ELEMEN MESIN (Sambungan Mur Dan Baut)

SAMBUNGAN MUR BAUT

Sambungan mur baut (Bolt) banyak digunakan pada berbagai komponen mesin.

Sambungan mur baut bukan merupakan sambungan tetap, melainkan dapat dibongkar pasang dengan mudah.

Beberapa keuntungan penggunaan sambungan mur baut :

• Mempunyai kemampuan yang tinggi dalam menerima beban.

• Kemudahan dalam pemasangan

• Dapat digunakan untuk berbagai kondisi operasi

• Dibuat dalam standarisasi

• Efisiensi tinggi dalam proses manufaktur

Kerugian utama sambungan mur baut adalah mempunyai konsentrasi tegangan yang tinggi di daerah ulir.

1. Tata Nama Baut

a. Diameter mayor adalah diameter luar baik untuk ulir luar maupun dalam.

b. Diameter minor adalah diameter ulir terkecil atau bagian dalam dari ulir.

c. Diameter pitch adalah diameter dari lingkaran imajiner atau diameter efektif dari baut

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

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

Gambar. Jenis Baut

Jenis-jenis sekrup yang biasa digunakan sebagai berikut :

Gambar. Jenis Sekrup

Gambar. Tata Nama Ulir

Baut dengan pemakaian khusus

Contoh Pengkodean Baut

Torsi Pengencangan Baut

Besar Torsi Pengencangan Baut

2. Tegangan Pada Baut

Tegangan yang terjadi pada baut dibedakan menjadi tiga kelompok berdasarkan gaya

yang mempengaruhinya. Tegangan tersebut adalah sebagai berikut :

• Tegangan dalam akibat gaya kerja

• Tegangan akibat gaya luar

• Tegangan kombinasi

2.1 Tegangan dalam

Tegangan akibat gaya yang berasal dari dalam baut sendiri meliputi tegangan-tegangan

sebagai berikut :

a. Tegangan tarik

• Gaya awal pada baut :

Dengan :

Fi : initial tension /gaya awal

d : diameter nominal/mayor (mm)

b. Tegangan geser torsional

maka berlaku hubungan :

Momen inersia polar untuk baut :

• Tegangan geser torsional adalah :

• Tegangan geser pada ulir :

dengan : 

di : diameter minor

do : diameter mayor

b : lebar ulir pada arah melintang

n : jumlah ulir

• Tegangan crushing pada ulir :

• Tegangan lentur :

dengan :

x : perbedaan tinggi sudut ekstrem mur atau kepala.

E : modulus elastisitas bahan baut

L : panjang baut

2.2. Tegangan akibat gaya luar

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

a. Tegangan tarik

F : gaya luar yang dikerjakan

di : diameter minor

σt : tegangan tarik ijin bahan baut

Catatan :

• Jika jumlah baut lebih dari satu, maka :

• Jika pada tabel standar baut tidak tersedia maka digunakan :

di = 0,84 do dengan do : diameter mayor

b. Tegangan geser

Fs : gaya geser

do : diameter mayor (nominal)

n : jumlah baut

c. Tegangan kombinasi

• Tegangan geser maksimum :

• Tegangan tarik maksimum :

d. Tegangan dengan kombinasi beban.

- Gaya awal pada baut, F1

- Gaya luar pada baut, F2

- Gaya resultan baut, F

- Perbandingan elastisitas bahan baut dan bahan komponen, a

- Gaya resultan yang harus diperhitungkan pada baut :

Tabel. Harga k Untuk Beberapa Sambungan Baut

Tabel. Daftar Ukuran Baut – Mur Standar

3. Contoh Soal

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

Jawab :

do = 24 mm (M 24)

Dari tabel baut diperoleh di = 20,32 mm = 2,032 cm

• Gaya awal baut :

F = 284 do

   = 284 . ( 24 ) = 6 816 kg

   = 68 160 N

• Beban aksial pada baut :

2. Sebuah baut digunakan untuk mengangkat beban 60 kN. Tentukan ukuran baut yang

digunakan jika tegangan tarik ijin : 100 N/mm2. Asumsikan ulir kasar (lihat toleransi

desain baut).

Jawab :

F = 60 kN = 60 000 N

σt = 100 N/mm2

• Hubungan gaya dengan tegangan tarik dari baut :

3. Dua poros dihubungkan dengan kopling dengan torsi 2500 Ncm. Kopling flens

disambung dengan baut sebanyak 4 buah, dengan bahan sama dan jari-jari 3 cm.

Hitung ukuran baut, jika tegangan geser ijin material baut : 3 000 N/cm2.

Jawab :

T = 2 500 Ncm

n = 4 buah

R = 3 cm

τ = 3 000 N/cm2

• Gaya geser yang terjadi :

• Diameter baut dengan beban geser :

• Baut standard : M 4 dengan di = 3,141 mm dan do = 4 mm

SAMBUNGAN MUR BAUT

Sambungan mur baut (Bolt) banyak digunakan pada berbagai komponen mesin.

