46
Tugas Elemen Mesin I BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar belakang Masalah Menjadi yang pertama dan terbaik pada sebuah perancangan dibidang konstruksi merupakan target utama yang selalu dicita-citakan oleh semua para desainer khususnya dibidang “design of machine” untuk memperoleh keunggulan dalam persaingan (Competitive Advantage). Tidak terkecuali juga dalam ruang lingkup kegiatan akademik kemahasiswaan itu sendiri yang pastinya para mahasiswa teknik sebagai calon sarjana teknik tidak pernah lepas dari adanya tuntutan minimal dalam hal kesiapannya untuk menghadapi perkembangan yang semakin kompetitif. Tugas Elemen Mesin I merupakan tugas awal bagi setiap mahasiswa teknik mesin untuk membuat suatu rancangan sederhana yang merupakan aplikasi dari beberapa mata kuliah dasar yang telah diperoleh sebelumnya. Sehingga mahasiswa nantinya akan mengetahui bagaimana aplikasi dari teori-teori yang selama ini mahasiswa dapatkan. Tugas Elemen Mesin I ini dibuat berdasarkan arahan dan saran-saran dari dosen pembimbing. Di dalam tugas ini berisi penjelasan tentang masalah perancangan kelayakan kekuatan sambungan baut pada kepala silinder. Makalah ini disusun berdasarkan buku-buku yang berkaitan langsung dengan masalah yang Sujawan LongeRindi D211 09 331 1

TUGAS ELMES 1

Embed Size (px)

Citation preview

BAB II

Tugas Elemen Mesin I

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar belakang Masalah

Menjadi yang pertama dan terbaik pada sebuah perancangan dibidang konstruksi merupakan target utama yang selalu dicita-citakan oleh semua para desainer khususnya dibidang design of machine untuk memperoleh keunggulan dalam persaingan (Competitive Advantage). Tidak terkecuali juga dalam ruang lingkup kegiatan akademik kemahasiswaan itu sendiri yang pastinya para mahasiswa teknik sebagai calon sarjana teknik tidak pernah lepas dari adanya tuntutan minimal dalam hal kesiapannya untuk menghadapi perkembangan yang semakin kompetitif. Tugas Elemen Mesin I merupakan tugas awal bagi setiap mahasiswa teknik mesin untuk membuat suatu rancangan sederhana yang merupakan aplikasi dari beberapa mata kuliah dasar yang telah diperoleh sebelumnya. Sehingga mahasiswa nantinya akan mengetahui bagaimana aplikasi dari teori-teori yang selama ini mahasiswa dapatkan.Tugas Elemen Mesin I ini dibuat berdasarkan arahan dan saran-saran dari dosen pembimbing. Di dalam tugas ini berisi penjelasan tentang masalah perancangan kelayakan kekuatan sambungan baut pada kepala silinder. Makalah ini disusun berdasarkan buku-buku yang berkaitan langsung dengan masalah yang dimaksud. Oleh karena itu, masalah ini sengaja diangkat sebagai bahan Tugas Elemen Mesin I karena masalah ini dianggap perlu untuk diketahui, agar dapat menjadi pelajaran penting untuk peningkatan kekuatan sambungan baut yang pada akhirnya dapat meningkatkan efisiensi dari proses pembakaran pada kepala silinder.

I.2.Batasan MasalahAdapun batasan masalah pada Tugas Elemen Mesin I ini adalah baut yang mengalami beban dinamis akibat gaya yang ditimbulkan oleh gerakan bolak-balik dari piston pada kepala silinder.I.3. Maksud dan Tujuan PenulisanAdapun maksud dari Tugas Elemen Mesin I ini adalah untuk menggunakan teori-teori yang didapatkan pada bangku kuliah dalam perancangan suatu konstruksi sederhana.Adapun tujuan Tugas Elemen Mesin I ini adalah :

1) Agar mahasiswa dapat menggunakan teori-teori yang selama ini didapatkan di perkuliahan dalam suatu perancangan sederhana.

2) Melatih mahasiswa agar terbiasa dengan tugas-tugas perancangan, dan menjadi dasar tugas-tugas berikutnya.

3) Agar mahasiswa mengetahui tata cara penyusunan sebuah laporan tugas perencanaan.

4) Untuk melulusi Tugas Elemen Mesin I sebagai persyaratan kurikulum akademik Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.BAB II

TEORI DASAR

II.1. Jenis-Jenis Sambungan

Beberapa jenis sambungan yang biasa digunakan dalam suatu perancangan dibidang konstruksi antara lain:

1. sambungan las (welding joint)2. Sambungan solder dan sambungan perekat3. sambungan keling

4. sambungan sekrup

5. sambungan baut dan pasak

dari kelima sambungan diatas, maka yang dibahas dalam Tugas Elemen Mesin I ini adalah sambungan baut.II.2. Sambungan Baut

Bentuk ini merupakan yang paling sederhana dan paling tua dari sambungan dalam konstruksi mesin, suatu pasak melintang atau baut (pasak besar) dipasang pada suatu lubang yang menembus masuk bagian konstruksi yang disambungkan.1. Penggunaan

