BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. 1. Pengertian Pelumasan · PDF fileMisalnya dalam gerakan berputar...

20

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1. Pengertian Pelumasan

Teknik pelumasan adalah suatu cara untuk memperkecil gesekan dan

keausan dengan menempatkan suatu lapisan tipis (film) fluida diantara permukan-

permukaan yang bergesekan. Sementara pelumas dapat didefinisikan sebagai

suatu zat yang berada atau disisipkan diantara dua permukaan yang bergerak

secara relatife agar dapat mengurangi gesekan antar permukaan tersebut.

Teknik pelumasan ini sangat dibutuhkan dalam suatu industri terutama

dalam dunia permesinan yang sangat banyak terjadinya gesekan antara

komponen-komponen mesin dan banyaknya komponen mesin yang harus dijaga

kondisinya agar umur dari suatu komponen mesin tersebut lebih panjang dalam

pemakaiannya. Misalnya dalam gerakan berputar pada bantalan luncur, poros atau

jurnal yang beroksilasi pada bantalan, gabungan dari gerakan menggelinding atau

luncuran pada gigi-gigi roda gigi yang berpasangan, gerakan luncuran pada piston

terhadap silindernya dan yang lain yang kesemuanya itu memerlukan pelumasan.

2. 2. Fungsi Bahan Pelumas

Merawat mesin maupun peralatan (equipment) harus dilakukan dengan

perawatan berkala secara teratur salah satunya dengan memperhatikan

penggunaan minyak pelumas yang tepat dan berkualitas. Penggunaan minyak

pelumas yang tepat merupakan syarat yang mutlak agar kemampuan mesin

ataupun peralatan yang digunakan tetap prima.

Universitas Sumatera Utara

http://id.shvoong.com/tags/dapat/�

21

Hal ini sesuai dengan fungsi dari minyak pelumasan antara lain:

1. Mengurangi gesekan dan keausan

Mengurangi gesekan dan keausan dilakukan dengan memberikan lapisan

(film) untuk menghindari kontak langsung bagian-bagian mesin yang

saling bergesekan sehingga melindungi permukaan logam yang

bersinggungan baik yang meluncur atau yang menggelinding dari keausan.

Ini merupakan fungsi utama dari bahan pelumas.

2. Memindahkan panas

Panas yang timbul akibat pergesekan seperti pada bantalan-bantalan atau

roda gigi dapat dipindahkan oleh minyak pelumas asalkan terjadi aliran

minyak yang mencukupi. Demikian juga panas yang terjadi akibat dari

pembakaran. Minyak pelumas menjadi komponen pendingin dari piston,

silinder liner, dan lainnya dari panas pembakaran Di samping itu, minyak

pelumas juga mendinginkan panas akibat gesekan. Panas yang diserap

akan mengakibatkan turunnya viscositas minyak pelumas.

3. Menjaga sistem agar tetap bersih

Pelumas juga sebaiknya bisa mencegah terjadinya fouling

serpihan-serpihan yang dihasilkan dari proses mekanis, dari hasil

degradasi pelumas itu sendiri maupun dari hasil proses pembakaran. Apa

yang disebut deposit adalah seperti karbon padat, varnish atau endapan.

Ini dapat mengganggu pengoperasian alat. Kasus ekstrem adalah ring

piston tidak bisa bergerak, dan aliran minyak tersumbat. Juga partikel-

partikel logam akibat keausan, abu yang berasal dari luar dan sisa

pembakaran yang dapat memasuki sistem dan menghalangi operasi yang


22

efisien juga harus dapat dibersihkan oleh suatu bahan pelumas. Kotoran ini

perlu disingkirkan dari permukaan komponen yang bersinggungan.

4. Melindungi sistem

Baik dari hasil degradasi pelumas atau akibat kontaminasi

hasil pembakaran, pelumas bisa bersifat asam dan menjadikan korosi pada

logam. Adanya uap air dapat juga menyebabkan karat pada besi. Oleh

sebab itu pelumas harus bisa menanggulangi efek-efek tersebut dan oleh

Karena itu bahan pelumas harus direncanakan untuk melindungi sistem

terhadap serangan korosif dan kimiawi. Bahan pelumas juga dapat

melindungi sistem dari getaran yang terjadi dengan cara meredam getaran

dan kejutan pada sambungan karena gerakan tenaga yang selalu berubah

Mengingat arti pentingnya minyak pelumas bagi daya tahan mesin, maka

sebelum memilih minyak pelumas ada baiknya lebih dulu mengetahui kualitas

minyak pelumas tersebut sehingga dapat mencegah penggunaan minyak pelumas

yang tidak sesuai dengan spesifikasi mesin.

2. 3. Gesekan dan Keausan

a. Gesekan

Jika dua permukaan berada dalam gerakan relatif satu sama yang lain di

bawah pengaruh tekanan yang diberikan maka gaya yang bekerja pada kedua

permukaan bersinggungan tersebut akan menahan gerakan. Fenomena ini

menunjukkan adanya gesekan.


