## ANALISA DONGKRAK ULIR DENGAN BEBAN 4000 KG

## Cahya Sutowo
Jurusan Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta
Abstrak. Untuk  melakukan  penelitian  tentang  kemampuan  dari  dongkrak  ulir  ini  adalah ketahanan atau kekuatannya terhadap beban yang akan diangkatnya harus melalui tahapan- tahapan yang akan dilakukan, diantaranya : Diameter utama (dc) dari baut atau poros berulir untuk  mempertimbangkan  bahan  dongkrak  ini  menerima  gaya  tekan,  hasil  dari  analisanya didapat  diameter  utamanya  (  dc    =    20,2  mm  2,02  cm  ).  Torsinya  (T1)  didapatkan  1263,4  kg/cm  .  Tegangan  geser  akibat  torsi  293,26  kg/cm 2 .  Maka  didapatkan  tegangan principal maksimal fc (maks)  762,7 kg/cm 2 . Diperoleh Tegangan geser maksimum (fs maks  437,7295 kg/cm 2 ).
Selanjutnya diperoleh : Tinggi  Mur  (Nut)  =  7,83 cm, adapun  jumlah  uliran yang terdapat pada murnya adalah 8 uliran. Tegangan geser pada mur (nut) = 189,566 kg/cm 2 . Dari semua hasil  analisa  maka  didapat  tinggi  body  39,8  40  cm.  Dan  Efisiensi  dari  dongkrak  ulir  ini adalah  0,167 = 16,7%.
Kata kunci : dongkrak ulir

## PENDAHULUAN

## LATAR BELAKANG
Dongkrak  merupakan  salah  satu  alat  yang  sangat  dibutuhkan  bagi  setiap  pemilik kendaraan,  khususnya  dibengkel  -  bengkel  mobil.  Meskipun  bentuk  dan  konstruksi  dari  alat ini sangat sederhana namun fungsinya sangat penting. Karena dengan dongkrak, mengganti ban mobil atau memperbaiki mesin bagian bawah mobil dapat dikerjakan lebih mudah. Pada prinsipnya  memang  pesawat  angkat  atau  alat  pengangkat  jenis  dongkrak  ini  harus menggunakan  tenaga  manusia  untuk  menggerakkan  ulirnya  guna  mengangkat  beban  dari kendaraan  atau  mobil  yang  akan  diservis,  namun  memang  peranan  dari  dongkrak  sangat dibutuhkan. Dongkrak ulir ini juga banyak digunakan dibengkel-bengkel mobil yang fungsinya juga untuk mengangkat beban dari kendaraan.
Beban  chassis  dan  body  adalah  beban  yang  harus  ditanggung  sepenuhnya  oleh dongkrak  tersebut.  Kerja  daripada  dongkrak  ulir  sangat  berat karena harus  menahan  beban dari mobil dengan waktu yang tidak dibatasi, kerja dari dongkrak ini akan selesai tergantung dari cepatnya proses service atau perbaikan yang dikerjakan.

## LANDASAN TEORI

## SISTEM DONGKRAK
Sistem  dongkrak  adalah  suatu  mekanisme  pengangkat  beban  atau  suatu  alat  angkat sederhana.  Pengangkatan  beban  yang  diangkat  pada  umumnya  dengan  menggunakan batang panjang.

## FUNGSI SISTEM DONGKRAK
Sistem  dongkrak  mempunyai  fungsi  sebagai  alat  bantu  angkat.  Pada  proses  kerjanya dongrak  biasanya  menggunakan  ulir,  roda  gigi  dan  tekanan  fluida  seperti  zat  cair  ataupun udara.
Konstruksi  daripada  dongkark  harus  disesuaikan  denagn  kapasitas  beban  yang  akan diangkat. Dongkrak akan sangat membantu dan mempermudah manusia untuk mengangkat beban untuk jangka waktu lama dengan beban yang tidak mampu diangkat oleh manusia.

## DONGKRAK ULIR
Dongkrak  ulir  adalah  sebuah  alat  angkat  sederhana.  Pengangkatan  bebannya  dengan menggunakan ulir sebagai transmisi gerakan daripada mangkuk (cup) dongkrak pada proses pengangkatan beban.

