BAB V

SAMBUNGAN ULIR

1. Penggunaan dan Penempatan.

Sekrup adalah alat berulir yang paling banyak dipakai elemen mesin. Dalam pemaka-

ian pada uumumnya dipakai sebagai:

a. ulir sekrup penguat untuk sambungan yang dapat dipisahkan,

b. ulir sekrup pemegang untuk proses penegangan,

c. ulir sekrup penutup lubang,

d. ulir sekrup penyetel goyahan kedudukan,

e. ulir sekrup akat ukur,

f. ulir sekrup pemindah gaya,

g. ulir sekrup penggerak,

h. ulir sekrup difrensial untuk menimbulkan lintasan kecil pada putaran yang besar.

2. Hal Umum Tentang Ulir

Secara aksioma, garis ulir dapat terbentuk bila selembaran segi tiga siku-siku

dibelitkan ke sebuah tabung sampai sisi alasnya merupakan garis potong normal, maka sisi

hipotenusa dari segi tiga yang menempel silinder tersebut merupakan garis ulir, Gambar

5.1.

Tabung

Hipotenusa

Garis ulir

Sisi alas

Gambar 5.1. Garis ulir

Bentuk dasar garis ulir tersebut merupakan garis sekrup. Melalui cara lukisan, garis ulir

dapat diperoleh seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 5.2. Dalam gambar terlihat, sebuah

lingkaran di bawah sumbu X dibagi 12. Kemudian hasil baginya dipindah ke sumbu

mendatar di bagian kiri sumbu Y. Dari titik-titik bagi tersebut ditarik garis tegak lurus

sumbu x memotong garis sudut α sebagai sudut pendakian ulir. Dari titik-titik potong

93

C

A B,Aα

pada garis sudut α ditarik garis mendatar sampai berpotongan dengan garis-garis yang

ditarik dari titik-titik bagian lingkaran, maka akan ditemukan titik-titik potong garis ulir.

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

7

11

0 5 6

2 3

4

Gambar 5.2. Melukis garis ulir. 1 5

3

Bentuk profil ulir pada umumnya berpenampang segi tiga, setengah bulat, bujur sangkar,

trapesium dan gergaji. Bentuk profil ulir dan ukuran menurut standar DIN seperti yang

ditunjukkan dalam Gambar 5.3.

Mur Ulir pipa WW

H/6 55

o p

Di

Dr

Do r = 0,137329 p

p = 25,4/z

H = 0,960491 p

55

o H = 0,640327 p

do dr di Baut

(a)

Mur

p

Di Uli

ISO metris

D1

= do

- 2H1

H/2

Dr

Do

H = 0,86603 p

d3

= d o- 1,22687 p

60

o H1

H/2

H H1

= 0,54127 p = 5/8 H

r = 0,14434 p = H/6

do d

r d

i Baut

D

r = d

r = d

o- 0,64953 p

94

42

8910

H/4

H/6

H/2

H/2

(b)

p 0,5 p Mur

do dr Ulir bujur sangkar

0,5p do dr di

Baut

(c) Mur Ulir setengah bulat h = 25,40095 : z

a = 0,05 h

Di 30

o Dr

Do

b = 0,6830 h t

= 1,86603 h

t

1 t

t1

= 0,5 h

h

r = 0,23852 h

b

30o

Baut

(d)

Mur

Ulir trapezium, t = 1,73205 h

t1

= 0,5 h + a

30o

Do

Dr

Di

t3

= 0,5 h + a - b

a T = 0,5 h + 2a -b t2

Baut 30

o

h di d

r do

(e)

Mur

Ulir gergaji, t = 1,73205 h

e

t1

= t2+ b

t

2 = 0,25 h

t2 t e = 0,26384 h

b

r = 0,12427 h t1 h

b = 0,11777 h

Do dr di

Di

Baut

(e) Gambar 5.3. Bentuk-bentuk profil ulir

Untuk maksud-maksud pengikatan tanpa adanya bocoran, kebanyakan menggunakan

ulir pipa, untuk pengikatan dengan beban berat menggunakan ulir segi tiga, untuk pengi-

katan beban ringan menggunakan ulir setengah bulat dan untuk penerusan daya, biasanya

menggunakan ulir persegi, ulir trapesium atau ulir gergaji.

