Pengetahuan Dasar Pelumas

Module 1: dasar-dasar pelumasan mohammad mohamm ad rachma rachmann hiday hidayat at Lube Technical Advisor [email protected]

TRIBOLOGY: Ilmu Tentang Permukaan yang bergerak

Gesekan

Keausan

TRIBOLOGY

Pelumasan Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

1

Fungsi utama pelumas • melumasi – Yang berar berartiti mengur mengurangi angi gesek gesekan an dan dan keausan

Force Surfaces in contact

Force

– Aki Akibat batnya nya dapa dapatt menghem menghemat at energi energi Lubricant film

• Mendinginkan – Pleumas Pleumas juga juga berfung berfungsi si mentrans mentransfer fer panas dari suatu bagian ke bagian lain (cooler)

Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

Fungsi pelumas • Mencegah Korosi – Pelumas melind melindungi ungi permukaa permukaann metal agar tidak terkor terkorosi osi – Pelumas dapa dapatt mengandung mengandung Basa Basa yang dapa dapatt menetralisir menetralisir asam

• Sebagai sekat (seal) dan sebagai media agar kotoran dapat terbawa ke filter – Mesin tidak akan akan bekerja bekerja secara secara efisie efisienn jika mengand mengandung ung kotoran – Pelumas dapa dapatt membawa membawa kotora kotorann dalam dalam sistem sistem menuju menuju filter – Beberapa Beberapa jenis jenis pelumas pelumas mengandung mengandung deterg detergent ent yang yang dapat dapat membersihkan kotoran dalam mesin.

• Transmisi daya

Dirty oil

F I L T E R

Clean oil

– Sebagai Sebagai media untuk mentran mentransmisik smisikan an daya (contoh hidrolik, torque converter, oil coupling)


2

Gesekan • Gesekan = gaya tahan jika dua benda bergesekan (bergerak relatif) • Gesekan menyebabkan – Panas – Kehilangan daya

Normal Force (LOAD)

– Kerusakan permukaan yang bergerak relatif

• Gesekan berbanding lurus dengan beban – Beban tinggi, gesekan tinggi

Friction Force


Mengapa pelumas bisa mengurangi gesekan ? • Gesekan antar molekul pelumas lebih kecil dibandingkan gesekan antara 2 permukaan. Hal inilah yang menyebabkan pelumas bisa mengurangi gesekan.

Fluid Molecules


3

Rezim Pelumasan Lapisan film tipis – lapisan batas Metal to metal contact – membutuhkan aditif (AW/EP) untuk melindungi permukaan Biasa terjadi saat starts, stops, beban kejut, putaran rendah, contoh Camshaft Lobe, Hypoid Gear Sets, Hydraulic Vane Pumps Lapisan film campuran (mixed film) Hanya beberapa bagian metal yang kontak. Untuk lapisan tipis dapat dilindungi oleh AW additives Untuk permukaan yang tidak kontak dilindungi oleh lapisan film Contoh Piston Ring/Cylinder Wall during combustion stroke, slow to medium speed industrial gear sets, over part of the contacting tooth area Hydrodynamic Tidak ada metal to metal contact Biasanya terjadi pada aplikasi high speed Contoh plain journal bearings, piston pumps Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

Pelumasan Elasto-hydrodynamic • Terjadi deformasi ELASTIS (race and rolling element bearings) • Tekanan kontak yang sangat tinggi (sampai dengan 50,000 psi/3400 bar) • Biasa di temukan di rolling element bearings, heavily loaded gears


4

Koeffisien Gesek – Kurva Stribeck

y r a d n u o B

n o i t c i r f f o t n e i c i f f e o C

m l i f d e x i M

) c i m a n y d o r d y h o t s a l E ( m l i f n i h T

Thick film - fully hydrodynamic

Kurva stribeck menjelaskan bahwa fenomena metal to metal contact terjadi saat putaran rendah

Z = VISCOSITY N = SLIDING VELOCITY

ZN Film Parameter P

P = PRESSURE (LOAD) (viscosity X speed) (bearing pressure)


