BANTALAN A.
PENGERTIAN Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang
peranan cukup penting, karena berfungsi untuk menumpu sebuah poros sehingga poros dapat berputar tanpa mengalai gesekan yang berlebihan dan putaran gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus dan aman. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Umumnya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu: 1. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros. a. Bantalan luncur Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara permukaan poros (tap) dengan permukaan bantalan. Guna melicinkan gesekan-gesekan tersebut digunakanlah minyak pelumas sebagai lapisan perantaranya.
Gambar-1 Bantalan luncur b. Bantalan gelinding Pada bantalan ini, terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol, rol jarum dan rol bulat.
Gambar-2 Bantalan gelinding
1
Balls or rollers Fixed element
Fixed element
Moving element
(a) Sliding contact bearing
Moving element
(b) Rolling contact bearing
Gambar-3 Slidding dan roliing contact bearing 2. Berdasarkan beban yang bekerja pada bantalan: a. Bantalan aksial disebut trust bearing, yaitu arah beban yang ditumpu bantalan adalah sejajar dengan sumbu poros. b. Bantalan radial disebut jurnal bearing, dimana arah beban yang ditumpu bantalan adalah tegak lurus terhadap sumbu poros. c. Bantalan aksial radial atau disebut dengan bantalan khusus, dimana beban yang ditumpu oleh bantalan mempunyai arah sejajar dan tegak lurus dengan sumbu poros. Moving element
F
Fixed element
F
Fixed element
(a) Bantalan aksial
Moving element
(b) Bantalan radial
Gambar-4 Bantalan aksial dan radial
2
B.
BANTALAN LUNCUR Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban
besar, konstruksinya sederhana, serta dapat dibuat dan dipasang dengan mudah. Karena gesekannya besar pada waktu awal jalan, maka bantalan ini memerlukan momen awal yang besar dan memerlukan pelumasan yang tidak sederhana. Panas yang timbul akibat gesekan cukup besar, terutama pada beban yang besar memerlukan pendinginan khusus. Karena adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran, sehingga hampir tidak bersuara. Tingkat ketelitiannya tidak setinggi bantalan gelinding, sehingga harganya lebih murah. Pada umumnya konstruksi bantalan luncur berbentuk silinder atau silinder yang dibelah dua yang pada bagian dalamnya biasanya dilapisi oleh bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti : a) Mempunyai kekuatan yang cukup untuk menahan beban statis dan beban dinamis. b) Tahan aus. c) Mampu membenamkan kotoran atau partikel-partikel halus. d) Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros atau geometri poros. e) Tahan korosi. f) Koefisien gesek yang rendah. g) Mempunyai ketahanan terhadap pengelupasan lapisan. Ada beberapa jenis bahan yang biasa digunakan sebagai lapisan pada rangka bantalan, yaitu paduan timah putih (Tin base alloy) dan paduan timah hitam (Lead base alloy). Paduan ini biasa disebut logam putih (white metal) atau logam Babbitt. Logam Babbitt ini relatif lunak, sehingga untuk meningkatkan kemampuannya dalam menumpu beban maka harus ditumpu oleh rangka bantalan (bearing shell) yang lebih kuat. Rangka bantalan biasanya terbuat dari Baja, Besi cor atau paduan Tembaga. Logam Babbitt ini kemudian dilapiskan pada permukaan dinding dalam dari rangka bantalan dengan cara pengecoran, pengelasan, metal spray atau elektro plating. Lapisan babbit ini harus dapat melekat dengan kuat pada rangka bantalan. Kekuatan ikatan antara logam babbit dan rangka bantalan dapat dicapai dengan baik jika preparasi dari permukaan rangka bantalan dilakukan dengan sempurna. Logam putih dikenal sebagai bahan yang paling baik untuk bahan bantalan karena kekerasannya yang lebih rendah (23 - 33 HV ) dari shaft serta mempunyai 3
sifat mampu bentuk dan mampu benamnya yang lebih baik dibanding dengan material-material lain yang digunakan sebagai bantalan. Logam ini digunakan secara luas pada mesin-mesin diesel kapal laut, turbin, alternator dan peralatanperalatan yang berputar. Logam putih dibagi kedalam 3 type yaitu : High tin-alloy, high lead-alloy dan intermediate alloy. Logam putih atau babbitt ini pertama kali ditemukan pada tahun 1839 oleh Isaac Babbitt yang membuat komposisi sekitar : Sn = 89 %, Sb = 9 % dan Cu = 2 %.
