MAKALAH ELEMEN MESIN III PENGERTIAN DAN SEPESIFIKASI BEARING

PENGERTIAN DAN SPESIFIKASI BEARING

Pengertian dan klasifikasi pada bearing

Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu.

a.       Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros

Ø  Bantalan luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

Ø  Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.

b.       Berdasarkan arah beban terhadap poros

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu.

Ø  Bantalan aksial

Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

Bantalan gelinding khusus Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Meskipun bantalan gelinding menguntungkan, Banyak konsumen memilih bantalan luncur dalam hal tertentu, contohnya bila kebisingan bantalan menggangu, pada kejutan yang kuat dalam putaran bebas

BEARINGS, SEALS AND GASKETS

BEARINGS, SEALS AND GASKETS

I. Bearings

Bearing adalah suatu komponen yang berfungsi untuk mengurangi gesekan pada machine atau komponen-komponen yang bergerak dan saling menekan antara satu dengan yang lainnya.

Gb. 1.1 Bearing

Bila gerakan dua permukaan yang saling berhubungan terhambat, maka akan menimbulkan panas. Hambatan ini dikenal sebagai gesekan (friction). Gesekan yang terus menerus akan menyebabkan panas yang makin lama semakin meningkat dan menyebabkan keausan pada komponen tersebut. Gesekan yang tidak terkontrol dapat menyebabkan kerusakan pada komponen dan alat tidak bisa bekerja.

Gb. 1.2 Friction

Bearing digunakan  untuk menahan / menyangga komponen-komponen yang bergerak. Bearing biasanya dipakai untuk menyangga perputaran pada shaft, dimana terjadi sangat banyak gesekan.

Gb. 1.3 Bearing pada Transmisi

Fungsi bearing:

• Mengurangi gesekan, panas dan aus.
• Menahan beban shaft dan machine.
• Menahan radial load dan thrust load.
• Menjaga toleransi kekencangan.
• Mempermudah pergantian dan mengurangi biaya operasional.

Gb. 1.4 Radial dan Thrust Bearing Load

Pada Gear Shaft yang beroperasi pada machine, shaft tersebut menahan beban machine yang bervariasi dan beban tersebut harus ditanggung oleh bearing. Beban dari berat shaft dan gear 90 derajat dari center line shaft disebut RADIAL LOAD. Sedangkan arah dari gerakan shaft ke kiri dan ke kanan karena putaran disebut THRUST LOAD. Bearing menahan Radial Load dan Thrust Load untuk menjaga supaya shaft tetap berputar.

I.1 Jenis-Jenis Bearing

Bearing dibagi menjadi dua bagian yaitu:

• Solid Bearing
• Anti-friction Bearing.

I.1.1 Solid Bearing

Gb. 1.5 Solid Bearing

Pada solid bearing, shaft berputar pada permukaan bearing. Antara shaft dan bearing dipisahkan oleh lapisan tipis oli pelumas. Ketika berputar pada kecepatan operasional shaft ditahan oleh lapisan tipis oli bukan oleh bearing.

Yang termasuk Solid Bearing:

• Sleeve/Bushing Bearing
• Spit-half Bearing.

• Sleeve Bearing

Gb.1.6 Sleeve Bearing

Bentuk yang sangat sederhana dari solid bearing adalah Sleeve Bearing atau juga disebut bushings. Sleeve bearing umumnya dipakai pada shaft nya roda yang bergerak dari awal.

Gb.1.6 Sleeve Bearing dan Camshaft

Camshaft ditahan pada posisinya oleh sleeve bearing pada engine block. Shaft yang ditahan oleh bearing disebut Journal, dan penahanan ke bagian luarnya oleh sleeve. Bila Journal dan Sleeve terbuat dari logam (steel), dengan pelumasan yang bagus memungkinkan sangat sedikit kontak yang terjadi antara dua permukaan. Sleeve dari bearing kebanyakan dilapisi dengan Bronze, atau Babbitt metal. Bronze sleeve bearing umumnya digunakan pada pompa dan motor elektrik. Solid Bearing dilapisi dengan metal yang lebih lunak dari shaft sehingga apabila  terjadi perputaran antara keduanya, maka yang mengalami keausan adalah bearing, dan bukan shaft. Sleeve bearing umumnya menggunakan pelumasan bertekanan yang melewati lubang pada Journal.

Split-half Bearing

Tipe lain dari Solid Bearing adalah Split-half Bearing. Split-half Bearing lebih banyak dipakai pada outomotive engine yaitu pada Crankshaft dan connecting rod. Crankshaft rod bearing caps menggunakan split-half bearing yang menempel pada rod piston.