Typical Kekentalan Oli vs Beban dan putaran

460

Heavy Load/Low Speed

320

ISO VG (cSt)

220 150 100

Medium Load/Speed

68 46 Light Load

22 High Speed

10 Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

5

Contoh pengaruh temperatur dan putaran terhadap kekentalan yang dibutuhkan SKF Spherical Roller Bearing – 22208 (Bore = 1.6”)

Set Temp = 125ºF

Set Speed = 250 rpm

20 rpm = 1500 cSt

64ºF = 32 cSt

47 rpm = 680 cSt

95ºF =

105 rpm = 320 cSt

109ºF = 100 cSt

282 rpm = 150 cSt

121ºF = 150 cSt

410 rpm = 100 cSt

140ºF = 220 cSt

825 rpm =

46 cSt

155ºF = 320 cSt

1822 rpm = 32 cSt

166ºF = 460 cSt

68 cSt

192ºF = 1,000 cSt


Bagaimana pelumas dibuat?

6

Bagaimana pelumas dibuat

Crude Selection

Extraction of Crude

Refining

Formulation Design & Lab Testing

Industry Lubrication Training Module

Blending

Base Oil Selection

Trial and Approval

Packing & Distribution

© 2008 Shell Oil Products US

Apa saja yang di dalam pelumas?

7

Lubricant Composition • Pelumas mempunyai komposisi kimia yang kompleks • Berjenis-jenis base oil dan aditif digunakan • Sifat pelumas adalah hasil interaksi antara base oil dan aditif • Formulators harus seimbang dalam memberikan “resep komposis” agar fungsi pelumas OPTIMAL

Prestasi pelumas didapat sebagai hasil dari seleksi yang ketat


2 tipe Pelumas Gemuk (grease)

Oli

Base oil

Base oil Oil Additives

Additives

Thickener

Blending

Blending/Heating/Finishing


8

Compatibility of Different Thickeners

Mixtures of incompatible thickeners can cause changes in consistency. (Hardening or softening)

x e l p m o C m u n i m u l A

x e l p m o C m u i r a B

m u i c l a C

x e l p m o C m u i c l a C

y a l C

m u i h t i L

x e l p m o C m u i h t i L

a e r u y l o P

m u i d o S

Aluminum Complex Barium Complex Calcium Calcium Complex Clay Lithium Lithium Complex Polyurea Sodium Yellow Borderline Sample should be checked Green Compatible R ed In co mp at ib le


Perbandingan sifat antara oli dan grease Oil

Grease

Liquid

Semi-liquid to solid

Sifat pelumasan





Sifat pendinginan





Proteksi terhadap karat





Menghilangkan kotoran









Kemampuan bertahan di bearing/gear





Kemampuan sebagai sekat (seal)





Feature ( Excellent     Very good   Good   Fair  )



Form (determines which features are the best)

Kemudahan sirkulasi


9

Base Oil dan Additif Base oil

Additives

+ • Bagian terbesar dari pelumas

• Meningkatkan kemampuan pelumas

• Menentukan sifat dasar dari pelumas

• Melindungi base oil • Menjaga mesin

Formulated lubricant Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

Bagaimana sifat-sifat base oil menentukan prestasi pelumas ?


10

Apa pengertian base oil Group I, II, III, IV & V? Klasifikasi base oil menurut API

• Group I Oils:

Conventional Paraffinic Base Oils.

• Group II Oils:

Very Low Aromatics and Sulfur.

• Group III Oils:

High VI, Very Low Aromatics and Sulfur.

• Group IV Oils:

Poly Alpha Olefin Based Materials.

