TUGAS MANDIRI ELEMEN MESIN I

PERENCANAAN BAUT RODA BELAKANG

PADA TRUK FUSO FN 627 6X4 250 PS

Oleh:

NAHAR 113010245

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG

2014

1

DAFTAR ISI…………...….……………………………………………………………3

BAB I....................................................4

PENDAHULUAN.............................................4

1.1 Latar Belakang.....................................4

1.2 Tujuan.............................................4

1.3 Batasan masalah....................................4

BAB II...................................................5

DASAR TEORI.............................................5

2.1 Pengertian Baut.....................................5

2.2 Fungsi Baut........................................6

2.3 Rumus Rumus Yang Di Gunakan Dalam Perhitungan.......7

BAB III..................................................8

PERHITUNGAN.............................................8

3.1 Perhitungan Perencanaan Baut Roda pada Truk........8

3.2 PERENCANAAN.........................................8

BAB IV..................................................11

Penutup................................................11

4.1 Kesimpulan.........................................11

4.2 Saran..............................................12

2

Daftar Pustaka.........................................13

KATA PENGANTAR

Asalamu’alaikum Wr. Wb

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas

segala limpahan rahmat dan karunia, atas terselesaikannya

Tugas Elemen Mesin ini walaupun masih jauh dari tahap

kesempurnaan.

Dalam Tugas Elemen Mesin ini, penulis mencoba

merencanakan suatu baut roda pada sebuah truk dengan daya

motor dan putaran tertentu. Dalam merencanakan sebuah baut

pada truk ini, penulis mengambil literatur dari berbagai

buku-buku mesin dan masukan dari teman-teman serta dosen.

Penulis hendak mengucapkan banyak terimakasih kepada

Bapak Darmanto,ST.,M Eng. selaku pembimbing tugas dalam

perencanaan ini, yang telah banyak membimbing dalam

penyusunan Tugas Elemen Mesin ini. Serta kepada rekan-rekan

mahasiswa jurusan Teknik Mesin Unwahas.

3

Akhir kata penulis mengharapkan adanya sumbang saran

yang dapat bermanfaat bagi penulis untuk memperbaiki isi

perencanaan ini.

Wasalamu’alaikum Wr. Wb

Semarang,……..……………

( Nahar)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Baut dan mur merupakan pengikat dua komponen atau

lebih yang ikatannya bersifat semi permanen dan

digunakan secara Luas oleh masyarakat. Baut bisa

digunakan untuk mengikat suatu konstruksi bangunan baja

dengan rigiditas yang tinggi, menutup suatu perrnukaan·

nozle, dan menutup permukaan atas dari suatu £lens

sebuah bejana proses. Dalam aplikasinya, mur biasa

digunakan untuk komponen dinamis contohnya mur

4

roda .mobil, sedangkan untuk ulir dalam (pengganti mur)

bukan mur, biasa digunakan pada komponen statis dan

konstruksi yang presisi, seperti pada bejana proses.

Baut dan mur yang mengikat suatu konstruksi banyak

mengalami perubahan kondisi fisik, yang mengakibatkan

terjadinya suatu kegagalan dari suatu alat. Pemilihan

baut juga merupakan faktor yang penting untuk

menghindari terjadinya kegagalan sambungan baut. Oleh

karenanya untuk menjamin suatu konstruksi agar aman

ketika beroperasi maka kondisi baut dan mur harus

terjamin kekuatannya. Untuk itu perlu dilakukan suatu

analisis sambungan baut dan mur dengan model pendekatan

terdistribusi merata. Hasil analisis ini diharapkan bisa

dijadikan sebagai pedoman untuk aplikasi baut pada suatu

konstruksi, khususnya bejana proses.

