BAB V ULIR PENGANGKAT ( POWER SCREWS ) 5.1
Pendahuluan Ulir pengangkat digunakan sebagai penggerak atau pemindah gaya, dapat juga dikatakan sebagai perubah gerakan putar menjadi gerakan translasi, sebagai contoh untuk mengangkat mengangkat atau menurunkan beban digunakan digunakan dongkrak dongkrak ulir.
5.2 5.2
Tipe Tipe Ulir Ulir Peng Pengan angk gkat at a. Ulir Ulir pers perseg egii ( square thread ) thread ) b. Ulir Ulir tra trape pesi sium um ( Acme thread thread ) c. Ulir Ulir Gerga rgaji ( Buttress thread ) thread )
Gambar Gambar 5.1 5.1 : Ulir Persegi Persegi 5.3 5.3
Gambar Gambar 5.2 5.2 : Ulir Ulir Trape Trapesium sium Gambar 5.3 : Ulir Gergaji
Islt Isltil ilah ah-i -ist stil ilah ah pada pada ulir ulir : a.
Diame iamete terr lua luar = do ( major diameter, outside diameter, nominal diameter ) diameter )
b.
Diam Diamet eter er dala dalam m / inti inti = dc dc ( minor diameter, root diameter )
c.
Diam iameter ef efektif = d ( pitch pitch diameter, diameter, effective effective diameter diameter )
d.
Jarak bagi ( pitc h )
= jarak jarak antar antara a puncak puncak ke puncak puncak berikutny berikutnya a=p
e.
Kisar ( lead ) lead )
= Jarak antara puncak ke puncak yang berbeda satu putaran pada putaran pada satu jalur =
5.4 5.4
ℓ
Perh Perhit itun unga gan n Uli Ulirr Peng Pengan angk gkat at
Gambar Gambar 5.5 : Dongkrak Dongkrak Ulir (Beban Diam)
Gambar 5.4 : Dongkrak Dongkrak Ulir
40
a.
Untuk Menaikkan Beban
Menggunakan Ulir Persegi Keterangan : Rn = Gaya normal
(N)
W
= Beban yang diangkat
(N)
F
= Gaya keliling untuk mengangkat beban
Gambar 5.6 : Susunan Gaya-gaya Saat Menaikkan Beban
f
= Gaya gesek
α
= Sudut kemiringan
Torsi untuk menaikkan beban :
f . Rn Arah sumbu x :
f W . sin F . sin 0 . Rn W . sin F . cos 0 Arah sumbu y :
Rn F sin W cos 0 Rn F sin W cos Substitusi dari dua pesamaan (arah sumbu x dan y), yaitu :
. Rn W . sin F . cos 0 dan Rn F sin W cos , didapat persamaan :
F W . F W .
(sin . cos sin . cos ) (cos . cos sin . sin ) sin ( ) cos ( )
F W . tg ( ) tg
Keterangan : Gambar 5.7 : Sudut Kemiringan
41
l . d
l Z . p do dc d 2
Keterangan : ℓ = Kisar
z = jumlah ulir p = jarak bagi d = diameter efektif
(N) ( 0)
Torsi Total (T)
T 1 F .
d 2
(Torsi untuk Menaikkan + Torsi untuk Beban Diam ) :
T 1 W . tg ( ) .
d 2
Bila beban tidak berputar bersama batang ulir, maka diperlukan torsi tambahan untuk mengatasi gesekan pada bidang penumpu.
Gambar Bidang Penumpu Penumpu Pada Pada Ulir Ulir Pengangkat Pengangkat Gambar 5.7 5.8 :: Bidang Untuk “uniform pressure condition” :
R13 R23 T 2 . 1 . W . 2 2 3 R R 2 1 2
Untuk “Uniform wear condition”:
R1 R2 2
T 2 1 . W . Torsi Total
b.
T T 1 T 2
Menurunkan beban Arah sumbu x :
F cos W sin f 0 F cos W sin
Rn 0
Arah sumbu y :
Rn F sin W cos 0 Gambar 5.9 : Susunan Gaya-gaya Saat Menurunkan Beban
Rn W cos F sin 0
Substitusi dari dua persamaan (arah sumbu x dan y), yaitu :
F cos W sin
Rn 0 dan Rn W cos F sin 0 didapat :
42
sin . cos sin . cos
F W .
cos . cos sin sin cos sin
F W .
cos sin sin ( )
F W .
sedangkan tg
,
sin cos
maka :
F W . tg ( )
cos ( )
Torsi :
d
T 1 F .