(a) Bantalan radial polos (b) Bantalan radial berkerah (c) Bantalan aksial berkerah (d) Bantalan aksial (e) Bantalan radial ujung (f) Bantalan radial tengah
Gambar-5 Jenis-jenis bantalan luncur Keuntungan penggunaan bantalan luncur adalah: -
Mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban geser.
-
Dapat dibuat dan dipasang dengan mudah,
-
Mudah menggantinya bila aus,
-
Dapat meredam getaran dan tumbukan sehingga hampir tidak bersuara.
Kelemahannya : -
Memerlukan momen awal yang besar,
-
Pelumasannya tidak begitu sederhana (agak rumit).
-
Gesekan besar pada awal putaran.
-
Panas yang timbul dari gesekan besar sehingga memerlukan pendinginan khusus.
4
Cara Pelumasan Untuk Bantalan Luncur: a) Pelumasan tangan, b) Pelumasan tetes, c) Pelumasan pompa, d) Pelumasan grafitasi, 1. Perencanaan Bantalan Luncur Radial Beberapa petunjuk yang harus diikuti: a. Jika beban bantalan dan putaran poros diberikan: -
Periksa apakah beban perlu dikoreksi.
-
Tentukan beban rencana
-
Pilihlah bahan bantalan,
-
Tekanan bantalan yang diizinkan, diturunkan secara empiris.
-
Tentukan panjang bantalan (l).
-
Periksa bahan bantalan dan tentukan diameter poros sedemikian rupa hingga tahan terhadap lenturan.
-
Periksa juga tekanan bantalan dan (l / d).
b. Bila diameter poros sudah ditentukan terlebih dahulu: -
Mulailah dengan kekuatan bantalan.
-
Selanjutnya periksa tekanan bantalan,
-
Harga pν dan ( l / d ).
a. Kekuatan Bantalan Jika terdapat suatu beban yang terbagi merata dan bekerja pada bantalan dari sebelah bawah, seperti gambar-6 dengan panjang bantalan l (mm), beban persatuan panjang w (kg/mm) dan beban bantalan F (kg), reaksi pada titik tumpuan dihitung, maka: F w
Besarnya momen lentur maksimum yang ditimbulkan oleh gaya-gaya diatas adalah:
M
w 2 F 2 2
Sedangkan momen tahan lentur untuk lingkaran pejal Z adalah:
Z
d3 32
5
F
½F
½F F
Gambar-6 Bantalan radial ujung dan radial tengah Jika a adalah tegangan lentur yang diijinkan, maka: M a Z
d3 F a 2 32
a d3 a d3 min 16F 5,1F
d3
5,1F a
(i)
Untuk bantalan radial tengah seperti pada gambar, ambil L = 1,5l, dan pandanglah suatu batang yang ditumpu kedua ujungnya, maka: M
F L 1,5F 8 8
M a Z
d3 1,5F a 8 32
a d3 max 1,9F
d3
(ii)
1,9F a
6
b. Pemilihan l/d Untuk bantalan luncur, perbandingan antara panjang dan diameternya adalah sangat penting sehingga dalam perencanaan perlu diperhatikan hal-hal berikut: -
Semakin kecil l/d, semakin rendah kemampuannya untuk menahan beban.
-
Semakin besar l/d, semakin besar panas yang timbul karena gesekan.
-
Dengan memperbesar l/d kebocoran pelumas pada ujung bantalan dapat diperkecil.
-
Harga l/d yang terlalu besar akan menyebabkan tekanan yang tidak merata, sebaiknya digunakan harga menengah. Jika kelonggaran antara bantalan dan poros akan diperkecil atau jika sumbu poros agak miring terhadap sumbu bantalan maka l/d harus dikurangi.