23

Ada 3 tipe dasar gesekan antara permukaan-permukaan yang bersinggungan,

yaitu:

- Gesekan meluncur (dihasilkan oleh suatu permukaan yang bergerak di atas

permukaan lainnya)

- Gesekan menggelinding (dihasilkan oleh silinder atau bola yang

menggelinding di atas permukaan lain)

- Gesekan fluida (dihasilkan jika salah satu atau kedua permukaan padat

secara sempurna dipisahkan oleh lapisan fluida)

Atau dapat kita gambarkan sebagai berikut:

Gambar 2. 1. Gerakan menggelinding (rolling)

Gesekan meluncur dan menggelinding merupakan gesekan kering,

berlawanan dengan gesekan fluida yang merupakan gesekan basah. Gesekan

menggelinding lebih mudah diatasi dibandingkan dengan gesekan meluncur dan

gesekan fluida lebih mudah diatasi dibandingkan dengan kedua jenis gesekan

kering tersebut. Itulah sebabnya gesekan gelinding dalam banyak hal lebih

efisienn dibandingkan dengan gesekan meluncur, namun kedua tipe gesekan ini

Gambar 2.2 Gerakan meluncur


24

akan lebih efisien dalam operasinya apabila digunakan bahan pelumas yang

ditempatkan di antara kedua permukaan yang bergesekan, sehingga terhindar

kontak langsung antar permukaan.

Pada gesekan fluida tahanan gesek lebih jelas ada, tapi relatif sangat kecil

dibandingkan dengan gesekan kering. Teknologi pemanfaatan gesekan fluida ini

mengarahkan kita kepada teknik pelumasan.

b. Keausan

Suatu permukaan yang kelihatannya licin mempunyai ketidakteraturan

yang membedakan luas sebenarnya persinggungan antara 2 permukaan logam.

Biarpun untuk pembebanan ringan tekanan pada titik singgung yang

bersinggungan bukan main tingginya, dan jika ada gerakan relatif antara

permukaan-permukaan maka gesekan dan panas timbul pada titik-titik kecil

tersebut.

Hal inilah yang membuat temperatur naik sampai titik cair logam.

Pencairan ini membantu penekanan, temperaturpun turun, lalu logam membeku

dan penyatuan terjadi antara kedua permukaan. Penyatuan ini paling mungkin

menjadi tipe penyatuan sesungguhnya atau penyambungan jika logam dari bahan

yang sama. Gerakan selanjutnya memutuskan penyatuan tadi yang mengakibatkan

terjadinya ”pitting” pada awalnya dan akhirnya terjadi ”scoring” dan ”scuffing”

dari metal.


25

2. 4. Tipe-tipe Pelumasan

2. 4. 1. Pelumasan Hidrodinamis

Pada pelumasan dengan tipe hidrodinamis (Hydrodynamic Lubrication)

permukaan yang bergesekan atau yang bersinggungan baik yang bergerak

meluncur atau pun menggelinding, dipisahkan oleh pelumas secara sempurna.

Dimana tekanan pada lapisan tipis pelumas dibangkitkan oleh gerakan relatif oleh

kedua permukaan itu sendiri.

Salah satu contoh penggunaan pelumasan dengan tipe hidrodinamis adalah

gerakan rotasi yang terjadi pada bantalan luncur (journal bearing). Selanjutnya

contoh pelumasan ini dapat kita lihat dalam gambar di bawah ini:

V = 0

(a)

(b)

v

A


26

(c)

Gambar 2. 3. Pelumasan Hidrodinamis untuk gerakan meluncur

Gambar 2.3 di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:

(a) Permukaan kedua logam masih menempel karena belum ada gerak relatif

(b) Permukaan atas mulai naik begitu ada kecepatan relatif

(c) Permukaan atas berselancar (hydroplane) akibat kecepatan relatif yang

cukup dan terjadi gesekan fluida total.

A

V>v

Titik singgung

Roller

Oil-wedge

Roller

Oil-wedge


27

Gambar 2. 4. Di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:

(a) Roller diam dan

bersinggungan dengan bantalan rata pada satu titik/ garis singgung

(b) Roller berputar dan terbentuk oip-wedge. Kedua permukaan terpisah oleh

lapisan tipis minyak pelumas.

+ +

Poros

Bantalan

(a)

Gambar 2. 4. Pelumasan Hidrodinamis pada roller dengan bantalan rata

Poros

+ +

+

+

minyak pelumas


28

(b) (c)

Gambar 2. 5. Pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur (journal bearing)

Gambar 2. 5. di atas dapat kita terangkan sebagai berikut:

(a) Poros diam dan lapisan minyak berada pada celah lebar. Kedua permukaan

bersinggungan di bagian bawah.

(b) Poros mulai berputar sementara terbentuk celah kecil di bagian bawah kiri.

Minyak pelumas mengalir dari celah lebar ke celah sempit.

(c) Poros berputar terus dan berada pada posisi stabil, celah sempit agak

melebar. Oil-wedge terbentuk pada celah yang konvergen.