95

do

bt

3o

dodrdi

l

e

Ulir segi tiga di bedakan menurut jarak antara ulir atau jarak bagi dalam ukuran mm

dan inch, berdasarkan ulir kasar dan ulir lembut sebagai berikut. Sebagai contoh untuk ulir

metris kasar standar JIS B 0205 seperti yang terdapat dalam Tabel 5.1.

Tabel 5.1, Ulir Metris Standard JIS

Ulir Jarak bagi p

Tinggi kait-an H

Ulir dalamDiameter luar Do Diameter efektif

Dr

Diameter dalam Di

1 2 3 Ulir luarDiameter luar do Diameter efektif

dr

Diameter dalam di

M 0,25M 0,3

M 0,35

0,0750,080,09

0,0410,0430,049

0,2500,3000,350

0,2010,2480,292

0,1690,2130,253

M 0,4

M 0,5M 0,45

0,10,1

0,125

0,0540,0540,068

0,4000,4500,500

0,3350,3850,419

0,2920,3420,365

M 0,6

M 0,55

M 0,7

0,1250,15

0

0,0680,0810,095

0,5500,6000,700

0,4690,5030,586

0,4150,4380,511

M 0,8

M 1M 0,9

0,20,2250,25

0,1080,1220,135

0,8000,9001,000

0,6700,7540,838

0,5830,6560,729

M 1,2M 1,4M1,7

0,250,3

0,35

0,1350,1620,189

1,2001,4001,700

1,0381,2051,473

0,9291,0751,321

M 2M 2,3M 2,6

0,40,4

0,45

0,2170,2170,244

2,0002,3002,600

1,7002,0402,308

1,5671,8672,113

M 3 x 0,5M 3,5

0,50,60,6

0,2710,3250,325

3,003,0003,500

2,6752,6103,110

2,4592,3502,850

M 4 x 0,7M 4,5

0,70,750,75

0,3790,4060,406

4,0004,0004,500

3,5153,5134,013

3,2423,1883,688

M 4 x 0,8 0,80,90,9

0,4330,4870,487

5,0005,0005,500

4,4804,4154,915

4,1344,0264,526

M 6

M 8M 7

11

1,25

0,5410,5410,677

6,0007,0008,000

5,3506,3507,188

4,9175,9176,647

M 10M 9

M 11

1,251,51,5

0,6670,8120,812

9,00010,00011,000

8,1889,026

10,026

7,6478,3769,376

M 12

M 16M 14

1,7522

0,9471,0831,083

12,00014,00016,000

10,86312,70114,701

10,10611,83513,835

M 20M 18

M22

2,52,52,5

1,3531,3531,353

18,00020,00022,000

16,37618,37620,376

15,29417,29419,294

M 24

M 30M 27

33

3,5

1,6241,6241,894

24,00027,00030,000

22,05125,05127,727

20,75223,75226,211

Sularso Kiyokatsu suga 1978, 289.

3. Bentuk Kerusakan Ulir Pengikat

96

Kerusakan sambungan ulir pada kebanykan disebabkan oleh,

a.. ulir lumur,

b. batang ulir putus karena beban tarik, dan

c. batang ulir putus karena puntiran.

Ulir lumur disebabkan oleh beban yang diterima pada setiap bagian ulir tidak merata.

Bagian yang mengalami lumur lebih dulu, biasanya bagian ulir yang terdekat dengan

beban, kemudian diikuti ulir berikutnya. Distribusi beban terhadap setiap ulir seperti yang

itunjukkan dalam Gambar 5.4.

Mur 6

5

4 Baut

3

2

1

Dr

F/2

Di

F

Do

Gambar 5.5. Distribusi beban pada ulir pengikat.Gaya F yang bekerja pada ulir segi tiga akan menimbulkan efek gesekan yang besar pada

bidang kontag. Kalau α sudut pendakian ulir, gaya F akan terurai menjadi F cos α sebagai

gaya normal. Dalam lukisan terlihat bahwa F cos α > dari F, hal ini menunjukkan bahwa

efek gesekan yang timbul > dari gaya F.

F

di

F sin α Mur

dr

Baut F cos α

N F p H

h1 h

do

Gambar 5.6. Diagram gaya-gaya pada ulir segi tiga. Batang ulir putus karena beban tarik, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5.7.