Sambungan baut kelihatan sangat sederhana, namun

memiliki fungsi yang sangat penting,sambungan baut yang

berfungsi dengan baik akan menghindari mesin dari

kebocoran,keausan, selip, pecah (rupture). Banyak

penyebab terjadi kegagalan sambungan baut. Jenis

permasalahannya berbeda-beda, misalnya konstruksi

sambungan baut pada bejana proses, turbin uap, atau

ketel uap dan lain-lain. Kegagalan tersebut akibat panas

dan tekanan tinggi yang menyebabkan kegagalan fatal pada

bejana proses atau turbin itu sendiri, namun alat

tersebut dapat menghindarinya, karena ada faktor-faktor

redundan yang dimiliki alat tersebut. Berdasarkan

5

pengamatan yang telah dilakukan, penyebab kegagalan

dapat diakibatkan oleh adanya kesalahan pada saat

desain, saat perakitan dan saat operasi. Dan penyebab

kegagalan lain dapat juga terjadi karena kesalahan,

Creep, getas, palstik dan korosi. ( Prosiding Pertemuan IImiah

Nasional Rekayasa Perangkat Nuklir Serpong, 20 Nopember 2007, ISSN 1693-

3346, source: http://mardiyan22.files.wordpress.com/2011/01/ban-dan-

roda.pdf )

Truk sebagai moda transportasi darat yang

notabenenya menggunakan alat alat permesinan, juga

mengalami hal hal yang terjadi diatas. Bahwa faktor

kegagalan sambungan baut terjadi bukan saja dari besamya

tekanan yang terjadi didalam proses kerja, tetapi juga

diakibatkan oleh adanya kesalahan teknis, diantaranya

adalah pecah akibat beban statis,getas dan kelelahan

bahan. Selain itu kegagalan bisa disebabkan oleh

pengencangan yang berlebihan, sehingga baut mengalami

pengecilan.

Dalam kehidupan sehari-hari alat alat permesinan

merupakan alat yang penting untuk menunjang peralatan

peralatan yang berbasis keteknikan. Dalam hal ini

perencanaan baut haruslah tepat demi mendapatkan kerja

baut yang efektif, maksimal serta ekonomis, baut sangat

dibutuhkan untuk mendukung kerja suatu alat permesinan

oleh karna itu, ide-ide pengembangan atau inovasi

penggunaannya harus ada, setidaknya kalaupun itu sulit

6

seorang engineer harus dapat merancang atau membuat baut

dapat bekerja dengan efektif dan maksimal.

1.2 Tujuan

Karena suatu perencanaan elemen mesin haruslah

benar-benar akurat atau teliti, maka dalam perencanaan

baut roda pada truk ini terdapat beberapa tujuan yang

hendak dicapai, antara lain :

1. Kekuatan baut.

2. Penggunaan material baut tersebut.

1.3 Batasan masalah

Dalam perencanaan baut roda pada truk , hal yang

paling penting dan perlu diperhatikan adalah:

1.Mengetahui material yang dipakai

2.Beban tarik dan beban geser.

7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Baut

Baut adalah suatu batang atau tabung dengan alut

heliks pada permukaannya. Penggunaan utamanya adalah

sebagai pengikat (fatener) untuk menahan dua objek yang

sama, dan sebagai pesawat sederhana untuk mengubah torsi

(torque) menjadi gaya linear. Baut juga didefinisikan

sebagai bidang miring yang membungkus suatu batang.

Sebagian besar baut dipererat dengan memutarnya searah

jarum jam, yang disebut ulit kanan. Baut pada ulir kiri

digunakan pada kasus tertentu, misalnya saat baut akan

menjadi pelaku torsi berlawanan arah jarum jam.

Jhon p. Thompson adalah seorang warga Negara amerika

yang menemukan kepala baut bersilang atau dalam bahasa

inggris disebut crosshead screw dan kemudian dikenal dengan

nama Philips-head screw. Pada tahun 1933 Jhon P.Thomason

menerima patens atas penemuan kepala skrup bersilang tujuan

dari penemua tersbut agar mata obeng yang digunakan secara

otomatis langsung berada pada posisi tengah position dari

bentuk bersilang. Lain halnya dengan sekrup model min f lat

slot tipe screw (umumnya kita temui pada sekrup kayu)

dimana mata obeng dapat tergelincir dari posisinya sehingga

memperlambat proses pekerjaan. Selain itu sekrup/baut

pilips juga dapat digunakan bersama dengan obeng yang

8

digrakan dengan tenaga listrik ( electric screwdriver )