2
T 1 W . tg ( ) .
d 2
Effisiensi ( ) : Gaya keliling yang diperlukan untuk menaikkan beban tanpa adanya gesekan (gaya ideal).
Fo W . tg
gaya ideal
gaya sebenarnya W tg W tg ( )
Fo F
tg tg ( )
Bila gesekan pada bidang penumpu diperhitungkan, maka :
T 0 T 1
F 0 .
F .
d 2
d 2
1 . W . R
Keterangan : R = Jari-jari rata-rata tergantung kondisi gesekan pada bidang penumpu µ1 = Koefisien gesek bahan bidang penumpu dengan bahan yang ditumpu Tegangan pada batang ulir : a.
Beban aksial : Mengakibatkan tegangan tarik dan tegangan tekan
t
W A
A
4
. dc
2
43
b.
Beban puntir :
T c.
16
. dc 3 . g
Beban gabungan :
g Maks
1 2
. t 4 . g 2
2
Tegangan pada ulir : a.
Tegangan geser Batang ulir :
g
W A
W . dc . n . t
Mur :
g
W A
Gambar 5.10 : Ilustrasi Mur Baut
W . dc . t . n
n = jumlah ulir
n b.
h p
Tekanan permukaan :
Pb
W A
W 4
do 2 dc 2 4
. do 2 dc 2 do dc 2
x
do dc 2
do 2 dc 2 4
d x
p 2
d x t
Contoh : Pintu air seberat 1,8 (ton), digerakkan naik dan turun melalui batang berulir segi empat seperti gambar di bawah. Tahanan gesek yang disebabkan oleh tekanan air pada posisi pintu terbawah adalah 400 (kg). Diameter luar ulir 60 (mm) diameter luar dan dalam ring masing-masing 150 (mm) dan 50 (mm). koefisien gesek antara batang ulir dan mur 0,1. koefisien gesek antara ring dan dudukan 0,12 tentukan : a) Gaya maksimum yang diperlukan untuk mengangkat dan menurunkan pintu air pada batang pemutarnya. b) Efisiensi c) Jumlah ulir dan tinggi mur, bila tekanan permukaan yang diijinkan 7 ( N/mm 2 )
44
Penyelesaian : Gesekan pada ring dianggap “ Uniform wear condition ” a) Untuk mengangkat beban
W W 1 f 1800 400 2200 (kg ) 22 (kN ) 22000 ( N ) T 1 W . tg ( ) .
d 2
tg tg d . 1 tg tg 2
T 1 W
Untuk d0 = 60 (mm), pitch = 9 (mm)
tg
tg
p d
p d
tg
khurmi, 590
p 9 60 2 51 (mm) 2 2
dc do 2
d
9
55,5
do dc 2
60 51 2
55,5 (mm)
0,0516178 0,052
0,1 0,052 0,1 55,2 . 93281,061 ( Nmm) 1 0 , 052 . 0 , 1 2
T 1 22000 . T 2 1 . W .
R1 R2 2
0,12 . 22000 .
1
2
150 50 2
132000 ( Nmm)
T T 1 T 2 93281,061 132000 225281,061 ( Nmm) T 2 . F 1 . r 2 . F 1 . 1000 F 1
T 2000
225281,061 2000
112,64 ( N )
Gambar 5.11 : Penampang Pintu Air
45
b) Untuk menurunkan beban Bila pintu turun, tahanan gesek mengarah keatas
W W 1 f 1800 400 1400 (kg ) 14000 ( N ) T 1 W . tg ( ) .
d 2
tg tg d 0,1 0,052 55,5 . 14000 . 18551,532 ( Nmm) 1 tg tg 2 1 0 , 1 . 0 , 052 2
T 1 W
T 2 1 . W .
R1 R2 2
0,12 . 14000 .
1
150 50
2
2
84000 ( Nmm)
T T 1 T 2 18551,532 84000 102551,532 ( Nmm) T 2 . F 1 . r 2 . P 1 . 1000 T
F 1
2000
102551,532 2000
51,28 ( N )
Effisiensi :
To W . tg .
To T
d 2
22000 . 0,052 .
31746 225281,061
55,5 2
31746 ( Nmm)
0,14,09 14,09 %
Jadi efisiensi ulir pengangkat
14,09 %
c) Jumlah ulir dan tinggi mur
pb
W 4
n
pb 7 ( N / mm 2 )
2
(d 0 dc 2 ) .n W
4
2
(d 0 dc ) . pb 2
22000 4
. 60 51 2
2
4,0056 5 (buah)
Jadi jumlah ulir
n = 5 (buah)
Tinggi mur
h = n . p = 5 . 9 = 45 (mm)
46