-
Jika pelumas kurang dapat diratakan dengan baik ke seluruh permukaan bantalan, harga l/d harus dikurangi.
-
Semakin besar l/d, temperatur bantalan juga akan semakin tinggi, hal ini dapat membuat lapisan bantalan meleleh.
-
Untuk menentukan l/d dalam merencana, perlu diperhatikan berapa besar ruangan yang tersedia di dalam mesin.
-
Harga l/d juga tergantung pada kekerasan bahan bantalan, bahan lunak memerlukan l/d yang besar.
Harga l/d yang umum dipakai terletak antara 0,4 ~ 4,0 atau lebih baik antara 0,5 ~ 2,0. Jika l/d melebihi 2,0 maka tekanan permukaan terjadi secara lokal (tidak merata) sehingga lubang bantalan perlu dibuat tirus. Harga yang terlalu kecil sebaliknya akan mengurangi kemampuannya membawa beban. Untuk l/d yang kecil lebih cocok untuk bantalan gelinding. c. Tekanan Bantalan Tekanan bantalan adalah beban radial dibagi luas proyeksi bantalan, yang besarnya sama dengan beban rata-rata yang diterima oleh permukaan bantal, dinyatakan dalam p ( kg/mm2). p
dengan ;
W .d
d = diameter poros (mm) l = panjang bantalan (mm).
7
Jika p diganti dengan pa dan F dikeluarkan dari persamaan (i), maka pada bantalan ujung diperoleh persamaan:
d
1 a 5,1 p a
dan untuk bantalan tengah diperoleh persamaan:
1 a d 1,9 p a Maka dari persamaan diatas untuk taksiran harga l/d dapat diperoleh. Harga tekanan yang diizinkan pa tergantung pada bahan bantalan seperti diperlihatkan pada tabel berikut: Tabel-1 Sifat-sifat bahan bantalan luncur Kekerasan
Bahan Bantalan
HB
Tekanan maksimum
Temperatur
yang diijinkan Pa
maksimum yang
2
o
(kg/mm )
diijinkan ( C)
Besi cor
160 – 180
0,3 – 0,6
150
Perunggu
50 – 100
0,7 – 2,0
200
Kuningan
80 – 150
0,7 – 2,0
200
Perunggu fosfor
100 – 200
1,5 – 6,0
250
Logam putih berdasar Sn
20 – 30
0,6 – 1,0
150
Logam putih berdasar Pb
15 – 20
0,6 – 1,8
150
Paduan Cadmium
30 – 40
1,0 – 1,4
250
Kelmet
20 – 30
1,0 – 1,8
170
Paduan Alumunium
45 – 80
2,8
100 – 150
Paduan timah hitam
40 – 80
2,0 – 3,2
220 – 250
d. Tekanan Bantalan Pada celah antara permukaan poros dan bantalan terdapat selaput minyak tipis. Selaput minyak ini bergerak karena tertarik oleh permukaan yang bergerak serta karena kekentalannya. Tegangan geser (dyn/cm2) dari minyak dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
Z1.R Dimana; Z1 = viskositas minyak pelumas (dyn.s/cm2 = poise = P), R = kecepatan selaput minyak per satuan tebal selaput (cm/s)
8
A
Ft
h
ν
Gambar-7 Elemen sembarang dari selaput minyak pelumas Lapisan tipis dari selaput minyak seperti gambar-7, dengan gaya tarik Ft (dyn) yang bekerja secara tangensial pada luas A (cm2) maka;
Ft A
Jika kecepatan permukaan atas selaput tersebut adalah ν (cm/s) dan tebalnya adalah h1 (cm), maka: R
v h1
Dari ketiga persamaan diatas maka diperoleh;
Ft v Z1 A h1 Ft Z1 A
v h1
Gambar-8 Poros yang diselubungi selaput minyak secara merata Pada bantalan yang menahan beban ringan dan putaran sangat tinggi maka poros akan terangkat oleh selaput minyak sedemikian tinggi hingga sumbunya akan berimpit dengan sumbu bantalan dan tebal selaput minyak disekeliling poros akan merata seperti gambar-8. Jika putaran poros n (radian per detik), kelonggaran (clearance) antara permukaan bantalan dan poros c (mm), tebal 9
