Kalkulator Ulir untuk Pengukuran Sekrup & Baut

Pendahuluan tentang Pengukuran Ulir

Pengukuran ulir adalah parameter penting bagi insinyur, tukang mesin, dan penggemar DIY yang bekerja dengan pengikat seperti sekrup, baut, dan mur. Kalkulator Ulir menyediakan cara yang sederhana namun kuat untuk menentukan dimensi ulir yang kritis termasuk kedalaman ulir, diameter minor, dan diameter pitch berdasarkan diameter mayor dan pitch (atau jumlah ulir per inci). Apakah Anda bekerja dengan sistem ulir metrik atau imperial, kalkulator ini membantu memastikan kecocokan, fungsi, dan pertukaran komponen ulir yang tepat dalam perakitan mekanis, proses manufaktur, dan aplikasi perbaikan.

Memahami geometri ulir sangat penting untuk memilih pengikat yang tepat, mengebor lubang dengan benar, dan memastikan komponen saling cocok. Panduan komprehensif ini menjelaskan dasar-dasar pengukuran ulir, rumus perhitungan, dan aplikasi praktis untuk membantu Anda bekerja dengan percaya diri dengan pengikat berulir di berbagai industri dan proyek.

Dasar-Dasar Pengukuran Ulir

Istilah Kunci Ulir

Sebelum masuk ke perhitungan, penting untuk memahami istilah dasar yang digunakan dalam pengukuran ulir:

• Diameter Mayor: Diameter terbesar dari sebuah ulir, diukur dari puncak ke puncak di sepanjang profil ulir.
• Diameter Minor: Diameter terkecil dari sebuah ulir, diukur dari akar ke akar di sepanjang profil ulir.
• Diameter Pitch: Diameter teoritis yang terletak di tengah antara diameter mayor dan minor.
• Pitch: Jarak antara puncak ulir yang berdekatan (ulir metrik) atau kebalikan dari jumlah ulir per inci (ulir imperial).
• Kedalaman Ulir: Jarak radial antara diameter mayor dan minor, yang menunjukkan seberapa dalam ulir dipotong.
• Jumlah Ulir per Inci (TPI): Jumlah puncak ulir per inci, digunakan dalam sistem ulir imperial.
• Lead: Jarak aksial yang dicapai komponen berulir dalam satu putaran penuh.
• Sudut Ulir: Sudut yang terbentuk antara sisi-sisi ulir (60° untuk metrik, 55° untuk imperial).

Standar dan Sistem Ulir

Dua sistem pengukuran ulir utama yang digunakan di seluruh dunia:

1. Sistem Ulir Metrik (ISO):

   • Ditandai dengan huruf 'M' diikuti oleh diameter mayor dalam milimeter
   • Menggunakan pitch yang diukur dalam milimeter
   • Sudut ulir standar adalah 60°
   • Contoh: M10×1.5 (diameter mayor 10mm dengan pitch 1.5mm)

2. Sistem Ulir Imperial (Unified/UTS):

   • Diukur dalam inci
   • Menggunakan jumlah ulir per inci (TPI) sebagai pengganti pitch
   • Sudut ulir standar adalah 60° (aslinya 55° untuk ulir Whitworth)
   • Contoh: 3/8"-16 (diameter mayor 3/8" dengan 16 ulir per inci)

Rumus Pengukuran Ulir

Perhitungan Kedalaman Ulir

Kedalaman ulir menunjukkan seberapa dalam ulir dipotong dan merupakan dimensi kritis untuk keterlibatan ulir yang tepat.

Untuk Ulir Metrik:

Kedalaman ulir (h) dihitung sebagai:

$h = 0.6134 \times P$

Di mana:

• h = kedalaman ulir (mm)
• P = pitch (mm)

Untuk Ulir Imperial:

Kedalaman ulir (h) dihitung sebagai:

$h = 0.6134 \times \frac{25.4}{TPI}$

Di mana:

• h = kedalaman ulir (mm)
• TPI = jumlah ulir per inci

Perhitungan Diameter Minor

Diameter minor adalah diameter terkecil dari ulir dan penting untuk menentukan jarak bebas dan kecocokan.

