0,541 14 155,300

15x1,5 15 1,5 0,217 14.026 13.160 13.376 0,92 0,812 14 145,112

16x1 16 1 0,144 15.350 14.773 14.917 0,613 0,541 15 178,174

16x1,5 16 1,5 0,217 15.026 14.160 14.376 0,92 0,812 15 167,248

17x1,0 17 1 0,144 16.350 15.773 15.917 0,613 0,541 16 202,619

17x1,5 17 1,5 0,217 16.026 15.160 15.376 0,92 0,812 16 190,956

18x1,0 18 1 0,144 17.350 16.773 16.917 0,613 0,541 17 228,634

18x1,5 18 1,5 0,217 17.026 16.160 16.376 0,92 0,812 17 216,235

18x2,0 18 2 0,289 16.701 15.546 15.835 1.227 1.083 16 204,181

20x1,0 20 1 0,144 19.350 18.773 18.917 0,613 0,541 19 285,377

20x1,5 20 1,5 0,217 19.026 18.160 18.376 0,92 0,812 19 271,504

20x2,0 20 2 0,289 18.701 17.546 17.835 1.227 1.083 18 257,976

22x1,0 22 1 0,144 21.350 20.773 20.917 0,613 0,541 21 348,403

22x1,5 22 1,5 0,217 21.026 20.160 20.376 0,92 0,812 21 333,056

22x2,0 22 2 0,289 20.701 19.546 19.835 1.227 1.083 20 318,055

24x1,0 24 1 0,144 23.350 22.773 22.917 0,613 0,541 23 417,712

24x1,5 24 1,5 0,217 23.026 22.160 22.376 0,92 0,812 23 400,892

24x2,0 24 2 0,289 22.701 21.546 21.835 1.227 1.083 22 384,417

25x1,0 25 1 0,144 24.350 23.773 23.917 0,613 0,541 24 454,723

25x1,5 25 1,5 0,217 24.026 23.160 23.376 0,92 0,812 24 437,166

15

25x2,0 25 2 0,289 23.701 22.546 22.835 1.227 1.083 23 419,954

27x1,0 27 1 0,144 26.350 25.773 25.917 0,613 0,541 26 533,457

27x1,5 27 1,5 0,217 26.026 25.160 25.376 0,92 0,812 26 514,426

27x2,0 27 2 0,289 25.701 24.546 24.835 1.227 1.083 25 495,741

28x1,0 28 1 0,144 27.350 26.773 26.917 0,613 0,541 27 575,181

28x1,5 28 1,5 0,217 27.026 26.160 26.376 0,92 0,812 27 555,413

28x2,0 28 2 0,289 26.701 25.546 25.835 1.227 1.083 26 535,990

30x1,0 30 1 0,144 29.350 28.773 28.917 0,613 0,541 29 663,340

30x1,5 30 1,5 0,217 29.026 28.160 28.376 0,92 0,812 29 642,098

30x2,0 30 2 0,289 28.701 27.546 27.835 1.227 1.083 28 621,202

30x3,0 30 3 0,433 28.051 26.319 26.752 1.840 1.624 27 580,447

32x1,5 32 1,5 0,217 31.026 30.160 30.376 0,92 0,812 31 735,066

32x2,0 32 2 0,289 30.701 29.546 29.835 1.227 1.083 30 712,697

33x1,5 33 1,5 0,217 32.026 31.160 31.376 0,92 0,812 32 783,907

33x2,0 33 2 0,289 31.701 30.546 30.835 1.227 1.083 31 760,800

33x3,0 33 3 0,433 31.051 29.319 29.752 1.840 1.624 30 715,624

35x1,5 35 1,5 0,217 34.026 33.160 33.376 0,92 0,812 34 886,300

35x2,0 35 2 0,289 33.701 32.546 32.835 1.227 1.083 33 861,720

36x1,5 36 1,5 0,217 35.026 34.160 34.376 0,92 0,812 35 939,853

36x2,0 36 2 0,289 34.701 33.546 33.835 1.227 1.083 34 914,536

36x3,0 36 3 0,433 34.051 32.319 32.752 1.840 1.624 33 864,938

39x1,5 39 1,5 0,217 38.026 37.160 37.376 0,92 0,812 38 1109,936

39x2,0 39 2 0,289 37.701 36.546 36.835 1.227 1.083 37 1082,408

39x3,0 39 3 0,433 37.051 35.319 35.752 1.840 1.624 36 1028,390

40x1,5 40 1,5 0,217 39.026 38.160 38.376 0,92 0,812 39 1169,772

40x2,0 40 2 0,289 38.701 37.546 37.835 1.227 1.083 38 1141,507

40x3,0 40 3 0,433 38.051 36.619 36.752 1.840 1.624 37 1086,015

42x1,5 42 1,5 0,217 41.026 40.160 40.376 0,92 0,812 41 1294,156

42x2,0 42 2 0,289 40.701 39.546 39.835 1.227 1.083 40 1264,418

42x3,0 42 3 0,433 40.051 38.319 38.752 1.840 1.624 39 1205,978

42x4,0 42 4 0,577 39.402 37.093 37.670 2.454 2.165 38 1148,921

45x1,5 45 1,5 0,217 44.026 43.160 43.376 0,92 0,812 44 1492,514

16

45x2,0 45 2 0,289 43.701 42.546 42.835 1.227 1.083 43 1460,565

45x3,0 45 3 0,433 43.051 41.319 41.752 1.840 1.624 42 1397,704

45x4,0 45 4 0,577 42.402 40.093 40.670 2.454 2.165 41 1336,226

48x1,5 48 1,5 0,217 47.026 46.160 46.376 0,92 0,812 47 1705,009

48x2,0 48 2 0,289 46.701 45.546 45.835 1.227 1.083 46 1670,849

48x3,0 48 3 0,433 46.051 44.319 44.752 1.840 1.624 45 1603,567

48x4,0 48 4 0,577 45.402 43.093 43.670 2.454 2.165 44 1537,668

50x1,5 50 1,5 0,217 49.026 48.160 48.376 0,92 0,812 49 1854,526

50x2,0 50 2 0,289 48.701 47.546 47.835 1.227 1.083 48 1818,893

50x3,0 50 3 0,433 48.051 46.319 46.752 1.840 1.624 47 1748,663

52x1,5 52 1,5 0,217 51.026 50.160 50.376 0,92 0,812 51 2010,327

52x2,0 52 2 0,289 50.701 49.546 49.835 1.227 1.083 50 1973,220

52x3,0 52 3 0,433 50.051 48.319 48.752 1.840 1.624 49 1900,042

52x4,0 52 4 0,577 49.402 47.093 47.670 2.454 2.165 48 1828,248

55x1,5 55 1,5 0,217 54.026 53.160 53.376 0,92 0,812 54 2255,808

55x2,0 55 2 0,289 53.701 52.546 52.835 1.227 1.083 53 2216,491

55x3,0 55 3 0,433 53.051 51.319 51.752 1.840 1.624 52 2138,892

55x4,0 55 4 0,577 52.402 50.093 50.670 2.454 2.165 51 2062,677

56x1,5 56 1,5 0,217 55.026 54.160 54.376 0,92 0,812 55 2340,777

56x2,0 56 2 0,289 54.701 43.546 53.835 1.227 1.083 54 2300,723

56x3,0 56 3 0,433 54.051 52.319 52.752 1.840 1.624 53 2221,651

56x4,0 56 4 0,577 53.402 51.903 51.670 2.454 2.165 52 2143,961

58x1,5 58 1,5 0,217 57.026 56.160 56.376 0,92 0,812 57 2515,427

58x2,0 58 2 0,289 56.701 55.546 55.835 1.227 1.083 56 2473,899

58x3,0 58 3 0,433 56.051 54.319 54.752 1.840 1.624 55 2391,879

58x4,0 58 4 0,577 55.402 53.093 53.670 2.454 2.165 54 2311,243

60x1,5 60 1,5 0,217 59.026 58.160 58.376 0,92 0,812 59 2696,360

60x2,0 60 2 0,289 58.701 57.546 57.835 1.227 1.083 58 2653,358

60x3,0 60 3 0,433 58.051 56.319 56.752 1.840 1.624 57 2568,391

60x4,0 60 4 0,577 57.402 55.093 55.670 2.454 2.165 56 2484,807

