Download - makalah bantalan
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan atas kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-Nya
kami masih diberi kesempatan untuk menyelesaikan makalah ini. dimana makalah ini
merupakan salah satu dari tugas mata kuliah elemen mesin ,yaitu bantalan. Tidak lupa kami
ucapkan terimakasih kepada Guru dan teman-teman yang telah memberikan dukungan dalam
menyelesaikan makalah ini. Kami menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih
banyak kekurangan, oleh sebab itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang
membangun. Dan semoga dengan selesainya makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan
teman-teman.
Ciamis, April 2016
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Dalam perancangan suatu alat dibutuhkan beberapa komponen pendukung. Teori
komponen berfungsi untuk memberi landasan dalam perancangan ataupun pembuatan alat.
Ketepatan dan ketelitian dalam pemilihan berbagai nilai atau ukuran dari komponen itu
sangat mempengaruhi kinerja dari alat yang akan dirancang
Mesin merupakan kesatuan dari berbagai komponen yang selalu berkaitan dengan
elemen-elemen mesin yang bekerja sama satu dengan yang lainnya secara kompak sehingga
menghasilkan suatu rangkaian gerakan yang sesuai dengan apa yang sudah direncanakan.
Dalam merencanakan sebuah mesin harus memperhatikan faktor keamanan baik untuk mesin
itu sendiri maupun bagi operatornya. Dalam pemilihan elemen-elemen dari mesin juga harus
memperhatikan kekuatan bahan, safety factor, dan ketahanan dari berbagai komponen
tersebut. Adapun elemen tersebut diantaranya adalah bantalan
BAB II
PEMBAHASAN
A.BANTALAN
Pada suatu peralatan/mesin dapat dipastikan bahwa terdapat banyak komponen
yang bergerak baik dalam bentuk gerakan angular maupun gerakan linear. Gerakan relatif
antar komponen mesin akan menimbulkan gesekan, dimana gesekan ini dapat
menurunkan efisiensi mesin, meningkatnya temperatur, keausan, dan berbagai efek
negatif lainya. Gesekan antara komponen mesin tersebut dapat diminimalkan dengan
menggunakan bantalan atau bearing.
B.KLASIFIKASI BANTALAN
Secara umum bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan arah beban dan
berdasarkan konstruksi atau mekanismenya mengatasi gesekan. Berdasarkan arah
beban yang bekerja pada bantalan, seperti ditunjukkan pada gambar, bantalan dapat
diklasifikasikan menjadi bantalan radial,aksial,combinasi
a) Bantalan radial/radial bearing
Arah beban yang di tumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros
b) Bantalan aksial/thrust bearing
Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros,
c) Bantalan kombinasi
Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros
A.1. Klasifikasi bantalan berdasarkan bentuk dan mekanismenya
Berdasarkan konstruksi dan mekanisme mengatasi gesekan, bantalan dapat
diklasifikasikan menjadi dua yaitu bantalan luncur (sliding bearing) dan bantalan
gelinding (rolling bearing).
a.bantalan luncur
Sliding bearing memerlukan geseran langsung dari elemen yang membawa beban
pada tumpuannya. Hal ini berbeda dengan rolling-element bearings, dimana bola a
tau
roller dipasang diantara dua permukaan geser.
Sliding bearing atau sering juga disebut plain bearing terdiri atas dua jenis yaitu
(1) Journal atau sleeve bearing, yang bentuknya silindris dan menahan beban radia
l
(yang tegak lurus terhadap sumbu poros.
(2) Thrust bearing, yang bentuknya biasanya datar, dimana pada kasus poros yang
berputar, dapat menahan beban yang searah dengan sumbu poros.
Pada kasus poros yang berputar, bagian poros yang berkontak dengan bantalan disebut
journal. Bagian yang datar pada bantalan yang melawan gaya aksial disebut
thrust sufaces. Bantalan ini sendiri dapat disatukan dengan rumah atau crankcase.