selaput minyak pelumas h (mm), panjang bantalan l , A h1
d , 1000
v
dn , 60
c 10 maka: 2
Z d dn 2 Ft 1 10 c 2
2 2 .Z1.d2 .n. 10 2 Ft c
Ft dalam dyn
Maka besarnya gaya tangensial (Ft’) dalam kg, adalah:
2 2 .Z.d2 .N. 1,7 10 12 Ft' c Dimana;
Ft’ = gaya tangensial (kg) Z = viskositas minyak pelumas (cP = centi Poise) N = putaran poros (rpm)
Besarnya momen gesek T (kg.mm) adalah:
2 .Z.d3 .N. 1,7 10 12 T c Persamaan ini dikenal dengan persamaan Petroff. Jika Ft’ (kg) dibagi dengan F= p.l.d, maka diperoleh kooefisien gesek sebesar:
Ft' d ZN 2 2 1,7 10 12 F c p Harga ZN/p yang muncul dalam persamaan diatas merupakan suatu faktor penting dalam pemilihan minyak dan harus lebih besar dari pada harga yang terdapat dalam tabel-2 Metal bantalan
cP rpm ZN/p minimum 2 kg / mm
Logam putih berdasar Sn
28000
Logam putih berdasar Pb
14000
Paduan Cd
5000
Kelmet
5000
Ag – Pb – In
3000
10
C.
BANTALAN GELINDING Bantalan gelinding adalah suatu bagian atau komponen yang berfungsi untuk
menahan/mendukung suatu poros agar tetap pada kedudukannya. Bantalan gelinding mempunyai elemen yang berputar dan bagian yang diam saat bekerja yang terletak antara poros dan rumah bantalan. Elemen gelinding seperti bola atau rol dipasang antara cincin luar dan dalam, dengan memutar salah satu cincin tersebut bola atau rol akan melakukan gerakan gelinding sehingga gesekan akan jauh lebih kecil. Karena luas bidang kontak antara bola atau rol dengan cincin sangat kecil (ketelitian tinggi), maka material yang dipakai harus memiliki ketahanan dan kekerasan yang sangat tinggi. Bantalan gelinding umumnya lebih cocok untuk beban kecil dibandingkan dengan bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut, keunggulan dari bantalan ini adalah gesekannya sangat rendah. Pelumasan juga sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan ada yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi. Meskipun ketelitiannya sangat tinggi, namun karena adanya gerakan elemen gelinding dan sangkar, pada putaran tinggi bantalan ini agak berisik dibandingkan dengan bantalan luncur. Keuntungan penggunaan bantalan gelinding: -
Keausan dan panas yang ditimbulkan berkurang.
-
Gesekan yang terjadi relatif konstan.
-
Pemakainan pelumas minimum.
-
Ukuran lebarnya kecil.
-
Mudah penggantiannya.
-
Ukurannya sudah distandarisasikan sehingga mudah mendapatkan.
-
Hampir tidak memerlukan perawatan.
Kerugiannya: -
Untuk beban kejut (getaran karena ketidak seimbangan komponen mesin) bantalan gelinding lebih cepat rusak.
-
Lebih sensitive terhadap debu dan kelembaban.
-
Lebih mahal karena ketelitiannya tinggi.
-
Pada putaran tinggi bantalan ini agak berisik.
11
1. Tipe Bantalan gelinding dan Penerapannya Ada tiga bagian utama pada bantalan gelinding (bearing), yaitu : a. Elemen yang berputar (ball, cylinder, barrels, taper, needle) selalu dipasang pada jarak yang telah ditentukan dan letaknya selalu dalam “sangkarnya”. b. Cincin dalam (inner ring) merupakan bagian yang berputar dan kecepatan putarnya sama dengan poros. c. Cincin luar (outer ring) merupakan bagian yang diam dan dipasang pada lubang.