T

F/2 F/2

97

σt τw

T

F

(a) (b) Gambar 5.7. Penyebab kerusakan sambungan ulir

4. Penghitungan Kekuatan Sambungan Ulir

Gaya-gaya yang bekerja pada baut pada umumnya berupa,

a. beban statis aksial murni,

b. beban gabungan aksial dan puntir,

c. beban geser dan

d. beban aksial kejut.

1. Baut Pengikat pada Beban Statis

Untuk pembebanan aksial murni, kalau Fa adalah beban aksial kg atau lb, A luas

penampang patah bagian baut yang berulir mm2 atai in2, maka tegangan tarik baut

ditentukan dengan persamaan,

Fa Fa

σt = ---- = ---------- kg/mm2, lb/in2…………………………………. (1) A (π/4) di

2

Untuk baut yang berdiameter > 3 mm pada umumnya di ≈ 0,8 do. dengan demikian persa-

maan (1) dapat berubah menjadi,

Fa

σt = ------------------ kg/mm2, lb/in2………………………………… (2) (π/4)(0,8 do)2

Dari persamaan (1) dan (2) aakan diperoleh,

4Fa ½

do = ------------- mm, in .........…………………………………. (3) π.σt x 0,64Untuk bahan baut dari baja liat dengan kandungan karbon 0,2 ÷ 0,3 % harga σ t nya antara

4,8 ÷ 6 kg/mm 2 . Kalau F kg beban tarik batang baut, z jumlah lilitan ulir, dr diameter rata-

rata dimana beban F menangkap, dan h tinggi ulir, maka tekanan bidang ulir,

Fa Fa

σo = --- = --------- ≤ σo ijin kg/mm2, lb/in2 …….………..…… (4) A π.dr.h.z

Biasanya tinggi h ulir yang baik 75 % dari kedalaman penuh, dan untuk h ulir biasa 50%

98

dari kedalaman penuh. Kalau H tinggi mur dengan z jumlah ulir maka,

Fa

z ≥ --------------- dan H = z x p, dalam hal ini p = jarak pucak bagi. π.dr. h.σo ijin

Utuk mur standar H = (0,8 ÷ 1) do, kalau h1 dalam Gambar 5.6, tonggak ulir yang tergeser,

maka tegangan geser yang terjadi pada bidang silinder dapat ditentukan dengan rumus,

Fa Fa

τ = ---- = ----------- kg/mm2, lb/in2 ……………….…………(5) A π . di . .h1

Tegangan geser yang diijinkan biasanya diambil, τijin = (0,5 ÷ 0,75)σt ijin. Misalnya B sisi

sejajar kepala baut atau lebar mulut kunci mm atau in, do diameter batang baut, maka

tekanan bidang telapak baut,

Fa Fa

kb = ----- = ----------------- kg/mm2 , lb/in2 ……………………(6) A π/4 (B2 – do

2)

Ketika mengetatkan sambungan baut seperti terlihat dalam Gambar 5.8, pada baut akan

timbul gaya erat Fa dan momen Mp akibat puntiran.

B

rs

Ma

B B = lebar mulut kunci dg = diameter lubang baut

dg

Fa

Gambar 5.8 Ulir dengan momen pengetatan

Untuk ulir pengetat yang dinormalisasi menurut ISO, kalau γ sudut pendakian ulir, α sudut

profil kemiringan bidang ulir Gambar 5.9, maka gaya tangensian Ft dapat ditentukan,

Ft

Fa

γ Sudut kemiringan bidang ulir

α

Garis sudut pendakian ulir

W

99

N

γ

d

r

Gambar 5.9. Gaya pada garis dan bidang ulir

Ft = Fa . tg (γ + α) kg, lb .……………………….. (7)

Gaya Ft bekerja pada jari rata-rata rr tepatnya di bidang ulir dengan demikian besar

momen puntir yang terjadi,

Mp = Ft . rr = Fa . rr . tg (γ + α) kg.mm, lb.in ……………. (8)

Sudut γ dan sudu α biasanya begitu kecil, melalui pendekatan yang baik berlaku,

tg (γ + α) = tg γ + tg α, hal ini dikarenakan,

p f f tg γ = ----- dan tg α = ----------- = ---------- = 1,16 f πdo cos ½ β cos 30o