Tetapi biasanya berupa shell tipis yang dapat diganti dengan mudah dan yang
menyediakan permukaan bantalan yang terbuat dari material tertentu seperti babbit atau
bronze. Ketika proses bongkar pasang tidak memerlukan pemisahan bantalan, bagian
tertentu pada bantalan dapat dibuat sebagai sebuah dinding silindris yang ditekan pada
lubang dirumah bantalan. Bagian bantalan ini disebut sebagai bushing
b.Bantalan gelinding
Bantalan gelinding menggunakan elemen rolling untuk mengatasi gesekanantara dua
komponen yang bergerak.Diantara kedua permukaan ditempatkanelemen gelinding seperti
misalnya bola, rol, taper, dll. Kontak gelinding terjadiantara elemen ini dengan komponen
lain yang berarti pada permukaan kontaktidak ada gerakan relative
Jenis-jenis Rolling-Element Bearing
Secara garis besar, rolling-element bearing terdiri atas dua jenis yaitu bantalan bola
(ball
bearing) dan bantalan rol (roller bearing). Kedua jenis ini sendiri terdiri atas
bermacam-macam varian
Bantalan Bola (Ball Bearing)
Bantalan bola merupakan susunan bola-bola baja yang dikeraskan yang terpa
sang
diantara dua buah cincin, dalam dan luar untuk bantalan radial, atau atas dan bawa
h
untuk thrust bearing. Selain itu juga terdapat retainer atau separator yang menjaga
jarak
antarbola baja tetap disekitar cincin. Bantalan bola jenis deep groove dirancang
untuk menahan beban radial dan beban aksial. Adapun jenis angular contact dirancang
untuk menahan beban aksial yang lebih besar dan juga dapat menahan beban radial.
Bantalan Rol (Roller Bearing)
Bantalan rol menggunakan roller yang lurus, tirus, atau berkontur yang dipasang diantara
dua buah cincin. Secara umum, bantalan rol dapat menahan beban statik dan dinami
k
yang lebih besar daripada bantalan bola disebabkan oleh kontaknya yang lebih besar.
Selain itu bantalan rol ini juga lebih murah daripada bantalan bola untuk ukuran d
an beban yang besar. Biasanya bantalan rol hanya dapat menahan beban dalam satu
arah saja baik itu radial maupun aksial, kecuali bila roller nya tirus atau berkontur. Secara
garis besar, bantalan rol ini terbagi lagi menjadi empat jenis yaitu (1) bantalan rol
silindris, (2) bantalan rol jarum, (3) bantalan rol tirus, (4) spherical roll bearing
Bantalan bola dan bantalan roll juga mempunyai jenis yang khusus dibuat untuk menahan
beban aksial murni. Namun cilindrycal roller thrust bearing akan mengalami gesekan
yang
lebih besar daripada ball thrust bearing akibat sliding antara roller dengan cincin. Ol
eh
karena itu biasanya roller thrust bearing ini tidak boleh digunakan untuk kecepatan tinggi
Material bantalan
Beberapa sifat yang dicari pada material bantalan adalah relative softness (
untuk menyerap partikel asing), kekuatan yang cukup, machinability
(untuk mempertahankan toleransi), lubricity, ketahanan
temperatur dan korosi, dan pada beberapa kasus, porositas
(untuk menyerap pelumas). Kekerasan material bantalan tidak boleh melebihi
sepertiga kekerasan material yang bergesekan dengannya untuk mempertahankan
embedability dari partikel abrasiv. Beberapa kelas material yang berbeda dap
at
digunakan sebagai bantalan, biasanya yang berbasis timbal, timah, dan tembaga
.
Aluminium sendiri bukan merupakan material yang baik untuk bantalan walaupun
banyak
digunakan sebagai bahan paduan untuk beberapa material bantalan
Babbit
Semua famili logam berbasis timbal dan timah yang dikombinasikan dengan unsur lai
n
sangat efektif terutama jika diproses dengan electroplatting dalam bentuk lapisan tip
is
pada substrat yang lebih kuat seperti baja. Babbit meupakan contoh yang sangat umu
pada famili ini dan biasa digunakan pada bantalan crankshaft dan camshaft. Lapisa
n
babbit yang tipis akan mempunyai ketahanan fatigue yang lebih baik daripada lapisa
n
babbit yang tebal, tetapi tidak dapat melekatkan partikel asing dengan baik. Karena babbit
ini mempunyai temperatur peleburan yang rendah dan akan cepat rusak dalam kondis
i
pelumasan batas (boundary lubrication), maka diperlukan pelumasan hidrodinamik ata
u
hidrostatik yang baik.