2. 4. 2. Pelumasan Hidrostatis

Pada pelumasan hidrostatis ini menggunakan pompa tekanan tinggi yang

akan menekan minyak pelumas ke bagian-bagian yang bergerak. Pelumasan jenis

ini tidak memerlukan gerakan relatif dan biasanya digunakan pada mesin-mesin

yang bagian-bagian bergeraknya terlalu berat seperti turbin yang berkapasitas

besar tidak dimungkinkan lagi terjadinya pelumasan hidrodinamis pada saat start,

sementara tipe pelumasan lainnya tidak dihendaki terjadi. Untuk ini diperlukan

tekanan yang besar terjadi pada lapisan tipis minyak pelumas di antara poros dan

bantalan misalnya. Tekanan demikian dapat diperoleh dengan menggunakan

pompa tekanan tinggi yang akan menekan minyak pelumas ke bagian-bagian yang


29

bergesek, bukann sekedar pompa tekanan rendah yang berfungsi hanya sebagai

pendistribusi atau pensirkulasi minyak pelumas.

Pelumasan hidrostatis disebut juga pelumasan tekanan luar karena tekanan

yang timbul diakibatkan pengaruh kerja dari luar sistem. Setelah poros berputar

dengan kecepatan tinggi biasanya pompa tekanan tinggi yang digunakan dapat

dihentikan sementara pompa tekanan rendah sebagai pensuplai minyak pelumas

terus difungsikan.

2. 4. 3. Pelumasan Elastohidrodinamis (Elastohydrodynamic Lubrication)

Pelumasan jenis ini dipakai jika kontak bidang antara kedua permukaan

yang bergerak sangat kecil seperti kontak titik atau kontak garis sehingga akan

timbul tekanan yang demikian besar pada lapisan tipis minyak pelumas yang

membatasi permukaan-permukaan tersebut. Pelumasan dengan tipe seperti ini

dapat ditemukan pada bantalan gelinding meskipun pelumasan hidrodinamis dapat

juga dilakukan.

2. 4. 4. Pelumasan Bidang Batas (Boundary Lubrication)

Pelumasan bidang batas ini terjadi karena tidak dimungkinkannya

membentuk lapisan tipis minyak pelumas yang sempurna karena beban yang

terlalu besar, penurunan kecepatan dari permukaan yang bergerak, pengurangan

jumlah pelumas yang dimasukkan ke dalam bantalan dan kenaikan suhu pelumas.

Pada keadaan ini lapisan tipis yang terjadi hanya dalam ketebalan beberapa

ukuran molekul saja. Pelumasan ini sering terjadi ketika mesin dihidupkan dan

terus berlanjut hingga menjelang mesin mencapai kecepatan

operasionalnya.Lapisan yang terbentuk dalam pelumasan jenis ini sangat rumit

untuk dijelaskan yang jelas, ketebalan lapisan tersebut hanya beberapa


30

molekul.Lapisan ini bahkan tidak terbentuk dari oli pelumas, melainkan berupa

kotoran, oksida logam, dan gas dari udara.

2. 4. 5. Pelumasan Padat (Solid Lubrication)

Pelumasan padat dapat dipahami misalnya pada sebuah contoh, misalnya

debu pasir dan kerikil pada permukaan jalan dapat menyebabkan kendaraan

tergelincir karena debu, pasir dan kerikil mengurangi gesekan antara ban dan

permukaan jalan. Teknisnya, debu, pasir dan kerikil tersebut bertindak sebagai

pelumas, namun tentu saja tidak ada yang merekomendasikan debu, pasir dan

kerikil sebagai pelumas padat pada elemen mesin.

Jadi pelumasan padat (Solid Lubrication) dapat diartikan seperti sebuah

sistem pelumasan dimana diantara permukaan kontak saling melumasi sendiri

oleh bahan padat yang dilapisi dan kadang menyatu pada elemen tersebut.

Misalnya bahan inorganik tertentu seperti grafit dan molybdenum disulfida,

memiliki sifat mampu membentuk lapisan tipis pada permukaan logam yang

bergeser dengan mudah dan menahan penetrasi oleh permukaan-permukaan yang

bergesekan.

2. 4. 6. Pelumasan Tekanan Ekstrim

Di bawah pengaruh kondisi kerja yang paling hebat, seperti pada

pemotongan logam atau roda gigi yang mengalami beban kejut, adiktif tekanan

ekstrim digunakan. Tekanan adiktif ekstrim ini merupakan senyawa minyak yang

dapat larut dan biasanya mengandung zat belerang, chlorin atau fosfor yang

bereaksi denga permukaan bantalan pada temperatur tinggi yang timbul dimana

lapisan tipis minyak pelumas pecah, membentuk zat lapisan tipis yang titik

cairnya tinggi antara permukaan-permukaan yang berkontak. Pada proses


31

pelumasan tekanan ekstrim sedikit keausan tak dapat dielakkan antara permukaan

yang bergerak tapi boleh jadi sangat kecil dan hampir berakhir bagi permukaan

yang bergerak relatif.