W dalam hal ini f = ------, koefisien gesek antara mur dengan konstruksi, (lihat Gambar 5.9), N maka momen puntir tersebut menjadi,

p Mp = Fa . rr (---- +1,16f) πdo

p 1,16 = Fa ------ + ------ f . do

πdo 2

Mp = Fa (0,16 p + 0,58 f.do) kg.mm, lb.in …………….….. (9)

Selain diperlukan momen puntir Mp untuk mengatasi adanya gesekan antara bidang ulir,

diperlukan juga momen gesek Mg untuk mengatasi adanya gesekan antara bidang tumpu

mur dengan bagian yang disambung, lihat Gambar 5.8.

Mg = Fa . fs . rs

B + ds

Dalam hal ini f juga berarti fs dan rs = --------, ds = diameter luar bidang tumpu mur, ma- 4ka momen pengetatan pada pemasangan baut,

B + dg

100

Ft

Mpg = Mp + Mg = Fa ro . tg (γ + α) + fs . ---------

4 B + dg

atau Mpg = Fa 0,16p = f (0,58do + ----------) kg.mm, lb.in ………….. (10) 4Untuk melepas mur diperlukan momen,

D + dg

Mlp = Fa f (0,58do + ---------) – 0,16p kg.mm, lb.in …………... (11)

4

Conoh1.

Sebuah mur M16 diketatkan dengan gaya 80 N melalui sebuah kunci yang panjang lengan-

nya 200 mm. Ditanyakan gaya pengetat Fa dalam baut, apabila faktor gesek f = fs = 0,15.

Penyelesaian.

Untuk baut M16, memiliki jarak puncak atau kisar p = 2 mm, garis tengah sisi 14,70 mm,

garis tengah luar bidang tumpu atau lebar mulut kunci B = 21,6 mm dan garis tengah

lubang baut = do + 2 mm = 18 mm

Momen pengetatnya dihitung dengan persamaan,

B + dg

Mpg = Fa 0,16p + f ( 0,58do + ---------- 4 21,6 mm + 18 mm = Fa 0,16 x 2 mm + 0,15 (0,58 x 14,7mm + -----------------------) ….. (a) 4

Mpg = 80 N x 200 mm = 16.000 N-mm ……………………………………… (b)

dengan demikian dari persamaan (a) dan persamaan (b) diperoleh Fa = 5200 N.

Misalnya f = fs = 0,1, besar gaya Fa = 7400 N, kalau f = fs = 0,2, besar gaya Fa = 4000 N.

Jadi besar gaya pengetat tergantung besarnya koefisien gesek f atau fs

Contoh 2.

Ulir tangkai kait pada Gambar 5.10 terbuat dari baja dengan tegangan luluh 230 N/mm2

untuk menahan beban 2000 kg.masa. Ulir di bangun dengan cara membubut. Faktor

pertambahan beban a1 = 1,2, faktor kerja beban a2 = 1,5, faktor bahaya kerja a3 = 1,5.

Hitung berapa vaktor keamanan yang semestinya !

Hitungan.

101

Gambar 5.10. Untuk contoh 2.Berdasarkan faktor-faktor tersebut di atas, maka faktor beban

a = a1 x a2 x a3 = 1,2 x 1,5 x 1,5 = 2,7

oleh karena itu beban kerjanya menjadi,

F = a x m . g = 2,7 x 2000 kg x 9,8 m/dt2

≈ 53.000 N

dalam persamaan di atas m = muatan dalam N dan g = percepatan gaya berat. Untuk me-

nentukan σt ijin, dimisalkan batas beban puncak tidak melebihi 50% dari beban maksimal,

faktor keamanan v diperkirakan 3, maka dapat dihitung,

σB 230 N/mm2

σt ijin = ---- = ------------- = 177 N/mm2

v 3

Kekuatan ulir sebaiknya dihitung berdasarkan luas teras yang dapat diperoleh,

π F 53.000 N At = --- d1

2 ≥ ------ = -------------- ≈ 300 mm2

4 σt ijin 177 N/mm2

Dalam tabel ulir M yang memiliki penampang dekat dengan penampang tersebut adalah

M 14 dengan Ak = 324 mm2, dalam hal memenuhi. Tegangan tarik yang terjadi menjadi.