Bronzes
Famili paduan tembaga, terutama bronze, merupakan pilihan yang sangat baik untu
k
melawan baja atau besi cor. Bronze lebih lunak dibanding material ferrous tet
api
mempunyai kekuatan, machinability, dan ketahanan korosi yang baik serta beker
ja
dengan baik melawan paduan besi jika dilumasi. Ada lima macam paduan tembaga yang
biasa digunakan sebagai bantalan yaitu, copper-lead, leaded bronze, tin bronz
e,
aluminium bronze, dan berrylium copper. Kekerasan paduan tembaga ini bervariasi mulai
dari yang nilainya hampir sama dengan babbit sampai dengan yang hampir sama dengan
baja. Bushing bronze ini dapat bertahan dalam kondisi pelumasan batas
(boundary
lubrication) dan dapat menahan beban tinggi dan temperatur tinggi
Besi Cor Kelabu dan Baja
Besi cor kelabu dan baja merupakan material bantalan yang cukup baik untuk digunakan
melawan sesamanya dalam kecepatan rendah. Grafit bebas pada besi cor menambah
sifat lubricity tetpi pelumas cair tetap dibutuhkan. Baja juga dapat digunakan melaw
an
baja jika keduanya dikeraskan dan diberi pelumasan. Ini merupakan pilihan yang bias
a
digunakan pada rolling contact di bantalan rolling-element. Bahakan baja dapat melawan
semua material lain jika diberi pelumasan yang sesuai
Sintered Materials
Material seperti ini dibuat dari serbuk dan secara mikroskopik tetap berpori setel
ah
perlakuan panas. Porositas ini memungkinkan material ini untuk menyimpan pelum
as
dengan aksi kapilaritas, dan kemudian melepaskannya ke bantalan jika panas. Sintered
bronze digunakan secara luas untuk digunakan melawan baja atau besi cor
Material Non-Logam
Beberapa jenis material non-logam memberikan kemungkinan untuk bekerja dala
m
kondisi kering jika meterial ini mempunyai sifat lubricity yang baik. Contohnya ad
alah
grafit. Beberapa jenis material termoplastik seperti nilon, acetal, dan teflon memberika
n
koefisien gesek yang rendah terhadap logam manapun tetapi mempunyai kekeuatan dan
temperatur leleh yang rendah, yang jika digabungkan dengan konduktivitas panasny
a
yang buruk akan membatasi beban dan kecepatan yang bisa ditahan. Teflon mempunyai
koefisien gesek yang rendah tetapi harus diberi filler untuk meningkatkan kekuatanny
a.
Adapun filler yang biasa digunakan pada teflon adalah inorganic fillers seperti talc at
au
serat kaca yang dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan, serbuk grafit dan Mo
S2
yang dapat meningkatkan lubricity, kekuatan serta ketahanan temperaturnya. Kombinasi
material poros dengan bantalan yang biasa digunakan pada prakteknya sangat terbatas.
Tabel dibawah ini menunjukkan beberapa kombinasi material poros dengan bantalan.
Tabel 11.7 Material bantalan yang direkomendasikan untuk sliding melawan baja atau
besi cor
Pelumas
Pelumas sering digunakan untuk mengurangi gesekan dan membantu bearing
mengatasi korosi.Semua pelumas diklasifikasikan ke dalam 3 kelompok : cairan,
semi cairan, padat.
Pelumas cair biasanya digunakan pada oli mineral dan oli sintetis. Oli mineral
sering digunakan karena harga yang murah dan kestabilannya
Pelumas semi cair memiliki kekentalan yang lebih tinggi dari oli. Pelumas padat
berguna untuk mengurangi gesekan dan harus lebih lunak dari material yang
dilumasi
Jenis Pelumas
Pelumas adalah substansi atau material yang dapat menurunkan gesekan dan
keausan serta memberikan “smooth running” dan umur yang memuaskan untuk sua
tu
elemen mesin. Pelumas dapat berwujud gas, cair maupun padat. Semua jenis pelumas ini
dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu pelumas alam dan pelumas buatan (sintetic
).
Dalam aplikasinya, pelumas cair adalah jenis pelumas yang paling banyak digunaka
n.
Pelumas cair memiliki kelebihan yaitu kekuatan geser yang rendah dan kekuatan teka
n
yang tinggi. Pelumas padat biasanya digunakan pada kondisi dimana pelumas cair tida
k
dapat bertahan pada permukaan atau pada situasi khusus seperti pada temperatur yang
sangat rendah atau sangat tinggi.Sedangkan pelumas berwujud gas atau udara
digunakan pada kondisi yang sangat khusus dimana dibutuhkan koefisien gesekan yan
g
sangat rendah. Tabel 11.2 menunjukkan tipe-tipe pelumas cair dan padat, termasuk sifat-
sifat dan penggunaannya.