atau dengan tenaga angin ( pneumatic screw ). Torsi atau momen

punter yang dihasilkan dari alat-alat tersebut dapat

menyebabkan posisi mata obeng dengan mudah terpleset dari

sekrup minus, sedangkan dengan sekrup Philips, hal ini

dapat diminimalisir berkat adanya alur silang yang mengunci

mata obeng pada tempatnya. Selama 6 bulan berikutnya

Thompson mendatangi berbagai perusahaan pembuatan sekrup di

Amerika agar penemuanya dapat diproduksi. Namun kesemuanya

tidak membuahkan hasil, sampai akhirnya Thompson bertemu

dengan Henry F. Philips, Philips adalah seorang dengan

latar belakang pebisnis dari Portland, Oregon. Philips

tertarik dengan penemuan Thompson sampai akhirnya membeli

hak paten penemuan tersebut dari Thompson dan mendirikan

Philips Screw Company pada tahun 1934. Philips kemudian

mendatangi kembali perusahaan American screw (saat itu

terbesar di Amerika) yang sebelumnya menolak Thompson.

Philips membawa penemuan Thompson (yang telah ia

sempurnakan) ke hadapan Eugene Clark, presiden dari American

Screw dan mengajak Clark untuk bekerja sama memproduksi

sekrup/baut milik Philips. Philips dan Clark akhirnya

menjadi sekrup/baut model bersilang selaku trend baru.

2.2 Klasifikasi Baut

A. Ditinjau dari segi penggunaannya baut ada 3 jenis;

I. Baut penjepit yang terdiri dari 3 macam :

a) Baut biasa ( baut tembus ) (gambar a)

9

b) Baut tap (gambar b)

c) Baut tanam (gambar c)

Gambar 2.1 Konstruksi Sambungan Baut (Yefri Chan, 2012)

II. baut untuk pemakaian khusus

a. Baut pondasi, yang digunakan untuk memasang mesin atau

bangunan pada pondasinya (gambar 5a)

b. Baut penahan, untuk menahan dua bagian dalam jarak

yang tetap (gambar 5b)

c. Baut mata atau baut kait, untuk peralatan kait mesin

pengait (gambar 5c)

d. Baut T untuk mengikat benda kerja atau peralatan pada

meja yang dasarnya mempunyai alur T (gambar 5d)

e. Baut kereta, dipakai pada kendaraan (gambar 5e)

Gambar 2.2 jenis baut pemakaian khusus (Yefri Chan , 2012)

10

2.2 Perencanaan

Tabel 2.1 Metriks Ulir, Baut dan Nut

( http://www.americanfastener.com/metric-sockets-bolts-screws-nuts/ , diakses april 2014)

DI

NDIA

ILLUSTRA

TION

M1

.6

M

2

M2

.5

M

3

M

4

M

5

M

6

M

8

M1

0

M1

2

M1

6

M2

0

M2

4

M3

0

M3

6

91

2

DIAd

23

3

.

8

4.

5

5

.

5

7

8

.

5

1

0

1

316 18 24 30 36 45 54

HEIGHT K1.

62

2.

53 4 5 6 8 10 12 16 20 24 30 36

HEX KEY

SIZEDIN

911

S1.

5

1

.

5

2

2

.

5

3 4 5 6 8 10 14 17 19 22 27

69

12

DIAd

2DIN

6912 IS

LOW

HEADDIN

6911 IS A

HEX KEY

WITH

GUIDE

7

8

.

5

1

0

1

316 18 24 30 36 45 54

HEIGHT K

2

.

8

3

.

5

4 56.

5

7.

510 12 14

17

.5

21

.5

HEX KEY

SIZEDIN

6911

S 3 4 5 6 8 10 14 17 19 22 27

11

79

84

DIAd

2

SIMILAR

TODIN

6912

BUT HEX

SOCKET 

IS

WITHOUT

GUIDE

5

.

5

7

8

.

5

1

0

1

316 18 24 30 36

HEIGHT K 2

2

.

8

3

.

5

4 5 6 7 9 11 13

HEX KEY

SIZEDIN

911

S 2

2

.

5

3 4 5 7 8 12 14 17

79

91

DIAd

26 8

1

0

1

2

1

620 24 30 36 39

HEIGHT K

1

.