2. 5. Kekentalan, Temperatur dan Tekanan

2. 5. 1. Kekentalan (Viscosity)

Kekentalan merupakan sifat yang paling utama dari sebuah bahan pelumas karena

sifat ini secara garis besar menunjukkan kemampuan melumasi sesuatu. Atau

dengan kata lain bahwa kekentalan adalah kemampuan dari bahan pelumas untuk

melawan tegangan geser yang terjadi pada waktu bergerak.

Kekentalan minyak pelumas itu berubah-ubah menurut perubahan

temperatur. Dengan sendirinya minyak pelumas yang baik tidak terlalu peka

terhadap perubahan temperatur, sehingga dapat berfungsi sebagai mestinya, baik

dalam keadaan dingin pada waktu mesin mulai bekerja maupun pada saat

temperatur kerja. Bahan harus mengalir ketika suhu mesin atau temperatur

ambient. Mengalir secara cukup agar terjamin pasokannya ke komponen-

komponen yang bergerak. Semakin kental bahan pelumas, maka lapisan yang

ditimbulkan menjadi lebih kental. Lapisan halus pada pelumas kental memberi

kemampuan ekstra menyapu atau membersihkan permukaan logam yang

terlumasi. Sebaliknya pelumas yang terlalu tebal akan memberi resitensi berlebih

mengalirkan pelumas pada temperatur rendah sehingga mengganggu jalannya

pelumasan ke komponen yang dibutuhkan. Untuk itu, pelumas harus memiliki


32

kekentalan lebih tepat pada temperatur tertinggi atau temperatur terendah ketika

mesin dioperasikan.

Hukum Newton tentang aliran viscos menyatakan bahwa tegangan geser di

dalam fluida adalah berbanding lurus dengan perubahan kecepatan.

Gambar 2.6. Defenisi kekentalan melalui hukum Newton

Jadi kekentalan menurut hukum Newton dapat kita defenisikan sebagai

berikut:

hu

dydu µµτ == ...............................................................(2.1)

(sumber: Literatur 13 Hal. 16)

dimana: τ = tegangan geser fluida (N/m2)

µ = kekentalan dinamik (Poise, P)

u = kecepatan relatif prmukaan (m/det)

h = tebal lapisan pelumasan (m)

Sehingga kekentalan dinamik dapat ditulis:

dy

duτµ = ...................................................................(2.2)

Kekentalan dinamik disebut juga dengan kekentalan absolut, sementara

kadar geseran adalah du/dy. Jika kekentalan dinamik dibagi dengan rapat massa


33

pada temperatur yang sama hasilnya disebut kekentalan kinematik. Secara

Matematis ditulis:

ρµν = ....................................................................(2.3)

dimana: ν = kekentalan kinematik (Stoke, S)

ρ = rapat massa (gram/cm3)

Dalam satuan cgs, tegangan geser adalah dalam dyne/cm2 dan kadar

geseran dalam det-1, maka satuan kekentalan dinamik adalah poise disingkat P.

Sedangkan satuan rapat massa gram/cm3 sehingga satuan kekentalan kinemati

adalah stoke disingkat St.

Satuan yang paling umum dalam industri perminyakan adalah centipoise

disingkat cP dan centistoke disingkat cSt, dimana 1 P = 100 cP dan 1 St = 100

cSt. Dalam satuan SI, untuk kekentalan dinamis adalah N det/m2 atau kg/m det

dan satuan kekentalan kinematik adalah m2/det. Dengan demikian diperoleh

hubungan satuan-satuan:

1 P = 10-1 N det/m2

1 cP = 10-3 N det/m2

1 St = 10-4 m/det2

1cSt = 10-6 m2/det

Dalam satuan British untuk kekentalan dinamik dikenal satuan lbf.s/in2

(pound-force second per square inch) yang disebut juga dengan reyn, untuk

penghormatan terhadap Sir Osborne Reynolds.

Hubungan antara reyn dan centipoise:

1 reyn = 1 lbf.s/in2 = 7,03 kgf.s/m2


34

1 reyn = 6,9 . 106 cP

Tabel 2.1. Kekentalan beberapa fluida pada temperatur kamar.

Fluida

Kekentalan dinamik

dalam cP

Kekentalan kinematik

dalam cSt

Udara 0,018 15

Bensin 0,5 0,7

Air 1 1

Minyak zaitun 84 93

Gliserol 1500 1250

Minyak pelumas 8-1400 10-1500

(Sumber: Literatur 6 Hal. 32)

2. 5. 2. Hubungan Kekentalan Dengan Temperatur

Yang penting dalam setiap situasi dimana bahan pelumas bekerja pada

suatu daerah temperatur tertentu. Pada temperatur rendah molekul-molekul pada

cairan sangat rapat sekali satu sama yang lain dengan kata lain volume bebas

terbatas. Pada temperatur tinggi volume bebas bertambah, kekentalan fluida turun

dan ukuran, bentuk molekul-molekul dan sebagainya tidak begitu penting.