Pelumas cair (liquid lubricants) umumnya adalah minyak oli mineral (alam),
minyak oli dari tumbuhan atau binatang, dan oli sintetis. Kadang-kadang air j
uga
digunakan pada peralatan dalam lingkungan air. Pelumas memerlukan “additive” untu
k
meningkatkan kualitas pelumasan untuk keperluan tertentu. Misalnya additive unt
uk
“extreme pressure” diperlukan pada pelumas untuk roda gigi di mana pelumas aka
n
mengalami beban tekanan yang tinggi. Aditif anti oksidasi dan tahan temperatur ting
gi
diperlukan untuk oli pelumas engine. Oli pelumas diklasifikasikan berdasarkan viskosita
s
dan kandungan aditifnya. Tabel 11.2 menunjukkan beberapa tipe pelumas cair termasuk
sifat-sifat dan penggunaannya.
Pelumas lapisan padat (solid-film lubricants) ada dua jenis yaitu : material
yang memiliki kekuatan geser yang sangat rendah seperti graphite dan molybdenu
m
disulfida (MoS2) yang dapat ditambahkan pada permukaan, (2) coating seperti misaln
ya
phosfat, oksida, atau sulfida yang dapat terbentuk pada suatu permukaan. Grafit da
n
MoS2 biasanya tersedia dalam bentuk bubuk dan dapat dibawa ke permukaan denga
n
“binder” seperti misalnya grease atau material lain. Pelumas padat ini memiliki
kelebihan
dalam hal koefisien gesek yang rendah dan tahan temperatur tinggi. Pelumas pad
at
dalam bentuk coating dapat dibentuk pada permukaan dengan reaksi kimia at
au
elektrokimia. Coating ini biasanya sangat tipis dan akan mengalami keausan dala
m
jangka waktu tertentu. Beberapa aditif pada oli dapat membentuk coating sulfida pad
a
permukaan secara terus menerus melalui reaksi kimia. Tabel 11.3 menunjukk
an
beberapa tipe pelumas padat termasuk sifat-sifat dan penggunaannya
Perbedaan Bantalan Luncur Dan Bantalan Gelinding
• Bantalan luncur.
Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros
ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas. Bantalan luncur mampu
menumpu poros berputaran tinggi dengan beban yang besar.
Dengan konstruksi yang sederhana maka bantalan ini mudah untuk dibongkar pasang. Akibat
adanya gesekan pada bantalan dengan poros maka akan memerlukan momen awal yang besar
untuk memutar poros. Pada bantalan luncur terdapat pelumas yang berfungsi sebagai
peredam tumbukan dan getaran sehingga akan meminimalisasi suara yang ditimbulkannya.
Kelebihan Bantalan Luncur:
1. Mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban besar.
2. Konstruksinya sederhana dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah.
3. Dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara.
4. Tidak memerlukan ketelitian tinggi sehingga harganya lebih murah.
Kekurangan Bantalan Luncur:
1. Gesekan besar pada awal putaran.
2. Memerlukan momen awal yang besar.
3. Pelumasannya tidak begitu sederhana.
4. panas yang timbul dari gesekan besar sehingga memerlukan pendinginan khusus.
• Bantalan gelinding.
Pada bantalan gelinding terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang
diam melalui elemen gelinding seperti bola ( peluru ), rol atau rol jarum atau rol bulat.
Bantalan gelinding lebih cocok untuk beban kecil. Putaran pada bantalan gelinding dibatasi
oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Apabila ditinjau dari segi
biaya, bantalan gelinding lebih mahal dari bantalan luncur.
Kelebihan:
1. Keausan dan panas yang ditimbulkan berkurang
2. Gesekan yang terjadi relatif konstan
3. Pemakaian pelumas minimum
4. Ukuran lebarnya kecil
5. Mudah penggantiannya
6. Ukurannya sudah distandarisasikan sehingga mudah mendapatkan dimana saja
Kekurangan:
1. Untuk beban kejut (getaran karena ketidakseimbangan komponen mesin) bearing lebih
cepat rusak
2. Lebih sensitive terhadap debu dan kelembaban
3. Lebih mahal
Pembacaan nomor nominal pada bantalan gelinding.
Dalam praktek, bantalan gelinding standar dipilih dari katalog bantalan.
Ukuran utama bantalan adalah
- Diameter lubang
- Diameter luar
- lebar
- Lengkungan sudut
Nomor nominal bantalan gelinding terdiri dari nomor dasar dan nomor
pelengkap. Nomor dasar yang ada merupakan lambang jenis, lambang
ukuran(lambang lebar, diameter luar). Nomor diameter lubang dan
lambang sudut kontak penulisannya bervariasi tergantung produsen
bearing yang ada.