(a) Ball bearing
(b) Roller bearing
(c) Radial ball bearing
(d) Trust ball bearing
Gambar-5 Bantalan gelinding dan penerapannya Bearing yang beredar sekarang terdiri dari berbagai macam bentuk dengan kelebihan dan kekurangan masing-masing. Hal yang perlu diketahui dalam pemilihan bearing antara lain: a. Mengetahui kemungkinan penyebab terjadinya kesalahan dan akibatnya. Bearing yang telah rusak akan menimbulkan bunyi yang berisik. Dengan mengetahui dan memahami penyebab kesalahan dan kesalahannya dapat digunakan sebagai dasar untuk mengatasi masalah selanjutnya. b. Mengetahui standar bearing, hal ini untuk memudahkan pemesanan/ pembeliannya jika ada penggantian bearing. Jenis-jenis bearing antara lain: a. Single row groove ball bearings b. Double row self aligning ball bearings c. Single row angular contact ball bearings d. Double row angular contact ball bearings e. Double row barrel roller bearings f. Single row cylindrical bearings g. Tapered roller bearings 12
h. Single direction thrust ball bearings i.
Double direction thrust ball bearings
j.
Ball and socket bearings
Secara umum jenis bearing dibagi berdasarkan jenis diatas, namun pada kenyataannya bentuk dan ukurannyapun bervariasi. Keadaan ini biasanya disebutkan dalam katalog yang dibuat oleh pabrik yang bersangkutan. Variasi-variasi itu biasanya adalah : -
Diameter poros
-
Lubang bearing cincin dalam
-
Lebar bearing
-
Seal
-
Cara pasang
a. Single row groove ball bearings Bearing ini mempunyai alur dalam pada kedua cincinnya. Karena memiliki alur, maka jenis ini mempunyai kapasitas dapat menahan beban secara ideal pada arah radial dan aksial. Maksud dari beban radial adalah beban yang tegak lurus terhadap sumbu poros, sedangkan beban aksial adalah beban yang searah sumbu poros.
b. Double row self aligning ball bearings Jenis ini mempunyai dua baris bola, masing-masing baris mempunyai
alur
sendiri-sendiri
pada
cincin
bagian
dalamnya. Pada umumnya terdapat alur bola pada cincin luarnya. Cincin bagian dalamnya mampu bergerak sendiri untuk menyesuaikan posisinya. Inilah kelebihan dari jenis ini, yaitu dapat mengatasi masalah poros yang kurang sebaris.
13
c. Single row angular contact ball bearings Berdasarkan konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban radial. Bearing ini biasanya dipasangkan dengan bearing lain, baik
itu dipasang secara pararel maupun bertolak
belakang, sehingga mampu juga untuk menahan beban aksial.
d. Double row angular contact ball bearings Disamping dapat menahan beban radial, jenis ini juga dapat menahan beban aksial dalam dua arah. Karena konstruksinya juga, jenis ini dapat menahan beban torsi. Jenis ini juga digunakan untuk mengganti dua buah bearing jika ruangan yang tersedia tidak mencukupi.
e. Double row barrel roller bearings Bearing ini mempunyai dua baris elemen roller yang pada umumnya mempunyai alur berbentuk bola pada cincin luarnya. Jenis ini memiliki kapasitas beban radial yang besar sehingga ideal untuk menahan beban kejut.
f. Single row cylindrical bearings Jenis ini mempunyai dua alur pada satu cincin yang biasanya terpisah. Eek dari pemisahan ini, cincin dapat bergerak aksial dengan mengikuti cincin yang lain. Hal ini merupakan suatu keuntungan, karena apabila bearing harus mengalami perubahan bentuk karena temperatur, maka cincinnya akan dengan mudah menyesuaikan posisinya. Jenis ini mempunyai kapasitas beban radial yang besar pula dan juga cocok untuk kecepatan tinggi.
14
g. Tapered roller bearings Dilihat dari konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban aksial maupun radial. Jenis ini dapat dipisah,
dimana
cincin
dalamnya
dipasang
bersama dengan rollernya dan cincin luarnya terpisah.
h. Single direction thrust ball bearings Bearing jenis ini hanya cocok untuk menahan beban aksial dalam satu arah saja. Elemennya dapat dipisahkan sehingga mudah melakukan pemasangan. Beban aksial minimum yang dapat ditahan tergantung dari kecepatannya. Jenis ini sangat
sensitif
terhadap
ketidak
sebarisan
(misalignment) poros terhadap rumahnya. i.