Pada minyak pelumas dengan ukuran-ukuran molekul-molekulnya

bertambah akan sekaligus menaikkan titih didih, titik beku, rapat massa dan

kekentalannya sementara volatilitasnya menurun. Hubungan paling berguna yang

mana dapat digunakan pada minyak mineral dengan daerah temperatur yang besar

adalah:


35

Log 10 Log 10 (v + 0,6) = n Log 10 T + C..............................(2.4) (sumber: Literatur 6 Hal.33)

Dimana :

v = kekentalan dinamik (cSt)

T = temperatur (oR = oF + 460)

C = konstanta

n = konstanta

Persamaan Roeland, Blok dan Vlugter juga memberikan hubungan antara

kekentalan minyak pelumas dengan temperaturnya dan dinyatakan sebagai

berikut:

Log (1,200 + log µ) = log b – S log (1 + t/135)...........................(2.5)

Dimana :

µ = kekentalan dalam cP

t = temperatur dalam oC

S = indeks slope (dituntut konstan untuk minyak pelumas dari minyak

mentah yang diolah sama)

Harganya bergantung pada jenis minyak pelumas


36

2. 5. 3. Hubungan Kekentalan Dengan Tekanan

Hubungan ini sangat penting dalam bidang hidrolika dan pelumasan tipe

elastohidrodinamis. Kenaikan tekanan analog dengan penurunan temperatur,

dimana begitu tekanan bertambah kekentalan menurun. Minyak pelumas yang

menunjukkan perubahan kekentalan yang besar dengan perubahan temperatur

juga akan menunjukkan perubahan yang besar dengan percobaan tekanan. Hal ini

dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.2 Perubahan kekentalan terhadap tekanan dan temperatur

Tekanan

dalam psi

Kekentalan dalam centipoise

Minyak pelumas HVI Minyak pelumas LVI

30oC 60oC 90oC 30oC 60oC 90oC

0 890 137 38,5 1700 149 32,6

5000 2200 302 76,6 5300 393 73,4

10000 5400 640 146 17300 1020 158

15000 12000 1240 251 50000 2400 314


2. 6. Klasifikasi Minyak Pelumas.

2. 6. 1. Klasifikasi Minyak Pelumas Berdasarkan Materi Pelumas

Pada umumnya pelumas dibagi menjadi empat macam jenis yang berdasarkan dari

material pelumas tersebut.


37

1. Pelumas Cair (Liquid Lubricant)

Pelumas yang mencair pada suatu suhu ruangan dengan kandungan-kandungan

yang dimiliki didalamnya berupa zat cair, pelumas tersebut bisa dituangkan dari

satu wadah ke wadah lain.Pelumas ini tidak mempunyai bentuk melainkan akan

mengisi bentuk wadahnya, contoh, semua jenis oli adalah pelumas cair.

2. Pelumas Yang Semi Padat (Semi solid Lubricant)

Pelumas semi padat ciri khasnya adalah, akan menjadi cair manakala suhu naik,

dan sebaliknya akan menjadi kental jika temperatur turun. Contohnya, Gemuk

(Grease).

3. Pelumas Padat (Solid Lubricant)

Pelumas padat seringkali berbentuk bubuk atau butiran-butiran.Umumnya

pelumas ini digunakan pada daerah yang sangat dingin dimana oli akan membeku,

dan pada tempat yang panas dimana oli akan terbakar

Tabel 2.3 Beberapa material yang digunakan sebagai bahan pelumas padat

Kelompok Bahan Nama Bahan

Layer-lattice compounds

Molybdenum disulphide Graphite Tungsten diselenide Tungsten disulphide Niobium diselenide Tantalum disulphide Calcium fluoride Graphite fluoride

Polymers

PTFE Nylon PTFCE Acetal PVF2 Polyimide FEP Polyphenylene sulphide PEEK

Metals Lead Tin Gold Silver Indium

Other Inorganics Molybdic oxide Boron trioxide Lead monoxide Boron nitride


38

Sumber: http://ligerlube.com/berita2.html

4. Pelumas Gas (Gases)

Kedengarannya jenis pelumas ini asing bagi kita bahwa sebuah gas bisa

digunakan berfungsi sebagai pelumas, ingat bahwa tujuan utama pelumas adalah

untuk memisahkan dua buah benda yang berhadapan dan bergerak, contoh yang

sering kita lihat adalah pada kunci impact, disamping gas sebagai pengatur tenaga

sebenarnya gas sebagai pemisah gigi didalam kunci impact tersebut.

