ULIR DENGAN BEBAN BERULANG

I . PENDAHULUAN

1.1  . Latar Belakang

Di Indonesia perkembangan industry permesinan dan peralatan sudah sangat berkembang. Mulai dari mesin-mesin otomotif, industry, penerbangan,perkapalan, hingga pertanian. Hal ini tidak terlepas dari perkembangan teknologi dalam perkembangan pembuatan komponen-komponen mesin. Suatu hal yang paling mendasari dari sebuah mesin adalah kemantapan dari komponen komponen mesin itu sendiri. Mulai dari pemilihan bahan apakah bahan tersebut layak di gnakan dalam sebuah mesin atau tidak, denganjalan diadakannya pengetesan atau pengujian material agar di dapat kekuatan dari benda tersebut.

Banyak sekali bagian-bagian mesin yang memiliki bentuk ulir, dan bentuk bentuk yang lainnya. Bentuk-bentuk ini mempengaruhi dari penggunaan dari alat itu sendiri, misalnya baut dan sebagainya. Sebuah bagian mesin harus mengalami namanya pengujian baik kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatan tekannya. Sehingga di ketahui ketahanan dari benda atau bagian alat tersebut. Dalam makalah ini kan di jelaskan tentang jenis jenis ulir dan juga tentang adanya beban berulang dari ulir tersebut.

1.2  . tujuan

Tujuan dari makalah ini agar mahasiswa mampu mengetahui jenis jenis ulir dan juga tentang ulir dengan beban berulang.

II . PEMBAHASAN

A . Jenis-jenis ulir

Pengertian ulir adalah alur-alur yang melilit pada sebuat batang baja / poros dengan ukuran tertentu. Penggunaan ulir banyak sekali ditemui dalam kehidupan sehari-hari, karena ulir berfungsi sebagai pengikat, selain itu ulir juga berfungsi sebagai penggerak suatu benda. sebelum kita mengenal berbagai macam jenis ulir ada baiknya kita mengenali dulu bagian -bagian ulir.

1.Ulir segitiga
Jenis ulir ini banyak sekali kita temui, dan banyak sekali standar dari ulir segitiga ini diantaranya adalah
a. Ulir Metris / Metric Standart Thread
Merupakan ulir segitiga dengan sudut puncak 60° dan keseluruhan dimensi dalam satuan metris.
Simbol dari ulir ini adalah "M" contohnya M8 x 1,25 adalah ulir metris dengan diameter 8 mm dan pitch 1,25 mm.

b. Ulir Whitworth / Whitworth Standart Thread
Merupakan ulir segitiga dengan sudut puncak 55° dan keseluruhan dimensi dalam satuan british
(inchi). Simbol dari ulir ini adalah "W", contohnya W ⅜" x 20 TPI adalah ulir whitworth dengan diameter ⅜" dan terdapat 20 Thread per Inch (jumlah puncak ulir tiap jarak 1 inchi)

c. Ulir Pipa / BSP Thread (British Standart Pipe Thread)
Merupakan ulir standart yang digunakan pada sambungan pipa. disimbolkan dengan huruf "R" contohnya R ⅜" yaitu ulir standar pipa untuk diameter pipa ⅜"

d. Ulir UNF / Unified Fine Thread
merupakan jenis ulir dengan dimensi gabungan dari metris dan british. ulir ini mempunyai sudut puncak ulir 60° dan dimensi ukuran dalam satuan british (inchi). ulir ini kebanyakan digunakan di negara Amerika Serikat dan Kanada. simbol yang digunakan adalah "UNF" contoh UNF ⅜" x 24 TPI yaitu ulir UNF dengan ukuran diameter ⅜" dan jumlah ulir tiap inchi 24.

e. Ulir UNC / Unified Coarse Thread
merupakan versi kasar dari ulir UNF. kasar disini dimaksudkan adalah jumlah ulir tiap inchi yang lebih sedikit dari ulir UNF sehingga tampak kasar. simbol yang digunakan adalah "UNC" contohnya ⅜ - 16 UNC adalah ulir UNC dengan diameter ⅜" dan jumlah ulir tiap inchi 16

B. Ulir dengan beban berulang

Dalam praktek, pengetahuan tentang tata cara perhitungan ulir yang dikenai beban dinamis atau beban berulang adalah sangat penting. Sebagai contoh pada kasus ini adalah baut yang dipakai untuk menjepit kepala silinder motor bakar torak dimana tekanan di dalam silinder selalu berubah-ubah antara harga nol dan maksimumnya. Misalkan dua buah plat seperti dalam gambar 7.20 dijepit oleh sebuah baut dengan gaya awal Pо (kg). Karena gaya tersebut, baut akan mengalami perpanjangan sebesar λb (mm) dan plat akan mengalami pengurangan pada tebalnya sebesar δp (mm) karena elastisitas. Perpanjangan dan penipisan tersebut berbanding lurus dengan gaya jepit yang bekerja. Jika konstanta pegas dari baut dan pelat berturut-turut dinyatakan sebagai dengan Cb (kg/mm) dan Cp (kg/mm), maka gaya jepit awal dapaty dinyatakan sebagai:

P0=Cb λb; P0=C(p ) δp

Persamaan tersebut dapat digambarkan seperti dalam gambar 7.21(a). Jika ∆OSS’ digeser kekiri hingga PP’ dan SS’ berimpit, akan diperoleh Gambar 7.21(b). Besarnya konstanta pegas dari baut dan pelat juga dapat dinyatakan sebagai tangen sudut α dan β sebagai berikut 

tan∝=P0/ λb;tanβ= P0/δ_p

Jika Eb (kg/mm²) menyatakan modulus elastisitas baut, l (mm) panjang ekivalen baut, Ak (mm²) diameter inti baut, lp (mm) tebal plat, dan H (mm) tinggi mur, maka

