ULIR DAYA PADA MESIN PRESS

ULIR DAYA PADA MESIN PRESS

Di susun oleh :
Nama

: BAGUS WAHYU PRASETYO

Nim

: 153010013

Fakultas

: Teknik

Kelas

: Ekstensi (B)

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG

2017

1

KATA PENGANTAR

Bismillahirrohmanirrohim
Asssalamualaikum warohmatullahiwabarokatuh
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas izi - Nya saya dapat membuat
makalah tugas ElemenMesin 2 yaitu,Ulir Daya pada Mesin Press, Sholawat dan
salam kepada Nabi Muhammad SAW.
Dalam teknik mesin ulir daya banyak digunakan bersamaan dengan Ulir
dapat digunakan untuk (1) memegang/mengencangkan dua komponen atau lebih,
dan (2) memindahkan beban/benda. Fungsi yang pertama sering disebut
pengencang (fastener) dan yang kedua dikenal dengan nama ulir daya (power
screw atau lead screw). Sebagai fastener, konstruksi ulir dapat menerima beban
tensile, shear, maupun keduanya..
Oleh karena itu, saya ditugaskan untuk membuat makalah ini dengan
tujuan agar dapat mendapatkan pengetahuan tentang ulir lebih banyak, tidak
hanya di bangku kuliah saja.

Semoga makalah ini dapat bermanfaat khusunya bagi saya pribadi dan
bagi semua orang.Tidak lupa kritik dan saran yang membangun agar saya dapat
menyusun makalah lebih baik lagi.

Semarang , 10 November 2017

Penyusun

2

DAFTAR ISI
ULIR DAYA PADA MESIN PRESS.......................................................................1
KATA PENGANTAR...............................................................................................2
DAFTAR ISI............................................................................................................3
BAB I.......................................................................................................................4
PENDAHULUAN...................................................................................................4
1.1 Latar Belakang...............................................................................................4
1.2 Tujuan.............................................................................................................4
1.3 Batasan Masalah............................................................................................4
BAB II......................................................................................................................5

DASAR TEORI.......................................................................................................5
2.1 Ulir Daya.......................................................................................................5
2.2 Tipe Ulir Daya................................................................................................6
2.3.Koefisien gesek..............................................................................................8
2.4 Gaya gaya yang di terima ulir trapesium.......................................................9
2.5 Faktor Keamanan.........................................................................................14
BAB III..................................................................................................................15
ANALISA..............................................................................................................15
3.1 Data..............................................................................................................15
3.2 Perhitungan..................................................................................................17
BAB IV..................................................................................................................20
KESIMPULAN......................................................................................................20
DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................21
Lembar asistensi.....................................................................................................22

3

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang

Ulir adalah bagian dari suatu komponen yang berfungsi sebagai penyetel,
pemindah

tenaga

serta

pengikat.

Ulir

dalam

pemakaiannya

selalu

bekerjaberpasangan antara ulir luat maupun ulir dalam.Dalam ilmu pengetahuan
teknik mesin ulir dibedakan atas dua kelompok besar menurut fungsinya yaitu ulir
pengikat (threaded fasteners) dan ulir daya (power screws). Ulir pengikat

berfungsi untuk menyambung atau mengikat antara dua elemen, contohnya
berbagai macam baut dan mur. Ulir daya berfungsi untuk mendapatkan
keuntungan mekanik yang besar, biasanya diterapkan pada dongkrak ulir, klem,
mesin pres, ragum, dan sebagainya.
Ulir pada mesin pres di gunakan sebagai tenaga utama penekanan ke
benda atau bahan yang akan di pres. Daya yang di berikan ke benda sebanding
lurus dengan teganan yang di terima oleh ulir. Tegangan pada ulir adalah daya di
bagi dengan luas penampangulir.
1.2 Tujuan
Tujuan dari pembuatan laporan tentang ulir daya pada mesin pres adalah.
1. Mengetahui kekuatan ulir.
2. Mengetahui bahan material ulir.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada laporan tentang ulir daya pada mesin pres adalah.
1. Diasumsikan gaya putar dari tangan manusia
2. Tegangan yang di terima ulir adalah stady.
3. Jenis ulir adalah tunggal.