62x1,5 62 1,5 0,217 61.026 60.160 60.376 0,92 0,812 61 2883,577

62x2,0 62 2 0,289 60.701 59.546 59.835 1.227 1.083 60 2839,101

17

62x3,0 62 3 0,433 60.051 58.319 58.752 1.840 1.624 59 2751,187

62x4,0 62 4 0,577 59.402 57.093 57.670 2.454 2.165 58 2664,655

64x1,5 64 1,5 0,217 63.026 62.160 62.376 0,92 0,812 63 3077,076

64x2,0 64 2 0,289 62.701 61.546 61.835 1.227 1.083 62 3031,127

64x3,0 64 3 0,433 62.051 60.319 60.752 1.840 1.624 61 2940,265

64x4,0 64 4 0,577 61.402 59.093 59.670 2.454 2.165 60 2850,786

65x1,5 65 1,5 0,217 64.026 63.160 63.376 0,92 0,812 64 3176,182

65x2,0 65 2 0,289 63.789 62.546 62.835 1.227 1.083 63 3129,496

65x3,0 65 3 0,433 63.051 61.319 61.752 1.840 1.624 62 3037,161

65x4,0 65 4 0,577 62.402 60.093 60.670 2.454 2.165 61 2946,208

68x1,5 68 1,5 0,217 67.026 66.160 66.376 0,92 0,812 67 3482,925

68x2,0 68 2 0,289 66.701 65.546 65.835 1.227 1.083 66 3434,028

68x3,0 68 3 0,433 66.051 64.319 64.752 1.840 1.624 65 3337,272

68x4,0 68 4 0,577 65.402 63.093 63.670 2.454 2.165 64 3241,898

70x1,5 70 1,5 0,217 69.026 68.160 68.376 0,92 0,812 69 3695,274

70x2,0 70 2 0,289 68.201 67.546 67.835 1.227 1.083 68 3644,904

70x3,0 70 3 0,433 68.051 66.319 66.752 1.840 1.624 67 3545,200

70x4,0 70 4 0,577 67.402 65.093 65.670 2.454 2.165 66 3446,878

70x6,0 70 6 0,866 66.103 62.639 63.505 3.681 3.248 64 3254,383

72x1,5 72 1,5 0,217 71.026 70.160 70.376 0,92 0,812 71 3913,907

72x2,0 72 2 0,289 70.701 69.546 69.835 1.227 1.083 70 3862,063

72x3,0 72 3 0,433 70.051 68.319 68.752 1.840 1.624 69 3759,411

72x4,0 72 4 0,577 69.402 67.093 67.670 2.454 2.165 68 3658,142

72x6,0 72 6 0,866 68.103 64.639 65.505 3.681 3.248 66 3459,752

75x1,5 75 1,5 0,217 74.026 73.160 73.376 0,92 0,812 74 4253,636

75x2,0 75 2 0,289 73.701 72.546 72.835 1.227 1.083 73 4199,582

75x3,0 75 3 0,433 73.051 71.319 71.752 1.840 1.624 72 4092,509

75x4,0 75 4 0,577 72.402 70.093 70.670 2.454 2.165 71 3986,819

75x6,0 75 6 0,866 71.103 67.639 68.505 3.681 3.248 69 3779,587

76x1,5 76 1,5 0,217 75.026 74.160 74.376 0,92 0,812 75 4370,021

76x2,0 76 2 0,289 74.701 73.546 73.835 1.227 1.083 74 4315,230

76x3,0 76 3 0,433 74.051 72.319 72.752 1.840 1.624 73 4206,683

18

76x4,0 76 4 0,577 73.402 71.093 71.670 2.454 2.165 72 4099,519

76x6,0 76 6 0,866 72.103 68.639 69.505 3.681 3.248 70 3889,340

80x1,5 80 1,5 0,217 79.026 78.160 78.376 0,92 0,812 79 4851,269

80x2,0 80 2 0,289 78.701 77.546 77.835 1.227 1.083 78 4793,529

80x3,0 80 3 0,433 78.051 76.319 76.752 1.840 1.624 77 4679,088

80x4,0 80 4 0,577 77.402 75.093 75.670 2.454 2.165 76 4566,029

80x6,0 80 6 0,866 76.103 72.639 73.505 3.681 3.248 74 4344,060

85x2,0 85 2 0,289 83.701 82.546 82.535 1.227 1.083 83 5426,747

85x3,0 85 3 0,433 83.051 81.319 81.752 1.840 1.624 82 5304,937

85x4,0 85 4 0,577 82.402 80.093 80.670 2.454 2.165 81 5184,510

85x6,0 85 6 0,866 81.103 77.639 78.505 3.681 3.248 79 4947,803

90x2,0 90 2 0,289 88.701 87.546 87.835 1.227 1.083 88 6099,235

90x3,0 90 3 0,433 88.051 86.319 86.752 1.840 1.624 87 5970,056

90x4,0 90 4 0,577 87.402 85.093 85.670 2.454 2.165 86 5842,260

90x6,0 90 6 0,866 86.103 82.639 83.505 3.681 0,328 84 5590,816

95x2,0 95 2 0,289 93.701 92.546 92.835 1.227 1.083 93 6810,993

95x3,0 95 3 0,433 93.051 91.319 91.752 1.840 1.624 92 6674,445

95x4,0 95 4 0,577 92.402 90.093 90.670 2.454 2.165 91 6539,281

95x6,0 95 6 0,866 91.103 87.639 88.505 3.681 3.248 89 6273,100

100x2,0 100 2 0,289 98.701 97.546 97.835 1.227 1.083 98 7562,020

100x3,0 100 3 0,433 98.051 96.319 96.752 1.840 1.624 97 7418,105

100x4,0 100 4 0,577 97.402 95.093 95.670 2.454 2.165 96 7275,571

100x6,0 100 6 0,866 96.103 92.639 93.505 3.681 3.248 94 6994,653

Tabel 3 Ukuran Ulir Sistem ACME

Major

diameter

(in)

Threads

per inch

Thread

pitch

(in)

Pitch

diameter

(in)

Minor

diameter

(in)

Tensile

stress

area (in2)

0.25 16 0.063 0.219 0.188 0.032

0.313 14 0.071 0.277 0.241 0.053

0.375 12 0.083 0.333 0.292 0.077

19

0.438 12 0.083 0.396 0.354 0.110

0.500 10 0.100 0.450 0.400 0.142

0.625 8 0.125 0.563 0.500 0.222

0.750 6 0.167 0.667 0.583 0.307

0.875 6 0.167 0.792 0.708 0.442

1.000 5 0.200 0.900 0.800 0.568

1.125 5 0.200 1.025 0.925 0.747

1.250 5 0.200 1.150 1.050 0.950

1.375 4 0.250 1.250 1.125 1.108

1.500 4 0.250 1.375 1.250 1.353

1.750 4 0.250 1.625 1.500 1.918

2.000 4 0.250 1.875 1.750 2.580

2.250 3 0.333 2.083 1.917 3.142

2.500 3 0.333 2.333 2.167 3.976

2.750 3 0.333 2.583 2.417 4.909

3.000 2 0.500 2.750 2.500 5.412

3.500 2 0.500 3.250 3.000 7.670

4.000 2 0.500 3.750 3.500 10.321

4.500 2 0.500 4.250 4.000 13.364

5.000 2 0.500 4.750 4.500 16.800

20

1.6 Metrologi Ulir

Gambar 11 Benda Ukur (Ulir)

1.6.1. Jenis-Jenis Alat Ukur Geometri Ulir

Jenis-jenis alat yang digunakan untuk pengukuran geometri ulir antara

lain sebagai berikut :

1. Mikrometer Ulir

Bentuk-bentuk dari ujung sensor mikrometer pengukur diameter

efektif ini antara lain adalah sebagai berikut:

a. Sisi ujung yang diperpendek, bentuk ini sering dipakai.

b. Bentuk ujung penuh, sering digunakan untuk ulir dengar pits yang kecil.

c. Bentuk ujung dengan sudut yang kecil, biasa untuk mengukur diameter

inti.