7

2

.

3

2

.

8

3

.

3

4

.

4

5.

5

6.

5

7.

5

8.

514

HEX KEY

SIZEDIN

911

S 2

2

.

5

3 4 5 6 8 10 12 14

93

1

ACROSS

FLATS(WR

ENCH

SIZE)

S

5

.

5

7 81

0

1

317 19 24 30 36 46 55

HEIGHT K 2 2

.

3

.

4 5

.

7 8 10 13 15 19 23

12

8 5 5

84

DIAd

23

3

.

8

4.

5

5

.

5

7

8

.

5

1

0

1

316

HEIGHT K 1

1

.

3

1.

62

2

.

6

3

.

3

3

.

9

5 6

79

85

DIAd

26 8

1

0

1

2

1

620

HEIGHT K

2

.

4

3

.

1

3

.

8

4

.

6

67.

5

93

4

ACROSS

FLATS(WR

ENCH

SIZE)

S3.

24 5

5

.

5

7 81

0

1

317 19 24 30 36 46 55

HEIGHT m1.

3

1

.

6

2

2

.

4

3

.

2

4 5

6

.

5

8 10 13 16 19 24 29

13

Tabel 2.2 Dimensi Alur Ulir, Baut dan Nut ( Khurmi,

2005 )

Designatio

n

Pitch

mm

Major or

nominal

diamete

r Nut

and Bolt

(d = D)

Effective

or pitch

diameter

Nut and

Bolt (dp

) mm

Minor

or

core

diamet

er (dc )

mm Bolt

Depth

of

threa

d

(bolt)

mm

Stres

s

area

mm

2

(1) (2) (3) (4) (5)

(6)