Adapun bentuk penggunaan sambungan baut antara lain:

a. Untuk pengamanan posisi dari dua bagian, contohnya bagian atas dan bawah suatu kotak roda gigi dengan dua buah baut pas yang jaraknya diatur sejauh mungkin satu sama lain.b. Untuk pengaturan kekuatan putar atau kekuatan luncur dari naf terhadap poros dan perletakan kuat dari gandar dengan pasak melintang atau pasak memanjang.c. Untuk sambungan fleksibel atau bantalan dari sirip, batang, piringan dan rol, dengan bautnya menembus ke dalam suatu dudukan kuat dari bagian dan dipegang dalam dudukan luncur dari bagian yang lain (baut piston, baut gandar, baut kopling) d. Untuk penghenti dari pegas, batang dan semacamnya (pasak benam).e. Untuk pembatasan gaya (baut patah).f. Untuk pengaman dari sekrup, mur, dan buat (pasak benam, pasak melintang, bilah).2. Disain

Kekuatan dari baut serta pasak harus lebih tinggi daripada benda kerjanya, umumnya St 50, St 60, atau C 35 untuk baut dan pasak yang berhubungan dengan baja pegas untuk soket pemegang dan sebagainya.

Baut penyambung berbeban tinggi ( contohnya baut poros ) adalah dikeraskan dan dipoles. Pada baut berlubang (pipa) sebaiknya diameter dalam did/1,5, untuk mencegah penekanan menjadi oval dan penjepitan. Suatu penguatan untuk pengaman getaran dicapai pada pasak dengan dudukan pres dan pada baut penyambung yang penting dengan tambahan pengaman sisi, contohnya dengan cincin pengaman, dengna pasak melintang, atau bilah, dengan top berulir dan mur atau II.3. Ulir Pada Baut dan Mur

Ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil penampang berbentuk segitiga samakaki. Jarak antara satu puncak dengan puncak berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi.

Berikut adalah penggolongan ulir menurut jenis, kelas, bahan dan fungsinya.

1. Jenis ulir

Ulir digolongkan menurut bentuk profil penampangnya sebagai berikut; ulir segitiga, persegi, trapesium, gigi gergaji, dan bulat. Bentuk persegi, trapesium, dan gigi gergaji pada umumnya dipakai untuk penggerak atau penerus gaya, sedangkan ulir bulat dipakai untuk menghindari kemacetan karena kotoran. Tetapi bentuk yang paling dipakai adalah ulir segitiga.

Ulir segitiga diklafikasikan lagi menurut jarak baginya dalam ukuran metris dan inch, dan ulir kasar dan ulir lembut sebagai berikut:

Seri ulir kasar metris Seri ulir kasar UNG Seri ulir lembut metris

Seri ulir lembut UNF Seri ulir lenbut UNEF

Tabel 2.1 ukuran standar ulir kasar metris (JIS B 0205)

mmUlirJarak

Bagi

pTinggi

Kaitan

H1Ulir dalam

Diameter

luar

DDiameter

efektif

D2Diameter

dalam

D1

123Ulir luar

Diameter

luar dDiameter

efektif d2Diameter

inti d1

M 0.25

M 0.3M 0.350.075

0.08

0.090.041

0.043

0.0490.250

0.300

0.3500.201

0.248

0.2920.169

0.213

0.253

M 0.4

M 0.5M 0.450.1

0.1

0.1250.054

0.054

0.0680.400

0.450

0.5000.335

0.385

0.4190.292

0.342

0.365

M 0.6

M 0.55

M 0.70.125

0.15

0.1750.068

0.081

0.0950.550

0.600

0.7000.469

0.503

0.5860.415

0.438

0.511

M 0.8

M 1M 0.90.2

0.225

0.250.108

0.122

0.1350.800

0.900

1.0000.670

0.754

0.8380.583

0.656

0.729

M 1.2

M 1.4

M 1.70.25

0.3

0.350.135

0.162

0.1891.200

1.400

1.7001.038

1.205

1.4730.929

1.075

1.325

M 2

M 2.3

M 2.60.4

0.4

0.450.217

0.217

0.2442.000

2.300

2.6001.740

2.040

2.3081.567

1.867

2.113

M 3X0.5

M 3.50.5

0.6

0.60.271

0.325

0.3253.000

3.000

3.5002.675

2.610

3.1102.459

2.320

2.850

M 4X0.7

M 4.50.