Gambar 12. Mikrometer Ulir

21

Adapun cara penggunaan alat ukur ulir yaitu pertama pilih pana

ulir sesuai dengan jarak pits teoritis. Periksa kedudukan nol, dengan cara

menyentuhkan kedua sensor pana tersebut. Ukur diameter pits (d2) pada

tiga posisi yang berbeda.

Ujung kontak dengan sisi yang diperpendek lebih sering

digunakan, sebab pengaruh dari kesalahansudut sisi ulir maupun

kesalahan dari sudut ujung kontak tersebut dapat dieliminir sehingga

dapat diukur diameter fungsional dari ulir.

2. Three Wire Unit Gauge

Cara pengukuran diameter pits yang teliti dan banyak dipraktekkan

adalah dengan metode tiga kawat. Cara tersebut menggunakan tiga buah

kawat dengan diameter sama. Untuk menghindari banyaknya macam

diameter kawat, maka kawat pengukur ulir tersebut hanya dibuat menurut

set yang tertentu.

Gambar 13. Three Wire Unit Gauge

Carll Zeiss membuat set yang berisi 21 buah kawat dari 0.17mm

sampai 6.35 mm yang dapat digunakan untuk mengukur ulir dengan harga

pits dari 0.25 mm sampai dengan 12 mm. Jika kawat dari set tersebut dipilih

dengan tepat, maka singgungan kawat dengan sisi ulir hanya menyinggung

terhadap diameter pits paling jauh sebesar 0.1 p.

Cara pengukuran Three Wire Unit Gauge tersebut menggunakan

tiga buah kawat dengan diameter sama. Setelah tiga kawat dengan

diameter yang telah diketahui dipasang pada alur ulir, maka jarak M

antara kawat yang berseberangan dapat diukur dengan menggunakan

mikrometer. Selanjutnya diameter pits yang dicari dapat dihitung dengan

menggunakan rumus. Diameter kawat harus dipilih sedemikian rupa

sehingga tepat menyinggung sisi ulir pada lingkaran pits.

22

3. Screw Pits Gauge

Adalah alat untuk menentukan jumlah pitch pada suatu ulir dalam

satu satuan panjang tertentu (inch). Missal 20 G, artinya dalam 1 inchi

terdapat 20 pits. Dengan angka ini dapat diketahui jarak pits.

Gambar 14. Screw Pitch Gauge

Pilih screw pits yang sesuai dengan ukuran geometri ulir Setelah

terpilih screw pits yang tepat, catat angka yang terdapat pada screw pits

tersebut. Missal 20 G, artinya dalam 1 inchi terdapat 20 pits. Dengan

angka ini dapat diketahui jarak pits.

4. Outside Micrometer

Kapasitas ukur dari micrometer yang paling kecil adalah sampai

dengan 25 mm. Untuk mengukur dimensi luar yang lebih besar dari 25 mm

dapat digunakan micrometer luar yang mempunyai kapasitas ukur 25-

50mm, 50-75mm dst. Kenaikan tingkat sebesar 25 mm ini dimaksudkan

untuk menjaga ketelitian dari micrometer.

Gambar 15 Outside Micrometer

Posisi pengukuran sedapat mungkin dilakukan secara vertical

dengan ditumpu pada rangka di sebelah landasan tetapnya. Apabila hal

ini tidak dimungkinkan maka sebelum pengukuran dilakukan kembali

setting nol. Penyetelan kedudukan nol ini dilaksanakan dengan

memegang micrometer dengan posisi sesuai dengan posisi pengukuran

yang akan dilakukan.

23

Tabel 4. Perbandingan Beberapa Alat Ukur Ulir

NAMA ALAT UKUR MERKKECERMATA

N

KAPASITAS

UKUR

Outside Mikrometer Mitutoyo 0.01 0-25

1. Mikrometer Screw Morhard 0.01 0-25

2. Screw Pitch Gage Whitworth

3. Mikrometer Stand

4. 3 Wire Unit Gages Mitutoyo

1.6.2. Prosedur Pengukuran Geometri Ulir

Berikut ini prosedur pengukuran geometri ulir :

a. Penentuan Spesifikasi Ulir

1. Melakukan pemeriksaan jarak pitch ulir dengan cara menempelkan

gigi mal ulir pada ulir yang diperiksa

b. Pengukuran dengan outsite mikrometer

1. Memeriksa kedudukan nol mikrometer V dengan menggunakan

kaliber yang terdapat dalam nol

2. Melakukan pengukuran pada tiga tempat yang berbeda, sepanjang

ulir tersebut. Gunakan racet untuk memberikan tekanan yang relatif

sama pada setiap pengukuran.

c. Pengukuran Diameter Pitch dengan Metode Tiga Kawat

1. Memilih diameter kawat yang akan digunakan. Diameter kawat (d0)

= 0.577 x P, dimana P = Jarak pits teoritis. Diameter kawat yang

dipilih adalah dD.

2. Mengukur jarak M (jarak antara sisi luar kawat yang bersebrangan),

pada tiga posisi yang berbeda.

M=d2+d D sin(α /2)−(P /2)cot(α /2)+d D

dD = diameter kawat yang dipilih

α = sudut ulir (ulir isometrik α = 60o)

d2 = diameter pits yang akan dicari

24

3. Menghitung diameter pits (d2) berdasarkan pengukuran harga M

rata-rata

d 2=M−d D sin(α /2)−(P/2)cot(α /2)+d D

d. Pengukuran Diameter Pitch dengan Mikrometer Ulir

1. Memilih pana ulir sesuai dengan jarak pitch teoritis

2. Memeriksa kedudukan nol, dengan cara menyentuhkan kedua sensor

pana tersebut.

3. Mengukur diameter pitch (d2) pada tiga posisi yang berbeda.

1.6.3. Toleransi, Kelas dan Suaian Ulir

a. Suaian Ulir

Untuk ulir dan baut (ISO Metrik) ada tiga kelas suaian yang biasa

digunakan. Ketiga suaian tersebut adalah untuk membuat pasangan mur

Pasangan mur dan baut dengan close suaian close, medium dan free. Fit

merupakan pasangan mur dan baut yang memerlukan kerapatan yang

tinggi. Sedangkan untuk medium dan free merupakan pasangan mur dan

baut biasanya digunakan untuk permesinan, terutama yang suaian dengan

sifat sedikit bebas (free) karena memang dibuat untuk maksud-maksud

tertentu misalnya untuk perakitan dan reparasi yang memerlukan waktu

cepat dan proses pengerjaannya mudah.

Untuk mendapatkan pasangan mur dan baut dengan suaian close,

medium dan free digunakan toleransi H, h dan 9. Sedangkan kualitas

toleransinya antara 4,5,6,7 dan 8.

Ulir unified adalah salah satu jenis ulir yang satuannya dalam inci.

Bentuk standar ulir unified dapat dilihat pada gambar 4.4 di muka. Untuk

diameter efektifnya maka perhitungan toleransi berkaitan erat dengan

diameter mayor, panjangnya pasangan mur dan baut, dan jarak puncak ulir.

Menurut standar dari British Standard Spesification untuk ulit Whitwoth,

besarnya konstanta-konstanta tersebut adalah: a. 0.002, b 0.003, dan c =

0.005, sernua dalam inci.

Ulir Unified atau ulir-ulir dengan sistern inci pada umumnya mempunyai

jenis-jenis suaian sebagai berikut: Free fit, banyak dijual di tokotoko suku

cadang untuk keperluan permesinan secara umum.

Bentuk ulir ini bila diperiksa dengan kaliber ulir maka kaliber ulir dapat

berputar dengan bebas, akan tetapi masih tetap tidak terlalu longgar lepas.

25

Medium fit, kebanyakan digunakan pada ulir-ulir yang dibuat di bengkel

(toolroom) untuk keperluan khusus dalam permesinan.

Pada ulir dengan kelas suaian menengah (medium fit), apabila bentuk

ulirnya diperiksa dengan kaliber pemeriksa ulir, maka kaliber pemeriksa

harus diputar dengan sedikit paksaan, tapi tidak terialu ringan dan tidak

pula terialu keras memutarnya. Close fit, pada waktu memeriksa ulirnya

dengan kaliber pemeriksa ulir, maka kaliber tersebut harus betul-betul

mempunyai kerapatan yang sempurna dengan permukaan ulir.

