Pemilihan Baut dan Mur
a b c d
Gambar 2.33. Kerusakan pada baut, Sularso dan Suga 1997.
Keterangan gambar:
a Putus karena tarikan
c Tergeser b
Putus karena puntiran d Ulir lumur dol
Dalam menentukan ukuran mur dan baut, 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 :
1. Beban statis aksial murni
2. Beban aksial, bersama dengan puntir.
3. Beban geser
4. Beban tumbukan aksial.
Pertama-tama akan ditinjau kasus dengan pembebanan aksial murni. Dalam hal ini, persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut:
t = =
2.58
Dimana ѡ kg adalah beban tarik aksial pada baut,
t
adalah tegangan tarik yang terjadi di bagian yang berulir pada diameter inti d
1
mm. Pada sekrup atau baut yang mempunyai diameter luar d
3 mm, umumnya besar diameter inti d
1
≈ 0,8 d,
sehingga d
1
d
2
≈ 0,64. Jika
a
kgmm
2
adalah tegangan yang diizinkan, maka
t =
2.59 Dari persamaan 2.45 dan 2.46 diperoleh
d √
a
.
atau d √ 2.60
Harga
a
tergantung pada macam bahan, yaitu SS, SC, atau SF. Jika difinis tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6-8, dan jika difinis biasa, besarnya
antara 8-10. Untuk baja liat yang mempunyai kadar karbon 0,2-0,3 , tegangan yang diizinkan
a
umumnya adalah sebesar 6 kgmm
2
Jika difinis tinggi, dan 4,8 kgmm
2
jika difinis biasa. Dalam hal mur, jika tinggi profil yang bekerja menahan gaya adalah h mm,
seperti dalam gambar 2.34, jumlah lilitan ulir adalah z, diameter efektif ulir luar d
2
, dan gaya tarik pada baut
ѡ kg, maka besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir q kgmm
2
adalah q =
d h z
2.61
Gambar 2.34 . Tekanan pada baut, Sularso dan Suga, 1997.
q
a
adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan besarnya tergantung pada kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti diberikan dalam Tabel 2.9, jika
persyaratan dalam persamaan 2.62 tersebut dipenuhi, maka ulir tidak akan menjadi lumur atau dol. Ulir yang baik mempunyai harga h paling sedikit 75 dari
kedalaman ulir penuh, ulir biasa mempunyai h sekitar 50 dari kedalaman penuhnya.
Jumlah ulir z dan tinggi mur H mm dapat dihitung dari persamaan berikut ini:
z
d h q
a
2.62
2.63 Menurut standar : H = 0.8
1,0 d 2.64
Dalam gambar 2.34 diperlihatkan bahwa gaya W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder
d
1
k p
z dimana k p adalah
tebal akar ulir luar. Besar tegangan geser ini,
τ
b
kgmm
2
adalah
τ
b
=
d k p z
2.65
Jika tebal akar ulir pada mur dinayatakn dengan j p, maka tegangan gesernya
adalah sebagai berikut:
2.66 Harga k
≈ ,8 dan j ≈ ,7 dapat diambil untuk ulir metris. sedangkan pembebanan pada seluruh ulir yang dianggap merata,
τ
b
dan
τ
n
harus lebih kecil dari pada harga yang diizinkan
τ
a
. Besar harga-harga tekanan permukaan yang dijinkan pada ulir dapat dilihat
pada tabel 2.8 dibawah ini.
Tabel 2.8. Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir, Sularso dan Suga, 1997.
Bahan Tekanan permukaan yang diizinkan
q
a
kgmm
2
Ulir luar Ulir dalam
Untuk pengikat Untuk penggerak
Baja liat Baja liat atau
perunggu 3
1
Baja keras Baja liat atau
perunggu 4
1,3
Baja keras Besi cor
1,5 0,5
Bahan Kecepatan luncur
Tekanan permukaan yang diizinkan q
a
kgmm
2
Baja Perunggu Kecepatan rendah
1,8 – 2,5
Perunggu 3,0 mmin atau
kurang 1,1
– 1,8
Besi cor 3,4 mmin atau
kurang 1,3
– 1,8
Perunggu besi cor
6,0 – 12,0 mmin
0,6 – 1,0
0,4 – 0,7
Prunggu 15,0 mmin atau
lebih 0,1
– 0,2
Berikut ini adalah skema geseran yang terjadi pada ulir mur dan baut, untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.35 di bawah ini.