Untuk Ulir Metrik:

Diameter minor (d₁) dihitung sebagai:

$d_1 = d - 2h = d - 1.226868 \times P$

Di mana:

• d₁ = diameter minor (mm)
• d = diameter mayor (mm)
• P = pitch (mm)

Untuk Ulir Imperial:

Diameter minor (d₁) dihitung sebagai:

$d_1 = d - 1.226868 \times \frac{25.4}{TPI}$

Di mana:

• d₁ = diameter minor (mm atau inci)
• d = diameter mayor (mm atau inci)
• TPI = jumlah ulir per inci

Perhitungan Diameter Pitch

Diameter pitch adalah diameter teoritis di mana ketebalan ulir sama dengan lebar ruang.

Untuk Ulir Metrik:

Diameter pitch (d₂) dihitung sebagai:

$d_2 = d - 0.6495 \times P$

Di mana:

• d₂ = diameter pitch (mm)
• d = diameter mayor (mm)
• P = pitch (mm)

Untuk Ulir Imperial:

Diameter pitch (d₂) dihitung sebagai:

$d_2 = d - 0.6495 \times \frac{25.4}{TPI}$

Di mana:

• d₂ = diameter pitch (mm atau inci)
• d = diameter mayor (mm atau inci)
• TPI = jumlah ulir per inci

Cara Menggunakan Kalkulator Ulir

Kalkulator Ulir kami menyederhanakan perhitungan kompleks ini, memberikan pengukuran ulir yang akurat dengan hanya beberapa input. Ikuti langkah-langkah ini untuk menggunakan kalkulator dengan efektif:

1. Pilih Jenis Ulir: Pilih antara sistem ulir metrik atau imperial berdasarkan spesifikasi pengikat Anda.

2. Masukkan Diameter Mayor:

   • Untuk ulir metrik: Masukkan diameter dalam milimeter (misalnya, 10mm untuk baut M10)
   • Untuk ulir imperial: Masukkan diameter dalam inci (misalnya, 0.375 untuk baut 3/8")

3. Tentukan Pitch atau TPI:

   • Untuk ulir metrik: Masukkan pitch dalam milimeter (misalnya, 1.5mm)
   • Untuk ulir imperial: Masukkan jumlah ulir per inci (misalnya, 16 TPI)

4. Lihat Hasil: Kalkulator secara otomatis akan menampilkan:

   • Kedalaman ulir
   • Diameter minor
   • Diameter pitch

5. Salin Hasil: Gunakan tombol salin untuk menyimpan hasil untuk dokumentasi atau perhitungan lebih lanjut.

Contoh Perhitungan

Contoh Ulir Metrik:

Untuk baut M10×1.5:

• Diameter Mayor: 10mm
• Pitch: 1.5mm
• Kedalaman Ulir: 0.6134 × 1.5 = 0.920mm
• Diameter Minor: 10 - 1.226868 × 1.5 = 8.160mm
• Diameter Pitch: 10 - 0.6495 × 1.5 = 9.026mm

Contoh Ulir Imperial:

Untuk baut 3/8"-16:

• Diameter Mayor: 0.375 inci (9.525mm)
• TPI: 16
• Pitch: 25.4/16 = 1.588mm
• Kedalaman Ulir: 0.6134 × 1.588 = 0.974mm
• Diameter Minor: 9.525 - 1.226868 × 1.588 = 7.574mm
• Diameter Pitch: 9.525 - 0.6495 × 1.588 = 8.493mm

Aplikasi Praktis dan Kasus Penggunaan

Rekayasa dan Manufaktur

Perhitungan ulir sangat penting dalam berbagai proses rekayasa dan manufaktur:

1. Desain Produk: Insinyur menggunakan pengukuran ulir untuk menentukan pengikat yang memenuhi kebutuhan beban dan batasan ruang.

2. Pemrosesan CNC: Tukang mesin perlu dimensi ulir yang akurat untuk memprogram operasi pemotongan ulir pada mesin bubut dan penggilingan.