F 53.000 N σt = --- = ------------ = 164 N/mm2

Ak 324 mm2

dengan demikian faktor keamanannya adalah,

σB 230 N/mm2

Sf = ---- = -------------- = 1,4.

102

σt 164 N/mm2

Contoh 3.

Rencanakan sebuah batang ulir dan mur untuk kait angkat seperti Gambar 5.10, untuk be-

ban 5 ton. Bahan berasal dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 %, beban bekerja tanpa

kejut.

Penyelesaian.

Fa = 5000 kg

Beban bekerja tampa kejut, dapat diambil faktor koreksi fc = 1,2 (Sularso hal.7),

maka beban kerja Fk = fc x Fa = 1,2 x 5000 kg = 6.000 kg.

Bahan batang baut dan mur baja liat dengan 0,22 % C, tegangan tarik putusnya,

σB = (0,22 x 100 + 20) kg/mm2 = 42 kg/mm2

Faktor keamanan dibuat Sf = 7, maka

σB 42 kg/mm2

σt ijin = ---- = --------------- = 6 kg/mm2

Sf 7

Besar tegangan geser ijin sering diambil, τ = 0,5 σt ijin = 0,5 x 6 kg/mm2 = 3 kg/mm3

Diameter kern ulir ditentukan dengan persamaan,

4 x F ½ 4 x 6000 kg ½

Di ≥ ------------ = --------------------- = 35,8 mm π x σt ijin 3,14 x 6 kg/mm2

Dalam tabel ulir metris yang mendekati M 42, dengan di = 37,129 mm, do = 42 mm, p =

4,5 mm. Diketahui, bahan mur dari baja liat dengan 0,22 % C, seperti halnya pada baut,

σB = 42 kg/mm2, τ = 0,5 x 6 kg/mm2 = 3 kg/mm2, tekanan bidang ulir qijin = 3 kg/mm2.

Ukuran do ulir baut = Di ulir mur = 42 mm, dalam tabel terbaca Dr = 39,077 mm dan ting-

gi kaki ulir mur Hi = 2,436 mm.

Jumlah ulir z dapat diperoleh dengan persamaan,

F 6000 kg z = ------------------ = ----------------------------------------------------- = 6,69 dibuat 7 π . Dr . H1 . q 3,14 x 39,077 mm x 2,436 mm x 3 kg/mm2

Tinggi mur H ≥ z x p = 7 x 4,5 mm = 31,5 mm., untuk mur yang normal H = (0,8 ÷ 1,0)do

dibuat H = do = 42 mm, dengan demikian jumlah ulir z menjadi = 42 mm/4,5 mm = 9,33.

103

Tegangan geser yang terjadi pada ulir baut dengan ketentuan faktor kerja k = 0,84,

F 6000 kg τub = ------------------ = -------------------------------------------------- = 1,46 kg/mm2

π . di . k . p . z 3,14 x 37,129 mm x 0,84 x 4,5 mm x 9,33

tegangan geser pada ulir mur dengan ketentuan faktor kerja J = 0,75,

F 6000 kg τum = ------------------- = ---------------------------------------------- = 1,44 kg/mm2

π . Do . j . p . z 3,14 x 42 mm x 0,75 x 4,5 mm x 9,33

Tegangan-tegangan tersebut < dari 3 kg/mm2, jadi dipastikan baut M 42 cukup aman.

2. Baut Pengikat pada Beban Berubah-Ubah

Misalnya Fo kg dalam Gambar 5. 11 beban ulir ketika pengetatan, maka batang

baut akan mengalami perpanjangan λo mm, dan pada konstruksi yang disambung akan

mengalami pemendekan δo mm. Perpanjangan dan pemendekan ini akan sebanding

dengan beban jepitnya. Kalau Cb kg/mm indek pemegasan batang baut, dan Cp kg/mm

indek konstruksi, maka akan berlaku

Fo = Co . λo dan Fo = Cp . δo kg, lb …………………….. (12)

