Bab VI membahas sambungan ulir dan jenisnya, termasuk definisi istilah penting pada ulir, jenis ulir yang umum digunakan, dan jenis sambungan ulir. Jenis beban pada sambungan ulir juga dibahas, termasuk beban eksentris yang sejajar, tegak lurus, dan dalam bidang terhadap sumbu baut.

1. BAB VI
SAMBUNGAN ULIR
6.1 Pendahuluan
Sebuah ulir (screwed) dibuat dengan melakukan pemotongan secara kontinyu alur melingkar
pada permukaan silinder. Sambungan ulir sebagian besar terdiri dari dua elemen yaitu baut (bolt)
dan mur (nut). Sambungan ulir banyak digunakan dimana bagian mesin dibutuhkan dengan
mudah disambung dan dilepas kembali tanpa merusak mesin. Ini dilakukan dengan maksud untuk
menyesuaikan/menyetel pada saat perakitan (assembly) atau perbaikan, atau perawatan.
6.2 Istilah penting pada ulir
Istilah berikut digunakan pada ulir seperti pada Gambar 6.1 adalah penting untuk diperhatikan.
Gambar 6.1: Istilah pada ulir
Keterangan Gambar 3.1:
1. Major diameter adalah diameter terbesar pada ulir eksternal atau internal. Dinamakan juga
outside atau nominal diameter.
2. Minor diameter adalah diameter terkecil pada ulir eksternal atau internal. Dinamakan juga
core atau root diameter.
3. Pitch diameter adalah diameter rata-rata silinder. Dianamakan juga effective diameter.
4. Pitch adalah jarak antara puncak ulir. Secara matematika dapat dihitung:
ulir panjangunit per ulir puncak Jumlah 1=Pitch
67

2. 5. Crest adalah permukaan atas pada ulir.
6. Root adalah permukaan bawah yang dibentuk oleh dua sisi berdekatan dari ulir.
7. Depth of thread adalah jarak tegak lurus antara crest dan root.
8. Flank adalah permukaan antara crest dan root.
9. Angle of thread adalah sudut antara flank ulir.
10. Slope adalah setengah pitch ulir.
6.3 Jenis ulir
Jenis ulir adalah sebagai berikut:
1. British standard whitworth (B.S.W) thread. Ulir jenis ini banyak digunakan dimana kekuatan
yang tinggi pada root yang dibutuhkan, seperti pada Gambar 6.2.
Gambar 6.2 : B.S.W. thread
2. British association (B.A) thread. Merupakan ulir jenis B.S.W. dengan pitch yang baik dan
banyak digunakan untuk instrumentasi (alat ukur) dan pekerjaan lain yang presisi, seperti
pada Gambar 6.3.
Gambar 6.3: B.A. thread
68

3. 3. American national standard thread. Ulir ini digunakan untuk tujuan umum seperti baut, mur,
lubang ulir dan tap, seperti pada Gambar 6.4.
Gambar 6.4: American national
standard thread
4. Square thread. Ulir ini banyak digunakan untuk transmisi daya, biasanya dijumpai pada
mekanisme mesin perkakas, katup, spindle, uli jack dan lain-lain seperti pada Gambar
6.5.
Gambar 6.5: Square thread
5. Acme thread. Ulir ini banyak digunakan pada ulir mesin bubut, katup kuningan, ulir kerja
bangku, seperti pada Gambar 6.6.
Gambar 6.6: Acme thread
6. Knukle thread. Ulir ini banyak digunakan untuk pekerjaan kasar seperti railway kopling,
hydrant dan lain-lain seperti pada Gambar 6.7.
Gambar 6.7: Knukle thread
69