4

BAB II
DASAR TEORI
2.1 Ulir Daya.
Dalam ilmu pengetahuan teknik mesin ulir dibedakan atas dua kelompok
besar menurut fungsinya yaitu ulir pengikat (threaded fasteners) dan ulir daya
(power screws). Ulir pengikat berfungsi untuk menyambung atau mengikat antara
dua elemen, contohnya berbagai macam baut dan mur. Ulir daya berfungsi untuk
mendapatkan keuntungan mekanik yang besar, biasanya diterapkan padadongkrak
ulir, klem, mesin pres, ragum, dan sebagainya.
Ulir terjadi bila lembaran berbentuk segitiga digulungkan pada silinder.

Gambar 2.1 (https://www.academia.edu/17039704/ULIR)
Keterangan : α = sudut helik
p = pitch
d = diameter
Pengertian pitch berbeda dengan kisar (lead). Pitch adalah jarak antara puncak
dengan puncak, sedangkan kisar(P) adalah jarak yang ditempuh mur bila ulir
diputar satu putaran.(https://www.academia.edu/17039704/ULIR)
Oleh karena itu berdasarkan kisarnya ulir dibedakan atas :
A.Ulir tunggal

Ulir tunggal adalag ulir yang memiliki kisar 1 P , sehingga bila diputar satu kali
akan melewati 1 Pitch.

Gambar2.2 ulir tunggal(https://www.academia.edu/17039704/ULIR)

5

B.Ulir ganda
Ulir ganda adalah ulir yang memiliki kisar 2 P , sehingga bila diputar satu kali
akan melewati 2 Pitch

Gambar2.3ulir ganda(https://www.academia.edu/17039704/ULIR)
C.Ulir tripel
Ulir tripel adalah ulir yang memiliki kisar 3 P , sehingga bila diputar satu kali
akan melewati 3 Pitch

Gambar2.4 ulir tripel(https://www.academia.edu/17039704/ULIR)
Tipe Ulir Daya
Berdasarkan jenis atau tipenya, ulir daya dibedakan atas tiga macam,
yaitu :

A. Ulir segi empat

B. Ulir trapesium
C. Ulir gigi gergaji

Gambar 2.5 tipe ulir daya(khurmi,2005)
Dari ketiga jenis ulir daya di atas yang banyak digunakan adalah ulir trapesium.
Hal ini disebabkan disamping karena proses pembuatannya yang lebih mudah
(tidak membutuhkan ketelitian tinggi) juga kekuatannya terhadap tegangan geser
lebih tinggi untuk pitch yang sama. Namun demikian efisiensinya lebih rendah
dibanding ulir segi empat. (khurmi,2005)

6

A. Ulir segi empat
Ulir segi empat ini dapat di gunakan untuk menstransmisikan daya 2 arah,
menghasilkan efisiensi maksimum dan gaya tekanan radial yang minim pada mur.
Pembuatanya menggunakan mesin bubut dengan alat tambah tertentu sehingga
pembuatanya agak sulit untuk di lakukan. Bentuk ulir peregi di tunjukkan pada

gambar 2.5 A Ulir segi empat. (Khurmi, 2005)
B. Ulir trapesium
Ulir trapesium adalah modifikasi dari ulir segi empat, yaitu pada kedua sisi ulir di
berikan kemiringan tertentu. Sehingga menurunkan efisiensi pada ulir dan
menaikkan gaya tekanan radialnya.Tetapi menaikkan luas daerah geseran yang
bersinggungan . Tipe trapesium lebih mudah dibuat dari pada tipe ulir segi empat.
Bentuk ulir trapesium di tunjukkan pada gambar 2.5 B. Ulir trapesium(Khurmi,
2005)
C. Ulir gigi gergaji
Ulir gigi gergaji adalah gabungan dari ulir persegi dan ulir trapesiun. Ulir ini biasa
di gunakan untuk menopang gaya gaya besar, karena memiliki ketebalan yang
lebih besar. Tipe ini hanya dapat di gunakan untuk satu arah saja sehingga perlu
pengunci. Ulir ini biasa kita temukan pada kabel ties. Bentuk ulir di tunjukkan
pada gambar 2.5 C.Ulir gigi gergaji. (Khurmi, 2005)
Tabel 2.1 Tabel Standar Ulir Trapesium (Khurmi, 2005)