## Gambar 1 Konstruksi Dongkrak Ulir
Dari  gambar  1,  dapat  kita  lihat  bahwa  komponen  -  komponen  konstruksi  dongkrak  ulir terdiri dari :
1. Mangkuk (Cup);
2. Tangkai ( Handle);
3. Kepala (Head);
4. Mur (Nut);
5. Body (Kaki Penyangga);
6. Poros berulir (Screwed Spindle);
7. Base (Landasan);

## KOMPONEN-KOMPONEN UTAMA SISTEM DONGKRAK ULIR
a.  HANDLE / LEVER
Handle  atau  lever  merupakan  komponen  yang  berfungsi  sebagai  penggerak  utama dengan  menggunakan  cara  kerja  momen  untuk  menggerakkan  batang  poros  berulir (screwed spindle) keatas dan kebawah yang meneima beban.
Sebagai  komponen  yang  melakukan  kerja  yang  besar,  handle  haruslah  terbuat  dari bahan  yang  mempunyai  kekuatan  atau  ketahanan  yang  cukup  besar  pula.  Bahan  yang umum digunakan sebagai handle (lever) dakh baja mild steel C60. b.  HEAD
Pada  konstruksi  dongkrak  ulir,  komponen  head  menyatu  dengan  handle.  Handle yang  berputarakan  mengakibatkan  head  juga  akan  berputar.  Putaran  head  akan mengangkat atau menurunkan batang poros.
Sebagai  satu  kesatuan  dengan  handle,  head  juga  terbuat  dari  bahan  yang  sama, yaitu baja mild steel C60. Head juga berfungsi sebagai dudukan dari mangkuk (cup). c.  MANGKUK ( CUP ) Mangkuk  (cup)  ini  mempunyai  fungsi  sebagai  dudukan  dari  benda  yang  akan diangkat.
Konstruksi  dari  mangkuk  (cup)  ini  dapat  dilihat  dari  gambar  2.  Konstruksi  seperti mangkuk itu bertujuan agar benda yang ditopang tidak tergelincir ke kiri atau ke kanan.

## Gambar 2 Konstruksi Mangkuk Pada Dongkrak Ulir
Keterangan gambar :
W = Beban  dari kendaraan / mobil R 1
= Jari-jari kepala (head) dalam mangkuk pengangkat beban
R = Jari-jari rata-rata mangkuk R 2
= Jari-jari pin dalam mangkuk dengan ulir
d
= diameter baut ulir dongkrak

## d.  MUR ( NUT )
Nut ini berfungsi untuk mengubah gerak putar menjadi gerak angkat. Nut merupakan bagian  penting  dalam  perpindahan  gerak  poros  (Spindle).  Selain  berfungsi  sebagai perubah  gerak  putar  menjadi  gerak  angkat,  ulir  yang  terdapat  didalam  mur  (Nut)  juga berguna untuk menahan gerak turun batang poros (Spindle) akibat beban yang diterima.
e.  BODY
Body  berfungsi  sebagai  penahan  beban  dan  penyeimbang  (Balancing),  jumlah  dari body  pada  sebuah  dongkrak  ulir  ada  empat  batang.  Sebagai  kaki  dari  dongkrak  ulir, bahan dari body harus mempunyai daya tahan atau kekuatan yang tinggi.
f. POROS BERULIR ( SCREWED SPINDLE )
Dari  keseluruhan  pada  dongkrak  ulir,  batang  poros  berulir  (Screwed  Spindle) merupakan komponen utamanya. Hal ini dikarenakan mengingat fungsi dari batang poros ini yang sangat menentukan tinggi angkat sebuah dongkrak.
Batang  poros  berulir  (Screwed  Spindle)  memiliki  ulir  yang  sama  seperti  ulir  yang terdapat di nut.