0.75

0.750.379

0.406

0.4064.000

4.000

4.5003.515

3.513

4.0133.242

3.188

3.688

M 5X0.8

0.8

0.9

0.90.433

0.487

0.4875.000

5.000

5.5004.480

4.415

4.8154.134

4.026

4.526

M 6

M 8M 71

1

1.250.541

0.541

0.6776.000

7.000

8.0005.350

6.350

7.1884.917

5.917

6.647

M 10

M 9

M 111.25

1.5

1.50.677

0.812

0.1829.000

10.000

11.0008.188

9.026

10.0267.647

8.376

9.376

M 12

M 16M 141.75

2

20.947

1.083

1.08312.000

14.000

16.00010.863

12.701

14.70110.106

11.835

13.835

M 20

M 18

M 222.5

2.5

2.51.353

1.353

1.35318.000

20.000

22.00016.376

18.376

20.37315.294

17.294

19.294

M 24

M 30M 27

3

3

3.51.624

1.624

1.89424.000

27.000

30.00022.053

25.051

27.72720.752

23.752

26.211

M 36

M 33

M 393.5

4

41.894

2.165

2.16533.000

36.000

39.00030.727

34.402

36.40229.211

31.670

34.670

M 42

M 48M 454.5

4.5

52.436

2.436

2.70642.000

45.000

48.00039.077

42.077

44.75237.129

40.129

42.587

M 56

M 52

M 605

5.5

5.52.706

2.977

2.97752.000

56.000

60.00048.752

52.428

56.42846.587

50.046

54.046

M 64

M 686

63.248

3.24864.000

68.00060.103

64.10357.505

61.505

Seri ulir kasar dipakai untuk keperluan umum, seperti baut dan mur. Seri ulir tersebut mempunyai jarak bagi yang kecil dan dipergunakan pada bagian-bagian yang tipis. Ulir seri UNC,UNF,UNEF merupakan gabungan antara standar Amerika dan Inggris.2. Kelas ulir

Ukuran Ulir luar dinyatakan dengan diameter luar, diameter efektif (diameter dimana tebal profil dan tebal alur dalam arah sumbu adalah sama), dan diameter inti. Untuk ulir dalam, ukuran tersebut dinyatakan dengan diameter efektif, ukuran pembatas yang diizinkan, dan toleransi.

Atas dasar besarnya toleransi, ditetapkan kelas ketelitian sebagai berikut:

Untuk ulir metris kelas 1, 2, dan 3

Untuk ulir UNC,UNF,UNEF : kelas 3A, 2A, dan 1A, untuk ulir luar

Kelas 3B, 2B, dan 1B, untuk ulir dalam

Patokan yang dipakai untuk pemilihan kelas adalah sebagai berikut:

Kelas teliti (kelas 1 dalam JIS) untuk ulir teliti Kelas sedang (kelas 2 dalam JIS) untuk ulir teliti

Kelas kasar (kelas 3 dalam JIS) untuk yang sukar dikerjakan misalnya ulir dalam pada lubang panjang3. Bahan ulir

Penggolongan ulir menurut kekuatannya distandarkan dalam JIS seperti yang diperlihatkan dalam tabel 2.2. Arti bilangan kekuatan untuk baut dalam tabel tersebut adalah: Angka disebalah kiri tanda titik adalah 1/10 harga minimum kekuatan tarik B (kg/mm2), dan sebelah kanan titik adalah 1/10 (B/). Untuk mur bilangan yang bersangkutan menyatakan 1/10 tegangan beban jaminan.Tabel 2.2 Bilangan kekuatan baut/sekrup mesin dan murBaut/

Sekrup mesin

(JIS B 1051)Bilangan kekuatan3.64.64.85.65.86.66.86.98.810.912.914.9

Kekuatan

Tarik

B (kg/mm2)

Minimum

3440506080100120140

Maksimum

49557080100120140160

Batas mulur

B (kg/mm2)

Minimum20243230403648546490108126

Mur

(JIS B 1052)Bilangan kekuatan4568101214

Tegangan beban yang dijamin (kg/mm2)40

506080100120140

4. Jenis ulir menurut bentuk bagian dan fungsinya

Baut dan mur dapat dibagi sebagai berikut: baut penjepit, baut untuk pemakaian khusus, sekrup mesin, sekrup penetap, dan mur, seperti diuraikan dibawah ini:i. Baut penjepit, dapat berbentuk:a. Baut tembus, untuk menjepit dua bagian melalui lubang tembus, dimana jepitan diketatkan dengan sebuah mur.b. Baut tap, untuk menjepit dua bagian, dimana jepitan diketatkan dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian.c. Baut tanam, merupakan baut tanpa kepala dan diberi ulir kedua ujungnya untuk dapat menjepit 2 bagian, baut ditanam pada salah satu bagian yang mempunyai lubang berulir, dan jepitan diketatkan dengan sebuah mur.ii. Baut untuk pemakaian khusus, dapat berupa:a. Baut pondasi, untuk memasang mesin atau bangunan pada pondasinya.b. Baut penahan, untuk menahan dua bagian dalam jarak yang tetap.c. Baut mata atau baut kait, dipasang pada badan mesin sebagai kaitan untuk alat pengangkat.d. Baut T, untuk mengikat benda kerja atau plat pada mesin atau dasar yang mempunyai alur T, sehingga letaknya dapat diatur.

e. Baut kereta, banyak dipakai pada kendaraan.

oooo

Gambar II.1 Macam-macam baut untuk pemakaian khususiii. Sekrup mesin

Sekrup ini mempunyai diameter sampai 8 (mm), dan untuk pemakaian dimana tidak ada beban besar. Kepalanya mempunyai alur lurus atau alur silang untuk dapat dikeraskan dengan obeng.

Gambar II.2 Macam-macam sekrup mesiniv. Sekrup penetap

Sekrup ini dipakai untuk menetapkan naf pada poros, atau dipakai sebagai pengganti pasak. Biasanya dibuat dari baja yang ujungnya dikeraskan.