7

8

Koefisien gesek
Besarnya koefisien gesekan bergantung pada berbagai faktor seperti bahan ulir
dan mur, pengerjaan sekrup pemotong, kualitas pelumasan, tekanan bantalan unit
dan kecepatan gesek. Nilai koefisien gesekan tidak berbeda jauh dengan
kombinasi antara kecepatan material, beban atau gesekan, kecuali pada kondisi
awal. Koefisien gesekan, dengan pelumasan yang baik dan pengerjaan rata-rata,
dapat diasumsikan antara 0,10 dan 0,15. Berbagai nilai untuk koefisien gesekan
untuk sekrup baja dan besi cor atau mur perunggu, dalam kondisi yang berbeda
ditunjukkan pada tabel berikut. (khurmi,2005)
Tabel .2.2Koefisien gesek di bawah kondisi yang berbeda. (khurmi,2005)

Tabel 2.3 koefisien gesek pada collar.(khurmi,2005)

2.2 Gayagaya yang di terima ulir trapesium.
A. Gaya normal pada ulir
Kita tahu bahwa ada reaksi normal (RN) jika ulir berputar adalah
RN = W cos α…………………………………………………………………2.1
di mana α adalah sudut heliks. Tetapi jika benang Acme atau trapesium, reaksi
normal antara sekrup dan mur meningkat karena komponen aksial dari reaksi
normal ini harus sama dengan beban aksial (W). Pertimbangkan benang Acme

atau trapesium seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6. (khurmi,2005)

9

Gambar 2.6 gaya normal ulir(khurmi,2005)
Dengan , 2β = Sudut ulir trapezium , dan β = setengah sudut ulir trapezium
untuk benang trapesium, 2β = 30 °.(khurmi,2005)
sehingga RN = W/ cos β………………………………………………………2.2
(khurmi,2005)
dan gaya geseknya (µ1)
F = RN.µ = µ × (W/ cos β) = µ1.W

μ
µ1 = tan φ1= cos β

( )

…………………………………………………………2.3

(khurmi,2005)
dengan :
Koefisien gesek ulir

= µ = tan φ

Koefisien gesek ulir trapesium

= μ1= tan φ1

2β

= Sudut ulir trapezium

RN

= gaya normal

W

= beban aksial

Karna koefisien gesekan µ1= µ / cos β maka ulir trapesium dianggap sama dengan
ulir segi empat, sehingga semua persamaan ulir segi empat juga berlaku untuk
ulir trapesium. Dalam kasus ulir trapesium, μ1 (yaitu tan φ1) dapat diganti
menggantikan koefisien gesek μ (yaitu tan φ). Jadi daya untuk ulir trapezium.
(khurmi,2005) menjadi:
T=

Px

d
2 = P1 x l .........................................................................................2.4
10

P = W tan (α + φ1) =

( tan1−tanα+tanα .tanφ 1φ 1 )

………………………………………..2.5

tan α=

p
πd ..........................................................................................................2

.6
(khurmi,2005)
Dengan:
l = lengan.
T = torsi.
P = gaya angkat.
P1 = gaya putar.
φ1= sudut gesekan virtual.
B.Tegangan pada ulir daya.
Sekrup daya harus memiliki kekuatan yang memadai untuk menahan beban aksial
dan torsi yang diberikan. Berikut jenis tekanan yang diinduksi dalam sekrup.
a.Tegangan langsung atau tegangan tekan akibat beban aksial.
Tegangan langsung akibat beban aksial dapat ditentukan dengan membagi beban
aksial (W) dengan luas penampang melintang minimum dari sekrup (Ac) yang
sesuai dengan diameter minor (dc). sehingga Tegangan langsung (tarik atau
tekan). (khurmi,2005) menjadi:

σc =

W
Ac

( )

……………………………..………………………………………

2.7
(khurmi,2005)
σc = Stres disebabkan karena beban W.
Ac=luas penampang melintang minimum dari sekrup

11

Tabel 2.4 standart tegangan tarik pada bahan (Ir. Sularso, 2004)

b.Tegangan geser
karena ulir

mengalami momen puntir, jadi ulir menerima tegangan geser.