Gb.1.7 Split-half Bearing

Bearing ini dapat diganti bila sudah aus. Split-half bearing umumnya diberi tambahan lubang oli, sering berupa alur yang berfungsi untuk mengalirnya oli yang akan melumasi seluruh permukaan bearing. Split-half Bearing juga mempunyai locking tabs (bagian yang menonjol) yang akan ditempatkan pada notches (coakan) pada bearing caps. Tabs ini berfungsi untuk mencegah bearing bergerak horisontal pada shaft.

Split-half bearing biasanya terbuat dari dua tipe metal, permukaan bearing menggunakan aluminum yang lebih lunak dari logam dan menghantarkan panas yang baik.

Manfaat dari solid bearing adalah:

• Biaya penggantian lebih murah.
• Menahan berat Radial Load.

I.1.2 Anti Friction Bearings

Gb.1.8 Konstruksi Anti Friction Bearings

Anti Friction Bearing digunakan pada benda-benda yang berputar, untuk mengurangi gesekan dan  memperkecil gesekan awal pada permukaan bearing yang rata/datar.

Anti Friction bearing terdiri dari:

• Ball bearing
• Roller bearing,
• Needle bearing

Anti friction bearing tersusun dari beberapa komponen yaitu: Inner race, Outer race, Balls atau roller dan Cage.

• Inner race atau Cone: cincin baja yang dikeraskan dengan diberi alur untuk pergerakan roller atau ball di bagian luarnya, sering dipasang pada shaft yang berputar sebagai penyangga bearing.
• Outer race:  Outer race hampir sama dengan Inner race, outer race adalah cincin baja yang dikeraskan dengan alur untuk pergerakan ball atau roller di bagian dalam.

• Balls atau Rollers: Di antara Inner race dan outer race ada komponen yang berfungsi mengurangi gesekan yang dilakukan oleh balls, rollers atau tapered rollers. Balls dan Rollers ini terbuat baja yang dikeraskan. Balls atau rollers bergerak bebas di antara inner dan outer race.

Gb. 1.9 Balls atau Rollers

• Cage: Letak cage antara inner race dan outer race yang digunakan untuk menjaga jarak ball atau roller yang satu dengan yang lainnya.

Gb. 1.10 Cage

Anti Friction Bearing mengurangi panas dengan cara mengurangi kontak area yang saling bergesekan. Balls mempunyai contact point antara inner dan outer race untuk menahan beban sehingga memungkinkan berputar dengan kecepatan tinggi. Lapisan oli lubrikasi berfungsi memisahkan komponen yang saling berhubungan.

Yang termasuk Anti Friction Bearing:

• Straight Roller, mempunyai line contact, yang memungkinkan bisa menahan beban Radial Load yang lebih besar.

Gb. 1.11 Straight Roller

• Tapered Roller, cara kerjanya sama dengan straight roller. Tapered bearing sering digunakan di bagian ujung shaft yang berputar bersama untuk menahan radial load dan menahan gerak ke arah kiri, kanan shaft (Thrust Load).
• Needle Bearing cara kerjanya sama dengan straight bearing dan tapered bearing dengan line contact. Sebab dengan diameter yang lebih kecil, needle bearing bisa digunakan pada pengaplikasian di tempat-tempat sempit.

·         Caged Needle Bearing

Gb. 1.12 Caged Needle Bearing

Caged Needle Bearing mempunyai kemampuan beban yang lehih tinggi dibandingkan dengan Needle bearing dan aplikasinya terbatas pada celah yang lebih kecil dari 10 inch (245 mm).

Keuntungan Anti Friction Bearing:

• Tidak ada keausan pada shaft
• Memperkecil tenaga yang terbuang.
• Memungkinkan kecepatan yang lebih tinggi.

BEARINGS, SEALS AND GASKETS

II. Seals dan Gaskets

Gb. 2.1 Seals

Untuk memperhalus pengoperasian dan mengurangi keausan, hampir semua gear dan bearing memerlukan pelumasan yang terus menerus. Maka untuk menjaga keberadaan  pelumas di sekeliling komponen-komponen yang bergerak dan menjaga agar cairan pelumas tersebut jangan sampai keluar dan menjaga agar kotoran dan debu jangan masuk ke sistem maka diperlukan seal.

Fungsi dari seal yaitu:

• Menjaga kebocoran pelumas (lubrikasi).
• Menjaga kotoran dan material lain masuk ke sistem.
• Memberikan batasan cairan supaya tidak tercampur.
• Lebih fleksibel terhadap komponen yang bergerak dan tidak bocor.
• Melapisi permukaan yang tidak rata.
• Komponen tidak cepat rusak.