4. 7. Buttress thread. Ulir banyak digunakan untuk transmisi daya satu arah, seperti pada Gambar
6.8.
Gambar 6.8: Buttress thread
6.4 Jenis Sambungan ulir
1. Through bolts. Seperti pada Gambar 6.9 (a) terlihat bahwa baut dan mur mengikat dua
bagian/plat secara bersamaan. Jenis baut ini banyak digunakan pada baut mesin, baut
pembawa, baut automobil dan lain-lain.
Gambar 6.9
2. Tap bolts. Seperti pada Gambar 6.9 (b), ulir dimasukkan ke lubang tap pada salah satu
bagiannya dikencangkan tanpa mur.
3. Stud. Seperti pada Gambar 6.9 (c), ulir ini pada kedua ujungnya berulir. Salah satu ujung ulir
dimasukkan ke lubang tap kemudian dikencangkan sementara ujung yang lain ditutup
dengan mur.
4. Cap screws. Ulir ini sama jenisnya dengan tap bolts tetapi berukuran kecil dan variasi bentuk
kepala seperti pada Gambar 6.10.

5. 70

6. Gambar 6.10: Cap screws
6.5 Dimensi standar ulir
Dimensi desain ISO untuk ulir, baut dan mur dapat dilihat pada Tabel 6.1 berikut:
Tabel 6.1: Dimensi standar ISO untuk Ulir

8. 6.6 Sambungan baut akibat beban eksentris
Beberapa aplikasi sambungan baut yang mendapat beban eksentris seperti bracket, tiang crane,
dll. Beban eksentris dapat berupa:
1. Sejajar dengan sumbu baut.
2. Tegak lurus dengan sumbu baut.
3. Dalam bidang baut.
6.7 Beban eksentris yang sejajar terhadap dengan sumbu baut
Perhatikan Gambar 6.11, ada empat baut yang mana setiap baut mendapat beban tarik
utama W
t1
=W/n, dimana n adalah jumlah baut.
Gambar 6.11: Beban eksentris yang sejajar dengan sumbu baut
Misalkan w = beban baut per unit jarak terhadap pengaruh balik bracket
W
1
dan W
2
= beban setiap baut pada jarak L
1
dan L
2
dari sisi tepi.
Beban setiap baut pada jarak L
1
adalah:
W
1
= w.L
1
dan momen gaya terhadap sisi tepi = w
.
L
1
. L
1
= w
.
(L
1
)
2
Beban setiap baut pada jarak L
2
adalah:
W
2
= w.L
2
dan momen gaya terhadap sisi tepi = w
.
L
2
. L
2
= w
.
(L
2
)
2
Total momen gaya pada baut terhadap sisi tepi = 2w
.
(L
1
)
2
+ 2w
.
(L
2
)
2
(6-1)
Momen akibat beban W terhadap sisi tepi = W.L (6-2)
Dari persamaan (6-1) dan (6-2), diperoleh:
W.L = 2w
.
(L
1
)
2
+ 2w
.
(L
2
)
2
])()[(2.2221LLLWw+=
73

9. Beban tarik dalam setiap baut pada jarak L
2
adalah:
W
t2
= W
2
= w.L
2
=])()[(2..22212LLLLW+ (6-3)
Total beban tarik pada baut yang dibebani paling besar adalah:
W
t
= W
t1
+ W
t2
(6-4)
Jika d
c
adalah diameter core (minor) dari baut dan σ
t
adalah tegangan tarik untuk material baut,
maka total beban tarik W
t
:
W
t
= 4π(d
c
)
2
. σ
t
(6-5)
Dari persamaan (6-4) dan (6-5), nilai d
c
dapat diperoleh.
Contoh 1:
sebuah bracket seperti pada Gambar 6.11, menahan sebuah beban 30 kN. Tentukan ukuran baut,
jika tegangan tarik maksimum yang diijinkan dalam material adalah 60 MPa. Jarak L
1
= 80mm,
L
2
= 250mm, dan L = 500mm.
Penyelesaian:
Diketahui: W = 30kN ; σ
t
= 60 MPa = 60 N/mm
2
; L
1
= 80mm , L
2
= 250mm , dan L = 500mm.
Beban tarik utama yang dibawa oleh setiap baut adalah:
W
t1
=W/n = 30/4 = 7,5 kN
dan beban dalam setiap baut per unit jarak w adalah:
N/mm 109,0])250()80[(2500 .30])()[(2.222221kLLLWw=+=+=
Ketika beban baut yang terbesar adalah pada jarak L
2
dari sisi tepi, sehingga beban baut terbesar
adalah:
W
t2
= W
2
= w.L
2
= 0,109. 250 = 27,25 kN
Beban tarik maksimum pada baut dengan beban terbesar pada persamaan (6-4) adalah:
W
t
= W
t1
+ W
t2
= 7,5 + 27,25 = 34,75 kN = 34 750 N
Beban tarik maksimum pada baut adalah persamaan (6-5):
W
t
= 4π(d
c
)
2
. σ
t
34 750 = 4π(d
c
)
2
. 60
(d
c
)
2
= 34 750/47 = 740
d
c
= 27,2 mm
74