Untuk kelas toleransi dari ulir Unified menurut British, Standard 1580

ada tiga kelas yaitu kelas 1A, 2A, dan 3A digunakan untuk menunjukkan

kelas toleransi dari ulir luar (baut), sdangkan kelas 1B, 2B dan 3B

digunakan untuk menunjukkan kelas toleransi dari ulir dalarn (mur).

Kelas toleransi 1A dan 1B untuk perakitan kemponen-komponen yang

cepat dan cara yang mudah, juga diperlukan sedikit kelonggaran pada

pasangannya (free fit). Keias toler.ansi 2A dan 2B untuk mur-mur dan

baut-baut yang toleransinya lebih sernpit dari pada toleransi kelas 1A dan

1B, biasanya digunakan untuk keperluan permesinan secara umum yang

suatan pasangannya termasuk jenis suaian menengah (medium fit). Kelas

toleransi 3A dan 3B digunakan untuk ulir-ulir yang memerlukan kerapatan

yang tinggi di mana ketepatan jarak tempuh kisar (lead) dan sudut ulir

merupakan elernen yang penting. Ulir dengan kelas toleransi 3A dan 3B ini

khusus digunakan untuk produksi komponen-komponen dengan kualitas

tinggi. Adapun simbol untuk ulir dengan toleransi 313 yang dianjurkan

untuk digunakan adalah: 1/2 - 13 NC - 3B.

Untuk toleransi diameter efektif kelas 2A dapat dihitung dengan

Rumus :

TD . e(2A) = 0.0015-YD + 0.0015-,/L + 0.015.VP-

D = diameter mayor

L = panjang pasangan, p = pitch

Untuk ulir dalam (mur) dengan kelas 2B diameter efektifnya telah dibuat

3001 lebib besar dari pada kelas 2A di atas. Untuk kelas 1 A dan 1 B

diameter ektifnya adalah 1.5 kali harga. toleransi kelas 2A dan 2B.

Sedangkan untuk kelas 3A dan 3B toleransi diameter efektifnya adalah 3/4

kalli harga toleransi Was 2A dan 2B.

26

b. Kelas Toleransi Ulir

Untuk mendefinisikan daerah toleransi ada tiga hal yang perlu

diperhatikan yaitu garis nol sebagai garis profit dasar, penyimpangan

fundamental dari posisi daerah toleransi. Untuk ulir baut biasanya

daerah-toleransinya adalah c, g, dan h. Sedangkan untuk ulir mur daerah

toleransinya adalah G dan H.

Untuk suaian yang sering digunakan pada pasangan antara mur dan baut

adalah H/g, H/h dan G/h. MisaInya : untuk ulir M6, digunakan pasangan

6H/6g, untuk ulir M12 x 1.25, digunakan pasangan 5H14h, untuk ulir M20

x 2, digunakan pasangan 7G16h.

Penyimpangan bawah untuk toleransi H adalah: E 1 H ~0. Untuk kelas

toteransi 8: Tc12(8) = 1.6 Td2(6). Untuk diameter minor mur dengan kelas

toleransi 6 diperoleh harga penyimpangan atas untuk toleransi e adalah =

toleransinya.

Menurut ISO 4218, toleransi dari ulir ada 7 kelas yaitu kelas 3, 4, 5, 6, 7,

8, dan 9. Kelas 3, 4 dan 5 digunakan untuk ulir-ulir yang presisi, melihat

persamaan-persamaan di atas maka nampaknya kelas di mana variasi suaian

sedikit/kecil dan jarak/panjang pasangan ulirnya adalah pendek. Kelas

toleransi ulir nomor 6 adalah untuk kelas yang toleransi 6 merupakan dasar

untuk menghitung toleransi dari kelas menengah di mana mur dan baut

yang dibuat diperlukan untuk pernakelas yang lain. Berdasarkan

pengalaman, maka dapat dihitung harga saran.

Kelas toleransi 7, 8 dan 9 adalah untuk ulir-ulir yang kurang harga

toleransi untuk kelas toleransi selain 6 yaitu untuk perhitungan presisi,

diameter efektifnya baik untuk baut maupun mur toleransi yang digunakan

untuk pern Rumus-rumus untuk toleransi diameter efektif baut dengan

kelas.

Berikut ini beberapa kelas ada diameter minor dan toleransi 3, 4, 5, 7, 8,

d an 9: buatan ulir pada mur dan baut, khususnya p diameter mayor.

Diameter minor mur D 1 kelas toleransinya: 4, 5, 6, 7, dan 8. Tde(3) = 0.5

Tde(6) Tde(4) = 0.63 Tde(6)

Diameter mayor baut d2 kelas toleransinya: 4, 6 dan Tde(5) = 0.8 Tde(6)

Tdeffl = 1.25 Tde(6)

Diameter efektif mur De, kelas toleransinya: 4, 5, 6, 7, 8. Tde(g) = 1.6

27

Tde(6) Tde(9) = 2 Tde(6)

Diameter efektif baut de, kelas toleransinya: 3, 4, 5, 6, 7, 8 dan 9.

Beberapa rumus yang digunakan menghitung toleransi tersebut. Untuk

harga toleransi dari diameter mayor baut pada kelas toleransi 6, rumusnya

adalah:

TDe(6) = 1.32 Tde(6) TDeffl = 1.7 Tde(6)

Td2(6) = 180 -'~' P^- - 3.15 pm TDe(g) = 2.12 Tde(6)

Tabel 5 SAE Specifications for Steel Bolts

28

Tabel 6 Metric Mechanical-Property Classes for Steel Bolts, Screws, and Studs

Tabel 7 ASTM Specifications for Steel Bolts

29

1.6.4. Hasil Pengukuran

Tabel 8. Harga Teoritik Standar Metrik M10x1,5 (mm)

Toleransi ISO Standard Metrik Geometri Ulir

Diameter Mayor (standar), d 10,00

Jarak Pits, P 1,50

Profil Dasar Ulir 6 g

Diameter minor (d1) 8,160

Diameter pits (d2) 9,026

Diameter mayor maksimum (dmax) 9,968

Diameter minor maksimum (d1max) 8,344

Diameter pits maksimum (d2max) 8,994

Diameter mayor minimum (dmin) 9,732

Diameter minor minimum (d1min) 7,938

Diameter pits minimum (d2min) 8,862

1. Menggunakan Mikrometer Ulir

Gambar 16. Pengukuran menggunakan Mikrometer Ulir

Tabel 9 Pengukuran diameter mayor dengan mikrometer Ulir

Posisi Hasil Pengukuran

Diameter

mayor (d)

1 9,82 mm

2 9,77 mm

3 9,78 mm

d 9,79 mm

30

Diameter

pitch (d2)

1 8,86 mm

2 8,87 mm

3 8,91 mm

d2 8,88 mm

2. Menggunakan Metode Tiga Kawat

(a)

(b)

Gambar 17. Pengukuran menggunakan metode tiga kawat

31

Tabel 10. Pengukuran dengan Metode Tiga Kawat

Posisi Geometri Ulir

Diameter

kawat (dD)

0,895 mm

Sudut Ulir

(α)60 0

Diameter

mayor (d)

1 10,23 mm

2 10,25 mm

3 10,27 mm

M 10,25 mm

Diameter kawat teoritis (d0):

d0=0.577 P¿0.577 x1.49¿0,86 mm

Diameter pits (d2)

(d2)=M−dD sin(α2 )− P

2cot (α

2 )+dD

= 10,25 – 0,895 sin 30 – 1.27 cot 30 + 0,895

= 10,25 – 0,4475 – 1.29 + 0,895

= 9,41 mm

1.6.5. Perbandingan Hasil Pengukuran

Tabel 11 perbandingan hasil pengukuran (mm)

Benda Ukur Standar Metode 3 Kawat Mikrometer Ulir

Diameter mayor 10,00 10,27 9,79

Diameter pitch 9,026 9,41 8,88

Dari hasil pengukuran menunjukkan bahwa mikrometer ulir lebih

teliti dibandingkan dengan metode tiga kawat. Ulir M 10 yang dilakukan

pengukuran memenuhi standar metrik karena masih berada dalam batas

toleransi dan suaian yang telah ditentukan.