Double direction thrust ball bearings Jenis ini sama seperti point 8, hanya saja bearing jenis ini dapat diberi beban aksial dalam dua arah. Bagian-bagiannya pun juga dapat dipisahkan sehingga mudah bongkar dan pasangnya.
j.
Ball and socket ball bearings Bearing jenis ini mempunyai alur dalam berbentuk bola, yang bisa membuat elemennya berdiri sendiri. Kapasitasnya sangat besar terhadap beban aksial. Selain itu juga dapat menahan beban radial secara simultan dan cocok untuk kecepatan yang tinggi.
15
Dalam melakukan pemesanan atau pembelian bearing, yang perlu di perhatikan adalah kode bearing tersebut. Kode ini biasanya ada di sisi bearing, jika tidak didapat kode yang sama, maka bisa dicari ekuivalensinya. Kode tersebut menunjukkan: -
Kontruksi dan tipe bearing
-
Diameter cincin dalam
-
Diameter cincin luar
-
Lebar bearing
-
Seal
Kode bearing biasanya mencantumkan pabrik pembuat atau merk dagang berikut awalan (prefix), ukuran dan jenis serta kode akhiran (suffix). Contoh : I
II
III
Kode bearing yang utama terdiri dari: Digit I
: menunjukkan kode tipe
Digit II
: menunjukkan kode seri
Digit III
: menunjukkan kode lubang
Digit I (kode tipe) Kode tipe menjelaskan hal berikut : -
Angka 1,
menunjukkan tipe double row self aligning ball bearing
-
Angka 2,
menunjukkan tipe no.1, tetapi lebih lebar
-
Angka 3,
menunjukkan tipe double row angular contact ball bearing
-
Angka 4,
menunjukkan tipe double row deep groove ball bearing
-
Angka 6,
menunjukkan tipe single row deep groove ball bearing
-
Angka 7,
menunjukkan tipe single row angular contact ball bearing
-
Angka 16, menunjukkan tipe no. 6 tapi lebih sempit
-
Angka 22, menunjukkan tipe double row spherical roller bearing
-
Angka 30, menunjukkan tipe tapper roller bearing
-
Angka 51, menunjukkan tipe thrust roller bearing
-
Huruf N,
menunjukkan tipe single row roller cylinder bearing
Digit II (kode seri) Kode seri menjelaskan hal berikut :
16
-
Angka 0,
menunjukkan seri diameter ISO 0, beban sangat ringan
-
Angka 1,
menunjukkan seri diameter ISO 1, beban aksial sangat ringan
-
Angka 2,
menunjukkan seri diameter ISO 2, beban ringan
-
Angka 3,
menunjukkan seri diameter ISO 3, beben menengah
-
Angka 4,
menunjukkan seri diameter ISO 4, beban berat
Digit III (kode lubang) Kode lubang menjelaskan hal berikut : -
Kode 00,
menunujukkan diameter lubang 10 mm
-
Kode 01,
menunujukkan diameter lubang 12 mm
-
Kode 02,
menunujukkan diameter lubang 15 mm
-
Kode 03,
menunujukkan diameter lubang 17 mm
-
Kode 04,
menunujukkan diameter lubang 20 mm
-
Kode ≥ 4, menunjukkan diameter lubangnya 5X dari angka tersebut
Sedangkan untuk awalan (prefix) dan akhiran (suffix) biasanya digunakan untuk desain yang khusus. Kode awalan (prefix) tersebut antara lain : -
GS,
menunjukkan rumah pengunci bearing aksial silinder
-
L,
bearing dimana ring dalam dan luarnya dapat dipisah
-
R,
jenis bearing yang dapat dipisah tanpa menggerakkan ring dalam dan luarnya
-
WS,
pengunci poros dari bearing silinder
Kode akhiran (suffix) antara lain : -
E,
bearing kontak dengan sudut 40o baris tunggal
-
K,
diameter lubang berbentuk kerucut 1 : 12
-
K30, diameter lubang berbentuk kerucut 1 : 30
-
N,
alur snap ring pada ring luar
-
C1,
clearance kurang dari C2
-
C2,
clearance kurang dari normal
-
C3,
clearance lebih besar dari normal
-
C4,
clearance lebih dari C3
-
C5,
clearance lebih dari C4
17
Pemasangan bearing pada poros Pemasangan bearing yang berlubang silinder Hal yang perlu diperhatikan jika akan memasang bearing yang lubangnya silinder adalah sbb : -
Gaya pemasangan harus dikenai pada ring dalam
-