Gambar II.3 Sekrup penetapv. Sekrup pengetap

Sekrup ini mempunyai ujung yang dikeraskan sehingga dapat mengetap lubang plat tipis atau bahan yang lunak sewaktu diputar masuk.vi. Mur

Pada umumnya mur mempunyai bentuk segienam, tetapi untuk pemakaian khusus dapat dipakai mur dengan bentuk yang bermacam-macam, seperti mur bulat, mur flens, mur mahkota, dan mur kuping.

Gambar II.4 Macam-macam murII.4. Pemilihan Baut dan Mur

Untuk menentukan ukuran baut dan mur, berbagai faktor harus diperhatikan seperti; sifat gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja, kekuatan bahan, kelas ketelitian, dll.

Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa:

i. Beban statis aksial murniii. Beban aksial, bersama dengan beban puntir

iii. Beban geseriv. Beban tumbukan aksial

Pertama-tama akan ditinjau kasus dengan pembebanan aksial murni. Dalam hal ini, persamaan yang berlaku adalah;

t = = .......................................................................2.1Dimana (kg) adalah beban tarik aksial pada baut, adalah tegangan tarik yang terjadi di bagian yang berulir pada diameter inti (mm). Pada sekrup atau baut yang mempunyai diameter luar (mm), umumnya diameter besar inti , sehingga . Jika (kg/mm2) adalah tegangan yang diizinkan, maka;

= ...................................................................2.2Dari persamaan 2.1 dan 2.2 diperoleh;

atau ..................................................2.3

Harga tergantung pada macam bahan, yaitu SS, SC, atau SF. Jika difinis tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6-8, dan jika definis biasa, besarnya antara 8-10. Untuk baja liat yang mempunyai kadar karbon 0,2-0,3 (%), tegangan yang diizinkan umunya adalah sebesar 6 (kg/mm2) jika definis tinggi, dan 4,8 (kg/mm2)jika definis biasa.

Dalam hal mur, jika tinggi profil yang bekerja menahan gaya adalah h(mm), seperti dalam gambar 2.4, jumlah lilitan ulir adalah z , diameter efektif ulir luar , dan gaya tarik pada baut (kg), maka besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir (kg/mm2) adalah;

...........................................................................2.4

Gambar II.4 Tekanan permukaan pada ulirDimana adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan biasanya tergantung pada kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir, seperti yang diberikan dalam tabel 2.3. Jika persyaratan dalam persamaan 2.4 tersebut dipenuhi, maka ulir tidak akan menjadi lumur atau dol. Ulir yang baik mempunyai harga paling sedikit 75% dari kedalaman ulir penuh, ulir biasanya mempunyai h sekitar 50% dari kedalaman penuhnya.

Jumlah ulir z dan tinggi mur H (mm) dapat dihitung dari persamaan;

.............................................................................2.5

; p = jarak bagi ................................................................2.6 Menurut standar;

..............................................................................2.7

Dalam gambar 2.5, diperlihatkan bahwa gaya W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder dimana kp adalah tebal akar ulir luar. Besar tegangan geser ini, (kg/mm2) adalah;

..............................................................................2.8Jika tebal akar ulir pada mur dinyatakan dengan jp, maka tegangan gesernya adalah;

.............................................................................2.9Untuk uli metris dapat diambil k = 0,84 dan j = 0,75.

Tabel 2.3 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulirBahanTekanan permukaan yang diizinkan

qa (kg/mm2)

Ulir luarUlir dalamUntuk pengikatUntuk penggerak

Baja liatBaja liat atau

perunggu31

Baja kerasBaja liat atau

Perunggu41.3

Baja kerasBesi cor1.50.5

BahanKecepatan luncurTekanan permukaan yang diizinkan

qa (kg/mm2)

BajaPerunggu Kecepatan rendah1.8 2.5

Perunggu3.0 m/min atau kurang1.1 1.8

Besi cor3.4 m/min atau kurang1.3 1.8

Perunggu6.0 12.0 m/min0.6 1.0

Besi cor0.4 0.7

Perunggu 15.0 m/min atau lebih0.1 0.2

Gambar II.5 Geseran pada ulir

Bila beban yang bekerja pada baut merupakan gabungan antara gaya tarik aksial dan momen puntir, maka sangat perlu untuk menentukan cara memperhitungkan pengaruh puntiran tersebut. Jika gaya aksial dinyatakan dengan W (kg), maka harus ditambahkan W/3 pada gaya aksial tersebut sebagai pengaruh tambahan dari momen puntir. Cara ini merupakan perhitungan kasar, dan dipakai bila perhitungan yang lebih teliti tidak diperlukan.

Bila terdapat gaya geser murni W(kg), tegangan geser yang terjadi masih dapat diterima selama tidak melebihi harga yang diizinkan. Jadi, untuk satu penampang yang mendapat beban geser. Tegangan geser diizinkan diambil antara , dimana adalah tegangan tarik yang diizinkan. Perlu diperhatikan bahwa beban geser harus ditahan oleh bagian badan baut yang tidak berulir, sehingga gaya geser yang ada dibagi luas penampang yang berdiameter d.

Baut yang mendapat beban tumbukan dapat putus karena adanya konsentrasi tegangan pada bagian akar profil ulir. Dengan demikian diameter inti baut harus diambil cukup besar untuk mempertinggi faktor keamanannya. Baut khusus untuk menahan tumbukan biasanya dibuat panjang dan bagian yang tidak berulir dibuat dengan diameter lebih kecil daripada diameter intinya atau diberi lubang pada sumbunya sepanjang bagian yang tidak berulir.