2. 6. 2. Klasifikasi Minyak Pelumas Berdasarkan Kekentalannya

Klasifikasi minyak pelumas berdasarkan indeks kekentalannya (sumber: Literatur

6 Hal. 22) adalah sebagai berikut:

1. High Viscosity Index (HVI) atau Indeks kekentalan tinggi yaitu indeks

kekentalan (VI) = 80 – 100

2. Medium Viscosity Index (MVI) atau indeks kekentalan sedang yaitu VI = 30 –

79

3. Low Viscosity Index (LVI) atau indeks kekentalan rendah yaitu VI = 0 – 29

2. 6. 3. Klasifikasi Kekentalan Minyak Pelumas Menurut SAE

Derajat kekentalan menurut SAE (Society of Automotive Enginers) untuk

pelumasan mesin-mesin ditentukan seperti pada tabel-tabel di bawah ini:

a. Klasifikasi kekentalan untuk motor bensin dan motor diesel

Kekentalan (Viskositas) minyak lumas motor bensin dan motor diesel yang

beredar di Indonesia harus memenuhi klasifikasi viskositas menurut SAE J300

sebagaimana tercantum pada tabel di bawah ini:


http://ligerlube.com/berita2.html�

39

Tabel 2.4 Klasifikasi Kekentalan (Viskositas) Minyak Lumas Mesin Menurut SAE-J300

Sumber:http//www.pertamina.com/index.php?option=com_search&searchword=keputusanmenteri

b. Klasifikasi Kekentalan (Viskositas) Minyak Lumas Roda Gigi Transmisi

Manual dan Gardan

Kekentalan (Viskositas) minyak lumas roda gigi/transmisi manual yang beredar di

Indonesia harus memenuhi klasiifikasi kekentalan viskositas menurut SAE,

sebagaimana tercantum pada tabel 2.5.

Klasifikasi Viskositas menurut

SAE Viskositas pada suhu rendah ".

Viskositas pada suhu tinggi

Cranking (cP)

maks pada temperatur °C

Pemompaan (cP) maks. tanpa ada

stress pada temperatur °C *)

Kinematic (cSt) pada

100°C

Shear Tinggi (cP) pada 150 °C dan 10 6 S 4 min

ASTM D 5293 ASTM D 4648 ASTM D 445 ASTM D 4683 OW 6200 pada -35 60.000 pada -40 3,8 - - 5W 6600 pada -30 60.000 pada -35 3,8 - - 10W 7000 pada -25 60.000 pada -30 4,1 - - 15W 7000 pad a -20 60.000 pada -25 5,6 - - 20W 9500 pada -15 60.000 pada -20 5,6 - - 25W 13000 pad a - 60.000 pada -15 9,3 - - 10

20 - - 5,6 <9,3 2,6 30 - - 9,3 <12,5 2,9 40 - - 12,5 <16,3 2,9

(OW40,5W40, 1 OW40 grade) 40 - - 12,5 <16,3 3,7

(15W40,20W40,25W40,40 grade) 50 - - 16,3 <21,9 3,7 60 - - 21,9 <26.1 3,7


40

Tabel 2.5 Klasifikasi Kekentalan (Viskositas) Minyak Lumas Roda Gigi/Transmisi Manual dan Gardan Menurut SAE- J 306

Klasivikasi Suhu Visl<ositas Viskositas (eSt) pada 100° C Viskositas 150.000 cP (ASTM D 2983) ASTM D 445

menurut SAE Temperatur Maks. ° C Minimum Maksimum

70W - 551) 4,1 . -15W -40 4,1 - 80W -26 7,0 - 85W -12 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 -

Sumber:http//www.pertamina.com/index.php?option=com_search&searchword=keputusanmenteri 1) Pengujian dengan metode ASTM D 2983, tidak dilakukan untuk suhu dibawah - 40 ° C

Pada kedua tabel di atas terdapat dua seni kekentalan yang mana satu

mengandung letter W dan yang lainnya tidak. Dimana minyak pelumas yang

mengandung letter W (winter) ini ditunjukkan sebagai minyak pelumas yang

dimaksudkan untuk kemudahan dalam menghidupkan mesin selama kondisi cuaca

dingin.

2.6.4. Klasifikasi Kekentalan (Viskositas) Minyak Lumas Industri

Berdasarkan Sistem ISO

Kekentalan (Viskositas) minyak lumas industri yang beredar di Indonesia

harus memenuhi klasifikasi kekentalan (Viskositas) menurut ISO sebagaimana

tercantum pada tabel 2.6 di bawah ini.


41

Tabel 2.6 Klasifikasi Kekentalan (Viskositas) Minyak Lumas Industri Menurut

ISO dan ASTM (ISO 3448, ASTM D 2422, DIN 51519)

Klasifikasi Viskositas Batasan ASTM Viskositas Viskositas ISO Tengah, viskositas Nomor Saybolt, SUS

Kinematik kinematik (cSt) Viskositas pada 100° F pada 40 ° C Saybolt, (37,5° C) (104° F) ASTM 0 445 Min Maks. Min. Maks.