Kode bearing diletakkan diluar
-
Jangan menekan secara langsung pada “sangkar” dan bola bearing
-
Gunakan batang perantara (sleeve) agar penekanan dapat merata
Pemasangan bearing yang berlubang silinder pada poros dengan suaian sesak, dapat dilakukan dengan cara dipukul dengan palu, dipres dengan perantara batang lain atau dengan cara pemanasan. Penekanan harus dikenakan pada ring dalam. Dalam
pemilihan
bantalan
perlu
diketahui
sifat-sifat
yang
harus
dipertimbangkan agar diperoleh bahan yang terbaik, yaitu: a. Tahan tekanan, bahan bantalan harus memiliki kekuatan tekan yang tinggi untuk menahan tekanan maksimum sehingga mencegah ekstrusi atau deformasi permanen pada bantalan. b. Kekuatan fatique, bantalan harus memiliki kekuatan fatique yang tinggi sehingga ketika terjadi beban berulang tidak menghasilkan retak pada material. c. Conformability, adalah kemampuan bantalan untuk mengakomodasi lendutan poros dan ketidakakuratan bantalan oleh deformasi plastis. d. Embeddability, adalah kemampuan bahan bantalan untuk mengakomodasi partikel kecil dari debu, pasir, dan lain-lain. e. Tahan korosi, bahan bantalan tidak boleh menimbulkan korosi akibat pelumasan, properti ini sangat penting didalam mesin pembakaran dimana pelumas yang sama digunakan untuk melumasi dinding silinder dan bantalan.
Didalam
silinder,
pelumas
dapat
saja
teroksidasi
dan
menghasilkan endapan karbon. f. Thermal konduktivitas, bahan bantalan harus memiliki konduktivitas panas yang tinggi sehingga memungkinkan perpindahan panas yang cepat yang dihasilkan saat terjadi gesekan.
18
g. Ekspansi thermal, bahan bantalan harus memiliki koefisien ekspansi thermal rendah, sehingga bekerja dengan suhu yang berbeda-beda tidak ada perubahan bahan yang diakibatkan perubahan suhu. Untuk mendapatkan semua sifat diatas sulit ditemukan dalam bahan bantalan tertentu, dimana bahan yang digunakan pada prakteknya tergantung pada kebutuhan dari kondisi pemanfaatan bantalan. Sehingga pemilihan bahan untuk setiap aplikasi harus berdasarkan hasil analisis. Tabel berikut menunjukkan perbandingan dari beberapa sifat yang lebih umum untuk bantalan logam. Tabel-2 Sifat-sifat umum bahan bantalan logam Bearing material
Fatique strength
Conformability
Embeddability
Anti scoring
Corrosion resistance
Thermal conductivity
Poor
Good
Excellent
Excellent
Excellent
Poor
Poor to fair
Good
Good
Good to excellent
Fair to good
Poor
Lead bronze
Fair
Poor
Poor
Poor
Good
Fair
Copper lead
Fair
Poor
Poor to fair
Poor to fair
Poor to fair
Fair to good
Alumunium
Good
Poor
Good
Excellent
Fair
Poor
Poor
Excellent
Excellent
Poor
Fair to good
Excellent
Excellent
Tin base babbit Lead base babbit
Silver
Excellent
Silver lead deposite
Excellent
Poor to fair Almost none Excellent
Pemeriksaan bearing Untuk memastikan apakah bearing harus diganti atau tidak sangatlah diperlukan pemeriksaan yang akurat. Cara yang paling mudah adalah mendengarkan suaranya ketika peralatan beroperasi, atau bisa juga dengan membandingkannya dengan yang baru. Langkah pemastian bisa dilakukan dalam tiga tahap, yaitu : -
Pemeriksaan visual
-
Pembersihan
-
Pemeriksaan fisik
19
Pemeriksaan visual Pada pemeriksaan ini yang perlu diperiksa yaitu dari sisi samping dan permukaan kerja dari tanda-tanda keausan. Disamping itu dapat juga memeriksa geram / kotoran yang terjadi dengan meraba atau melihat grease yang ada di bearing. Pembersihan Sebelum pemeriksaan fisik dilakukan, perlu di bersihkan terlebih dahulu dengan cara menghilangkan semua kotoran yang ada di bearing. Pembersihan dapat dilakukan secara manual yaitu dengan kuas atau lap.