Panjang l dari baut tap atau baut tanam yang disekrupkan ke dalam lubang ulir, tergantung pada bahan lubang ulir yaitu; untuk baja atau perunggu l = d, untuk besi cor l = 1,3 d, untuk logam lunak l = (1,8 -2,0)d.kedalaman lubang ulir harus sama dengan l ditambah 1-10(mm).

Permukaan dimana kepala baut atau mur akan duduk, harus dapat manahan tekanan permukaan sebagai akibat dari aksial baut. Untuk menghitung besarnya tekanan ini, dianggap bahwa luas bagian kepala baut atau mur yang akan menahan gaya adalah lingkaran yang diameter luarnya sama dengan jarak dua sisi sejajar dari segienam B(mm), dan diameter dalamnya sama dengan diameter-diameter luar baut d(mm). Jika beban aksial baut adalah W (kg), maka besarnya tekanan permukaam dudukan adalah;

.............................................................2.10Dimana qsa adalah tekanan permukaan yang diizinkan.

Baut atau mur dapat menjadi kendor atau lepas karena getaran. Untuk mengatasi hal ini perlu dipakai penjamin. Penjamin yang umum dipakai yaitu;

1. Cincin penjamin, yang dapat berbentuk cincin pegas, cincin bergigi luar, cincin cekam, dan cincin berlidah.2. Mur penjamin yang menggunakan dua buah mur, yang bentuknya dapat bermacam-macam.3. Pena penjamin, sekrup mesin, atau sekrup penetap.4. Macam-macam penjamin lainnya, seperti dengan cincin nilon yang disisipkan pada ujung mur untuk memperbesar gesekan dengan baut, menipiskan dan membelah ujung mur yang berfungsi sebagai penjepit, dll.II.5. 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 dijepit oleh sebuah baut dengan gaya awal P0 (kg). Karena gaya tersebut, baut akan mengalami perpanjangan sebesar(mm) dan plat akan mengalami pengurangan pada tebalnya sebesar (mm) karena elastisitas. Pepanjangan dan penipisan tersebut berbanding lurus dengan gaya jepit yaang bekerja. Jika konstanta pegas dari baut dan plat berturut-turut dinyatakan dengan Cb (kg/mm), dan Cp(kg/mm), maka gaya jepit awal dapat dinyatakan sebagai;

; ...............................................................2.11Gambar II.6 Dua buah plat dijepit dengan baut dan murPersamaan tersebut dapat digambarkan seperti dalam gambar 2.7(a).Jika digeser ke kanan dan digeser ke kiri hingga PP dan SS berimpit, akan diperoleh gambar 2.7(b). Besarnya konstanta pegas dari baut dan pelat dapat juga dinyatakan sebagai tangen sudut dan sebagai berikut;

........................................................2.12Jika Eb (kg/mm2) menyatakan modulus elastisitas baut, l (mm) panjang ekivalen baut, Ak (mm2) luas penampang inti baut, lp (mm) tebal plat, dan H (mm) tinggi mur, maka;

.............................................2.13Untuk baut dengan bagian yang tak berulir sepanjang dan yang berulir seperti dalam gambar 2.8, maka;

.....................................................................2.14

....................................................2.15

Gambar II.7 Gaya jepit serta perpanjangan pada baut dan penipisan

pada plat atau bagian yang diikat

Gambar II.8 Silinder dan ulir dari sebuah baut

Konstanta pegas dari plat, sangat sukar dihitung karena luasnya, kecuali untuk bentuk-bentuk tertentu. Dalam hal ini, beberapa rumus telah diajukan untuk menaksir luas bagian plat yang terpengaruh oleh jepitan baut. Di sini hanya akan dipakai rumus Fritsche sbb;

..........................................................2.16Dimana:

B =Jarak antara dua sisi segi enam yang sejajar, (dari mur atau kepala baut

(mm)).

D =Diameter lubang baut, (mm)

K =konstanta bahan yang besarnya antara 1/3 1/5

Dengan demikian maka konstanta pegas dari plat dapat ditulis sebagai;

.......................................2.17

Jka kemudian ada gaya luar yang mencoba saling memisahkan kedua plat tersebut dalam arah sumbu baut, maka gaya aksial pada baut akan bertambah sehingga lebih besar dari P0. Misalkan gaya pemisah tersebut besarnya P dan bekerja pada bagian penampang plat seperti dalam gambar 2.9. maka bagian yang diarsir dengan garis mendatar, yaitu luas (1-n)lp, akan mengalami penambahan kompresi, sedangkan 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 .

