Bolt Preload and External Load

Bolt preload digunakan untuk menjepit dua pelat atau dua struktur dan membuat kunci gesekan antar member dan mengurangi efek beban bersiklus pada baut. Sehubungan dengan yang terakhir (yaitu, kelelahan baut), preload dapat membuat semua perbedaan antara struktur yang aman dan tahan lama.

Sekarang mari kita perhatikan apa yang terjadi ketika beban tarik eksternal P, seperti pada Gambar di atas diterapkan pada sambungan baut. Tentu saja, diasumsikan bahwa penjepitan gaya, yang akan kita sebut pramuat (preload) F_i telah diterapkan dengan benar dengan mengencangkan mur sebelum P diterapkan. Nomenklatur yang digunakan adalah:

• Fi = Gaya penjepitan (Preload)
• P_total = Total beban tarik eksternal yang diterapkan pada sambungan
• P = beban tarik eksternal per baut
• P_b = bagian P yang diambil oleh baut
• P_m = bagian P yang diambil oleh member
• F_b = P_b + F_i = beban resultan baut
• F_m = P_m – F_i = beban resultan member
• C = fraksi beban eksternal P baut
• 1 – C = fraksi beban eksternal P member
• N = jumlah baut pada sambungan

Jika N baut membagi beban luar total secara merata, maka

P = P_total/N

Beban P adalah tegangan, dan itu menyebabkan sambungan meregang, atau memanjang, melalui jarak tertentu . Kita dapat menghubungkan perpanjangan ini dengan kekakuan dengan mengingat bahwa k adalah gaya dibagi dengan defleksi. Jadi

δ = P_b/k_b dan δ = P_m/k_m

P = P_b + P_m , kita memiliki

P_b = K_bP / (k_b+k_m) = C P

P_m = P – P_b = (1 – C) P

dimana

C = k_b / (k_b+k_m)

disebut konstanta kekakuan sambungan. Beban baut yang dihasilkan adalah

F_b = P_b + F_i = C P + F_i ; F_m < 0

dan beban yang dihasilkan pada member yang terhubung adalah

F_m = P_m – F_i = (1-C) P – F_i ; F_m < 0

Hasil ini hanya berlaku selama beberapa beban penjepitan tetap berada di anggota.

Tabel di bawah berguna memberikan beberapa informasi tentang nilai relatif dari kekakuan yang dihadapi. Pegangan hanya berisi dua member, keduanya dari baja, dan tidak ada ring. Rasio C dan 1 C adalah koefisien P. Mereka menggambarkan proporsi beban eksternal yang diambil oleh baut dan oleh membernya masing-masing. Dalam semua kasus, member mengambil alih 80 persen dari beban eksternal. Pikirkan betapa pentingnya ini ketika ada beban kelelahan. Perhatikan juga bahwa membuat cengkeraman lebih lama menyebabkan member mengambil persentase yang lebih besar dari beban eksternal.

Desain screw dengan FEA

Metode yang 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.

Author: admin