3. Pengendalian Kualitas: Inspektur memverifikasi dimensi ulir untuk memastikan kepatuhan terhadap spesifikasi dan standar.

4. Pemilihan Alat: Memilih pahat, ulir, dan pengukur ulir yang tepat memerlukan pengetahuan tentang dimensi ulir.

5. Pencetakan 3D: Merancang komponen berulir untuk manufaktur aditif memerlukan spesifikasi ulir yang tepat.

Perbaikan Otomotif dan Mekanis

Bahkan untuk proyek rumah, memahami pengukuran ulir bisa sangat berharga:

1. Perakitan Furnitur: Mengidentifikasi pengikat yang tepat untuk perakitan atau perbaikan.

2. Perbaikan Pipa: Menyesuaikan jenis dan ukuran ulir untuk sambungan dan perlengkapan pipa.

3. Pemeliharaan Sepeda: Bekerja dengan standar ulir khusus yang digunakan dalam komponen sepeda.

4. Kandang Elektronik: Memastikan keterlibatan ulir yang tepat untuk sekrup pemasangan dalam perangkat elektronik.

5. Peralatan Taman: Memperbaiki atau mengganti komponen berulir dalam alat taman dan kebun.

Alternatif untuk Perhitungan Ulir Standar

Sementara rumus yang diberikan dalam kalkulator ini mencakup ulir V standar (ulir metrik ISO dan ulir Unified), ada bentuk ulir lain dengan metode perhitungan yang berbeda:

1. Ulir Acme: Digunakan untuk transmisi daya, ini memiliki sudut ulir 29° dan perhitungan kedalaman yang berbeda.

2. Ulir Buttress: Dirancang untuk beban tinggi dalam satu arah, dengan profil ulir asimetris.

3. Ulir Persegi: Menawarkan efisiensi maksimum untuk transmisi daya tetapi lebih sulit untuk diproduksi.

4. Ulir Miring: Digunakan dalam sambungan pipa, memerlukan perhitungan yang memperhitungkan sudut miring.

5. Ulir Multi-start: Memiliki beberapa heliks ulir, memerlukan penyesuaian pada perhitungan lead dan pitch.

Untuk bentuk ulir khusus ini, rumus dan standar tertentu harus dirujuk.

Sejarah Standar dan Pengukuran Ulir

Perkembangan sistem ulir yang distandarisasi memiliki sejarah yang kaya yang berlangsung selama beberapa abad:

Perkembangan Awal

Sebelum distandarisasi, setiap pengrajin membuat komponen berulir mereka sendiri, sehingga pertukaran tidak mungkin dilakukan. Upaya pertama untuk standarisasi muncul pada akhir abad ke-18:

• 1797: Henry Maudslay mengembangkan mesin bubut pemotong ulir pertama, memungkinkan produksi ulir yang lebih konsisten.
• 1841: Joseph Whitworth mengusulkan sistem ulir yang distandarisasi di Inggris, dengan sudut ulir 55° dan pitch tertentu untuk setiap diameter.
• 1864: William Sellers memperkenalkan sistem ulir yang disederhanakan di Amerika Serikat, dengan sudut ulir 60°, yang menjadi Standar Amerika.

Evolusi Standar Modern

Abad ke-20 menyaksikan kemajuan signifikan dalam standarisasi ulir:

• 1948: Standar Ulir Terpadu (UTS) ditetapkan sebagai kompromi antara sistem Amerika dan Inggris.
• 1960-an: Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) mengembangkan standar ulir metrik, yang telah menjadi sistem yang dominan di seluruh dunia.
• 1970-an: Banyak negara mulai beralih dari sistem imperial ke sistem metrik.
• Hari Ini: Baik sistem ulir metrik ISO maupun imperial Unified coexist, dengan metrik menjadi lebih umum dalam desain baru secara global, sementara ulir imperial tetap umum di Amerika Serikat dan sistem warisan.