Tegangan geser Ini diperoleh dengan mempertimbangkan penampang sekrup
minimum (Ac). Jadi torsi rumus dapat di rumuskan dengan:

π
T = 16

. τ.dc3…………………………………………………………………

2.8
(khurmi,2005)
Sehingga tegangan geser menjadi:

12

16T
τ= π( dc)3 ……………………………………………………………………..2.
9
(khurmi,2005)

c.Tegangan geser maksimal
Bila ulir terkena tekanan langsung dan tegangan geser torsi, maka perancangan
harus didasarkan pada teori tegangan geser maksimum, yang menurutnya
tegangan geser maksimum pada bagian diameter minor,

1
τ(max)= 2

√(σc )2+4 τ 2

………………………………………………………

2.10
(khurmi,2005)
d.Tegangan geser akibat beban aksial.
Tegangan geser ulir terdapat pada diameter inti bautdan mur pada diameter
mayor ,sehigga ulir yang meluncur memiliki beban aksial. Dengan asumsi bahwa
beban didistribusikan secara merata di atas ulir yang dalam kontak.sehingga
tegangan geser dapat di rumuskan sebagai berikut:
1.Tegangam geser baut

W
τ(screw) = π .n.dc .t

(

)

………………………………………………….

……….2.11
(khurmi,2005)
2.Tegangan geser mur

τ(nut)=

(

W
π .n.do.t

)

…………………………………………………………..…

2.12
(khurmi,2005)
n = tinggi mur / pitch = h / p
13

tebal ulir (t) = pitch / 2 =p / 2
Dengan :

W = Beban aksial pada sekrup,
n = Jumlah ulir aktif,
dc = Diameter inti atau akar sekrup,
do = Diameter luar
t = Tebal atau lebar ulir

Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2) pada bahan dapat diperoleh dengan
berbagai cara. Di dalam sularso Fs dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang
besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira- kira 45%
dari kekuatan tarik Tt (kg/mm2). Jadi batas kelelahan puntir adalah l8% dari
kekuatan tarik sesuai dengan standar ASME. (Ir. Sularso, 2004)
2.3 Faktor Keamanan
Faktor Keamanan(Safety Factor) Dalam Perancangan Elemen Mesin. Faktor
Keamanan (Safety factor) adalah faktor yang digunakan untuk méngevaluasi agar
perencanaan elemen mesin terjamin keamanannya dengan dimensi yang
minimum. (Joseph P. Vidosic, 2007)
Pembebanan pada elemen mesin dibedakan menjadi beberapa jenis :
A. Beban steady yaitu beban yang besarnya tidak berubah/selalu sama.
B. Beban Dinamik yaitu beban yang besarnya berubah-ubah dengan fluktuasi
yang tidak terlau besar.
C. Beban Kejut yaitu beban yang besarnya berubah dengan fluktuasi yang
tinggi/secara mendadak.
Elemen mesin yang menerima beban kejut harus mempunyai faktor keamanan
yang besar. (Khurmi. 2005)
Faktor Keamanan /Safety Factor berdasarkan jenis beban adalah :
a. Beban Stady : 1 – 2
b. Beban Dinamis : 2 – 3
c. Beban Kejut : 3 – 5
(https://www.scribd.com/doc/151721174/Faktor-Keamanan

14

BAB III
ANALISA
3.1Data
Data data yang didapat setelah di lakukan pengukuran adalah sebagai berikut:
A.Spesifikasi mesin press di gunakan adalah

15

Gambar 3.7mesin press pemeras santan

16

Gambar 3.8.
Data pengukuran:
Major diameter (d0)

= 22 mm

Minor diameter(dc)

=16,5 mm

Diameter rata-rata (d)

= d0–(p/2) = 22 – (5/2) =19,5 mm

Pitch(p)

= 5mm

Kisar

= tunggal

Tebal ulir (t)

= pitch / 2 = 5 / 2 = 2,5 mm

Tinggi mur h

= 20mm

Ulir aktif (n)

= h / p = 20 / 5 = 4 ulir aktif

Panjang lengan(l)

= 247 mm

Gaya dorong lengan(P1)

= 15 kg

Gaya dorong total (Pt)

= 30 kg

Koef ulir trapezium (µ1)