Fo

l1 Fo λo

Fa δo

l2

Fo

Gambar 5.11. Pemanjangan baut dan pemendekan konstruksi

Indek pemegasan batang baut dan konstruksi, masing-masing dapat dinyatakan sebagai

tangen sudut α dan tangen sudut β suseperti yang terlihat dalam Gambar 5.12 sebagai

berikut: tg α = Fo/λo; dan tg β = Fo/δo ....……………………………..……. (13)

σdp Fo

σ

tb

104

β α

δp λ

b

Gambar 5.12. Diagram gaya jepit, perpanjangan baut dan pemendekan konstruksi

Misalnya Eo kg/mm2 adalah modulus elasitas baut, l mm panjang batang baut, Ak

mm2 luas penampang patah batang ulir, lb mm panjang bagian baut yang tidak berulir, lp

mm panjang batang baut yang berulir, dan H mm tinggi mur maka,

Fo.l l Ak . Eb

Eb = ------- = Cb ---- ; atau Cb = --------- kg/mm, lb/in…………… (14) Ak. λb Ak l

di sini l = lp + H + (1÷ 1,5 uliran)

Dalam pelaksanaan, tegangan kerja baut harus < dari tegangan tarik ijin σt ijiin. Kalau to su-

hu pengetatan, suhu tersebut dapat dihitung dengan persamaan,

σt ijin

t ≤ ------- ……………………………………(15) λ.E

Kalau bahan baut dari St 37 sampai St 60, E = 2.100 000 kg/mm2, dan perpangan spesi-

fik λ = 0,000011, maka persamaan (15) dapat berubah menjadi,

σt ijin

t ≈ ------- oC ………………………………..(16) 23

Contoh 4.

Sebuah baut dan mur untuk beban berulang antara 0 sampai 1500 kg. Tebal bagian yang

akan disambung 60 mm, bahan berasal dari baja SS. Pengetatan mur dengan tangan.

Rencanakan sambungan tersebut.

Perencanaan.

Gambar konsep yang dimaksud dalam soal seperti Gambar 5.11.

Beban Fo berubah-ubah antara 0 ÷ 1500 kg

Dipilih bahan baut dari golongan 8G, pada Tabel 7.6 EM Sularso halaman 309 terbaca, σB

= 80 kg/mm2, σy = 64 kg/mm2 dan E = 2,1 x 104 kg/mm2

Titik kerja gaya n, biasanya 1, 3/4 sampai 1/2, ditetapkan saja n = 3/4

Dari Tabel 7.10 EM Sularso halaman 310 untuk baut diameter nominal diambil beban

aksial berubah-ubah dari 1000 kg -1600 kg, untuk baut golongan 8G, terbaca diameter

nominal antara M10 dan M14, sebagai kompromi dipilih baut M12.

105

Panjang batang baut l = lp + H (tinggi mur) + 1,5 ulirran, untuk 1,5 uliran sekitar 3 mm

= 60 mm + 10 mm + 3 mm = 73 mm

Panjang ulir baut yang mengikat diambil maksimal b = lp/2 = 60 mm/2 = 30 mm

Panjang batang baut yang tidak berulir, l1 = 73 mm – 30 mm = 43 mm

Panjang batang baut yang berulir l2 = 60 mm – 43 mm + (10 mm/2) = 22 mm

Luas penampang batang ulir Ab = (π/4) (12 mm)2 = 113,4 mm2

Luas penampang batang yang berulir Ak = (π/4) x (0,8 x d)2 = 0,785 x (0,8 x 12 mm)2

= 90,432 mm2

Indek pemegasan batang baut Cb dihitung dengan persamaan,

1 1 L1 L2 1 43 mm 22 mm ---- = --- ----- + ---- = --------------------- ------------ + --------------- Cb Eb Ab Ak 2,1 x 104 kg/mm2 113,4 mm2 90,432 mm2

0,6227671/mm = --------------------- = 2,96557619 2,1 x 104 kg/mm2

2,1 x 104 kg.mm2

Cb = ---------------------- = 3,37 x 104 kg/mm 0,6227671 mm3

Indek pegas benda yang disambung Cp dihitung dengan persamaan,

Ep π lp

Cp = ----- x --- (B + k --- )2 – (dlbb)2 lp 4 2

Dalam hal ini Eb = Ep = 2,1 x 144 kg/mm2 B = lebar mulud kunci = 2do

lp = 60 mm = 2 x 12 mm = 24 mm

k = faktor bahan besar- dlbb = do + 1 mm = 12 mm + 1 mm

nya antara 1/3 ÷ ½ = 13 mm

diambil ½

2,1 x 104 kg/mm2 3,14 60 mmmaka Cp = --------------------- x ------- (24 mm + 0,5 ----------)2 – (13 mm)2