## g.  BASE ( LANDASAN )
Fungsi  dari  base  tidak  jauh  berbeda  dengan  body.  Hanya  saja  bisa  tambahkan sebagai  alas  dan  penguat  konstruksi  serta  sebagai  perata  pada  saat  dongkrak  ulir digunakan.
W R 1 R 2 R d Mangkuk (Cup)

## METODOLOGI PENELITIAN

## DATA TEKNIS DONGKRAK ULIR DENGAN KAPASITAS 4000 KG
Pada  perancangan  dongkrak  ulir  ini,  digunakan  beberapa  data  teknis  untuk  kekuatan elastis  bahan  (material)  dan  juga  beberapa  data  yang  berdasarkan  referensi  dan  assumsi, sehingga bisa digunakan acuan untuk perancangan pada batas yang aman.
- Beban yang diangkat (weight) ( W ) 4000 kg - Maximum tinggi angkat screw (lift of screw) ( L ) 25 cm - Kekuatan elastisitas bahan baut (screw) terhadap tegangan dan  tekanan ( f ec /f et ) 2500 kg/cm 2 - Kekuatan elastisitas bahan baut (screw) terhadap geseran ( f es ) 1500 kg/cm 2 - Kekuatan elastisitas bahan mur (nut) terhadap tegangan ( f et (nut) ) 1250 kg/cm 2 - Kekuatan elastisitas bahan mur (nut) terhadap tekanan ( f ec (nut) ) 1150 kg/cm 2
No Y Hasil perencanaan dan gambar detail mesin
Pengumpulan data : Beban, Tinggi angkat maks, Kekuatan elastic baut & mur,
Faktor keamanan
END
Analisa komponen-komponen dongkrak ulir : - Analisa baut (screw) untuk spindel - Analisa mur (nut) - Analisa handle & mangkuk (cup) - Analisa body dongkrak - Effisiensi dongkrak ulir 1.  Perbandingan  kekuatan elastis bahan : - f ec /f et : fc - f ec /f et :  fs 2.  Perbandingan harga kritis
-
- Kekuatan elastisitas bahan mur (nut) terhadap geseran ( f es (nut) ) 1050 kg/cm 2 - Tekanan bantalan (bearing) antara baut & mur ( P b ) 175 kg/cm 2 - Modulus elastisitas besi cor/tuang (cast iron) ( E ) 21000 kg/cm 2

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Harga Diameter Utama (Core Diameter) Baut (Screw)
Dimana:
W     = beban yang diangkat = 4000 Kg
= Kekuatan elastisitas bahan baut terhadap tegangan dan tekanan = 2500 kg/cm 2 . FS    = faktor keamanan statis = 2
d c = 20,2 mm
Harga Torsi Untuk Memutar Baut (Screw) Pada Mur (Nut) (T 1 )
Dimana :
P     =  Usaha (gaya)  yang dilakukan W    =  Beban yang diangkat = 4000 kg α    =  sudut kemiringan baut =   tan α = 0,062 µ      =  Koefisien gesekan antara baut dan mur =  tan ø = 0,14 d =  diameter rata-rata baut = 3,1 cm
Gambar 3 Gaya-gaya yang bekerja pada ulir pada saat menerima beban
Gaya yang bekerja pada suatu bidang dengan gaya gesek adalah:
   W W P W R N F W
Gaya yang bekerja pada bidang ulir di atas adalah:
Jadi besar torsi untuk memutar baut dan mur adalah:


## Harga Tegangan Geser Akibat Adanya Torsi
Tegangan Principal Maksimum (Tegangan atau Tekanan)

## (harga tegangan prinsipal maksimum)
f c (maks.) <    f et
762,7 kg/cm 2 <  2500 kg/cm 2 = Faktor yang diijinkan dapat digunakan cukup aman.
Karena  kekuatan    elastisitas  baut  maksimum    lebih  kecil  dari  kekuatan  elastisitas  baut yang  diijinkan.Jika kekuatan  elastisitas  baut maksimum  lebih  besar  dari  kekuatan  elastisitas diijinkan , maka  baut tersebut akan patah atau rusak.