Seal diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu: Static Seal dan Dynamic Seal.

• Static Seal

Static Seal digunakan pada permukaan yang tidak ada gerakan pada dua permukaan yang dilapisi. Yang termasuk Static seal adalah: O-ring seal, gasket dan liquid gasket.

• Dynamic Seal

Dynamic seal dipakai pada komponen yang bergerak antara permukaan satu dengan yang lainya. Sedangkan yang termasuk Dynamic seal adalah: O-ring seals, Lip seals, Duo Cone seals dan packing rings.

Gb. 2.2 Jenis-jenis Seal

Berikut akan dijelaskan mengenai jenis-jenis seal:

1. Gaskets

Gasket adalah salah satu jenis seal yang banyak digunakan pada celah yang kecil  pada komponen yang diam. Beberapa tempat yang menggunakan gasket misalnya antara cylinder head dan block , antara block dan oil pan.

Permukaan yang memakai gasket harus rata, bersih, kering dan tidak ada goresan.

Gb. 2.3 Gasket

Kekencangan pengikat dua permukaan yang menggunakan gasket sangat penting, selalu berpedoman pada spesifikasi torque untuk mencegah kebocoran.

b. O-rings

Gb. 2.4 Pemakaian O-ring Seal

Sebuah O-ring adalah bentuk cincin yang sangat lunak yang terbuat dari bahan alami atau karet synthetic atau plastik. Dalam pemakaianya O-ring biasanya dikompres antara dua  permukaan sebagai seal, O-ring sering digunakan sebagai static seal yang fungsinya sama dengan gasket.

Untuk penyekat pada aplikasi yang bertekanan tinggi di atas 5500 kPa  (800 psi) sering O-ring ditambahkan dengan back-up ring untuk mencegah kebocoran yang ditimbulkan oleh adanya celah antara dua permukaan. Pressure back-up ring biasanya terbuat dari bahan plastik yang berfungsi untuk memperpanjang usia O-ring.

Pada saat pemasangan O-ring seal, yakinkan semua permukaan bersih dari kotoran dan debu. Periksa O-ring seal dari kotoran, debu, goresan (screth) dan cacat lainya yang akan menyebabkan kebocoran.

c. Lip Seals

Gb. 2.5 Lip Seals

Lip seal adalah jenis dynamic seal yang banyak digunakan pada kontruksi alat berat. Lip seal memikul semua jenis kondisi pengoperasian dan mencegah tidak beroperasinya machine karena panas yang diakibatkan gesekan atau juga mencegah bercampurnya pelumas atau cairan. Lip Seal juga menahan perpindahan gerakan di antara dua komponen yang dibatasi. Lip seal relatif sangat mudah dilepas pada saat perbaikan atau penggantian komponen.

Gb. 2.6 Seal dengan Ring

Jenis lip seal adalah Radial lip seal dan Dirt excluding lip seals. Dirt excluding lip seal digunakan untuk membersihkan kotoran pada cylinder. Radial lip seal digunakan untuk mencegah kebocoran pada perputaran shaft dan dibuat dengan bermacam-macam bentuk dan ukuran disesuaikan dengan aplikasi pemasangannya. Internal lip seal mempunyai bibir seal di diameter dalam. External radial lip seal mempunyai bibir seal pada diameter luar dari seal tersebut.

Radial lip seal menahan permukaan shaft dengan tekanan cairan dan garter spring. Garter spring menekan bibir seal ketika tekanan cairan rendah. Pada operasi yang sebenarnya seal dibantu oleh lapisan tipis oli antara bibir seal dan shaft, ini supaya bisa melumasi bibir seal dan mencegah kebocoran.

Gb.2.7 Radial Lip Seal

d. Duo Cone Seal

Duo cone seal dibuat untuk menjaga kotoran tidak masuk ke dalam sistem dan menjaga kebocoran cairan pelumas pada area yang luas. Duo cone seal harus bisa menahan karat yang lebih lama dengan sedikit perawatan  Duo cone seal lebih bisa menahan kebengkokan shaft, end play dan beban yang tiba-tiba.

Duo cone seal terdiri dari dua ring yang biasanya terbuat dari karet, dipasangkan pada dua groove metal retaining ring.

Gb. 2.8 Duo Cone Seal

Gb. 2.9 Struktur Duo Cone Seal

Rubber rings bekerja sama dengan metal rings berfungsi sebagai seal. Rubber ring juga sebagai bantalan untuk metal rings dan menjaga kerataan permukaan pada saat shaft berputar selama machine beroperasi. Kehalusan permukaan metal rings bersama-sama dengan kekentalan oli melapisi shaft.