Sambungan Baut

ELEMEN MESIN 1

KULIAH # 5

SAMBUNGAN BAUT

Oleh :

IR.NAFSAN UPARA.MM.MT

1

Pendahuluan Sambungan baut (bolt) merupakan sambungan tidak tetap. Sambungan baut banyak digunakan pada berbagai komponen mesin. Keuntungan sambungan baut dibandingkan dengan sambungan lain (keling dan las): Kemudahan dalam pemasangan Kemampuan yang tinggi dalam menerima beban Dapat digunakan untuk berbagai kondisi operasi Dibuat dalam standarisasi Efisiensi tinggi dalam proses manufaktur Kerugian sambungan baut adalah adanya konsentrasi tegangan yang tinggi di daerah uliran.

5. Sambungan Baut

2

Tata Nama

Diameter mayor adalah diameter ulir luar terbesar.

Diameter minor adalah diameter ulir terkecil.

Diameter pitch adalah diameter teoritis antara diameter besar dan kecil, di mana gigi dan celah yang lebar yang sama.

5. Sambungan Baut

Pitch adalah jarak yang diambil dari satu titik pada ulir ke titik berikutnya dengan posisi yang sama.

Lead adalah jarak antara dua titik pada kemiringan yang sama atau jarak lilitan

3

Bagian dari Baut

5. Sambungan Baut

4

Jenis-Jenis Baut

5. Sambungan Baut

5

Jenis-Jenis Baut

5. Sambungan Baut

Cap Screw

6

Jenis-Jenis Baut

5. Sambungan Baut

Set Screw

7

Jenis-Jenis Mur

5. Sambungan Baut

Jenis-Jenis Ring/Washer

8

Baut Khusus

5. Sambungan Baut

9

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

1. Standard British Witworth ulir sekrup 2. British Association ulir sekrup 3. American National Standar ulir sekrup 4. Unified Standar ulir sekrup 5. Square thread (Ulir sekrup bujurs angkar) 6. Acme Thread 7. Ulir sekrup bulat( Knuckle thread ) 8. Ulir sekrup trapesium( Buttress thread ) 9. Ulir sekrup metris( Metric thread )

10

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

1. Standard British Whitworth Form

11

5. Sambungan Baut 1. Standard British Whitworth Form

12

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

2. British Association ulir sekrup

13

5. Sambungan Baut 2. British Association ulir sekrup

14

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

3. American National standard thread

15

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

4. American National (Unified) thread standard

Coarse series UNC

General assembly

Frequent disassembly

Not good for vibrations

The normal thread to specify

Fine series UNF

Good for vibrations

Good for adjustments

Automotive and aircraft

Extra Fine series UNEF

Good for shock and large vibrations

High grade alloy

Instrumentation

Aircraft

16

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

5. American National (Unified) thread standard

17

5. Sambungan Baut

18

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

6. Square thread (Ulir sekrup bujurs angkar)

19

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

7. ACME thread

20

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

8. Ulir sekrup bulat( Knuckle thread )

21

5. Sambungan Baut 9. Ulir sekrup bulat( Knuckle thread )

22

5. Sambungan Baut 9. Ulir sekrup bulat( Knuckle thread )

23

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

10. Ulir sekrup trapesium( Buttress thread )

24

Standar Ulir

5. Sambungan Baut

11. Ulir sekrup metris( Metric thread )

25

5. Sambungan Baut 11. Ulir sekrup metris( Metric thread )

26


27


28

Material dan Tanda pada Baut

5. Sambungan Baut

29

Material dan Tanda pada Baut 5. Sambungan Baut

30

Material dan Tanda pada Baut

5. Sambungan Baut

ASTM

Specification

for Steel Bolts

31

Spesifikasi Baut

5. Sambungan Baut

32

Kerusakan Baut

5. Sambungan Baut

Keterangan: a) Putus karena tarikan b) Putus karena puntiran c) Putus karena geser d) Ulir lumur (dol)

33

Kekuatan Baut

5. Sambungan Baut

1. Tegangan Dalam

Tegangan akibat gaya yang berasal dari dalam baut sendiri

a. Tegangan tarik

Gaya awal pada baut (Pi): Pi = 2840 d (N)

Dimana; Pi = Gaya tarik awal pada baut (N) d = Diamater nominal baut (mm)

Catatan : Rumus diatas digunakan untuk mengencangkan suatu joint

fluid seperti pada sambungan penutup silinder mesin uap dll. Baut

diameter lebih kecil (kurang dari M16 atau M 18) tidak diperbolehkan

untuk mengencangkan suatu joint fluid . 34

5. Sambungan Baut

Jika tegangan awal tidak ada, maka beban aksial aman maksimum yang dapat diterapkan adalah:

Luas terjadi tegangan

P = Tegangan yang diijinkan Luas penampang terjadi tegangan

Dimana, dp = Diameter pitch dc = Diamater Core / minor

35

Kekuatan Baut

5. Sambungan Baut

b. Tegangan geser torsional

Dimana; = Tegangan geser akibat torsi (Pa) T = Torsi yang dipakai (N.m)

Tegangan geser torsional disebabkan oleh tahanan gesek dari ulir selama pengetatan dapat diperoleh dengan persamaan torsi.