1.7 Tipe Umum Penyambungan Ulir

Berikut adalah jenis umum dari sekrup pengunci:

32

1. Through bolts

Merupakan jenis penyambungan yang digunakan untuk menyambung dua

bagian atau lebih dengan cara dijepit menggunakan mur dan baut. Lubang

material yang akan disambung harus sesuai dengan ukuran baut sehingga beban

yang dapat ditahan oleh baut dapat maksimal. Sambungan through bolts

digunakan untuk sambungan mesin (machine bolts), carriage bolts dan

automobile.

Gambar. 18 Through bolts

2. Tap bolts

Merupakan jenis penyambungan dua buah material atau lebih dimana salah

satu ujung mur mengikat pada material dan ujung lainnya diikat dengan baut.

Pada sambungan ini, sekrup dimasukkan kedalam lubang antara 2 keping bagian

yang akan disambung dengan hanya satu dari dua keping yang ditap tanpa

menggunakan mur.

Gambar. 19 Tap bolts

3. Studs

Jenis penyambungan yang salah satu ujungnya disekrup kedalam lubang yang

ditap pada bagian yang akan disambung sedangkan ujung lainnya digunakan

untuk menggantikan tap bolts untuk mengamankan pelindung/penutup.

Digunakan pada penutup mesin dan pompa silinder.

33

Gambar. 20 Studs

4. Cap screws

Cap screws hampir sama dengan tap bolts kecuali ukurannya yang kecil dan

variasi bentuk kepala/head

Gambar,. 21. Types of cap screws.

5. Machine Screws

Hampir sama dengan cap screws hanya saja kepala/head dibuat lubang untuk

obeng dan biasanya pada penggunaannya menggunakan mur.

6. Set screw

Digunakan untuk mengurangi gerakan relatif antara dua bagian, sehingga

mengurangi gesekan antara ujung sekrup dengan komponen lainnya. Biasanya

digunakan pada alat transmisi tenaga listrik sehingga sehingga mengurangi

gerakan relatif antara poros dengan batang.

34

Gambar. 22. Set sekrup.

Diameter sekrup set (d) dapat diperoleh dari ekspresi berikut:

d = 0,125 D + 8 mm

dimana D adalah diameter poros (dalam mm) sekrup yang ditekan. Gaya

tangensial (dalam newton) pada permukaan poros diberikan oleh

F = 6.6 (d) 2.3

Torsi ditularkan oleh set sekrup,

T = F x D2

N-m ... (D adalah dalam meter)

dan Daya yang dihasilkan (dalam watt),

P = 2 π nT

60, dimana N adalah kecepatan dalam rpm.

1.8 Penguncian Mur dan Baut

Umumnya mur dan baut akan tetap kencang dibawah beban statis, tetapi banyak

ikatan mur dan baut menjadi longgar dibawah beban variabel atau ketika mesin

mengalami getaran. Mengendurnya mur/baut ini sangat berbahaya dan harus dicegah.

Untuk mencegah hal ini, beberapa metode penguncian telah diterapkan, antara lain:

1. Jam nut or lock nut

Perangkat penguncian yang paling umum adalah mengunci mur. Metode ini

menggunakan dua buah mur dimana mur bagian atas adalah sebagai

penguncinya.

35

Gambar. 23. Jam nut or lock nut.

2. Castle nut

Mur berbentuk heksagonal dengan bagian atas berbentuk silinder yang

memiliki slot. 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. 24. Castle nut.

3. Sawn nut

Memiliki slot setengah mur, dimanamur diperkuat dengan sekrup kecil yang

menghasilkan lebih banyak gesekan antara mur dan baut. Hal ini mencegah

mengendurnya nut.

Gambar. 25. Sawn nut.

36

4. Penn, ring or grooved nut

berbentuk heksagonal di bagian atas dan bagian bawah silinder.

Gambar. 26 Penn, ring or grooved nut

5. Locking with pin

Mur dapat dikunci dengan menggunakan pin atau pasak lancip yang melewati

tengan mur (a). Tetapi pin juga sering digunakan diatas dari mur, yaitu

dimasukkan pada lubang baut (b).

Gambar. 27. Locking with pin

6. Locking with plate

Mur bisa disesuaikan dan kemudian dikunci melalui interval sudut 30 ° dengan

menggunakan plat.

Gambar. 28. Locking with plate

37

7. Locking with washer

Sebuah pengunci yang menggunakan sebagai pengencang mur dengan benda

kerja, sehingga meningkatkan resistensi dan menyebabkan mur tidak akan

mengendurkan dengan mudah.

Gambar. 29. Locking with washer

1.9 Analisa

Gambar 30. Bagian dan diagram gaya – gaya sekrup daya

(a) Menaikkan beban ; (b) Menurunkan beban

38

tan α = L

π dm

Σ FH = P – N sin λ – μN cos λ = 0

Σ Fv = F + μN sin λ – N cos λ = 0

T = P dm/2

Tc = Fc μc dc

2

Maka: Ttot = T + Tc

Jadi tegangan untuk menaikkan beban :

TR = F d m

2 ( πμdm+l cosαπdmcos α−μl ) +

Fc μc dc2

Menurunkan beban :

TL = F d m

2 ( πμdm−lcos απdmcos α +μl ) +

Fc μc dc2

Efisiensi daya ulir

E = T0/T = (Fl /2π )

T =

cosα−f tan λcos α+ ftan λ

Tegangan geser maksimum;

Τ = 16 T

π dr 3

Tegangan aksial maksimum;

σ = 4 F

π dr 2

J.B. Buckling formula;

( FA )

Kritis

=S y−( S y

2 πlk )

21

CE

Sehingga tegangan normal dan tegangan geser dalam bidang orthogonal dapat

dituliskan :

σ x = 6 F

π dr nt pτ xy = 0

σ y = 0 τ yz = 16 T

πdr3

σ z = - 4 F

π dr 2 τzx = 0

39

1. Tegangan Sisa ( Initial Stress)

a. Tegangan tarik dikarenakan pengencangan baut (Tensile stress due to stretching

of bolt)

Bila baut dibri benda/baut awal sehingga cukup tegang tetapi tidak mengalami

kemuluran, maka dapat dikatakan bahwa bahan dalam keadaan “stndard initial

tension.”

Baut dirancang berdasarkan tegangan tarik langsung dengan faktor keamanan

yang tinggi. Initial tension baut dapat diperoleh melalui:

Pi = 2840 d N (digunakan untuk sambungan pada

penggunaan zat cair)

Dimana Pi = initial tension baut (N)

d = diameter nominal (mm)

Untuk penggunaan non zat cair, maka:

Pi = 1420 d N

Diketahui juga initial tension pada baut:

Pi = π4

(dc)2 σt

Jika baut awalnya pada kondisi tanpa tegangan, maka beban aksial maksimum

yang aman diterapkan pada baut adalah:

P = Tegangan ijin × luas penampang (area tegangan)

Stress area =π4 ( dp+dc

2 )2

Dimana A = stress area (luas bidang tarik)

σt = tegangan ijin (Pa)

dp= diameter pitch (mm)

dc= diameter minor (mm)

b. Teganagn geser torsional (Torsional shear stress caused by the frictional

resistance of the threads during its tightening)

Tegangan geser torsional selama pengencangan dapat diperoleh dengan

persamaan:

40

τ = TJ

x r = T

π32

(dc )4 x

dc2

=16 Tπ ¿¿

Dimana τ = tegangan geser torsional

T = torsi yang diterapkan

dc= diameter minor (mm)

c. Tegangan geser sepanjang ulir (Shear stress across the threads)

Tegangan geser pada sekrup diperoleh dengan persamaan:

τi = P

πdc xb x n

Dimana P = beban maksimum

b = lebar ulir

n = jumlah ulir

Tegangan geser rata – rata ;

τn = P

πd xb x n

Dimana d = diameter mayor (mm)

d. Tegangan Tekan Pada Ulir (Compression or crushing stress on threads)

σc = P

π (d¿¿2−dc2)n¿

n = jumlah ulir

e. Bending, jika permukaan dibawah kepala baut/sekrup tidak berada pada posisi

sempurna terhadap sumbu baut (Bending stress if the surfaces under the head or

nut are not perfectly parallel to the bolt axis)

σc = x . E2 l

x = Difference in height between the extreme corners of the nut

or head,

l = Length of the shank of the bolt, and

E = Young’s modulus for the material of the bolt.