## Tegangan Geser Maksimum
Dilihat  bahwa  harga  tegangan  geser  maksimum  <  harga  kekuatan  elastisitas  bahan, maka dapat disimpulkan bahan ini cukup aman digunakan.
f s (maks.) <  f et
4372,73 kg/cm 2 <  2500 kg/cm 2 = Faktor yang diijinkan dapat digunakan cukup aman.
Harga Tinggi Nut
Dimana :
P b
=  Tekanan bantalan (bearing) antara baut dan mur
=  175  kg/cm 2 W = Beban yang diangkat  =  4000 kg d o =  diameter luar spindel = 3,4 cm d c =  diameter utama baut = 2,8 cm n        =  jumlah ulir
Maka: tinggi nut (h) adalah : h = nxp = 4,8 cm
Tegangan Geser Pada Baut (Screw)
Jadi telah didapatkan Tegangan Geser pada baut adalah 189,566  kg/cm 2
Tegangan Geser Pada Mur (Nut)
ANALISA HANDLE DAN MANGKUK ( CUP )
Diameter  kepala  (head)  yang  berada  diatas  batang  berulir  (Spindle)  biasanya  nilainya diambil 1,75 kali harga diameter baut (screw), maka : D 3 =  1,75 do = 1,75 x 2,8  = 4,9 ≈  5 cm Kepala  (head)  mempunyai  dua  buah  lubang  pada  sisi  kanan  sebagai  lubang  masuk handle  atau  untuk  memutar  mur  (screw).  Dudukan  dari  mangkuk  (cup)  dibuat  sebanding dengan  diameter  dari  kepala  (head),  yaitu  berdiameter  5  cm.  Mangkuk  (cup)  dipasangkan pada  kepala  (head)  dengan  menggunakan  sebuah  pin  yang  biasanya  berdiameter  (D 4 )  =  2 cm. Pin berguna untuk menjaga kelonggaran pada mangkuk (cup). Ukuran lain dari mangkuk (cup) yaitu :
 Tinggi mangkuk
= 5 cm
 Tebal mangkuk
= 1 cm
 Diameter bagian atas mangkuk
= 16 cm

## Harga Torsi Untuk Mengatasi Gesekan Pada Screwed
Untuk menganalisa torsi yang berguna untuk mengatasi gesekan pada bagian atas baut (screw). Dengan mengasumsikan bahwa terjadi tekanan merata :
Dimana :
Jadi T 2 = 1040 kg.cm Maka total dari torsi yang bekerja pada handle adalah
T =  T 1 +  T 2 =  2303,4 kg.cm dengan  mengasumsikan bahwa gaya yang diberikan oleh setiap orang adalah 40 kg, maka panjang dari handle yang dibutuhkan :
dengan  menambahkan  panjang  sebagai  pegangan  maka  didapat  panjang  keseluruhan adalah 70 cm .
Momen Bengkok Pada Handle
Dengan  memperhitungkan  adanya  momen  bengkok  yang  terjadi  pada  handle,  maka tekanan bengkok maksimum yang tejadi pada handle adalah :
M =  Gaya yang bekerja  x  Panjang lengan handle
=  2800 kg.cm
dengan  mengasumsikan  bahwa  bahan  yang  digunakan  untuk  handle  adalah  bahan  yang sama digunakan untuk baut (screw) untuk itu tegangan bengkok dapat diambil
Harga Diameter Handle Dengan mengetahui bahwa :
maka D = 3
Harga tinggi kepala ( head ) ( H ) diambil dua kali diameter handle , yaitu : H  =  2D =  6 cm.
Setelah  menganalisa  baut  (screw)  terhadap  beban  lengkung.  Diketahui  bahwa  panjang efektif untuk beban lengkung dari baut (screw):
L =  Tinggi angkat baut (screw) + ½ tinggi mur (nut) =  L (screw) +  ½ h (nut) =  27,4 cm
Harga Beban Kritis (W cr ) Jika :   C  = faktor koefisien akhir = 0,25 (ketentuan) K   =  radius girasi =  C . d o =  0,85  cm F y =  2500 kg/cm 2
A y =  luas penampang
E    =  2,1 x 10 4 kg/cm 2
L =  panjang lengan efektif untuk beban lengkung dari baut =  27,4  cm
Dari  harga  beban  kritis  diatas,  dapat  disimpulkan  bahwa  tidak  mungkin  baut  (Screw) melengkung.
Hal ini disebabkan oleh harga  Wcr  >  W  ( 8774 kg  > 2000  Kg).