Kemajuan Teknologi

Teknologi modern telah merevolusi pengukuran dan pembuatan ulir:

• Mikrometer dan Kaliper Digital: Memungkinkan pengukuran dimensi ulir yang tepat.
• Pengukur Pitch Ulir: Memungkinkan identifikasi cepat pitch ulir atau TPI.
• Kompilator Optik: Memberikan inspeksi visual detail dari profil ulir.
• Mesin Pengukur Koordinat (CMM): Menawarkan pengukuran ulir otomatis dan presisi tinggi.
• Pemindaian 3D: Membuat model digital dari ulir yang ada untuk analisis atau reproduksi.

Contoh Kode Pengukuran Ulir

Berikut adalah contoh cara menghitung dimensi ulir dalam berbagai bahasa pemrograman:

1' Fungsi Excel VBA untuk Perhitungan Ulir Metrik
2Function MetricThreadDepth(pitch As Double) As Double
3    MetricThreadDepth = 0.6134 * pitch
4End Function
5
6Function MetricMinorDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
7    MetricMinorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch)
8End Function
9
10Function MetricPitchDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
11    MetricPitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch)
12End Function
13
14' Penggunaan:
15' =MetricThreadDepth(1.5)
16' =MetricMinorDiameter(10, 1.5)
17' =MetricPitchDiameter(10, 1.5)
18

1def calculate_thread_dimensions(major_diameter, thread_type, pitch=None, tpi=None):
2    """Menghitung dimensi ulir untuk ulir metrik atau imperial.
3    
4    Args:
5        major_diameter (float): Diameter mayor dalam mm atau inci
6        thread_type (str): 'metric' atau 'imperial'
7        pitch (float, optional): Pitch ulir dalam mm untuk ulir metrik
8        tpi (float, optional): Jumlah ulir per inci untuk ulir imperial
9        
10    Returns:
11        dict: Dimensi ulir termasuk kedalaman ulir, diameter minor, dan diameter pitch
12    """
13    if thread_type == 'metric' and pitch:
14        thread_depth = 0.6134 * pitch
15        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch)
16        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch)
17    elif thread_type == 'imperial' and tpi:
18        pitch_mm = 25.4 / tpi
19        thread_depth = 0.6134 * pitch_mm
20        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch_mm)
21        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch_mm)
22    else:
23        raise ValueError("Parameter input tidak valid")
24        
25    return {
26        'thread_depth': thread_depth,
27        'minor_diameter': minor_diameter,
28        'pitch_diameter': pitch_diameter
29    }
30
31# Contoh penggunaan:
32metric_results = calculate_thread_dimensions(10, 'metric', pitch=1.5)
33imperial_results = calculate_thread_dimensions(0.375, 'imperial', tpi=16)
34
35print(f"Metric M10x1.5 - Kedalaman Ulir: {metric_results['thread_depth']:.3f}mm")
36print(f"Imperial 3/8\"-16 - Kedalaman Ulir: {imperial_results['thread_depth']:.3f}mm")
37

1function calculateThreadDimensions(majorDiameter, threadType, pitchOrTpi) {
2  let threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter, pitch;
3  
4  if (threadType === 'metric') {
5    pitch = pitchOrTpi;
6  } else if (threadType === 'imperial') {
7    pitch = 25.4 / pitchOrTpi; // Mengonversi TPI ke pitch dalam mm
8  } else {
9    throw new Error('Jenis ulir tidak valid');
10  }
11  
12  threadDepth = 0.6134 * pitch;
13  minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
14  pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
15  
16  return {
17    threadDepth,
18    minorDiameter,
19    pitchDiameter
20  };
21}
22
23// Contoh penggunaan:
24const metricResults = calculateThreadDimensions(10, 'metric', 1.5);
25console.log(`M10x1.5 - Kedalaman Ulir: ${metricResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
26
27const imperialResults = calculateThreadDimensions(9.525, 'imperial', 16); // 3/8" = 9.525mm
28console.log(`3/8"-16 - Kedalaman Ulir: ${imperialResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
29

