Hampir semua produk teknik dengan kompleksitas yang berbeda-beda menggunakan ulirpengencang. Dibandingkan dengan sebagian besar metode sambungan lainnya, keuntungan utama pengencang berulir adalah dapat dibongkar dan digunakan kembali.
Fitur ini biasanya menjadi alasan mengapa pengencang berulir lebih disukai daripada metode sambungan lainnya, dan sering kali memainkan peran penting dalam menjaga integritas struktural produk.
Namun, hal ini juga merupakan sumber masalah yang signifikan pada mesin dan komponen lainnya. Penyebab masalah ini terletak pada-mekanismenya yang mengendur dengan sendirinya. Mekanisme-melonggarkan diri ini telah lama menjadi masalah, dan selama 150 tahun terakhir, para desainer telah mengembangkan metode untuk mencegah terjadinya hal ini.
Banyak jenis metode penguncian umum untuk pengencang berulir ditemukan lebih dari 100 tahun yang lalu, namun baru dalam beberapa tahun terakhir mekanisme utama yang menyebabkan-melonggarkannya sendiri telah dipahami. Ada banyak mekanisme yang dapat menyebabkan pengencang berulir menjadi kendor, yang dapat dibagi menjadi kelonggaran rotasi dan kelonggaran non-rotasi.
Pelonggaran Rotasi dan Non-Rotasi
Pada sebagian besar aplikasi, pengencang berulir dikencangkan, dan beban awal diterapkan pada sambungan. Pelonggaran dapat dipahami sebagai hilangnya preload setelah proses pengencangan selesai. Hal ini dapat terjadi dalam dua cara:
Pelonggaran rotasi, biasanya disebut sebagai-pelonggaran otomatis, mengacu pada rotasi pengikat akibat pengaruh beban eksternal.
Pelonggaran non-rotasi mengacu pada hilangnya pramuat tanpa pergerakan relatif antara thread internal dan eksternal.
Kelonggaran Pengencang Disebabkan oleh Pelonggaran Non-{0}}Rotasi
Pelonggaran non-rotasi dapat terjadi karena deformasi pengikat itu sendiri atau komponen yang terhubung setelah perakitan. Ini adalah akibat dari keruntuhan plastis sebagian antarmuka ini.
Tampilan yang Diperbesar dari Kontak Permukaan Kasar
Ketika dua permukaan bersentuhan satu sama lain, masing-masing permukaan memikul beban permukaan bantalan. Karena luas kontak sebenarnya jauh lebih kecil daripada luas permukaan, bahkan pada beban sedang, tegangan lokal yang sangat tinggi akan terus ditanggung, yang melebihi kekuatan luluh material.
Hal ini dapat menyebabkan keruntuhan sebagian permukaan setelah operasi pengencangan selesai; keruntuhan ini biasanya disebut dengan penyematan.
Besarnya gaya penjepit yang hilang akibat penanaman bergantung pada kekakuan baut dan komponen yang disambung, jumlah permukaan kontak yang ada pada sambungan, kekasaran permukaan, dan tegangan permukaan bantalan yang diterapkan.
Dalam kondisi tegangan permukaan sedang, penempelan biasanya menyebabkan hilangnya gaya penjepit sekitar 1% hingga 5% dalam beberapa detik pertama setelah sambungan dikencangkan. Ketika sambungan kemudian dikenai beban dinamis yang diterapkan, gaya penjepitan dapat semakin berkurang karena perubahan tekanan yang terjadi pada permukaan kontak sambungan.
Jika tegangan dukung permukaan dijaga di bawah kekuatan luluh tekan material komponen yang disambung, jumlah kerugian penanaman dapat dihitung dan dikompensasikan dalam desain sambungan.
Teori Junker tentang Pengikat Diri-Melonggarkan
Pada tahun 1969, Gerhard Junker menggunakan hasil uji teknik untuk mendukung teorinya tentang mengapa pengencang berulir kendor secara otomatis. Temuan utamanya adalah ketika terjadi gerakan relatif antara benang kawin dan antara permukaan bantalan pengikat dan bahan penjepit, pengikat yang sudah dimuat sebelumnya akan kendor karena rotasi.
Ditemukan juga bahwa beban dinamis transversal menyebabkan kelonggaran yang lebih parah dibandingkan beban dinamis aksial. Alasannya adalah bahwa pergerakan radial pada beban aksial jauh lebih kecil dibandingkan dengan pergerakan radial pada beban transversal.
Gerakan Melintang dari Sambungan Baut
Junker menunjukkan bahwa pengikat yang sudah dimuat sebelumnya akan-mengendur dengan sendirinya ketika terjadi gerakan relatif antara benang yang berpasangan dan permukaan bantalan pengikat. Hal ini terjadi bila gaya transversal yang bekerja pada sambungan lebih besar dibandingkan gaya gesek yang dihasilkan oleh beban awal baut.