10. Dari Tabel 6.1, kita temukan bahwa standar diameter minor (core) baut adalah 28,706mm dan
jika dihubungkan dengan ukuran baut yang tepat adalah M33.
6.8 Beban eksentris yang tegak lurus terhadap sumbu baut
Sebuah dinding bracket membawa beban eksentris yang tegak lurus terhadap sumbu baut seperti
pada Gambar 6.12.
Gambar 6.12
Dalam kasus ini, baut menerima beban geser utama yang sama pada seluruh baut. Sehingga
beban geser utama pada setiap baut adalah:
W
s
= W/n, dimana n = jumlah baut.
Beban tarik maksimum pada baut 3 dan 4 adalah seperti pada persamaan (6-3):
W
t2
= W
t
= w.L
2
=])()[(2..22212LLLLW+ (6-3)
Ketika baut dikenai geser yang sama dengan beban tarik, kemudian beban ekuivalen dapat
ditentukan dengan hubungan berikut:
Beban tarik ekuivalen adalah:
(6-6)
dan beban geser ekuivalen adalah:
(6-7)
Contoh 2:
Sebuah bracket dijepit pada batang baja seperti pada Gambar 6.13. Beban maksimum yang
diberikan bracket sebesar 12 kN secara vertikal pada jarak 400 mm dari permukaan batang.
Permukaan vertikal bracket dikunci ke batang oleh empat baut, dalam dua baris pada jarak 50
mm dari sisi terbawah bracket. Tentukan ukuran baut jika tegangan
75

11. tarik yang diijinkan dari material sebesar 84 MPa. Juga tentukan penampang lengan bracket yang
berbentuk persegi.
Gambar 6.13
Penyelesaian:
Diketahui: W = 12 kN = 12.10
3
N ; L = 400 mm ; L
1
= 50 mm ; L
2
= 375 mm ; σ
t
= 84 MPa = 84 N/mm
2
; n = 4
Beban geser utama setiap baut:
W
s
= W/n = 12/4 = 3 kN
Beban tarik maksimum yang dibawa baut 3 dan 4 adalah:
Ketika baut menerima beban geser yang sama dengan beban tarik, sehingga beban tarik ekuivalen
pada persamaan (6-6) adalah:
• Ukuran baut
Beban tarik ekuivalen (W
te
) pada persamaan (6-5) adalah:
W
te
= 4π(d
c
)
2
. σ
t
7490 = 4π(d
c
)
2
. 84 = 66.(d
c
)
2
(d
c
)
2
= 7490/66 = 113,5
d
c
= 10,65 mm
Dari Tabel 6.1, kita temukan bahwa standar diameter minor (core) baut adalah 11,546 mm dan
jika dihubungkan dengan ukuran baut yang tepat adalah M14.
76