1public class ThreadCalculator {
2    public static class ThreadDimensions {
3        private final double threadDepth;
4        private final double minorDiameter;
5        private final double pitchDiameter;
6        
7        public ThreadDimensions(double threadDepth, double minorDiameter, double pitchDiameter) {
8            this.threadDepth = threadDepth;
9            this.minorDiameter = minorDiameter;
10            this.pitchDiameter = pitchDiameter;
11        }
12        
13        public double getThreadDepth() { return threadDepth; }
14        public double getMinorDiameter() { return minorDiameter; }
15        public double getPitchDiameter() { return pitchDiameter; }
16    }
17    
18    public static ThreadDimensions calculateMetricThreadDimensions(double majorDiameter, double pitch) {
19        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
20        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
21        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
22        
23        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
24    }
25    
26    public static ThreadDimensions calculateImperialThreadDimensions(double majorDiameter, double tpi) {
27        double pitch = 25.4 / tpi; // Mengonversi TPI ke pitch dalam mm
28        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
29        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
30        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
31        
32        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
33    }
34    
35    public static void main(String[] args) {
36        // Contoh: Ulir M10x1.5 metrik
37        ThreadDimensions metricResults = calculateMetricThreadDimensions(10.0, 1.5);
38        System.out.printf("M10x1.5 - Kedalaman Ulir: %.3f mm%n", metricResults.getThreadDepth());
39        
40        // Contoh: Ulir 3/8"-16 imperial (3/8" = 9.525mm)
41        ThreadDimensions imperialResults = calculateImperialThreadDimensions(9.525, 16.0);
42        System.out.printf("3/8\"-16 - Kedalaman Ulir: %.3f mm%n", imperialResults.getThreadDepth());
43    }
44}
45

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa perbedaan antara pitch dan jumlah ulir per inci (TPI)?

Pitch adalah jarak antara puncak ulir yang berdekatan, diukur dalam milimeter untuk ulir metrik. Jumlah ulir per inci (TPI) adalah jumlah puncak ulir per inci, digunakan dalam sistem ulir imperial. Mereka terkait dengan rumus: Pitch (mm) = 25.4 / TPI.

Bagaimana cara menentukan apakah ulir itu metrik atau imperial?

Ulir metrik biasanya memiliki diameter dan pitch yang diekspresikan dalam milimeter (misalnya, M10×1.5), sementara ulir imperial memiliki diameter dalam pecahan atau desimal inci dan jumlah ulir dalam TPI (misalnya, 3/8"-16). Ulir metrik memiliki sudut ulir 60°, sementara beberapa ulir imperial yang lebih lama (Whitworth) memiliki sudut 55°.

Apa itu keterlibatan ulir dan seberapa banyak yang diperlukan untuk koneksi yang aman?

Keterlibatan ulir mengacu pada panjang aksial kontak ulir antara bagian yang saling berpasangan. Untuk sebagian besar aplikasi, keterlibatan ulir minimum yang disarankan adalah 1× diameter mayor untuk pengikat baja dan 1.5× diameter mayor untuk aluminium atau bahan lunak lainnya. Aplikasi kritis mungkin memerlukan lebih banyak keterlibatan.

Bagaimana ulir kasar dan halus berbeda dalam aplikasi mereka?

Ulir kasar memiliki nilai pitch yang lebih besar (lebih sedikit ulir per inci) dan lebih mudah dirakit, lebih tahan terhadap penyimpangan ulir, dan lebih baik digunakan pada bahan lunak atau di mana perakitan/pemisahan yang sering diperlukan. Ulir halus memiliki nilai pitch yang lebih kecil (lebih banyak ulir per inci) dan memberikan kekuatan tarik yang lebih besar, lebih baik tahan terhadap getaran yang mengendur, dan kemampuan penyesuaian yang lebih tepat.

Bagaimana cara mengonversi antara pengukuran ulir metrik dan imperial?

Untuk mengonversi dari imperial ke metrik:

• Diameter (mm) = Diameter (inci) × 25.4
• Pitch (mm) = 25.4 / TPI

Untuk mengonversi dari metrik ke imperial:

• Diameter (inci) = Diameter (mm) / 25.4
• TPI = 25.4 / Pitch (mm)

Apa perbedaan antara diameter mayor, minor, dan pitch?