Untuk perpindahan transversal kecil, pergerakan relatif dapat terjadi antara sisi ulir dan permukaan kontak bantalan. Setelah celah ulir diatasi, baut akan terkena gaya lentur, dan jika geser melintang terus berlanjut, akan terjadi geser pada permukaan bantalan di bawah kepala baut.
Setelah dimulai, untuk sementara tidak akan ada gesekan pada ulir dan di bawah kepala baut. Torsi-pelonggaran otomatis yang dihasilkan oleh beban awal yang bekerja pada sudut heliks ulir menyebabkan rotasi yang sesuai antara mur dan baut. Dengan gerakan melintang yang berulang, mekanisme ini dapat menyebabkan pengikat menjadi longgar sepenuhnya.
Untuk mempelajari penyebab kelonggaran, Junker mengembangkan mesin pengujian, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, yang mengukur efektivitas{0}}kelonggaran desain pengikat.
Mesin Uji Pengikat Junker
Bantalan bola digunakan untuk menghilangkan efek gesekan antara pelat bergerak dan pelat tetap. Ketika gerakan melintang diterapkan dari pelat bergerak yang menjepit mur, sel beban terus memantau beban baut.
Dibandingkan dengan standar uji getaran biasa, hilangnya beban awal dapat diukur selama pengujian, dan grafik beban awal versus nomor siklus dapat diplot.
Prinsip mesin Junker adalah perpindahan melintang yang dihasilkan oleh bubungan menyebabkan pengikat berosilasi, mengatasi gaya gesekan pengikat sehingga menghasilkan kelonggaran.
Tangkapan Layar Mesin Uji Junker
Kurva Pelonggaran Uji Getaran Junker
Melalui pengujian Junker, performa berbagai desain anti-pelonggaran pengencang dapat dibandingkan. Selama dua dekade terakhir, sejumlah besar penelitian tentang desain anti-pelonggaran pengencang yang ada telah diselesaikan untuk membandingkan sifat anti-pelonggaran.
Untuk perbandingan yang efektif, penting untuk menggunakan amplitudo getaran yang sama, karena hal ini mempunyai dampak yang signifikan terhadap hasil. Gambar di bawah menunjukkan hasil pengujian tipikal mesin cuci pegas.
Pengujian menunjukkan bahwa menempatkan ring pegas heliks di bawah kepala baut sebenarnya mempercepat pelonggaran. Yang lain juga telah membuktikan bahwa penggunaan mesin cuci tersebut memiliki kinerja yang mirip dengan penggunaan baut tanpa alat pengunci.
Banyak OEM besar, yang menyadari temuan ini, tidak lagi menetapkan mesin cuci tersebut dalam standar internal mereka.
Banyak perangkat pengunci yang digunakan untuk pengencang berulir didasarkan pada pencegahan pergerakan relatif antara ulir (misalnya, mur pengunci nilon) atau pergerakan relatif antara permukaan bantalan dan komponen yang disambung (misalnya, berbagai jenis ring "pengunci").
Namun, baik Junker maupun peneliti selanjutnya lainnya telah menunjukkan pentingnya mencegah pergerakan melintang pada sambungan: desain sambungan baut yang sesuai memastikan bahwa gaya penjepitan baut cukup untuk mencegah pergerakan melintang melalui gesekan pelat penghubung, sehingga menghindari kendor.
Selama tahap desain, hal ini dapat dicapai dengan memilih ukuran dan kekuatan pengikat yang sesuai sehingga beban awal dapat menghasilkan gesekan yang cukup untuk menahan pergerakan sambungan yang disebabkan oleh beban eksternal.
Kesimpulan Sekrup Jun
Penyebab mendasar kendornya pengikat ulir adalah pergerakan sambungan, terutama geser melintang pada sambunganbenang bautdan permukaan bantalan. Jika beban awal yang cukup dapat diperoleh dari baut untuk mencegah pergerakan sambungan, tidak diperlukan alat pengunci, karena gesekan akan menyatukan bagian-bagian tersebut.
Masalah utama dalam desain pengikat berulir adalah memastikan bahwa beban awal cukup untuk menyatukan bagian-bagian dengan kuat ketika terjadi perubahan kondisi gesekan.
Grafik ini menunjukkan pengaruh perubahan gesekan pada preload baut.
Kunci Mencegah Kendornya adalah Menyediakan Preload Baut yang Cukup
Umumnya sambungan harus dirancang berdasarkan beban awal minimum yang dihasilkan pada koefisien gesekan maksimum; merancang menggunakan nilai preload rata-rata akan menyebabkan banyak kelonggaranbaut.
Pada saat yang sama, kerugian pramuat yang disebabkan oleh penyematan juga perlu dipertimbangkan. Untuk membatasi jumlah penempelan, penting untuk memastikan kisaran tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh material yang dijepit.
Dalam kasus di mana pergerakan sambungan tidak dapat dicegah, misalnya, dengan adanya pemuaian termal, alat pengunci dengan kemampuan yang telah terbukti harus ditentukan.