## ANALISA BODY DONGKRAK
Harga-harga dari body dongkrak ulir dapat dianalisa sebagai berikut :
 Diameter bagian atas body dongkrak ulir dapat dianalisa sebagai berikut :
D 5 =  1,5 D 2 =  1,5 (6) =  9  cm  Tebal body (t 2 ) t 2 =  0,25 d o =  0,25 (3,4) =  8,5  cm
 Diameter dalam bagian bawah body (D 6 ) D 6 =  2,25 D 2 =  13,5  cm
 Diameter luar bagian bosy (d 7 ) d 7 =  1,75  D 6 =  23,625  cm
 Tebal landasan (base) (t 3 ) t 3 =  2t 2 =  2 (8,5)  =  17 cm
 Tinggi body =   Tinggi angkat maks. + Tinggi nut + Tinggi tambahan 10 cm =   39,8
≈   40 cm

## Effisiensi Dongkrak Ulir
Diketahui  bahwa  torsi  yang  dibutuhkan  untuk memutar  baut  (screw)  tanpa  ada  gesekan adalah :
Maka efisiensi dari dongkrak ulir tersebut adah :

## KESIMPULAN
Disimpulkan  bahwa  setelah  melakukan  analisa  pada  dongkrak  ulir  ini  ternyata  untuk melakukan penganalisaan  tentang kemampuan dari  dongkrak ulir  ini adalah ketahanan atau kekuatannya  terhadap  beban  yang  akan  diangkatnya  harus  melalui  tahapan-tahapan  yang akan dilakukan, diantaranya :
 Diameter  utama  (dc)  dari  baut  atau  poros  berulir  untuk  mempertimbangkan  bahan dongkrak ini menerima gaya tekan, hasil dari analisanya didapat diameter utamanya ( dc = 2,2 cm ).
 Torsinya (T 1 ) didapatkan = 1263,4  kg/cm.
 Tegangan geser akibat torsi = 293,26  kg/cm 2 .
 Tegangan principal maksimal fc (maks) = 762,7 kg/cm 2 .
 Tegangan geser maksimum (fs maks ) = 437,7295 kg/cm 2 .
 Disimpulkan  bahan  ini  cukup  aman  untuk  digunakan  karena tegangan  geser  maksimum lebih kecil dari harga kekuatan elastisitas bahan.
Dari semua hasil analisa, maka didapat tinggi body = 39,8 cm ≈ 40 cm, dan efisiensi dari dongkrak ulir ini adalah  =  16,7 %. Jika melebihi batas tersebut,  akan terjadi friksi pada baut pemutarnya  yang  menyebabkan  baut  cepat  aus.  Jika  lebih  kecil  dari  harga  effisensinya mnyebabkan beban susah diangkat atau terlalu berat.
Maka  dapat  diketahui  kapasitas  dari  dongkrak  ulir  ini,  berapa  kemampuan  beban  yang dapat ditahannya atau diangkatnya tidak melebihi harga kritisnya (W cr ) yaitu seberat 8774 kg. Jadi masih cukup aman dan kuat untuk mengangkat beban seberat 4000 kg.

## SARAN
Sebelum menggunakan  dongkrak  ulir  ini,  pengguna  harus  memahami  cara  kerja  alat  ini dan  agar  dapat  beroperasi  dengan  baik,  maka  secara  berkala  sebaiknya  dilakukan pemeliharaan  terhadap  alat  ini  salah  satunya  dengan  memberikan  pelumas  pada  ulir  agar tidak cepat berkarat.
Bila dinilai dari segi efektifnya memang pesawat angkat atau dongkrak jenis dongkrak ulir ini  sudah  jarang  sekali  digunakan  baik  dibengkel-bengkel  atau  para  pemilik  kendaraan, karena  dibanding  jenis  dongkrak  yang  ada  sekarang  ini  sudah  lebih  mudah  dalam penggunaannya dan bentuknya yang lebih praktis.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Djokosetyardjo, Mesin Pengangkat 1 , Pradya Paramita, Jakarta, 1993 2.  Khurmi, R.S. and Gupta, J.K. A text Book of Machine Design , Eurashia Publishing House (P.vt) LTD, New Delhi, 1982
3.  Sularso.Kiyokatsu  Suga, Dasar  Perencanaan  dan  Pemilihan ,  Elemen  Mesin,  Jakrta, Pradnya Paramita, 1994
4.  Tata Surdia MS, Shinroko Saito, Pengetahuan Bahan Teknik , Jakarta, Pradnya Paramita, 1992
5.   TEDC Bandung, STATIKA , Depdikbud, Bandung, 1982
6.  Utomo, Alat Pengangkat dan Pompa , Pradya Paramita,Jakarta 1986