Diameter mayor adalah diameter terbesar dari ulir, diukur dari puncak ke puncak. Diameter minor adalah diameter terkecil, diukur dari akar ke akar. Diameter pitch adalah diameter teoritis di tengah antara diameter mayor dan minor, di mana ketebalan ulir sama dengan lebar ruang.

Bagaimana cara mengukur pitch ulir atau TPI dengan akurat?

Untuk ulir metrik, gunakan pengukur pitch ulir dengan skala metrik. Untuk ulir imperial, gunakan pengukur pitch ulir dengan skala TPI. Tempatkan pengukur di samping ulir sampai Anda menemukan kecocokan yang sempurna. Sebagai alternatif, Anda dapat mengukur jarak antara sejumlah ulir tertentu dan membagi dengan jumlah tersebut untuk menemukan pitch.

Apa itu kelas toleransi ulir dan bagaimana pengaruhnya terhadap kecocokan?

Kelas toleransi ulir menentukan variasi yang diizinkan dalam dimensi ulir untuk mencapai berbagai jenis kecocokan. Dalam sistem metrik ISO, toleransi ditandai dengan angka dan huruf (misalnya, 6g untuk ulir eksternal, 6H untuk ulir internal). Angka yang lebih tinggi menunjukkan toleransi yang lebih ketat. Huruf menunjukkan apakah toleransi diterapkan ke arah atau menjauh dari material.

Apa perbedaan antara ulir tangan kanan dan tangan kiri?

Ulir tangan kanan mengencang saat diputar searah jarum jam dan mengendur saat diputar berlawanan arah jarum jam. Ini adalah jenis yang paling umum. Ulir tangan kiri mengencang saat diputar berlawanan arah jarum jam dan mengendur saat diputar searah jarum jam. Ulir tangan kiri digunakan dalam aplikasi khusus di mana operasi normal dapat menyebabkan ulir tangan kanan mengendur, seperti di sisi kiri kendaraan atau pada sambungan gas.

Bagaimana sealant dan pelumas ulir mempengaruhi keterlibatan ulir?

Sealant dan pelumas ulir dapat mempengaruhi kecocokan yang dirasakan dari koneksi berulir. Sealant mengisi celah antara ulir, yang dapat mengubah dimensi efektif. Pelumas mengurangi gesekan, yang dapat menyebabkan pengencangan berlebih jika spesifikasi torsi tidak memperhitungkan pelumas. Selalu ikuti rekomendasi produsen untuk sealant dan pelumas.

Referensi

1. ISO 68-1:1998. "Ulir sekrup umum ISO — Profil dasar — Ulir metrik."
2. ASME B1.1-2003. "Ulir Inci Terpadu (UN dan Bentuk Ulir UNR)."
3. Machinery's Handbook, Edisi 31. Industrial Press, 2020.
4. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (Edisi 30). Industrial Press.
5. Smith, Carroll. "Menghitung Dimensi Ulir." American Machinist, 2010.
6. Spesifikasi Ulir Whitworth (BSW) dan Ulir Halus Britania (BSF).
7. ISO 965-1:2013. "Ulir sekrup metrik umum ISO — Toleransi."
8. Deutsches Institut für Normung. "DIN 13-1: Ulir sekrup metrik umum ISO."
9. Japanese Industrial Standards Committee. "JIS B 0205: Ulir sekrup metrik umum."
10. American National Standards Institute. "ANSI/ASME B1.13M: Ulir Sekrup Metrik: Profil M."

---

Siap untuk menghitung pengukuran ulir untuk proyek Anda? Gunakan Kalkulator Ulir kami di atas untuk dengan cepat menentukan kedalaman ulir, diameter minor, dan diameter pitch untuk ulir metrik atau imperial. Cukup masukkan spesifikasi ulir Anda dan dapatkan hasil yang instan dan akurat untuk memastikan kecocokan dan fungsi komponen berulir Anda.