= μ = 0,12

Sudut ulir trapezium 2β

= 300

17

3.2 Perhitungan
A. Kekuatan pada ulir.
Torsi yang terjadi:

T= Pt x l
T = = 30 x 247 = 3.705 kg.mm

Maka gaya yang di gunakan untuk menekan atau mendorong adalah
T=

Px

3.705 =

d
2
Px

19 ,5
2

3.705 = P x 9,75

P=

3 .705
9,75

P = 380 kg
B.Beban aksial(W)
P = W tan (α + φ1)

P=W

(

tan α+tan φ 1
1−tan α .tan φ 1

tan α=

tan α=

)

p
πd

5
3,14 x19,5

tan α = 0,082

380 kg = W

380 kg = W

380 kg= W

0, 082+0,12
1−(0,082 x0, 12)

(
)
0,202
( 1−(0, 00984 ) )
0,202
( 0, 99016 )

380 kg = W 0,204

18

380 kg
W = 0, 204

(

)

W = 1.862,75 kg
D.Tegangan geser akibat gaya puntir/ torsi

16T
τ= π( dc)3
16 x3705
τ= 3,14(16 ,5)3

59.280
τ= 14.105,27
τ= 4,20 kg/mm2
E.Tegangan geser akibat beban aksial.
a.Tegangan geser pada ulir

τ(screw) =

τ(screw) =

τ(screw) =

( π .n.dcW .t )
1.862,75
( 3,14 x 4 x 16,5 x 2,5 )
1. 862,75
(518 , 1 )

τ(screw) = 3,59 kg/mm2
b.Tegangan geser pada mur

τ(nut) =

τ(nut) =

τ(nut) =

W
( π .n.do.t
)
1.862,75
( 3,14 x 4 x 22 x 2,5 )
1.862,75
(609 , 8 )

19

τ(nut) = 3,05 kg/mm2
F.Tegangan tekan akibat gaya aksial

σc =

Ac =

σc =

( WAc )
π
(4 )
1. 862,75
(213 , 72 )

(dc)2 = 0,785 x 272,25 = 213,72 mm2

σc =8,72 kg/mm2
G.Tegangan geser maksimum

1
τ(max)= 2

√(σc )2+4 τ 2

1
τ(max)= 2

√(8,72)2+4( 4,20 )2

1
τ(max)= 2

√ 76,04+70,56

1
τ(max)= 2

√ 146,6

τ(max)=0,5 x 12,11
τ(max) =6,055 kg/mm2
agar mesin aman digunakan maka τ(max) x sf = 6,055 x 2 = 12,11 kg/mm2
Ada banyak jenis-jenis baja karbon yang bisa di gunakan dalam tabel 2.4
standart tegangan tarik pada bahan , yang di anjurkan adalah baja karbon dengan
tegangan geser sama atau

bisa lebih tinggi dari hasil perhitungan, dapat di

gunakan tipe JIS G 4102-SNC2 yang memiliki nilai tegangan geser lebih tinggi
dari hasil perhitungan yaitu 15,3 kg/mm2.

20

BAB IV
KESIMPULAN
Ketika ulir menerima tegangan geser dan tegangan tekan. Maka
tegangannya harus di hitung satu persatu baik tegangan geser maupun tegangan
tekan. Kemudian kedua tegangan itu digunakan untuk menghitung nilai tegangan
geser max pada ulir daya , lalu agar lebih aman saat di gunakan di kalikan dengan
safety factor.
Setelah di lakukan perhitungan pada ulir mesin pres , ulir memiliki daya
sebesar 380 kg . Sehingga menyebabkan ulir menerima tegangan geser sebesar
12,11kg/mm2. Material yang di gunakan adalah JIS G 4501-S30C yang memiliki
nilai tegangan geser lebih tinggi dari hasil perhitungan yaitu 15,3 kg/mm2.

21

DAFTAR PUSTAKA
Joseph P. Vidosic. (2007). Machine Design Projects.New York: Roald press Co.
1957.
Gupta, R. S. Khurmi and J.K. A Textbook of Machine Design. New Delhi: Eurasia
Publishing House, 2005.
Sularso MSME, K. (2004). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin.
Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
https://www.scribd.com/doc/151721174/Faktor-Keamanan di akses tanggal 1 mei
2017
https://www.academia.edu/17039704/ULIR di akses tanggal 7 november 2017

22

Lembar asistensi

23