Teori Kekakukan Pengikat Sambungan (Joint-Fastener Stiffness)

Ketika sambungan ingin dirancang dapat dibongkar tanpa metode yang merusak dan cukup kuat untuk menahan beban tarik luar, beban momen, dan geser beban, atau kombinasinya, sambungan baut sederhana menggunakan hardened steel washer adalah solusi yang baik. Sambungan seperti itu juga bisa berbahaya kecuali jika dilakukan dengan benar, dirancang, dan dirakit oleh mekanik terlatih.

Sambungan berulir umumnya terdiri dari dua komponen, pengikat dan member. Masing-masing memiliki kekakuan yang berkontribusi pada keseluruhan kekakuan sambungan dan teridentifikasi dalam gambar di bawah ini.

Untuk mengetahui kinerja sambungan baut, perlu dilakukan perhitungan kekakuan sambungan. Itu adalah defleksi sambungan di bawah kondisi pembebanan baut. Ketika geometri sambungan baut adalah anulus dengan diameter luar kurang dari 2,5 x diameter baut, kekakuan sambungan dapat dengan mudah dihitung menggunakan k = EA/l. Ketika sambungan terdiri dari gasket non-logam atau bahan dengan modulus elastisitas rendah, komponen ini mungkin memiliki nilai kekakuan yang rendah sehingga kekakuan bagian logam sambungan akan berdampak sangat rendah pada kekakuan keseluruhan.

Kekakuan bagian baut atau sekrup di dalam zona klem umumnya akan terdiri dari dua bagian, bagian batang tidak berulir dan bagian berulir. Dengan demikian konstanta kekakuan baut setara dengan kekakuan dari dua pegas secara seri seperti pada gambar di bawah.

Kekakuan keseluruhan pengikat ditentukan dengan hubungan:

1/k_bolt = 1/k_t + 1/k_d

atau k_bolt = (k_tk_d) / (k_t+k_d)

k_t = A_tE/l_t dan k_d = A_dE/l_d

• A_t = Luasan tegangan tarik
• l_t = Panjang bagian
• A_d = Luasan diameter utama pengikat
• l_d = Panjang bagian yang tidak berulir
• E = Modulus elastisitas baut
• k_t = Konstanta kekakuan bagian berulir
• k_d = Konstanta kekakuan bagian tidak berulir

Substitusi persamaan k_t dan k_d, maka persamaan k_bolt menjadi

kbolt = (A_dA_tE) / (A_dl_t+A_tld)

Desain screw dengan FEA

umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin tegangan kontak pada screw adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain screw. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

http://portal.ku.edu.tr/~cbasdogan/Courses/MDesign/course_notes/Joint_Stiffness.pdf (diakses pada tanggal 8 Desember 2021)

https://www.slideserve.com/odetta/chapter-8-powerpoint-ppt-presentation (diakses pada tanggal 8 Desember 2021)

Author: admin