2 2,2 1,98 2.42 32 34,0 35,5 3 3,2 2,88 3,52 36 36,5 38,2 5 4,6 4,14 5,06 40 39,9 42.7 7 6,8 6,12 7.48 50 45,7 50,3 10 10 9,00 11.0 60 55,5 62,8 15 15 13,5 16,5 75 72 83 22 22 19,8 24,2 105 96 115 32 32 28,8 35,2 150 135 164 46 46 41.4 50,6 215 191 234 68 68 61,2 74,8 315 280 345 100 100 90,0 110 465 410 500 150 150 135 165 700 615 750 220 220 198 242 1000 900 1110 320 320 288 352 1500 1310 1600 460 460 414 506 2150 1880 2300 680 680 612 748 3150 2800 3400 1000 1000 900 1100 4650 4100 5000 1500 1500 1350 1650 7000 6100 7500

Sumber:http//www.pertamina.com/index.php?option=com_search&searchword=keputusanmenteri 2. 7. Zat Aditif

Aditif atau bahan tambahan minyak pelumas adalah sejenis kimia yang

mana jika ditambahkan pada minyak pelumas asal minyak bumi atau minyak

pelumas sintetis akan mempertinggi atau memperbaiki sifat yang ada dari minyak

pelumas atau membuat sifat tambahan yang sebelumnya tidak dijumpai pada

minyak pelumas semula. Dengan kata lain, aditif berfungsi untuk memperbaiki

daya pelumasan. Dalam kaitan ini pemberian aditif mesti sesuai dengan dosis


42

tertentu.

Komposisi suatu minyak pelumas mungkin memerlukan satu atau lebih

aditif, bergantung pada kondisi yang bagaimana minyak pelumas digunakan.

Beberapa kondisi yang lebih umum dikenakan pada minyak pelumas diberikan

pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.7 Tipe aditif dan penggunaannya.

Kondisi yang dialami minyak

pelumas yang digunakan pada

mesin-mesin

Tipe aditif yang diperlukan untuk

memperbaiki performansi

Temperatur tinggi Anti-oxidant

Temperatur rendah Pour point depressant

Range temperatur besar VI Improver

Pembebanan berat Anti-wear

Lingkungan korosif Anti-corrosion

Kontaminasi asam Alkaline

Kontaminasi jelaga Detergent dan dispersant

Kontaminasi partikel logam Metal-deactivator

Kontaminasi air Demulsifier

Agitasi mekanis berbahaya Anti busa (foam)


2.8 Pengukuran/Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas

Kekentalan fluida/minyak pelumas dapat diukur dengan berbagai metode

dengan prinsip-prinsip yang berbeda. Pengujian minyak pelumas biasanya


43

dilakukan pada temperatur yang konstan, misalnya -18 C° , 10 C° , 28 C° , 40 C° ,

50 C° atau 100 C° . Alat untuk mengukur kekentalan minyak pelumas disebut

dengan viskometer (viscometers).

2.8.1 Viskometer Bola Jatuh Yang Memenuhi Hukum Stokes

Menurut hukum Stokes, sebuah bola dengan jari-jari r yang bergerak

dengan kecepatan rendah v di dalam fluida akan mengalami gaya gesekan yang

melawan arah gerakannya akibat kekentalan fluida, dengan suhu dan tekanan

konstan yang besarnya dirumuskan sebagai berikut:

Gambar 2.7 Viskometer bola jatuh yang memenuhi hukum Stokes

Maka: ΣF = 0

Fg-Fb-Fv = 0

Fg = Fb + Fv

Dimana: Fv = 6.π.r.v.μ........................................(2.6)

Fg = 4/3. π. r3. bρ . g.............................(2.7)

Fb = 4/3. π. r3. fρ .g.............................(2.8)


44

Maka persamaan tersebut menjadi:

4/3. π. r3. bρ . g = 4/3. π. r3. fρ .g + 6.π.r.v.μ

4/3. π. r3. bρ . g - 4/3. π. r3. fρ .g = 6.π.r.v.μ

4/3. π. r3 .g ( bρ - fρ ) = 6.π.r.v.μ

Maka diperoleh kekentalan dinamik (μ) minyak pelumas (fluida) yang diuji:

gvr

fbr

).(92 2

ρρµ −= ....................................................(2.9)

dimana:

Fb = gaya apung (kg m/det2)

Fg = gaya yang dialami bola jatuh (kg m/det2)

Fv = gaya yang melawan gerakan (kg m/det2)

r = jari-jari bola (m)

v = kecepatan bola relatif (m/det)

μ = kekentalan fluida (N det/m2)

vr 2

= perbandingan kuadrat jari-jari bola baja dengan kecepatan

rata-rata (m/det)

bρ = rapat massa bola baja (kg/m3)

fρ = rapat massa fluida (kg/m3)

g = gaya gravitasi = 9,81 (m/det2)


45

2.8.2 Viskometer Bola Jatuh Menurut Hoeppler

Gambar 2.8 Viskometer bola jatuh menurut Hoeppler

Viskometer bola jatuh menurut Hoeppler dapat dilihat pada gambar

diatas. Salah satu keuntungan viskometer bola jatuh menurut Hoeppler

dibandingkan dengan menurut hukum Stokes adalah peralatan yang relatif lebih

kecil dan adanya kontrol temperatur, artinya pengukuran dapat dilakukan dengan

temperatur yang bervariasi.