Gambar II.9 Pengaruh titik kerja gaya luar

Misalkan dari gaya luar P, bagian P0 mengakibatkan perpanjangan baut sebesar dan penipisan plat sebesar . Misalkan pula bahwa modulus elastisitas sama dengan modulus elastisitas plat . Maka;

.........................2.18

Penipisan bagian plat yang tebalnya nlp akan berkurang ekivalen dengan . Pengurangan kompresi pada bidang kontak antara kedua plat adalah;

................................................................2.19Hubungan ini digambarkan dalam gambar 2.10, dimana;

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

Pb/P = ...........................................................................................2.20

Gambar II.10 Hubungan antara gaya yang bekerja pada ulir dan

Resultante perpanjangan dan

penipisan (perpendekan)Maka

.................................................................................2.21

Perbandingan antara gaya jepit awal P0 dan Pp disebut faktor pelepasan L, yang dapat ditulis sebagai;

...........................................................................2.22Dalam tabel 2.4 diberikan harga-harga L tersebut. Notasi 10K, 12K, 6G, dan 8G dalam tabel tersebut berhubungan dengan sistem pembagian kekuatan ulir atau kekuatan bahan menurut standar DIN. Sifat-sifat mekanisnya diberikan dalam tabel 2.5.

Setiap distribusi gaya jepit harus dikoreksi dengan menggunakan faktor pengetatan a dari tabel 2.6 sebagai berikut;

.............................................................................2.23

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

...........................................................2.24

Dengan mempergunakan harga batas mulur (kg/mm2) dalam tabel 2.5, perlu diperiksa apakah Pmax memenuhi persamaan berikut

...................................................................................2.25Selanjutnya, amplitudo tegangan baut (kg/mm2) adalah;

..........................................................................2.26Besarnya amplitudo ini tidak boleh melebihi batas kelelahan ulir luar menurut tabel 2.7.

Tekanan dudukan kepala baut atau mur dapat dihitung dengan rumus;

.....................................................................2.27Dalam hal ini perlu diperiksa apakah harga tersebut tidak melebihi harga yang ada dalam tabel 2.8.

Jika diberikan beban dinamis dan statis aksial, beban statis dan dinamis radial atau lintang, atau gaya jepit awal, maka untuk menaksir diameter nominal baut yang sesuai (sebagai taksiran pertama), dapat dipergunakan tabel 2.9.

Tabel 2.4 Faktor pelepasan L10K

12K

Ib/d

Beban DinamisB

e

b

a

n

s

t

a

t

i

s

Tarikan

Permukaan kontak halus (2)

3 plat 6 plat

Permukaan kontak kasar (4)

3 plat 6 plat

Geseran, atau gabungan antara tariakan lenturan,

puntiran dan geseran.

Permukaan kontak kasar (4)

3 plat plat

Permukaan kontak kasar (8)

3 plat 6 plat

10()17()30()50()0

M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8M4

-

M8Se

Mua

Baut pendek1

2

33

21.5321.55

3243.5

2.51.2

Baut sedang1

2

31.51.321.441.82.01.6

2.5

Baut panjang1

2

31.41.31.61.321.44

31.6

Baut sangat panjang111,31.41.31.61.3

2.51.4

6G

8G10 17 30 0

Beban dinamisB

e

b

a

n

s

t

a

t

i

s

Tarikan

Permukaan kontak halus (2)

3 plat 6 plat

Permukaan kontak kasar (2)

3 plat 6 plat

Geseran, atau gabungan antara tariakan lenturan, puntiran dan geseran.

Permukaan kontak halus (4)

3 plat 6 plat

3 plat

Tabel 2.5 Sifat mekanis baja sekrupBilangan kekuatan DIN4A4D4P4S5D5S6D6S6G8G10K12K

Percobaan

tarik

Kekuatan tarik

B (kg/mm)34-

4234-55

40-

5550-70

60-80

80-

100100-

120120-

140

Batas mulur

minimum

Y (kg/mm)20

21

21

32

28

40

36

48

54

64

90

108

Perpanjangan

(min.)%3025-142210188121288

Percobaan

kekerasanKekerasan

brinell98-

12098-160115-

160145-205175-235235-

293293-

350350-

405

Tabel 2.6 Faktor pengetatanFactor pengetatanAlat untuk mengetatkan jepitan

1.25kunci

1.4kunci, kunci dengan pembatas momen

1.6Kunci dengan pukulan

(perpanjangan baut diukur)

1.8kunci, kunci dengan pembatas momen

2Kunci dengan pukulan

(diputar pada murnya)

3Kunci yang pemegangnya disambung dengan pipa

Tabel 2.7 Batas kelelahan ulir luar yang dikombinasikan

dengan mur yang dipres.Cara pembuatan1Bilangan

Kekuatan

(DIN)Batas kelelahan (kg/mm2)

M4 M8M4 M16M18-M30

Ulir dirol

Ulir dirol

Ulir dibubut/dipotong

Ditemper6G

6G, 8G

10K, 12K6

6

75

5

64

4

5

Ulir dirol

Ulir dirol setelah

ditemper25

256G

6G, 8G

10K, 12K13

13

1512

12

1411

11

13

Ulir dirol

Ulir dirol setelah

ditemper70

706G

6G, 8G

10K, 12K10

10

119

9

108

8

9

Tabel 2.8 Batas tekanan dudukan dari bahan

BahanBatas tekanan dudukan

Psa (kg/mm2)

Baja St37, S20C

Baja St50, S30C

Baja C45 (ditemper), S45C

Besi cor GG22, FC20

Paduan magnesium-aluminium GDMgAl9

Paduan magnesium-aluminium GDMgAl9

Paduan silica-aluminium tembaga GKAlSi6Cu430

50

90

100

20

20

30

Tabel 2.9 Pemilihan sementara diameter nominal ulirGaya luar dari 1 baut (kg)Gaya jepit awalDiameter nominal ulir