Eb=(P0 l)/(Ak λb )= Cb l/Ak ,Cb= (Ak Eb)/l

l = lp + H + tambahan

Untuk baut dengan bagian yang tak berulir sepanjang L1 dan yang berulir L2 seperti dalam Gambar 7.22, maka

1/Cb =1/Eb (l1/Ad + l2/Ak )

Ad=(π/4)d^2 , l2= lp+ (H/2) – l1

Konstanta pegas dari plat, sangat sukar dihitung karena luasnya, kecuali untuk bentuk-bentuk tertentu. Dalam hal ini, beberapa rumus telah diajukan uuntuk menaksirLuas bagian plat yang terpengaruh oleh jepitan baut. Di sini hanya akan dipakai rumus Fritsche sbb.:
Ap=π/4 [(B+k lp/2)^2- D^2]

Dimana
B: adalah jarak antara dua sisi segi enam yangsejajar (dari mur atau kepala baut,
(mm)
D: adalah diameterv lubang baut, (mm)
k : konstanta bahan yang bearnya antara 1/3-1/5
Dengan demikian maka konstanta pegas dari plat dapat ditulis sebagai

Cp= A(pEp )/lp = Ep/lp .π/4[(B+k lp/2)^2-D^2]

p1=Pb/Cb +(Pb (n-1))/Cp =Pb {1/Cb +((n-1))/Cp }

Jika kemudian ada gaya luar yang mencoba saling memisahkan kedua plat tersebut dalam arah sumbu baut, maka gaya aksial pada baut bertambah sehingga lebih besar dari Pо. Misalkan gaya pemisah tersebut besarnya Po(kg) dan bekerja pada bagian penampang pelat Maka bagian yang diarsir dengan garis mendatar, yaitu luas (1 – n)lp, akan mengalami penambahan kompresi, sedangka.

Bagian penampang yang diarsir dengan garis tegak, yaitu luas nlp, akan mengalami pengurangan kompresi. Akibatnya ialah bahwa plat akan cenderung untuk kembali kepada tebal semula. Harga n pada umumnya diambil sebesar 1, 3/4, atau ½.
Misalkan dari gaya luar P, bagian Pb mengakibatkan perpanjangan baut sebesar λb1 dan penipisan plat sebesar λp1. Misalkan pula bahwa modulus elastisitas baut Eb sama dengan modulis elastisitas plat Ep. Maka

Cp= Pb/λb1 , Cpc= Pb/λp1 = (Ap Ep)/(lp (1-n))= Cp/(1-n)

λ= λb1+λ Penipisan bagian plat yang tebalnya nlp akan berkurang ekivalen dengan λ. Pengurangan kompresi pada bidang kontak antara kedua plat adalah

C(pe =) Pb/λ = (Ap Ep)/nlp = Cp/n

tan γ = Pb/λ= Cb/(1+(Cb/C(b ) )(1-n)) < Cb= tan α (.^.). γ Cp= tan β (.^.). δ> β

Gaya luar P = Pp + Pb digambarkan dengan garis tegak yang kedua ujungnya berada di garis titik-titik. Sekarang, jika digunakan notasi

Pb/P= ф (7.21)

ф= Pb/P = Pb/(P(b )+ PP )= λb1 Cb/(λb1 Cb+λb1 Cb Cp/n(1/Cb +(1-n)/Cp ))

maka :

ф = nCb/(C(p )+ Cb )

Perbandingan antara gaya jepit awal Po dan Pp disebut faktor pelepasan L, yang dapat ditulis sebagai

L = Po/Pp = Po/(1 – ф)P

Dalam tabel 7.5 diberikan harga L tersebut. Notasi 10K, 12K, 6G, dan 8G dalam tabel tersebut berhubungan dengan sistem pemagian kekuatan ulir atau kekuatan bahan menurut standar DIN. Sifat-sifat mekanisnya diberikan dalam tabel 7.6.
Setiap distribusi gaya jepit harus dikoreksi dengan menggunakan faktor pengetatan a dari Tabel.

Po = aL(1 – ф)P

Penambahan gaya jepit P_T karena adanya kenaikan temperatur pada waktu operasi, dapat ditambahkan. Dengan demikian maka gaya jepit maksimum adalah

Pmax= aL(1 – ф)P+ фP+ PT

Dengan mempergunakan batas harga mulur σy (kg/mm²) dalam Tabel, perlu diperiksa apakah Pmax memenuhi persamaan berikut:

Pmax σγ.A_k

Selanjutnya, amplitudo tegangan baut σ_am (kg/mm²) adalah

σam= 1/2 Pb/Ak = ф/2.P/Ak

Besarnya amplitudo ini tidak boleh melebihi batas kelelahan ulir luar menurut Tabel
Tekanan dudukan kepala baut atau mur dapat dihitung dengan rumus

P(s= Pmax/((π/4)(B^2- D^2)))

Dalam hal ini perlu diperiksa apakah harga tersebut tidak melebihi harga yang ada dalam Tabel.
Jika diberikan beban dinamis dan statis aksial, beban statis dann dinamis radial atau lintang, atau gaya jepit awal, maka untuk menaksir diameter nominal baut yang sesuai (sebagai taksiran pertama), dapat dipergunakan Tabel 7.10.