Sambungan Ulir: Penjelasan Lengkap

Mengenal Sambungan Ulir

Sambungan Ulir – Sebuah ulir (screwed) melakukan pemotongan secara kontinyu alur melingkar pada permukaan silinder. kemudian Sambungan ulir sebagian besar terdiri dari dua elemen yaitu baut (bolt) dan mur (nut). Sambungan ulir banyak menggunakan bagian mesin dengan mudah dengan menyambung dan melepas kembali tanpa merusak mesin. dengan maksud untuk menyesuaikan/menyetel pada saat perakitan (assembly) atau perbaikan, atau perawatan.

Istilah penting pada ulir

Istilah pada ulir seperti pada Gambar 6.1 yaitu penting untuk diperhatikan.

Keterangan Gambar 3.1:

1. Major diameter yaitu diameter terbesar pada ulir eksternal atau internal. dengan demikian namanya yaitu outside atau nominal diameter.
   1. Minor diameter yaitu diameter terkecil pada ulir eksternal atau internal. sinonimnya yaitu core atau root diameter.
   1. Pitch diameter yaitu diameter rata-rata silinder. sinonimnya yaitu effective diameter.
   1. Pitch yaitu jarak antara puncak ulir. Secara matematika yaitu:

Crest yaitu permukaan atas pada ulir.

Root yaitu permukaan bawah yang membentuk dua sisi berdekatan dari ulir.

Depth of thread yaitu jarak tegak lurus antara crest dan root.

Flank yaitupermukaan antara crest dan root.

Angle of thread ayaitu sudut antara flank ulir.

Slope yaitu setengah pitch ulir.

Jenis ulir

Jenis ulir yaitu sebagai berikut:

British standard whitworth (B.S.W) thread. Ulir jenis ini banyak digunakan untuk kekuatan yang tinggi pada root yang memerlukannya, seperti pada Gambar 6.2.

British association (B.A) thread. Merupakan ulir jenis B.S.W. dengan pitch yang baik dan banyak untuk instrumentasi (alat ukur) dan pekerjaan lain yang presisi, seperti pada Gambar 6.3

American national standard thread. Ulir ini untuk tujuan umum seperti baut, mur, lubang ulir dan tap, seperti pada Gambar 6.4

Square thread. Ulir ini banyak befungsi untuk transmisi daya, biasanya terdapat pada mekanisme mesin perkakas, katup, spindle, uli jack dan lain-lain seperti pada Gambar 6.5.

Acme thread. Ulir ini banyak fungsinya pada ulir mesin bubut, katup kuningan, ulir kerja bangku, seperti pada Gambar 6.6

Knukle thread. Ulir ini banyak digunakan untuk pekerjaan kasar seperti railway kopling, hydrant dan lain-lain seperti pada Gambar 6.7.

Buttress thread. Ulir sangat berfungsi untuk transmisi daya satu arah, seperti pada Gambar 6.8.

Jenis Sambungan ulir

Through bolts. Seperti pada Gambar 6.9 (a) terlihat bahwa baut dan mur mengikat dua bagian/plat secara bersamaan. Jenis baut ini sangat berfungsi pada baut mesin, baut pembawa, baut automobil dan lain-lain.

Tap bolts. Seperti pada Gambar 6.9 (b), ulir masuk ke lubang tap pada salah satu bagiannya kemudian dapat mengencangkannya tanpa mur.

Stud. Seperti pada Gambar 6.9 (c), ulir ini pada kedua ujungnya berulir. Salah satu ujung ulir masuk ke lubang tap kemudian mengencangkannya sementara ujung yang lain ditutup dengan mur.

Cap screws. Ulir ini sama jenisnya dengan tap bolts tetapi berukuran kecil dan variasi bentuk kepala seperti pada Gambar 6.10.

Dimensi standar ulir

Dimensi desain ISO untuk ulir, baut dan mur terdapat pada Tabel 6.1 berikut: Tabel 6.1: Dimensi standar ISO untuk Ulir

Sambungan baut akibat beban eksentris

Beberapa aplikasi sambungan baut yang mendapat beban eksentris seperti bracket, tiang crane, dll. Beban eksentris dapat berupa:

Sejajar dengan sumbu baut.

Tegak lurus dengan sumbu baut.

Dalam bidang baut.

Beban eksentris yang sejajar terhadap dengan sumbu baut

Perhatikan Gambar 6.11, ada empat baut yang mana setiap baut mendapat beban tarik utama W_t1 =W/n, n yaitu jumlah baut.

Misalkan        w = beban baut per unit jarak terhadap pengaruh balik bracket

W₁ dan W₂ = beban setiap baut pada jarak L₁ dan L₂ dari sisi tepi.

Beban setiap baut pada jarak L₁ yaitu:

W₁ = w.L₁

Beban setiap baut pada jarak L₂ yaitu:

W₂ = w.L₂

Total momen gaya pada baut terhadap sisi tepi = 2w_.(L₁)² + 2w_.(L₂)²                       (6-1) Momen akibat beban W terhadap sisi tepi = W.L                                                                               (6-2)

Dari persamaan (6-1) dan (6-2), memperoleh:

W.L = 2w_.(L₁)² + 2w_.(L₂)²

Beban tarik dalam setiap baut pada jarak L₂ yaitu:

Total beban tarik pada baut yang bebannya paling besar yaitu:

 

Jika d_c yaitudiameter core (minor) dari baut dan σ_t yaitu tegangan tarik untuk material baut, maka total beban tarik W_t :

Beban eksentris yang tegak lurus terhadap sumbu baut

Sebuah dinding bracket membawa beban eksentris yang tegak lurus terhadap sumbu baut seperti pada Gambar 6.12.

Dalam kasus ini, baut menerima beban geser utama yang sama pada seluruh baut.

Sehingga beban geser utama pada setiap baut yaitu:

W_s = W/n,    dimana n = jumlah baut.

Beban tarik maksimum pada baut 3 dan 4 yaitu seperti pada persamaan (6-3):

Ketika baut mengenai geser yang sama dengan beban tarik, kemudian beban ekuivalen dapat ditentukan dengan hubungan berikut:

Beban tarik ekuivalen yaitu:

dan beban geser ekuivalen yaitu:

Beban eksentris pada bracket dengan sambungan melingkar

Kadang-kadang landasan bracket dibuat melingkar seperti piringan bantalan pada mesin perkakas seperti pada Gambar 6.14.

Misalkan:  

R = Radius piringan (flens),

r = Radius melingkar pitch baut,

w = Beban per baut per unit jarak dari sisi tepi, L = Jarak beban dari sisi tepi,

L₁, L₂, L₃, dan L₄ = Jarak pusat baut dari sisi tepi A.

Seperti pernah dibahas pada sub bab di atas bahwa persamaan momen eksternal W.L

merupakan jumlah momen seluruh baut adalah:

Dari geometri pada Gambar 6.14 (b), kita dapat menentukan:

Sehingga nilai persamaan (8) menjadi:

Beban ini adalah maksimum ketika cos α adalah minimum yaitu ketika cos α = -1 atau α = 180^o.