SCREWS FASTENERS AND THE DESIGN OF NONPERMANENT JOINTS

SCREWS, FASTENERS, AND THE DESIGN OF NONPERMANENT JOINTS

INTRODUCTION “baut-mur” sepertinya adalah 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”.

Figure 8– 1 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)

Klasifikasi Berdasarkan ukuran dan kualitas UNS 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

Figure 8– 3 (a) Square thread; (b) Acme thread.

UNS dan ISO • Spesifikasi UNS : diameter, pitch, dan kelas. Contoh spesifikasi UNS : ¼ - 20 UNC-2 A menyatakan diameter 0. 25”, jumlah ulir per inchi adalah 20 buah, tipe coarse, kelas 2 fit, dan external thread. • Spesifikasi ISO : M 8 x 1. 25 menyatakan ulir dengan diameter 8 mm dan pitch 1. 25 mm, tipe coarse

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 :

Diameter Pitch • dp = d – 0. 649519/N dr = d – 1. 299038/N ; untuk ulir UNS • dp = d – 0. 649519 p dr = d – 1. 226869 p ; untuk ulir ISO • dengan d = diameter luar (major), N = jumlah ulir per inchi, dan p = picth dalam mm.

Table 8– 1 Diameters and Areas of Coarse-Pitch and Fine. Pitch Metric Threads. *

Table 8– 1 Diameters and Areas of Coarse-Pitch and Fine. Pitch Metric Threads. *

Table 8– 1 Diameters and Areas of Coarse-Pitch and Fine. Pitch Metric Threads. *

Table 8– 2 Diameters and Area of Unified Screw Threads UNC and UNF*

Table 8– 2 Diameters and Area of Unified Screw Threads UNC and UNF*

Table 8– 3 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

Profil Square, Acme, dan Buttress 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

Figure 8– 4 The Joyce worm-gear screw jack. (Courtesy Joyce-Dayton Corp. , Dayton, Ohio. )

Figure 8– 5 Portion of a power screw.

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

Figure 8– 6 Force diagrams: (a) lifting the load; (b) lowering the load.

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 orsi yang diperlukan untuk menurunkan beban

(a) Normal thread force is increased because of angle α; (b) thrust collar has frictional diameter dc.

Torsi yang dibutuhkan untuk menaikkan dan menurunkan beban

Contoh 1 • Sebuah square-thread power screw dengan diameter mayor 32 mm, pitch 4 mm, 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 k. N per ulir. Tentukanlah : a) Kedalaman ulir, lebar ulir, diameter pitch dan rata-rata, diameter minor, dan lead. b) Torsi yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menurunkan beban c) Efisiensi selama mengangkat beban d) Tegangan, torsi dan tekanan body