Gamabar 2.35. Geseran pada ulir, Sularso dan Suga, 1997.
Keterangan gambar : 1
Ulir luar 2
Ulir dalam Menurut Sularso dan Suga, 1997, 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 dianggap tidak diperlukan.
Bila terdapat gaya geser murni W kg, tegangan geser yang terjadi masih dapat diterima selama tidak melebihi harga yang diizinkan. Jadi W
d
2
τ
a1
untuk satu penampang yang mendapat beban geser. Seperti telah diuraikan dimuka, tegangan geser yang diizinkan diambil sebesar
τ
a
= 0,5 – ,7
a1
di mana
a
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 oleh 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 dari pada diameter intinya, atau diberi lubang pada sumbunya sepanjang bagian yang tak berulir, seperti dalam Gambar 2.36. dibawah
ini.
Gambar 2.36. Baut untuk beban tumbukan, Sularso, dan Suga, 1997.
Panjang l dari baut tap atau baut tanam yang disekrupkan kedalam lubang ulir, tergantung pada bahan lubang ulir tersebut sebagai berikut : untuk baja atau perunggu
l = d, untuk besi cor l = 1,3 d, untuk logam lunak l = 1,8-2,0 d. Kedalaman lubang harus sama dengan l ditambah 2-10 mm.
Menurut Sularso dan Suga, 1997, permukaan dimana kepala baut atau mur akan duduk, harus dapat menahan tekanan permukaan sebagai akibat dari gaya 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 segi enam B mm, dan diameter dalamnya sama dengan diameter-diameter luar baut d mm. Jika beban aksial baut adalah W kg,
maka besarnya tekanan permukaan dudukan adalah 2.67
harga q
a
adalah tekanan permukaan yang diizinkan seperti dalam tabel 2.9. Menurut Sularso dan Suga, 1997, baut atau mur dapat menjadi kendor atau
lepas karena getaran, Untuk mengatasi hal ini perlu dipakai penjamin. Di bawah ini diberikan beberapa contoh yang umum dipakai.
1 Cincin penjamin dapat dilihat pada gambar 2.37 yang berbentuk cincin
pegas, cincin bergigi luar, cincin cekam, dan cincin berlidah. 2
Mur penjamin seperti terlihat pada gambar 2.38 menggunakan dua buah mur, yang bentuknya dapat bermacam-macam. Dalam hal Gambar 2.38.
a, mur A akan mencegah mur B menjadi kendor. 3
Pena penjamin, sekrup mesin, atau sekrup penetap seperti terlihat pada gambar 2.39.
4 Macam-macam penjamin lain dapat dilihat pada gambar 2.40 seperti
dengan cincin nilon yang disisipkan pada ujung mur untuk memperbesar gesekan dengan baut, menipiskan dan membelah ujung mur yang
berfungsi sebagai penjepit baut, dll.
Gambar 2.37. Cincin penjamin, Sularso dan Suga, 1997.
Keterangan gambar : a
Cincin pegas d Cincin berlidah
b Cincin bergigi gigi luar
e Cincin berlidah ganda c
Cincin cekam Berikut ini adalah gambar mur penjamin yang terdiri dari baut dan dua buah
mur untuk pengunci mur supaya tidak kendor bila terjadi getaran ataupun hentakan secara tiba-tiba maupun berulang-ulang. Seperti terlihat pada gambar 2.38 dibawah
ini.
Gambar 2.38. Mur penjamin, Sularso dan Suga, 1997.
Adapun bentuk mur pengunci lainnya yaitu seperti yang terlihat pada gambar 2.39 dibawah ini. bentuk penguci mur sangat banyak variasinya antara lain yaitu
dengan menggunakan klip snapring, ring pegas, pena atau kawat serta dilakukannya pengeleman pada daerah ulir mur.
Gambar 2.39. Cara menjamin dengan pena atau sekrup, Sularso dan Suga, 1997.
Keterangan gambar: a
Pena belah 4 Mur
b Sekrup mesin
5 Sekrup penetap
Penjamin mur dengan menggunakan cicin nilon dapat dilihat pada gambar 2.40 dibawah ini. Cicin nilon berfungsi sebagi pengerat ulir pada baut dan berfungsi
sebagi Peredam getaran pada mur yang melekat dengan baut.
Gambar 2.40. Cara lain untuk menjamin, Sularso dan Suga, 1997.