2. Kekuatan Sambungan

Torsi yang timbul karena pengencangan baut pada mur merupakan hubungan

41

antara torsi dengan gaya tarik aksial, dirumuskan

T = KDP

Ada tiga macam yang dihasilkan, yaitu : T1 = P t x l2 p

= P t2 p n

T2 = P t μ 1d p

2 cosα

T3 = (d+b ) μ2 d p

2 cosα

Ttot = T1 + T2 + T3

Dimana K = Konstanta bergantung pada pelumasan

T1 = Torsi karena beban tarik

T2 = Torsi karena gesekan antar ulir

T3 = Torsi karena gesekan bag bawah baut dengan permukaan

dp = diameter jarak bagi ulir

μ1 = koefisien gesek antar ulir

μ2 = koefisien gesek antara kepala baut dengan permukaan

α = ½ sudut ulir

b = diameter luar permukaan gesek pada sisi bagian bawah baut

3. Tegangan Dikarenakan Beban Eksternal (Stresses due to External Forces)

a. Tegangan Tarik (Tensile stress)

Baut biasanya membawa beban searah sumbu baut yang mengakibatkan

tegangan tarik pada baut.

Jika dc = diameter minor

σt = tegangan tarik yang diijinkan

Beban eksternal yang diterapkan adalah

P = π4

(dc)2 σt

atau d = √ 4 Pπ σt n

Jika sambungan menggunkan n baut, maka:

P = π4

(dc)2σt x n

b. Tegangan Geser (Shear stress)

Jika d = diameter mayor baut

42

n = jumlah baut

Beban geser yang dialami oleh baut adalah:

Pi = π4

x d2 x τ x n

atau d = √ 4 Piπ τ n

Dapat juga dicari dengan

Pi = TRi

Dimana T = Torsi

c. Tegangan Kombinasi (Combined tension and shear stress)

Hubungan antara tegangan tarik dengan tegangan geser adalah:

Tegangan geser maksimum:

τ max = 12√(σt )2+4 τ 2

Tegangan normal maksimum:

σi max = σt2

+ 12√(σt )2+4 τ2

1.10 Pembebanan Lelah (Fatigue Loading)

43

Gambar 31. Designer’s fatigue diagram showing a Goodman failure

line and how a load line is used to define failure and

safety in preloaded bolted joints in fatigue. Point B

represents nonfailure; point C,failure.

σa = Fb – Fi

2 At=

(CP+Fi )−Fi2 At

= CP2 At

σm = CP2 At

+ FiAi

= σa + σi

Dengan substitusi σm = σa + σi ke dalam kriteria kegagalan

Goodman : S aS e

+ S mSut

=1

Sa = Se (Sut−σi)

Sut +Se

Sm = Sa + σi

44

Gerber : SaS e

+( S mSut )

2

=1

Sa = 1

2 Se[Sut √Sut

2 +4 Se ( Se+σi)−Sut2 −2 Seσi ]

Sm = Sa + σi

ACME Eliptic : ( SaSe )

2

+( SmSp )

2

=1

Sa = Se

S p2 +Se

2 (Sp√S p2 +Se

2−σ i2−σiSe )

Sm = Sa + σi

Factor safety : nf = Sa / σa

Tabel 12 Endurance strengths for screw

1.11 Design of Cylinder Cover

1. Design of bolts or studs

P = π4

(D)2 p ...(i)

P = π4

(dc)2 σtb x n ...(ii)

Dari equation (i) dan (ii)

45

π4

(D)2 p = π4

(dc)2 σtb x n

Gambar 32. Securing the cylinder cover with bolts

Gambar 33. Securing the cylinder cover with studs

Dp = 2t + 3d1

Maka:

D0 = Dp + 3d1 = D + 2t + 6d1

Dimana D = Diameter silinder

P = Tekanan silinder

dc = Diameter minor bolts atau studs

n = Jumlah bolts atau studs

σt = Permissible tensile stress for the bolts or studs material

t = Thickness of the cylinder wall.

2. Design of cylinder cover plate

46

Gambar 34. Semi-cover plate of a cylinder

Momen bending

M ¿Totalbolts load

2(OX−OY )

¿P2

¿) = P2

x 0.106 P x Dp

= 0.053 P x Dp

Section modulus

Z =16

w(t 1)2

Dimana w = Width of plate

= Outside dia. of cover plate – 2 × dia. of bolt hole

= Do – 2d1

Dengan mengetahui tegangan tarik untuk material cover plate, maka:

σt = MZ

3. Design of cylinder flange

47

Gambar 35. A portion of the cylinder flange

Dari potongan X-X, didapat:

e = Radius pitch – (Radius of bolt hole + Thickness of cylinder wall)

= Dp2

−[ d12

+ t ]Momen bending

M = Load on each bolt × e = Pn

x [ Dp2

−( d12

+ t)]Section radius

R = Cylinder radius + Thickness of cylinder wall = D2

+t

Section width

w = 2 π R

n

Section modulus

Z = 16

( 2 π Rn ) (t2)2

Dengan mengetahui tegangan tarik untuk material cover plate, maka:

σt = MZ

48

1.12 Beban Eksentrik (Bolted Joints Under Eccentric Loading)

Ada banyak aplikasi sambungan baut yang dikenakan pembebanan eksentik. Beban

eksentrik yang biasa terjadi, yaitu:

1. Sejajar dengan sumbu baut (Eccentric Load Acting Parallel to the Axis of

Bolts)

Gambar 36. beban eksentrik sejajar sumbu baut

Sebuah bracket mempunyai dasar persegi panjang disatukan ke dinding

dengan menggunakan empat baut seperti pada gambar diatas. Beban maupun

momen yang terjadi adalah :

a. Beban tarik secara langsung pada masing – masing baut

Wt1 = Wn

n = jumlah baut

W = beban

b. Beban pada tiap – tiap baut yang berjarak L1

W1 = wL1

Dan beban tarik akibat momen

= w1L1 x L1 = w (L1)2

Demikian pula, beban pada setiap baut yang berjarak L2

W2 = wL2

Dan beban tarik akibat momen

= w2L2 x L2 = w (L2)2

c. Total momen baut yang berjarak L1 dan L2

49

=2w (L1)2 + 2w (L2)2 ( 1)

Dan momen pada bagian tepi ditinjau dari L adalah

= wl ( 2)

Sehingga dari persamaan (1) dan (2) diperoleh :

wl =2w (L1)2 + 2w (L2)2 atau

w = WL

2 ⌈ ( L1 )2 +( L 2 )2⌉

d. Baut yang mengalami pembebanan terbesar adalah yang berjarak L2

Beban tarik terbesar untuk tiap – tiap baut di L2 sebesar :

Wt2 = W2 = wL2 = W . L. L 2

2 [ ( L 1 )2+ (L 2 )2 ]e. Beban total

Wt = Wt1 + Wt2

f. Jika dc adalah diameter minor dari baut dan σt adalah tegangan tarik

untuk material baut, maka total beban tarik :

Wt = π4

(dc)2 σt

2. Tegak lurus sumbu baut (Eccentric Load Acting Perpendicular to the Axis of

Bolts)

Gambar 37. beban eksentrik tegak lurus sumbu baut

Sebuah bracket diberi beban seperti gambar diatas akan menimbulkan dua

akibat pembebanan terhadap baut, yaitu :

50

a. Beban geser langsung pada masing – masing baut

Ws = W / n n = jumlah baut

b. Beban tarik akibat momen

Beban tarik maksimum terjadi pada baut 3 dan 4 yang besarnya

Wt2 = Wt = wL2 = W . L. L 2

2 [ ( L 1 )2+ (L 2 )2 ]Sehingga diperoleh :

Beban tarik equivalen :

Wte = 12

[Wt+√ (Wt )2+4 (Wt )2 ]

Dapat juga dicari dengan persamaan :

Wte = π4

(dc)2 σt

Beban geser equivalen :

Wte = 12

[√ (Wt )2+4 (Wt )2 ]

Dari beban equivalen tersebut digunakan untuk menghitung ukuran baut.

