Shiegley’s Mechanical Design - ITB j Screws, Fasteners, and the Design of Nonpermanent Joints Shiegley’s Mechanical Design - ITB 1

INTRODUCTION “baut-mur” sepertinya adalah salah satu aspek perancangan elemen mesin yang paling sederhana Pesawat Boeing 747 menggunakan 2,5 juta sambungan fastener). Memegang mengencangkan (fastener) Memindahkan beban/benda (power screw atau lead screw).

Thread Standards and Definitions Variasi jenis ulir (screw & thread) sangat banyak UNS (Unified National Standard) (Inggris, Canada dan Amerika serikat) Standard Internasional ISO (Eropa dan Asia) distandardkan “interchangeability”.

pitch, p – jarak antar ulir Terminology of screw threads. Sharp vee threads shown for clarity; the crests and roots are actually flattened or rounded during the forming operation. pitch, p – jarak antar ulir diameter, d - major diameter, minor diameter, dan pitch diameter. lead, L - adalah jarak yang ditempuh baut dalam arah paralel sumbu, jika baut diputar satu putaran. Thread per inch, n – menyatakan jumlah ulir per inchi, sering (UNS)

UNS ISO Klasifikasi Berdasarkan ukuran dan kualitas coarse pitch (UNC), fine pitch (UNF), dan extra-fine pitch (UNEF). ISO coarse dan fine thread

Klasifikasi Berdasarkan toleransi ulir UNS mendefinisikan tiga “fit” kelas, yang diberi label kelas 1, kelas 2, dan kelas 3. Kelas 1 adalah ulir dengan toleransi rendah, pertukangan, rumah tangga, dll. Kelas 2 memiliki kualitas yang lebih tinggi dan toleransi yang lebih ketat ex. mesin-mesin dan peralatan industri. Kelas 3 memiliki toleransi yang paling tinggi untuk keperluan khusus. Semakin tinggi kelas, maka Kode A ulir eksternal dan kode B ulir internal.

Basic profile for metric M and MJ threads.   Figure 8–2 d = major diameter dr = minor diameter dp =pitch diameter p =pitch H = P 7

(a) Square thread; (b) Acme thread. 8

menyatakan ulir dengan diameter 8 mm dan pitch 1.25 mm, tipe coarse UNS dan ISO Spesifikasi UNS : diameter, pitch, dan kelas. Contoh spesifikasi UNS : ¼ - 20 UNC-2A menyatakan diameter 0.25”, jumlah ulir per inchi adalah 20 buah, tipe coarse, kelas 2 fit, dan external thread. Spesifikasi ISO : M8x1.25 menyatakan ulir dengan diameter 8 mm dan pitch 1.25 mm, tipe coarse 9

Tensile stress area Beban tarik luas penampang kritis  diameter minor (dr). Hasil pengujiankekuatan tarik batang berulir diwakili diameter rata-rata antara diameter pitch dan diameter minor luas penampang untuk perhitungan tegangan adalah : 10

dr = d – 1.299038/N ; untuk ulir UNS dp = d – 0.649519p Diameter Pitch dp = d – 0.649519/N dr = d – 1.299038/N ; untuk ulir UNS dp = d – 0.649519p dr = d – 1.226869p ; untuk ulir ISO dengan d = diameter luar (major), N = jumlah ulir per inchi, dan p = picth dalam mm. 11

Pitch Metric Threads.* 12

Pitch Metric Threads.* 13

Pitch Metric Threads.* 14

Diameters and Area of Unified Screw Threads UNC and UNF*

Diameters and Area of Unified Screw Threads UNC and UNF*

Preferred Pitches for Acme Threads

The Mechanics of Power Screws Ulir daya (power screw) berfungsi mengubah gerakan angular gerakan linear dan mentransmisikan daya. Secara khusus: untuk mengangkat/menurunkan beban, seperti misalnya pada dongkrak mobil untuk memberikan gaya tekan/tarik yang besar seperti misalnya pada kompaktor atau mesin press untuk positioning yang akurat seperti pada mikrometer atau pada lead screw mesin bubut. 18

Power Screws PROFIL SQUARE memberikan efisiensi yang paling tinggi dan mampu mengeliminasi gaya dalam arah radial. Tetapi profil ini paling sulit dalam proses pembuatannya. ACME THREAD walaupun efisiensinya lebih rendah, namun lebih mudah dalam pembuatan, dan juga memiliki kekuatan yang lebih tinggi, sehingga profil ini paling banyak digunakan untuk ulir daya. Untuk aplikasi dimana arah beban adalah satu arah dan sangat besar, maka PROFIL BUTTRESS lebih cocok digunakan karena memiliki kekuatan paling tinggi pada akar ulir.

(Courtesy Joyce-Dayton Corp., Dayton, Ohio.)

Portion of a power screw.

Analisis Gaya dan Torsi Power Screw Persamaan Parameter inklinasi bidang ulir (λ) juga disebut lead angle: 22

(b) lowering the load. 23

Prinsip Kesetimbangan Gaya-gaya dalam Arah X dan Y dimana μ adalah koefisien gesekan antara screw dengan mur

Torsi Ts yang diperlukan untuk mengangkat beban atau dalam parameter lead L, Torsi yang diperlukan untuk melawan gesekan pada collar dc = diameter rata-rata collar dan μc = koefisien gesekan pada collar

Torsi total yang diperlukan untuk menaikkan beban Torsi yang diperlukan untuk menurunkan beban

(b) thrust collar has frictional diameter dc. 27

Torsi yang dibutuhkan untuk menaikkan dan menurunkan beban

Contoh 1 Sebuah square-thread power screw dengan diameter mayor 32 mm, pitch 4mm, dan berulir ganda, dan digunakan pada aplikasi yang sama seperti pada gambar 8-4. Diketahui f = fc = 0.08, dc = 40 mm dan F = 6.4 kN per ulir. Tentukanlah : Kedalaman ulir, lebar ulir, diameter pitch dan rata-rata, diameter minor, dan lead. Torsi yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menurunkan beban Efisiensi selama mengangkat beban Tegangan, torsi dan tekanan body