(mm)

Beban statis

searah sumbu

ulir PBeban dinamis

searah sumbu

ulir PBeban statis atau dinamis

Lintang QP0 (kg)6G8G10K12K

160

250

400

630

1000

1600

2500

4000

6300

10000

16000

25000100

160

250

400

630

1000

1600

2500

4000

6300

10000

1600032

50

80

125

200

315

500

800

1250

2000

3150

5000250

400

630

1000

1600

2500

4000

6300

10000

16000

25000

400004

5

6

7

9

12

14

18

22

27

-

-4

5

6

7

8

10

14

16

20

24

30

--

4

5

6

7

9

12

14

16

20

27

30-

4

5

5

7

8

10

12

16

20

24

30

II.6. Diagram Perencanaan

.

II.7. Rumus yang digunakan

1. Penentuan tekanan Efektif rata-rata

1. Daya kuda efektif (BHP)

2. Tekanan efektif rata-rata (MEP)

2. Perhitungan kekuatan baut1. Gaya dorong yang diperoleh setiap baut pada kepala silinder (F) adalah:F = P.Ad2. Panjang baut pada bagian bawah kepala (L)

3. Panjang bagian yang tak berulir (l1)

l1= l b4. Panjang efektif baut l2 (mm)

5. Konstanta pegas baut (Cb)

Konstanta pegas pelat

6. Faktor pertambahan beban aksial baut

7. Keadaan permukaan baut

8. Gaya jepit awal yang diperlukan (P0)

9. Gaya aksial baut maximum (Pmaks)

10. . Aman

11. Amplitudo tegangan

12. Batas kelelahan,

.................................................aman13. Tekanan dudukan, Ps

.......................................................aman

BAB III

DATA KONTRUKSI

III.1. Gambar Konstruksi

III.2. DataData Konstruksi

Torsi maksimum (T)

= 0.99 kgf.m Putaran poros (N)

= 5000 rpm Langkah piston (S)

= 57,9 mm Diameter piston (d)

= 52,4 mm Konstanta dynamometer

= 9549,3 Volume gelas ukur (VGU)

= 50.10-3 m3 Massa jenis bahan bakar (f)

= 0,74 kg/liter Jumlah silinder (z)

= 1 Konstanta untuk motor 4 langkah

= 2 Data lain yang dibutuhkan dapat diperoleh dari tabel yang tersedia.BAB IVPERHITUNGAN KONTRUKSI

IV.1. Penentuan Tekanan Efektif Rata-Rata (Mean Effective Pressure)1. Daya kuda efektif (BHP)

Dimana; T = Torsi (N.m)

N = Putaran poros (rpm)

9549,5 = Konstanta dynamometer

Dari data diperoleh:

Torsi maksimum = 0,99 kg.f = 9,71 N.m

Putaran poros = 5000 rpm

Jadi,

2. Tekanan efektif rata-rata (MEP)

Dimana; Ka = 2 ( Konstanta untuk motor 4 langkah )

Vs = Volume silinder =

Dengan; d = diameter silinder = 52,4 mm2 = 0.0524 m2

s = langkah piston = 57,9 mm2 = 0,0579 m2

z = jumlah silinder = 1

maka;

= 1,25. 10-4 m3

= 9,8 . 105 kPa = 9,8 . 108 Pa = 102kg/mm2IV.2. Perhitungan kekuatan baut

Gaya dorong yang diperoleh setiap baut pada kepala silinder (F) adalah:

F = P.Ad

Dimana, P = MEP/4 = 25 kg/mm2

Ad = ..(10)2 = 78,5 mm2

Jadi,

F = 25.(78,5) = 1962,5 kgArtinya setiap baut akan mendapat beban yang berulang dari P = 0-1962,5 kg1. Oleh karena itu kita anggap P = 0-1962,5 kg

2.Misalkan bahan baut, golongan 8G`

Kekuatan tarik = 80 100 kg/mm2

Batas mulur minimum = 64 kg/mm2

3.Modulus elastisitas (E) = 2,1.104kg/mm2

4.Ambil titik kerja gaya (n) = . Dari daftar diameter nominal, ambil beban aksial dinamis 630 1000 kg maka untuk golongan 8G, diperoleh M8 M10, dan dpilih adalah M10.5.* Panjang baut pada bagian bawah kepala (L)

Dimana, lp = tinggi kepala silinder (mm)

H = kedalaman ulir pada mesin (mm)

Panjang ulir baut (b) = 40 mm Panjang bagian yang tak berulir (l1)

Panjang efektif baut l2 (mm)

= 90 -80 +

= 25 mm

Dimana, Ad = luas penampang tak berulir

Ak = luas penampang inti6. Konstanta pegas baut (Cb)

=

=

Konstanta pegas pelat

Dimana, B = Jarak antara dua sisi sejajar segienam (dari

mur atau kepala baut)

k = Konstanta bahan yang besarnya 1/3 1/57. Faktor pertambahan beban aksial baut

8. Keadaan permukaan baut

9. Faktor pengetatan (a)

a = 1,25 (kunci pemegangnya disambung dengan pipa)

Faktor pelepasan / pengendoran

L = 1,4

10. Gaya jepit awal yang diperlukan (P0)

= 1,25. 1,4 (1- 0,066) 1962,5

P0 = 3207,71 kg

11. Gaya aksial baut maximum (Pmaks)

= 3207,71 + 0,066(1962,5)

12.