3. Melingkar terhadap sumbu baut (Eccentric Load on a Bracket with Circular

Base)

Gambar 38. beban eksentrik melingkar sumbu baut

51

1.13 Aplikasi

Beberapa aplikasi ulir yang sering digunakan, antara lain:

1. Dongkrak Ulir (Screw Jack)

Salah satu penggunaan ulir adalah dongkrak ulir (screw jack). Berbeda dengan

dongkrak hidrolis maupun pneumatis yang menggunakan fluida cair/udara

sebagai penggraknya, dongkrak ini menggunakan ulir untuk menaikkan atau

menurunkan beban.

Gambar 39. Screw Jack

Dalam mendesain dongkrak ulir ada beberpa hal yang harus dianalisa, yaitu:

Beban pure compression W:

W = σc x Ac = π4

(dc)2 σc

Torsi (T1) untuk memutar sekrup dan tegangan geser (τ) karene torsi:

52

Torsi yang dibutuhkan untuk mengangkat beban :

T1 = P x d2

= W tan (α + ϕ) d2

Teganan geser yang dihasuilkan karena torsi:

Τ = 16 Tπ ¿¿

Principal stresses didapat dengan persamaan:

Tegangan normal maksimum: σi max = σt2

+ 12√(σt )2+4 τ2

Tegangan geser maksimum : τ max = 12√(σt )2+4 τ 2

Tinggi mur

Dengan mengetahui tegangan pada bantalan, maka :

Pb = W

π4

[ (de )2− (dc )2 ]n

Dimana Pb = Tegangan pada bantalan

n = jumlah ulir yang bersentuhan dengan srewed spindle

p = pitch ulir

h = tingggi mur

h = n x p

Tegangan dalam sekrup dan mur

τ (sekup) = W

π n dc t

τ (mur) = W

π n do t

Dimana t = thickness ulir = p / 2

Diameter inner (D1) dan outer (D2) serta thickness (t1)

W = π4

[ ( D1 )2−( D 0 )2 ] σt

W = π4

[ ( D 2 )2−( D 1 )2 ] σc

W = π D1 t1 τ

Torsi yang dibutuhkan karena gesekan bagian atas ulir

53

T2 = 23

x1W [ ( R 3 )3−( R 4 )3

( R 3 )2−( R 4 )2 ] ...(asumsi beban seragam)

= 1 W [ R 3+R 42 ] = 1 W R ...(asumsi pemakaian

seragam)

Dimana R3 = radius head

R4 = radius pin

Diameter handle (D) dan tinggi head (H)

Diameter handle didapat dari momen bending:

M =π32

x σb x D3

Tinggi head biasanya dua kali dari diameter handle:

H = 2D

Buckling

L = lift of screw + 12

tinggi mur

Wcr = Ac σy [1− σ y

4 C π2 E ( Lk )

2] Dimana σy = tegangan yield

C = koefisien fixity. (C = 0,25)

k = radius gyration = 0,25 dc

2. Konveyor Ulir (Screw Conveyor)

Gambar 40. Screw Conveyor

Keuntungan menggunakan konveyor ulir dibandingkan dengan menggunakan

peralatan lainnya, yaitu:

1) Konveyor ulir dapat memiiki beberapa inlet dan titik pembuangan. Bulk

54

material dapat didistribusikan ke berbagai lokasi sesuai kebutuhan.

2) Konveyor ulir sangat kompak dan beradaptasi terhadap lokasi.

3) Screw conveyor dapat digunakan untuk mencampur berbagai produk

bersama dan untuk putus besar benjolan.

4) Screw conveyor dapat digunakan untuk mendinginkan, produk panas atau

kering dalam perjalanan. Tergantung pada persyaratan perpindahan panas,

konveyor sekrup bisa berjaket, atau desain berlubang-penerbangan

digunakan untuk menyediakan perpindahan panas yang diperlukan untuk

aplikasi.

5) Screw conveyor dapat dirancang untuk menjadi uap-ketat atau

mengadakan tekanan internal. Hal ini sangat penting ketika

mentransmisikan produk beracun atau berbahaya seperti yang dalam

industri kimia.

3. Kompresor ulir (Screw Compresor)

Gambar 41. Screw Compresor

Aplikasi pengukuran geometri ulir juga diterapkan pada kompresor ulir

( screw compressor ). Kelebihan dari kompresor jenis ini adalah :

1) Biaya investasinya rendah,

2) bentuknya kompak, ringan

3) mudah perawatannya,

4) mudah operasinya dan

5) fleksibel dalam pemasangannya

Oleh karena itu kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan

dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai 150 kW.

55

1.14 Contoh Soal

Contoh 1

Sebuah ulir daya mempunyai diameter 25 mm dan pitch 5 mm.

a). Tentukan thread depth, width, mean dan root diameters, serta lead untuk ulir

persegi.

b). Ulangi bagian (a) untuk ulir ACME

Jawab :

a). Thread depth = 2.5 mm Ans.

width = 2.5 mm Ans.

dm = 25 – 1.25 – 1.25 = 22.5 mm

dr = 25 – 5 = 20 mm

l = p = 5 mm Ans.

b). Thread depth = 2.5 mm Ans.

width at pitch line = 2.5 mm Ans.

dm = 25 – 1.25 – 1.25 = 22.5 mm

dr = 25 – 5 = 20 mm

l = p = 5 mm Ans.

Contoh 2

Sebuah ulir daya tunggal dengan diameter 25 mm mempunyai pitch 5 mm. Gaya

vertikal yang dikenakan pada ulir 6 kN. Koefisien friction 0,05 untuk collar dan 0,08

untuk ulir. Diameter friction collar 40 mm. Tentukan effisiensi dan torsi untuk

menaikkan dan menurunkan beban?

Jawab :

F = 6 kN, l = 5 mm,

dm = 22.5 mm,

Tosi untuk menaikkan beban :

TR = F d m

2 ( πμdm+lπdm−μl ) +

Fc μc dc2

= 6(22.5)

2 ( π (0.08 ) (22.5 )+5π (22.5 )−0.08(5)) +

6 (0.05 )(40)2

= 10.23 + 6 = 16.23 N.m Ans.

56

Torsi untuk menurunkan beban :

TL = F d m

2 ( πμdm−lπdm+μl ) +

Fc μc dc2

= 6(22.5)

2¿ +

6 (0.05 )(40)2

= 0.622 + 6 = 6.622 N.m Ans.

Effisiensi :

E = 6 (5)

2 π (16.23) = 0.294 Ans.

Contoh 3

Sebuah baut berdiameter 30 mm digunakan untuk menyatukan dua bagian mesin yang

digunakan pada zat cair, Tentukan :

a). Tegangan tarik yang diterima oleh baut saat pengencangan awal.

b). Tegangan tekan pada ulir.

c).Tegangan geser sepanjang ulir.

Jawab :

Dari tabel didapat: dc = 25.706 mm; b = 3.25 mm

Pi = 2840 d = 2840 x 30 = 85.2 kN

a). σt =

Pi

π4

¿¿ =

85.2π4

¿¿ = 164.24 Mpa Ans.

b). σc = Pi

π (d¿¿2−dc2)¿ =

85.2

π (30¿¿2−25.7062)¿ = 204,97 Mpa Ans.

c). τ = P

π dc b n =

85.2π x 27.706 x3.25

¿¿ = 301.34 Mpa Ans.

Contoh 4

Sebuah mata baut akan digunakan untuk mengangkat beban 60 kN. Carilah diameter

mayor baut, jika tegangan tarik maksimum 100 Mpa.