• Group V Oils:

Any Other Liquid Used as a Lubricant


Group Base Oil I, II, III, IV & V Mean? Group

Typical Process Route

Sulphur (Wt %)

Saturates (Vol %)

I

Solvent refining

> 0.03 &/or

<90

≥

II

All-Hydro-processing

≤

0.03 &

≥

90

≥

III

All-Hydro-processing

≤

0.03 &

≥

90

IV

Synthetic

V

Viscosity Index 80 – < 120 80 – < 120 ≥

120

Poly-Alpha-Olefins (PAO) Other Base Oils Not Group I, II, III or IV


11

Mengapa menggunakan oli sintetik? • Keuntungan pelumas sintetik dibandingkan dengan mineral – Stabilitas oksidasi dan thermal yang baik – umur pelumas lebih panjang – Tidak mudah encer pada temperatur tinggi – Reduced vibration – Meningkatkan efisiensi – Menurunkan temperatur – Menurunkan konsumsi energi – Ongkos maintenance yang lebih rendah

• Potential Disadvantages: –

Compatibility dengan seal dan cat (terutama jenis PAG dan ester)

–

Mahal

–

Ketahanan terhadap air (jenis PAG)

–

Limbah sintetik lebih rumit di handling


Additif • Viscosity Index (VI) improver – Memperbaiki sifat kekentalan pelumas yang berhubungan dengan kenaikan temperatur

• Pour point depressant – Menjaga pelumas tetap encer pada suhu yang sangat dingin

• Antifoam (anti busa) – foam reduces the effectiveness of a lubricant – Mencegah terjadinya busa


12

Additives – Protect the Base Oil

• Antioxidants – Memperlambat kerusakan base oil akibat oksidasi – Oksidasi adalah penyebab utama degradasi dari pelumas • Oksidasi pada base oil menyebabkan : – Keasaman pelumas naik (korosi) – sludges, varnishes (filter blok)

Oxidation


Additives – Protect the Equipment • Rust inhibitor (anti karat) – Mencegah terjadinya reaksi air terhadap ferrous metal • Corrosion inhibitor – menjaga non-ferrous metals dari korosi (e.g. copper) • Anti-wear additive – Membentuk lapisan proteksi pada permukaan metal untuk mengurangi gesekan/keausan jika lapisan film pelumas • Extreme pressure additive – Sama seperti AW additive namun berfungsi saat temperatur dan beban tinggi

Roller bearing wear

Gear tooth wear


13

Sifat penting pelumas

Important Properties of Lubricating Oils • Kekentalan adalah sifat paling penting dari pelumas • Parameter penting lainnya adalah (penting tidaknya tergantung dari aplikasi): viscosity index

neutralisation value

density & specific gravity

AW & EP properties

pour point

demulsibility

flash point

air release value

fire point

foaming tendency

oxidation stability

compatibility

corrosiveness Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

14

Viscosity (kekentalan) • Viscoity adalah sifat pelumas paling penting – Viscosity adalah tingkat ketahan pelumas untuk mengalir

• Satuan kekentalan pelumas yang biasa digunakan di industri adalah: – cSt (centistokes) or mm²/second – cSt mengukur viscosity kinematic

• Viscosity is influenced by temperature, water, contaminants, pressure, shear • Viscosity di pengaruhi oleh temperatur, air, kontaminasi, tekanan, dan gaya geser ©

epc graphics


Jenis kekentalan • Didefinisikan menjadi 2 jenis • Kinematic Viscosity – Ketahan pelumas untuk mengalir yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi • Units = cSt • Absolute (Dynamic) Viscosity = Kinematic Viscosity x Fluid Density • Units = cP (mPa.S) Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

15

Bagaimana viscosity kinematic diukur? • Test procedure ASTM D44597 • Dapat dilihat pada video saat presentasi • Klasifikasi kekentalan SAE (otomotif) ISO VG (industri)


ISO Viscosity Grades (ISO VG – ISO 3448) • Kekentalan pelumas industry diataur oleh ISO VG • Kinematic Viscosity diukur pada 40ºC ± 10% • Biasanya perusahaan pelumas memberikan kode ISO VG pada produknya untuk memudahkan idetifikasi oleh user Shell Tellus 46 Shell Corena AS 68 Shell Omala HD 320 Industry Lubrication Training Module © 2008 Shell Oil Products US

16

SAE Viscosity Grades for Engine Oils - SAE J300 Low Temperature Viscosities cP Max