Bagian Nomor nominal
A B C D E
A menyatakan jenis dari bantalan yang ada.
- Jika A berharga 0 maka hal tersebut menunjukkan jenis Angular contact ball
bearings, double row.
- Jika A berharga 1 maka hal tersebut menunjukkan jenis Self-aligning ball bearing.
- Jika A berharga 2 maka hal tersebut menunjukkan jenis spherical roller bearings and
spherical roller thrust bearings.
- Jika A berharga 3 maka hal tersebut menunjukkan jenis taper roller bearings.
- Jika A berharga 4 maka hal tersebut menunjukkan jenis Deep groove ball bearings,
double row.
- Jika A berharga 5 maka hal tersebut menunjukkan jenis thrust ball bearings.
- Jika A berharga 6 maka hal tersebut menunjukkan jenis Deep groove ball
bearings,single row.
- Jika A berharga 7 maka hal tersebut menunjukkan jenis Angular contact ball bearings,
single row.
- Jika A berharga8 maka hal tersebut menunjukkan jenis cylindrical roller thrust
bearings.
B menyatakanlambang ketebalan
C menyatakan lambang diameter luar.
- Jika C berharga 0 dan 1 menyatakan penggunaan untuk beban yang sangat ringan.
- Jika C berharga 2 menyatakan penggunaan untuk beban yang ringan.
- Jika C berharga 3 menyatakan penggunaan untuk beban yang sedang.
- Jika C berharga 4 menyatakan penggunaan untuk beban yang berat.
D dan E menyatakan lambang diameter dalam
Untuk bearing yang berdiameter 20 - 500 mm, kalikanlah 2 angka lambang tersebut untuk
mendapatkan diameter lubang sesungguhnya dalam mm. Nomor tersebut biasanya bertingkat
dengan kenaikan 5 mm tiap tingkatnya.
Kapasitas Nominal Bantalan Gelinding
Ada dua macam kapasitas nominal, yaitu kapasitas nominal dinamis spesifik
dankapasitas nominal statis spesifik.
Misalkan sejumlah bantalan membawa beban tanpa variasi dalam arah yang tetap.Jika
bantalan tersebut adalah bantalan radial, maka bebannya adalah radial murni,Cincin luar diam
dan cincin dalam berputar. Jika bantalan tersebut adalah bantalan aksial, maka kondisi
kondisi bebannya adalah aksial murni, satu cincin diam dan cincinyang lain berputar. Jumlah
putaran adalah 1.000.000 (atau 33.3 rpm selama 500 jam).Setelah menjalani putaran tersebut,
jika 90% dari jumlah bantalan tersebut tidak menunjukkan kerusakan karena kelelahan oleh
beban gelinding pada cincin atau elemengelindingnya, maka besarnya beban terse x 3.647
Dbut dinamakan kapasitas nominaldinamis spesifik dan umur yang bersangkutan disebut
umur nominal.Jika bantalan membawa beban dalam keadaan diam dan pada titik kontak
yangmenerima tegangan maksimim besarnya deformsi permanen pada elemen
gelindingditambah besarnya deformasi cincin menjadi 0.0001 kali diameter elemen
gelinding,maka beban tersebut dinamakan kapasitas nominal statis spesifik. Kedua macam
bebandiatas merupakan factor dasar yang pertama dalam pemilihan bantalan.
Untuk menghitung besarnya kapasitas nominal dinamis spesifik dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
A.Untuk diameter bola kurang dari atau sama dengan 25.4 mm
C=ƒC(I cos a¿¿0,7 Z2/ 3 Da1,8
B.Untuk diameter bola lebih dari 25,4 (mm)
C= ƒC (I cos a¿¿0,7 Z2/3x 3,647Da1,4
C.Untuk bantalan rol
C= ƒC(ila cos a¿¿7 /9 Z3/4 Da39/27
Dimana:
C : Adalah kapasitas nominal dinamis spesifik
F : Jumlahbaris bola dalam satu bantalan
A : Sudut kontak nominal
Z : Jumlah bola dalam tiap baris
Da :Diameter bola
ƒC : Faktor yang besarnya tergantung pada jenis,kelas ketelitian,dan bahan dari bagian -
bagian bantalan.
la :Panjang efektif rol.
BAB III
PENUTUP
Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan
dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena
terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan
judul makalah ini.
Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman dusi memberikan kritik dan saran yang
membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di
kesempatan – kesempatan berikutnya.
Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman
pada umumnya.