Sambungan mur baut bukan merupakan sambungan tetap, melainkan dapat dibongkar pasang dengan mudah.

Beberapa keuntungan penggunaan sambungan mur baut :

• Mempunyai kemampuan yang tinggi dalam menerima beban.

• Kemudahan dalam pemasangan

• Dapat digunakan untuk berbagai kondisi operasi

• Dibuat dalam standarisasi

• Efisiensi tinggi dalam proses manufaktur

Kerugian utama sambungan mur baut adalah mempunyai konsentrasi tegangan yang tinggi di daerah ulir.

1. Tata Nama Baut

a. Diameter mayor adalah diameter luar baik untuk ulir luar maupun dalam.

b. Diameter minor adalah diameter ulir terkecil atau bagian dalam dari ulir.

c. Diameter pitch adalah diameter dari lingkaran imajiner atau diameter efektif dari baut

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

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

Gambar. Bagian-Bagian Baut

Jenis-jenis baut yang biasa digunakan sebagai berikut :

Gambar. Jenis Baut

Jenis-jenis sekrup yang biasa digunakan sebagai berikut :

Gambar. Jenis Sekrup

Gambar. Tata Nama Ulir

Baut dengan pemakaian khusus

Contoh Pengkodean Baut

Torsi Pengencangan Baut

Besar Torsi Pengencangan Baut

2. Tegangan Pada Baut

Tegangan yang terjadi pada baut dibedakan menjadi tiga kelompok berdasarkan gaya

yang mempengaruhinya. Tegangan tersebut adalah sebagai berikut :

• Tegangan dalam akibat gaya kerja

• Tegangan akibat gaya luar

• Tegangan kombinasi

2.1 Tegangan dalam

Tegangan akibat gaya yang berasal dari dalam baut sendiri meliputi tegangan-tegangan

sebagai berikut :

a. Tegangan tarik

• Gaya awal pada baut :

Dengan :

Fi : initial tension /gaya awal

d : diameter nominal/mayor (mm)

b. Tegangan geser torsional

maka berlaku hubungan :

Momen inersia polar untuk baut :

• Tegangan geser torsional adalah :

• Tegangan geser pada ulir :

dengan : 

di : diameter minor

do : diameter mayor

b : lebar ulir pada arah melintang

n : jumlah ulir

• Tegangan crushing pada ulir :

• Tegangan lentur :

dengan :

x : perbedaan tinggi sudut ekstrem mur atau kepala.

E : modulus elastisitas bahan baut

L : panjang baut

2.2. Tegangan akibat gaya luar

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

a. Tegangan tarik

F : gaya luar yang dikerjakan

di : diameter minor

σt : tegangan tarik ijin bahan baut

Catatan :

• Jika jumlah baut lebih dari satu, maka :

• Jika pada tabel standar baut tidak tersedia maka digunakan :

di = 0,84 do dengan do : diameter mayor

b. Tegangan geser

Fs : gaya geser

do : diameter mayor (nominal)

n : jumlah baut

c. Tegangan kombinasi

• Tegangan geser maksimum :

• Tegangan tarik maksimum :

d. Tegangan dengan kombinasi beban.

- Gaya awal pada baut, F1

- Gaya luar pada baut, F2

- Gaya resultan baut, F

- Perbandingan elastisitas bahan baut dan bahan komponen, a

- Gaya resultan yang harus diperhitungkan pada baut :

Tabel. Harga k Untuk Beberapa Sambungan Baut

Tabel. Daftar Ukuran Baut – Mur Standar

3. Contoh Soal

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

Jawab :

do = 24 mm (M 24)

Dari tabel baut diperoleh di = 20,32 mm = 2,032 cm

• Gaya awal baut :

F = 284 do

   = 284 . ( 24 ) = 6 816 kg

   = 68 160 N

• Beban aksial pada baut :

2. Sebuah baut digunakan untuk mengangkat beban 60 kN. Tentukan ukuran baut yang

digunakan jika tegangan tarik ijin : 100 N/mm2. Asumsikan ulir kasar (lihat toleransi

desain baut).

Jawab :

F = 60 kN = 60 000 N

σt = 100 N/mm2

• Hubungan gaya dengan tegangan tarik dari baut :

3. Dua poros dihubungkan dengan kopling dengan torsi 2500 Ncm. Kopling flens

disambung dengan baut sebanyak 4 buah, dengan bahan sama dan jari-jari 3 cm.

Hitung ukuran baut, jika tegangan geser ijin material baut : 3 000 N/cm2.

Jawab :

T = 2 500 Ncm

n = 4 buah

R = 3 cm

τ = 3 000 N/cm2

• Gaya geser yang terjadi :

• Diameter baut dengan beban geser :

• Baut standard : M 4 dengan di = 3,141 mm dan do = 4 mm