36

5. Sambungan Baut

c. Tegangan geser pada ulir

Dimana; b = lebar ulir pada arah melintang dc = diamater minor d = diamater major n = jumlah ulir

Tegangan geser pada baut

Tegangan geser pada mur

37

5. Sambungan Baut

d. Tegangan tekan atau crushing pada ulir

Dimana; dc = diamater minor d = diamater major n = jumlah ulir

38

5. Sambungan Baut

e. Tegangan lentur

Dimana; x = Perbedaan ketinggian antara sudut-sudut ekstrim mur

atau kepala, l = Panjang shank baut E = Modulus young/elastisitas

Ketika permukaan luar dari bagian yang akan dihubungkan tidak sejajar satu sama lain, maka baut akan bekerja beban lentur.

39

5. Sambungan Baut

Contoh soal

1. Tentukan beban tarik aman untuk sambaran M 30, dengan asumsi tegangan tarik yang aman dari 42 MPa

40

5. Sambungan Baut

Contoh soal

2. Dua komponen mesin akan disambung dengan baut tipe tap bolt diameter nominal : 24 mm. Hitung tegangan tarik dari baut.

41

Kekuatan Baut

5. Sambungan Baut

2. Tegangan Akibat Gaya Luar

Tegangan pada baut akibat gaya luar yang bekerja pada baut tersebut sebagai berikut :

a. Tegangan tarik

Dimana; t = Tegangan tarik yang diijinkan (Pa) P = Gaya luar (N)

Catatan : 1. Jika jumlah baut lebih dari satu (n), maka :

2. Jika pada tabel standar baut tidak tersedia maka digunakan : dc = 0,84 d

42

5. Sambungan Baut

b. Tegangan geser

Dimana; Ps = Gaya geser d = diamater major n = jumlah baut = Tegangan geser

Tegangan geser pada baut

43

5. Sambungan Baut

c. Tegangan Kombinasi

Catatan: Kedua tegangan tersebut tidak boleh melebihi tegangan yang diijinkan

Tegangan geser maksimum

Tegangan tarik maksimum

44

5. Sambungan Baut

d. Tegangan dengan Kombinasi Beban

Jika batang yang terhubung sangat unggul dibandingkan dengan baut, yang merupakan gasket lembut, seperti ditunjukkan pada Gambar. a, maka beban resultan pada baut kira-kira sama dengan jumlah dari beban awal dan beban eksternal.

Jika baut sangat unggul dibandingkan dengan batang yang terhubung, seperti ditunjukkan pada Gambar. b, maka beban yang dihasilkan dipilih nilainya yang besar antara beban awal atau beban eksternal 45

5. Sambungan Baut

d. Tegangan dengan Kombinasi Beban

Dimana; P = Gaya resultan baut P1 = Gaya awal pada baut P2 = Gaya luar pada baut a = Perbandingan elastisitas bahan baut dan bahan komponen

46

5. Sambungan Baut

47

5. Sambungan Baut

Contoh soal

3. Sebuah baut mata ( eye bolt) digunakan untuk mengangkat beban 60 kN. Tentukan ukuran baut Nominal yang digunakan jika tegangan tarik ijin : 100 MPa. Asumsikan ulir kasar (coarse thread).

48

5. Sambungan Baut

Contoh soal

4. Dua poros dihubungkan dengan kopling dengan torsi 25 N.m. Kopling flens disambung dengan baut sebanyak 4 buah, dengan bahan sama pada jari-jari 30 mm. Hitung ukuran baut, jika tegangan geser ijin material baut 30 MPa.

49

5. Sambungan Baut

Contoh soal

5. Cylinder head dari sebuah steam engine diikat dengan 14 baut. Diameter efektif dari silinder 35 cm dan tekanan uap 85 N/cm2. Diasumsikan baut tidak mengalami tegangan awal. Hitung ukuran baut jika tegangan tarik ijin : 20 MPa

50

5. Sambungan Baut

Contoh soal

6. Cylinder head dari mesin uap menerima tekanan uap 0,7 N/mm2, dibaut dengan 12 baut. Soft

copper gasket/gasket dari bahan tembaga lunak

digunakan untuk melapisi cylinder head tersebut.

Diameter efektif silinder 300 mm, hitung ukuran

baut jika tegangan baut tidak boleh melebihi 100 MPa.

51

Sambungan Baut

Documents