Pemeriksaan fisik Yang dimaksud disini meliputi pemeriksaan tanda-tanda keausan dan tanda kerusakan fisik yang dibandingkan dengan bearing baru. Pemeriksaan tersebut antara lain: -
Bunyi Pemeriksaan dapat dilakukan dengan cara memegang cincin dalam kemudian diputar cincin luarnya. Rasakan dengan perasaan dan bandingkan dengan bearing baru.
-
Pengukuran celah Pemeriksaan celah dapat dilakukan dengan perasaan dengan cara digoyang kearah aksial atau diukur dengan feeler gauge, kemudian bandingkan dengan standar aksial yang diijinkan.
20
Contoh Soal 1. Sebuah bantalan radial tengah terbuat dari bahan perunggu untuk putaran 200 rpm dan menerima beban radial sebesar 1500 kg. Poros terbuat dari baja agak keras dengan tegangan lentur yang diijinkan 4 kg/mm 2. Jika tekanan yang diijinkan untuk bahan bantalan adalah 0,7 ~ 2,0 kg/mm 2, faktor koreksi ƒc = 1, dan faktor tekanan kecepatan maksimum yang diijinkan (pv)a 0,2 (kg.m/mm2.s) Hitung:
a) Panjang bantalan b) Diameter poros c) Periksa apakah bantalan mampu menerima beban kerja tersebut.
Penyelesaian: Diketahui:
n = 200 rpm F0 = 1500 kg σa = 4 kg/mm2 pa = 0,7 ~ 2 kg/mm2 ƒC = 1 (pv)a = 0,2 kg.m/mm2.s
Ditanyakan:
a) l (panjang bantalan) b) d (diameter poros) c) periksa kekuatan bantalan.
Penyelesaian: -
Gaya yang bekerja (gaya actual): F F0 fC 1500 1 1500 kg
-
Panjang bantalan:
pv a
-
F .d.n d.l 60 1000
dimana
F.n. pv a 60 1000
1500 200 78,5 mm 0,2 60 1000
p
F .d.n dan v d.l 60 1000
Diameter poros:
d3
d3
1,9F σa
1,9 1500 78,5 38,24 mm 4 21
-
Pemeriksaan kekuatan bantalan:
78,5 2,05 d 38,24 Harga l/d = 2,05 terletak pada daerah 0,5 ~ 2,0, jadi ukuran panjang dan diameter bantalan dapat diterima. Tekanan pada bantalan:
p
F 1500 0,49 kg / mm2 d.l 78,5 38,24
Harga p = 0,49 kg/mm2 dapat diterima karena harga pa untuk perunggu adalah 0,7 ~ 2,0 kg/mm2
v
π.d.n π 38,24 200 0,4 m / s 60 1000 60.000
pv 0,49 0,4 0,196 0,2
Harga pv = 0,2 karena harga(pv)a
kg.m/mm2.s =
kg.m mm2 .s
masih memungkinkan untuk diterima
0,2 kg.m/mm2.s. Untuk menjamin keamanan
terhadap bantalan, sebaiknya dimensi bantalan diperbesar, panjang bantalan = 80 mm dan diameter = 40 mm.
22