3524,483337,23 .............................................aman15. Amplitudo tegangan

=

16.Cara pembuatan ulir baut adalah dirol, 8G, M10-M1617.Batas kelelahan,

.................................................aman18.Tekanan dudukan, Ps

=

Dengan bahan disekitar S53C,batas tekanan dudukan adalah 50 kg/mm2.

.......................................................aman19.Hasil : 8G, M10, B = 19 mm, dudukan kasar, ulir dirol.BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1Kesimpulan

Dari hasil perencanaan, maka kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut:

1. Kontruksi ini menggunakan sambungan baut sebagai pengikat silinder head, dengan jumlah baut 4 buah dan mengalami pembebanan secara berulang-ulang.2. Bahan baut dari golongan 8G, batas kelelahan ulir luar yang dikombinasikan dengan mur yang dipres dari golongan M10, Jarak antara dua sisi sejajar segienam (dari mur atau kepala baut) adalah B=19mm dengan dudukan kasar dan ulir dirol. 3. Data lain yang dibutuhkan, dapat diperoleh dari tabel yang tersedia.

V.2Saran

1. Untuk sambungan baut yang dikenai dengan beban dinamis, maka tata cara perhitungan ulir sangat penting untuk diketahui.2. Perlu pengetahuan tentang jenis-jenis ulir, kelas ulir, dan beban ulir serta jenis ulir dan bentuk bagian menurut fungsinya pada setiap janis baut yang digunakan sebagai sanbungan.

3. Pemilihan baut dan mur harus sesuai dengan faktor-faktor yang akan mempengaruhi kekuatan dan ketahanan baut dan mur seperti gaya yang bekerja baut dan mur, kekuatan bahan, kelas ketelitian, dll. DAFTAR PUSTAKA.

Niemann, G. 1999. Elemen Mesin Jilid 1Disain dan Kalkulasi dari Sambungan, Bantalan dan Poros. Jakarta: Erlangga.Sularso, dkk.1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT Pradnya Paramita.PAGE 3Sujawan LongeRindiD211 09 331

_1271157100.unknown

_1271792032.unknown

_1272786429.unknown

_1274041347.unknown

_1303931525.unknown

_1303931628.unknown

_1303931838.unknown

_1303932135.unknown

_1303931619.unknown

_1274041589.unknown

_1274041836.unknown

_1274042024.unknown

_1274042234.unknown

_1274042284.unknown

_1274042184.unknown

_1274041859.unknown

_1274041668.unknown

_1274041503.unknown

_1274041545.unknown

_1274041384.unknown

_1273934248.unknown

_1274041096.unknown

_1274041172.unknown

_1274041285.unknown

_1274041124.unknown

_1274040966.unknown

_1274040998.unknown

_1274039607.unknown

_1273934218.unknown

_1273934228.unknown

_1272786967.unknown

_1272787084.unknown

_1272654732.unknown

_1272784569.unknown

_1272784925.unknown

_1272785272.unknown

_1272786171.unknown

_1272784984.unknown

_1272784679.unknown

_1272734674.unknown

_1272783199.unknown

_1272734626.unknown

_1272290987.unknown

_1272654123.unknown

_1272654231.unknown

_1272637219.unknown

_1272637347.unknown

_1272291129.unknown

_1271792628.unknown

_1271792944.unknown

_1272009437.unknown

_1271792697.unknown

_1271792410.unknown

_1271792528.unknown

_1271792257.unknown

_1271329989.unknown

_1271789298.unknown

_1271791020.unknown

_1271791402.unknown

_1271791560.unknown

_1271791045.unknown

_1271789854.unknown

_1271790455.unknown

_1271789782.unknown

_1271490831.unknown

_1271789178.unknown

_1271789264.unknown

_1271789145.unknown

_1271489659.unknown

_1271490153.unknown

_1271489512.unknown

_1271328838.unknown

_1271329186.unknown

_1271329636.unknown

_1271329960.unknown

_1271329316.unknown

_1271329149.unknown

_1271329164.unknown

_1271328899.unknown

_1271182216.unknown

_1271184391.unknown

_1271328528.unknown

_1271184314.unknown

_1271180800.unknown

_1271180881.unknown

_1271180631.unknown

_1270931949.unknown

_1271154656.unknown

_1271155446.unknown

_1271156240.unknown

_1271156317.unknown

_1271156118.unknown

_1271155241.unknown

_1271155306.unknown

_1271154923.unknown

_1270933116.unknown

_1270933282.unknown

_1271154408.unknown

_1270933142.unknown

_1270932309.unknown

_1270932512.unknown

_1270932277.unknown

_1270931309.unknown

_1270931624.unknown

_1270931788.unknown

_1270931877.unknown

_1270931721.unknown

_1270931426.unknown

_1270931517.unknown

_1270931348.unknown

_1270925975.unknown

_1270931005.unknown

_1270931193.unknown

_1270930915.unknown

_1270925921.unknown

_1270925955.unknown

_1270925580.unknown