High Temperature Viscosities

SAE Viscosity Grade

Cold Cranking

Cold Pumping

Kinematic Viscosity cSt @ 100ºC

0W

6,200 @ -35ºC

60,000 cP @ -40ºC

3.8 Min

5W

6,600 @ -30ºC

60,000 cP @ -35ºC

3.8 Min

10W

7,000 @ -25ºC

60,000 cP @ -30ºC

4.1 Min

15W

7,000 @ -20ºC

60,000 cP @ -25ºC

5.6 Min

20W

9,500 @ -15ºC

60,000 cP @ -20ºC

5.6 Min

25W

13,000 @ -10ºC

60,000 cP @ -15ºC

9.3 Min

High Temp High Shear Viscosity cP @ 150ºC Min.

20

5.6 to < 9.3

2.6

30

9.3 to < 12.5

2.9

40

12.5 to < 16.3

2.9 (0W, 5W & 10W)

40

12.5 to < 16.3

3.7(15W, 20W & 25W)

50

16.3 to < 21.9

3.7

60

21.9 to < 26.1

3.7


SAE Viscosity Grades for Gear Oils - SAE J306 SAE Viscosity Grade

Maximum Temperature for Viscosiy of 150,000 cP

Kinematic Viscosity cSt @ 100ºC (minimum)

Kinematic Viscosity cSt @ 100ºC (maximum)

70W

-55ºC

4.1

-

75W

-40ºC

4.1

-

80W

-26ºC

7.0

-

85W

-12ºC

11.0

-

80

-

7.0

<11.0

85

-

11.0

<13.5

90

-

13.5

<24.0

140

-

24.0

<41.0

250

-

41.0

-


17

AGMA Viscosity Grades for Enclosed Gear Oils AGMA Lubricant Number

Viscosity Limits for AGMA Grade SUS @ 104ºF

Corresponding ISO Viscosity Grade

1

193 - 235

46

2, 2 EP

284 - 347

68

3, 3 EP

417 - 510

100

4, 4 EP

626 - 765

150

5, 5 EP

918 - 1122

220

6, 6 EP

1335 - 1632

320

7 Comp, 7 EP

1919 - 2346

460

8 Comp, 8 EP

2837 - 3467

680

8A Compounded

4171 - 5098

1000


Komparasi beberapa klasifikasi kekentalan • American Gear Manufacturers Association (AGMA) – industrial gear oils

• Society of Automotive Engineers (SAE) – engine (crankcase) oils – automotive gear oils

• A comparison of these other systems with ISO Viscosity Grades is shown opposite


18

Comparison of Viscosity Grade Systems

ISO VG 220 AGMA 5 1200 SUS SAE 50 Crankcase SAE 90 Gear Oil ISO VG 100 30W Non-Detergent 85W SAE Gear Oil


Efek temperatur terhadap viscosity • Temperatur memainkan peranan yang sangat penting pada kekentalan pelumas • Adalah penting mengetahui temperatur dan putaran mesin untuk menentukan tingkat kekentalan yang dibutuhkan Effect of Temperature on Viscosity 10000.00

THICK OIL

VISCOSITY

3189.24

t 1000.00 S c , y t i s o c s i V 100.00 c i t a m e n i K 10.00

326.09

149.42

ISO 32 ISO 150 56.15

31.87

26.36 15.17

14.48 8.56 5.44

THIN OIL

2.48 1.44 1.00 0

Industry Lubrication Training Module

5.97 2.79

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Tempe rature, °C


19

Viscosity Index

• Viscosity index (VI) mengukur perubahan kekentalan pelumas terhadap perubahan temperatur. – Pelumas yang mempunyai VI tinggi mempunyai perubahan viscosity yang rendah terhadap perubahan temperatur – Pelumas yang mempunyai VI rendah mempunyai perubahan viscosity yang tinggi terhadap perubahan temperatur

100 t S c , y t i s o c s i V

75

150

40°C Industry Lubrication Training Module

100°C

Temperature, °C


20

Pengetahuan Dasar Pelumas

Recommend Documents