(

7

(8)CoarseM 0.4 0.1 0.400 0.335 0.27

7

0.29

2

0.061 0.074M 0.6 0.15 0.600 0.503 0.41

6

0.43

8

0.092 0.166M 0.8 0.2 0.800 0.670 0.55

5

0.58

4

0.123 0.295M 1 0.25 1.000 0.838 0.69

3

0.72

9

0.153 0.460M 1.2 0.25 1.200 1.038 0.89

3

0.92

9

0.158 0.732M 1.4 0.3 1.400 1.205 1.03

2

1.07

5

0.184 0.983M 1.6 0.35 1.600 1.373 1.17

1

1.22

1

0.215 1.27M 1.8 0.35 1.800 1.573 1.37

1

1.42

1

0.215 1.70M 2 0.4 2.000 1.740 1.50 1.56 0.245 2.07M 2.2 .45 2.200 1.908 1.64

8

1.71

3

0.276 2.48M 2.5 .45 2.500 2.208 1.94

8

2.01

3

0.276 3.39M 3 0.5 3.000 2.675 2.38

7

2.45

9

0.307 5.03M 3.5 0.6 3.500 3.110 2.76

4

2.85

0

0.368 6.78M 4 0.7 4.000 3.545 3.14

1

3.24

2

0.429 8.78M 4.5 .75 4.500 4.013 3.58

0

3.68

8

0.460 11.3M 5 0.8 5.000 4.480 4.01

9

4.13

4

0.491 14.2M 6 1 6.000 5.350 4.77

3

4.91

8

0.613 20.1M 7 1 7.000 6.350 5.77

3

5.9

18

0.61

3

28.9M 8 1.25 8.000 7.188 6.46

6

6.6

47

0.76

7

36.6M 10 1.5 10.000 9.026 8.16

0

8.8

76

0.92

0

58.3M 12 1.75 12.000 10.863 9.85

8

10.1

06

1.07

4

84.0M 14 2 14.000 12.701 11.5

46

11.8

35

1.22

7

115M 16 2 16.000 14.701 13.54

6

13.8

35

1.22

7

157

14

M 18 2.5 18.000 16.376 14.93

3

15.2

94

1.53

4

192M 20 2.5 20.000 18.376 16.93

3

17.2

94

1.53

4

245M 22 2.5 22.000 20.376 18.93

3

19.2

94

1.53

4

303M 24 3 24.000 22.051 20.32

0

20.7

52

1.84

0

353M 27 3 27.000 25.051 23.32

0

23.7

52

1.84

0

459M 30 3.5 30.000 27.727 25.70

6

26.2

11

2.14

7

561M 33 3.5 33.000 30.727 28.70

6

29.2

11

2.14

7

694M 36 4 36.000 33.402 31.09

3

31.6

70

2.45

4

817M 39 4 39.000 36.402 34.09

3

34.6

70

2.45

4

976M 42 4.5 42.000 39.077 36.41

6

37.1

29

2.76

0

1104M 45 4.5 45.000 42.077 39.41

6

40.1

29

2.76

0

1300M 48 5 48.000 44.752 41.79

5

42.5

87

3.06

7

1465M 52 5 52.000 48.752 45.79

5

46.5

87

3.06

7

1755M 56 5.5 56.000 52.428 49.17

7

50.0

46

3.06

7

2022M 60 5.5 60.000 56.428 53.17

7

54.0

46

3.37

4

2360Fine

seriesM 8 × 1 1 8.000 7.350 6.77

3

6.91

8

0.613 39.2M 10 ×

1.25

.25 10.000 9.188 8.46

6

8.64

7

0.767 61.6M 12 ×

1.25

.25 12.000 11.184 10.46

6

10.6

47

0.767 92.1M 14 ×

1.5

1.5 14.000 13.026 12.16

0

12.3

76

0.920 125M 16 ×

1.5

1.5 16.000 15.026 14.16

0

14.3

76

0.920 167M 18 ×

1.5

1.5 18.000 17.026 16.16

0

16.3

76

0.920 216M 20 ×

1.5

1.5 20.000 19.026 18.16

0

18.3

76

0.920 272M 22 ×

1.5

1.5 22.000 21.026 20.16

0

20.3

76

0.920 333M 24 × 2 2 24.000 22.701 21.54

6

21.8

35

1.227 384M 27 × 2 2 27.000 25.701 24.54

6

24.8

35

1.227 496M 30 × 2 2 30.000 28.701 27.54

6

27.8

35

1.227 621M 33 × 2 2 33.000 31.701 30.54

6

30.8

35

1.227 761M 36 × 3 3 36.000 34.051 32.31

9

32.7

52

1.840 865M 39 × 3 3 39.000 37.051 35.31

9

35.7

52

1.840 1028

A. Tegangan Internal (Internal Stress)

Tegangan internal meliputi tegangan – tegangan sebagai

berikut :

1. Tegangan tarik dikarenakan pengencangan ulir

15

Pi = 284d (digunakan untuk sambungan pada penggunaan

zat cair ) .....(1)

Pi = 142 d (digunakan pada sambungan pada pengunaan

non zat cair) …(2)

Pi = tahanan awal baut (kg)

d = diameter nominal (mm)

sehingga tegangan tariknya : ƒt = Pi / A

A = luas bidang tarik

= π4 (dp2 +

dc2 )

2

…….(3)

dp = diameter pitch (mm) dc = diameter minor (mm)

2. Tegangan geser ulir ƒs = P

πdbn

…….(4)

P = beban maksimum

d = diameter mayor

b = lebar ulir

n = jumlah ulir

dari tegangan diatas yang sering dipertimbangankan dalam

perhitungan kekuatan baut adalah tegangan tarik.

16

B. Tegangan dikarenakan beban Eksternal

Pengaruh beban eksternal menyebabkan timbulnya :

- tegangan tarik

- tegangan geser

- kombinasi keduanya

1. Tegangan tarik

P = π4 dc

2 ƒt Jika sambungan menggunakan n baut, maka :

P = π4 dc

2 ƒt

n ....................................................

.... (5)

2. Tegangan Geser

P = π4 d2 ƒs

n ...................................................

(6)

3. Tegangan kombinasi

ƒs (mak) = √fs2+(ft /2)2

......................................................

. (7)

ƒt (mak) = (ƒt/2) + √fs2+(ft /2)2

................................................