12. • Penampang lengan bracket
Misalkan: t dan b = tebal dan kedalaman lengan bracket.
Section modulus Z:
2..61btZ=
Momen bending maksimum bracket;
M = 12.10
3
.400 = 4,8.10
6
Nmm
Tegangan bending (tarik) ZMt=σ
sehingga: 26..6110.8,484bt=
t.b
2
= 343.10
3
atau t = 343.10
3
/b
2
Diasumsikan kedalaman lengan bracket , b = 250 mm, maka tebal bracket adalah:
t = 343.10
3
/250
2
= 5,5 mm.
6.9 Beban eksentris pada bracket dengan sambungan melingkar
Kadang-kadang landasan bracket dibuat melingkar seperti piringan bantalan pada mesin perkakas
seperti pada Gambar 6.14.
Gambar 6.14
Misalkan: R = Radius piringan (flens),
r = Radius melingkar pitch baut,
w = Beban per baut per unit jarak dari sisi tepi,
L = Jarak beban dari sisi tepi,
L
1
, L
2
, L
3
, dan L
4
= Jarak pusat baut dari sisi tepi A.
Seperti pernah dibahas pada sub bab di atas bahwa persamaan momen eksternal W.L merupakan
jumlah momen seluruh baut adalah:
77

13. (6-8)
Dari geometri pada Gambar 6.14 (b), kita dapat menentukan:
Sehingga nilai persamaan (8) menjadi:
Beban pada baut 1 =
Beban ini adalah maksimum ketika cos α adalah minimum yaitu ketika cos α = -1 atau α = 180
o
.
Beban maksimum pada baut adalah
Secara umum, jika n = jumlah baut,
kemudian beban sebuah baut adalah
dan beban maksimum baut adalah
(6-9)
Setelah diketahui beban maksimum, maka dapat dicari ukuran baut.
Contoh 3.
Sebuah piringan bantalan seperti pada Gambar 6.14 di atas, dikunci dengan 4 baut secara
melingkar berjarak antar bautnya 500 mm. Diameter piringan bantalan 650 mm dan beban 400
kN diberikan pada jarak 250 mm dari kerangka. Tentukan ukuran baut, jika tegangan tarik
material baut yang aman 60 MPa.
Penyelesaian:
Diketahui: n = 4 ; d = 500 mm atau r = 250 mm; D = 650 mm atau R = 325 mm ; W = 400 kN = 400.10
3
N ; L =
250 mm ; σ
t
= 60 MPa = 60 N/mm
2
Beban maksimum baut seperti pada persamaan (6-9) adalah :

14. Sedangkan beban maksimum pada persamaan (6-5) adalah:
W
t
= 4π(d
c
)
2
. σ
t
91 643 = 4π(d
c
)
2
. 60 = 47,13 (d
c
)
2
(d
c
)
2
= 91 643/47,13 = 1945 atau d
c
= 44 mm
Dari Tabel 6.1, kita temukan bahwa standar diameter minor (core) baut adalah 45,795 mm dan
jika dihubungkan dengan ukuran baut yang tepat adalah M52.
Latihan:
1. Sebuah plat disambung ke dinding dengan 4 baut M12 seperti pada Gambar 6.15. Diameter
core (minor) baut adalah 9,858 mm. Tentukan nilai W jika tegangan tarik yang diijinkan
dalam material baut adalah 6A MPa. (Huruf A diatas diganti dengan nomor terakhir NIM
yang mengerjakan).
Gambar 6.15
2. Sebuah bracket seperti pada Gambar 6.16, disambung ke dinding dengan 4 baut. Tentukan
ukuran baut, jika tegangan tarik yang aman untuk baut adalah 7A MPa. (Huruf A diatas
diganti dengan nomor terakhir NIM yang mengerjakan).

15. 3. Sebuah bracket seperti pada Gambar 6.17, disambung ke tiang vertikal dengan 5 baut
standar. Tentukan ukuran baut, jika tegangan tarik material yang aman 7A MPa dan
tegangan geser yang aman 5A MPa. (Huruf A diatas diganti dengan nomor terakhir NIM
yang mengerjakan).
Gambar 6.1