Formula untuk pengukuran viskositas menurut Hoeppler adalah :

tK ).( 21 ρρµ −= ...............................................(2.10)

Dimana: μ = kekentalan dinamik (cP)

ρ1 = massa jenis bola uji (gram/cm3)

ρ2 = massa jenis fluida (gram/cm3)

K = Konstanta bola uji (=33,8 sumber:Daftar konstanta bola baja

Laborarium FMIPA USU) (mPa.s. cm3/g.s)


46

t = waktu rata-rata bolah jatuh (sekon)

2.9 Bantalan Luncur dan Pelumasan Pada Bantalan Luncur

2.9.1 Bantalan Luncur

Jenis bantalan luncur (journal bearings) sangat luas penggunaannya

pada mesin-mesin yang memiliki elemen berputar (rotating machines), seperti

turbin uap, generator, blower, kompresor, motor bakar, poros kapal laut, bahkan

sebagai bantalan pada elemen yang seharusnya menggunakan bantalan gelinding

(rolling elements bearing). Hal tersebut karena bantalan luncur lebih baik dari

bantalan gelinding (pada parameter yang dapat dianggap sama) dalam hal

penyerapan getaran, tahanan terhadap gaya kejut, relatif tidak bising, dan umurnya

lebih panjang. Semua karakteristik ini disebabkan oleh prinsip pelumasan

bantalan luncur yang menggunakan lapisan tipis minyak pelumas saat menumpu

poros,misalnya. Tentu saja hal tersebut tidak lepas dari teknik desain dan

pemilihan material yang terus dikembangkan.

Bantalan luncur termasuk dari jenis bantalan yang arah pembebanan

normalnya pada arah radial atau lebih banyak mengarah tegak lurus pada garis

sumbu poros. Maka bantalan luncur termasuk ke dalam jenis plain bearing atau

kadang disebut dengan sliding bearing.

Disebut bantalan luncur (dalam bahasa Indonesia) adalah karena adanya

gesekan luncur dan gerakan luncuran (sliding) yang terjadi pada bantalan, akibat

adanya lapisan fluida tipis diantara bantalan dan poros tersebut. Dapat juga

dibandingkan seperti atlit selancar air yang berselancar/meluncur bebas diatas air,


47

demikian juga dengan poros yang dapat meluncur dengan mudah pada bantalan

dengan bantuan lapisan tipis minyak pelumas.

Dalam bahasa Inggris disebut journal bearings karena poros ditumpu

oleh bantalan pada tempat/daerah yang dinamakan tap-poros atau leher-poros

(neck), dan daerah leher-poros tersebut dinamakan journal.

Gambar 2.9 Bantalan luncur

2.9.2 Pelumasan Hidrodinamis Pada Bantalan Luncur

Ada berbagai jenis bantalan luncur, dan bantalan-bantalan tersebut dapat

dilumasi dengan minyak pelumas, gas bahkan dengan minyak gemuk. Namun tipe

pelumasan yang paling efektif dan paling banyak digunakan adalah dengan

minyak pelumas dengan tipe pelumasan hidrodinamis.


48

Seperti yang telah dijelaskan diatas, teori pelumasan hidrodinamis ini berasal dari

penelitian Beauchamp Tower, yang dianalisa oleh Osborne Reynolds.

Gambar 2.10 Bantalan luncur dan tata namanya (sumber:Literatur 11 Hal. 26)

Pada tahun 1904, A. J. W. Sommerfeld (1869-1951) menemukan suatu

persamaan yang dapat menganalisa tekanan pada lapisan tipis minyak pelumas

pada bantalan luncur, yang dikenal dengan persamaan Sommerfeld, yaitu:

0222

2

)cos1)(2()cos2(sin6 prp +

+++

−=θεεθεθε

δωµ .................(2.11)

(Sumber: Literatur 8 Hal.10)

Dapat juga ditulis:

+++

−=− 222

2

0 )cos1)(2()cos2(sin6

θεεθεθε

δωµ rpp .....................(2.12)

Dimana:

0p = tekanan suplai (Pa)

ω = kecepatan putaran poros / journal (rpm)

R = radius bantalan (m)

r = radius poros (m)

δ = kelonggaran radial (R-r) (m)


49

e = eksentrisitas (m)

ε = perbandingan eksentrisitas

= δe

μ = viskositas minyak pelumas (cP)

h = tebal lapisan minyak pelumas (mm)

θ = posisi angular (°)

dimana lapisan film minyak pelumas minimum adalah:

h = δ(1-ε.cosθ)

Sommerfeld juga memberikan solusi untuk beban total di sepanjang bantalan ,

yaitu sebagai berikut:

)1()2(

...12222

3

εεδ

επωµ

−+=

lrP

)1(

..22ε

π

−=

rlkP ……………………………………………..(2.13)

(sumber : Literatur 8 Hal. 17)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. 1. Pengertian Pelumasan · PDF fileMisalnya dalam gerakan berputar...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. 1. Pengertian Pelumasan · PDF fileMisalnya dalam gerakan berputar...