(8)

17

(Elemen mesin, Buku Diktat )

18

BAB III

PERHITUNGAN

2.1 Data ( sumber : brosur mitsubishi FUSO FN 627 6X4 250 PS, PT

Krama Yudha Motor Indonesia )

1. Jarak sumbu roda : 5450 mm =

545 cm

2. Panjang keseluruhan : 8525 mm

= 852.5 cm

3. Lebar keseluruhan : 2450 mm =

245 cm

4. Tinggi keseluruhan : 2685 mm =

268.5 cm

5. Jarak minimal dari tanah : 250 mm = 25

cm

6. Jarak roda depan kiri kanan : 1920 mm

= 192 cm

7. Jarak roda belakang kiri kanan : 1845 mm

= 184.5 cm

8. Berat chasis termasuk kabin : 6880 kg

9. GVW : 26000 kg

10. Ban : 10.00 R20 - 16 PR

11. Velg : 20 x 7.00 T

– 162 - 13t

12. Radius putar minimum : 8,5 m

19

13. Daya maksimum : 250 Ps / 2800 rpm

14. Torsi maksimum : 72 kgm/ 1400

rpm

15. Diameter x langkah : 118mm x

115mm

Ukuran baut yang digunakan adalah

M 20 x 2,5

Pith : 2,5 mm Major : 20 mm Pitch diameter (dp) : 18,376 mm Minor diameter (dc) : 16,933 mm

a. Tegangan Internal = Tegangan tarik diakibatkan

pengencangan baut sehingga tegangan tariknya : ƒt =

Pi / A

A =

π4 (dp2 +

dc2 )

2

= 3,144 ( 18,3762 + 16,9332 )2

= 0,785 (9,188 +8,466)2

= 0,785 x 17,6542

= 244.656 mm2

Pi = 142 d

= 142 x 20

20

= 2840 kg

ƒt = Pi / A

= 2840 / 244,66

= 11,607 kg/ mm2

b. Beban Per Baut =

Wt1 = W/n

= 75% x 26000/32

= 609,375 kg

c. Tegangan Geser

ƒs =

WtA

=

609,375 244,66

= 2,491 kg/mm 2

d. Tegangan kombinasi

ƒs (mak) = √fs2+(ft /2)2

= √(2,491)2+(11,607 /2)2

= 33,6806 kg/ mm2

21

ƒt (mak) = (ƒt/2) + √fs2+(ft /2)2

= 11,6072 + √(2,491)2+(11,607 /2)2

= 39,483 kg/ mm2

e. Perencanaan

Jadi Tegangan yang direncanakan baut roda belakang pada

truk fuso fn 627 6x4 250 ps adalah

ƒs x faktor keamanan = 33,6806 kg/ mm2 x 2 = 67, 2602 kg/ mm2

ƒt x faktor keamanan = 39,483 kg/ mm2 x 1 = 39,483 kg/ mm2

22

BAB IV

Penutup

4.1 Kesimpulan

Jadi dapat disimpulkan Perencanaan baut pada roda truk

sangatlah penting karena dari sini kita bisa menentukan

jenis material yang akan digunakan, lewat perhitungan

perhitungan yang dilakukan dapat disimpulkan dari

perhitungan diatas didapatkan tegangan tarik adalah :

39,483 kg/mm2, sementara tegangan geser adalah : 67,

2602 kg/ mm2.

4.2 Saran

Dari kesimpulan diatas dapat disarankan

1. Dari analisa yang terjadi pada baut agar tidak ada

kegagalan beban tarik. Maka dalam pengencangan pada

baut diharap menggunakan kunci yang sesuai.

2. Muatan pada truk juga mempengaruhi baut, jika truk

yang digunakan terus menerus terlalu overload, maka

dapat mengakibatkan kepatahan pada baut.

3. Disarankan menggunakan bahan material baja karbon S55C

dengan tegangan tarik 78,966 kg/mm2 atau lebih kecil

dari tegangan geser.

23

24

DAFTAR PUSTAKA

Khurmi, 2005, Machine design

Yefri Chan, (Universitas Darma Persada), klasifikasi baut

http://www.americanfastener.com/metric-sockets-bolts-screws-nuts/ , Tabel

Tabel Metriks Ulir, Baut dan Nut

Darmanto, 2007, Diktat Elemen mesin 1

25