57

Jawab :

P = 60 kN

= 60 x 103 N

σt = 100 Mpa

= 100 N/mm2

Sebuah mata baut ditunjukan pada gambar

Dan kita tahu bahwa beban pada baut (P),

P = π4

(dc)2 σt

Sehingga,

60 x 103 = π4

(dc)2 σt = π4

(dc)2 100 = 78,55 (dc)2

(dc)2 = 600 x 103 / 78,55 = 761

dc = 27,6 mm

Dari tabel, kita menemukan bahwa diameter minor standar (dc) yang mendekati 27,6

mm adalah 28,706 mm sehingga diameter mayor yang sesuai (d) adalah 33 mm.

Contoh 5

Jika diketahui C = 0.2346, Fi = 37.9 kN, At = 84.3 mm2, Carilah faktor keamanan

fatigue menggunakan :

a). Kriteria Goodman

b). Kriteria Gerber

c). Kriteria ASME – eliptic

Jawab :

pmax = 6 MPa, pmin = 0, C = 0.2346, Fi = 37.9 kN,At = 84.3 mm2.

Untuk 6 MPa, P = 10.6 kN per baut

σi = FiAt

=37,9(10)3

84,3 = 450 MPa

σa = C P2 At

= 0,2346 (10,6 )(103)

2(84,3) = 14,75 MPa

σm = σa + σi = 14,75 + 450 = 464,8 MPa

a). Goodman untuk 8,8 baut dengan Se = 129 MPa, Sut = 830 MPa

Sa = Sa = Se (Sut−σi)

Sut +Se =

129(830−450)830+129

= 51,12 MPa

58

nf = Saσa

= 51,1214,75

= 3,47 Ans.

b). Gerber

Sa = 1

2 Se[Sut √Sut

2 +4 Se ( Se+σi)−Sut2 −2 Seσi ]

= 1

2(129)[830√8302+4 (129 )(129+450)−8302−2 (450 )(129)]

= 76,99 Mpa

nf = 76,9914,75

= 5,22 Ans.

c). ASME-elliptic dengan Sp = 600 MPa

Sa = Se

S p2 +Se

2 (Sp√S p2 +Se

2−σ i2−σiSe )

= 129

6002+1292(600 √6002+1292−4502−450(129)) = 65,87 Mpa

nf = 65,8714,75

= 4,47 Ans.

Contoh 6

Sebuah mild steel cover di desain dengan sebuah lubang inspeksi didalam shell

pressure vassel. Diameter lubang 120 mm dan tekanan didalam vessel 6 N/mm2.

Desainlah panjang cover plate dengan baut. Asumsi σt = 60 Mpa untuk mild steel dan

σt = 40 Mpa untuk material baut.

Jawab :

d = 120 mm atau r = 60 mm

p = 6 N/mm2

σt = 60 MPa = 60 N/mm2

σtb = 40 MPa = 40 N/mm2

Pertama kita harus mencari thickness pressure vassel

t = r [√ σt +Pσt−P

−1] = 60 [√ 60+660−6

−1] = 6 mm

Gunakan t = 10 mm

59

Desain baut

d1 = diameter lubang baut

dc = diameter minor baut

n = jumlah baut

Kita tahu bahwa total aksi gaya angkat pada cover plate (atau pada baut)

P = π4(D)2 p =

π4

(120)2 6 = 67867 N ...(i)

Dari tabel didapat d1 = 24 mm dan dc = 20,32 mm.

Sehingga

P = π4(D)2 σ tb x n = =

π4(20,32)2 40 xn = 12973 n N ...(ii)

Dari persamaan (i) dan (ii)

n = 67867 / 12973 5,23 (atau 6)

Dari d1 = 25 mm, kita dapat mencari diameter pitch

dp = D + 2t + 3d1 = 120 + (2 x 10) + (3 x 25) = 215 mm

Jadi circumferential pitch pada baut

= π x Dp

n =

π x 2156

= 112,6 mm

Kita tahu bahwa untuk leaf proof joint, cirmferential pitch pada baut nilainya

antara 20√d1 dan 30√d, dimana d1 adalah diameter lubang baut.

Jadi minimum circumferential pitch

= 20√d1 = 20√25 = 100 mm

Dan maksimum circumferential pitch

= 30√d1 = 30√25 = 150 mm

Oleh karena nilai circumferential pitch antara 100 – 150 mm, untuk keamanan

dipilih ukuran baut = M 24 Ans.

Desain cover plate

t1 = Thickness cover plate

Dari gambar dapat dilihat momen

bending di A-A

M = 0,053 x P x Dp

= 0,053 x 67860 x 215

60

= 773265 N.mm

Diameter luar dari cover plate

D0 = Dp + 3d1 = 215 + (3 x 25) = 290 mm

Lebar plate

W = D0 – 2d1 = 290 – (2 x 25) = 240 mm

Sehingga section modulus,

Z = 16

w ¿ = 16

240¿ = 40 ¿ mm2

Kita tahu bahwa bending stress,

σt = MZ

60 = 77326540¿¿

¿ = 77326540 x 60

= 322

t 1 = 18 mm Ans.

Contoh 7

Sebuah braket, seperti ditunjukkan pada gambar mampu menahan beban sebesar 30

kN. Tentukan ukuran baut, jika tegangan tarik maksimum dalam materila baut adalah

60 Mpa.

Dimana jarak L1 = 80 mm, L2 = 250 mm, dan L = 250 mm.

Jawab :

W = 30 kN

σt = 60 Mpa

L1 = 80 mm

L2 = 250 mm

L = 500 mm

61

Beban tarik tak langsung oleh masing – masing baut,

Wt1 = Wn

= 304

= 7,5 kN.

Dan beban dalam baut per satuan jarak,

W = W L

2[( L1)¿¿2+ ( L2)2]¿ = 30 x500

2[802+2502] = 0,109 kN/mm

Sehingga :

Wt1 = w. L2 = 0,109 + 27,25 = 34,75 kN = 34750 N

Jika jarak dc = diameter minor

Beban tarik maksimum pada baut (Wt)

Wt = π4

(dc)2 σt

34750 = π4

(dc)2 σt = π4

(dc)2 60 = 47 (dc)2

(dc)2 = 34750 / 47 = 740

dc = 27,2 mm

Dari tabel, kita peroleh diameter yang mendekati 27,2 mm adalah diameter minor baut

standar berukuran 28,706 mm sehingga ukuran baut yang sesuai adalah M 33.

Contoh 8

Sebuah braket dijepit pada kolom baja dengan menggunakan baut seperti ditunjukkan

pada gambar. Beban maksimum yang diterima braket adalah 12 kN dengan arah

vertikal pada jarak 400 mm dari muka kolom. Permukaan vertikal braket distukan

pada kolom dengan empat baut yaitu 2 baris dengan dua baut setiap barisnya yang

berjarak 50 mm dari tepi bawah braket. Tentukan ukuran baut jika tegangan tarik yang

diijinkan material baut adalah 84 Mpa.

Jawab :

W = 12 kN = 12 x 103 N

L = 400 mm

62

L1 = 50 mm

L2 = 375 mm

σt = 84 Mpa

n = 4

Beban geser langsung untuk masing – masing baut :

Wt = Wn

= 124

= 3 kN

Karena beban W akan mencoba untuk memiringkan braket searah jarum jam, maka

baut akan mengalami beban tarik saat berputar. Beban taik maksimum berada pada

baut ke 3 dan 4.

Sehingga beban tarik maksimum dialami oleh baut ke 3 dan 4 sebesar

Wt1 = W L L 2

2[( L1)¿¿2+ (L )2]¿ = 12 x 400 x375

2[ (50 )¿¿2+ (375 )2]¿ = 6,29 kN

Karena baut dikenakan beban geser serta beban tarik, sehingga beban tarik setara

Wt1 = 12 [W t 1+√ (W t 1 )2 +4 (W t 1 )2 ] =

12

[6,29+√(6,29 )2 +4 (3 )2 ] kN

= 12

(6,29 + 8,69) = 7,49 kN = 7490 N

Jika dc = diameter minor

Maka :

Wte = π4

(dc)2 σt

7490 = π4

(dc)2 σt = π4

(dc)2 84 = 66 (dc)2

(dc)2 = 7490 / 66 = 113,5

dc = 10,65 mm

Dari tabel, kita peroleh diameter yang mendekati 10,65 mm adalah diameter minor

baut standar berukuran 11,546 mm, sehingga ukuran baut yang sesuai adalah M 14.

63