60 mm 4 2

= 274,75 kg/mm3 x (1521 mm2 – 169 mm2) = 37,14 x 104 kg/mm

Faktor pertambahan beban aksial baut Ф dihitung dengan persamaan,

Cb

Ф = n ---------- , harga n biasanya sebesar 1, ¾ atau ½, di sini diambil ¾, maka

106

Cb + Cp

3,37 kg/mm Ф = ¾ x ----------------------------------- = 0,021 3,37 kg/mm + 37,14 kg/mm

Faktor penjepitan ajp untuk penguncian dengan tangan pada baut M12, dalam Tabel 7.7

EM Sularso terbaca 1,4 dan untuk faktor pelepasan dalam Tabel 7.6 terbaca apl = 1,6.

Gaya jepit awal Fo dihitung dengan persamaan,

Fo = ajp . apl (1 – Ф) F = 1,4 x 1,6 (1 – 0,021) x 1500 kg = 3289,44 kg.

Beban maksimal baut Fmaks = Fo + ФF + Ftb

Ftb = penambahan gaya jepit karena kenaikan suhu kerja, diperkirakan

Ftb = 0,25 F = 0,25 x 1500 kg = 375 kg

maka beban maksimal baut dalam kondisi kerja,

Fmaks. = 3289,44 kg + 0,021 x 1500 kg + 375 kg = 3695,94 kg.

Fmaks. 3695,94 kgTegangan pada batang ulir baut σtb = ------ = ---------------- = 40,86 kg/mm2

Ak 90,432 mm2

Dimisalkan faktor keamanan Sf = 10, makategangan ijin

σtb 40,86 kg/mm2

σt ijin = ---- = ----------------- = 4,086 kg/mm2 = 408,6 kg/cm2

Sf 10Kenaikan suhu ketika pengetatan baut dapat dihitung dengan rumus (15) atau rumus (16),

σt ijin 408,6 kg/cm2

t = ------ = --------------- = ± 17,76o C 23 23

Misalnya baut harus menekan lagi sehingga baut memuai sampai 0,1 mm, dengan faktor

muai baja = 0,000011, maka kenaikan suhu ketika pengetatan dapat dihiting dengan

persamaan,

Δl = t1.l.λ

0,1 mm = t1 x 73 mm x 0,000011

0,1 mm t1 = ----------------------- = ± 126,2o C 0,000011 x 73 mm

Kalau suhu ruang kerja 32o C maka jumlah suhu ketika pengetatan menjadi,

t = 17,76o C + 126o C + 32o C = 175,76o C

107

Suhu tersebut terlalu tinggi karena untuk baja karbon pada suhu antara 0 sampai 120o C

tegangannya tahan sampai batas 1, pada suhu 120o C sampai 300o C, tegangannya menurun

sampai 0,8, sedangkan dari suhu 300o C sampai 350o C baja karbon sudah tidak dapat

digunakan lagi.

Soal-soal

1. Tutup sebuah tabung gas dalam Gambar 5.14, diikat dengan baut. Tentukan diameter

baut kalau, tegangan tarik maksimun 900 kg/cm2, beban pengencang harus lebih tinggi 25

% dari beban yang disebabkan oleh tekanan dari dalam tabung. Diperkirakan pertambahan

panjang baut 0,05 mm, faktor muai baut 0,000011, E baut 2,1.105 kg/cm2 dan n baut 18.

Paking timbel

p = 50 kg/cm2

Gambar 5.14 Untuk soal 1

2. Flens saluran pipa baja berdiameter dalam 250 mm, bertekanan berubah-ubah dari 1

sampai 6 bar. Ujung pipa harus disambung dengan sebuah flens yang lain dengan 8 biji

baut metris. Bahan baut dari baja konstruksi. Tebal flens 25 mm. Pengetatan baut dengan

kunci biasa. Tentukan ukuran baut yang dimaksud, dan tunjukkan gambar konsepnya.

108

50

50105

500

520