BANTALAN DAN POROS - Universitas Sriwijaya

Universitas Sriwijaya

ELEMEN MESIN I

1

BAB I

PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Sejalan semakin tingginya ilmu pengetahuam dan teknologi yang lebih

modern, dalam penyusunan laporan ini dilakukan usaha untuk mengikuti

perkembangan jaman yang semakin pesat. Maka ambisi untuk tetap unggul di

dalam persaingan industri, mendorong para sarjana teknik dan ilmuan untuk

melakukan inovasi dalam bidang teknologi dan produksi.

Para sarjana teknik perlu mengetahui cara-cara pemprosesan bahan teknik

dan pengaruh proses dari sifat bahan. Untuk desain atau produksi secara mampu

saing, seorang sarjana teknik mesin perlu memahami kelebihan dan keterbatasan

berbagai proses dan disanmping itu harus dapat meramalkan toleransinya

sekaligus. Ahli teknik dan para ilmuan yang berkecimpung dalam kegiatan

penelitian serta pengembangan harus terus mengikuti dan memahami cara

manufaktur dan perakitan yang semakin kompleks untuk itu keterkaitan penelitian

dan hasilnya harus dapat berkelanjutan.

Adapun dalam pokok permasalan yang diangkat dalam penyusunan

makalah ini mengangkat tentang Bantalan dan Poros. Dan penulisan literature ini

mampu mendorong dan memotivasi para sarjana teknik khususnya para sajana

teknik mesin untuk dapat mengetahui bagaimana bentuk-bentuk, fungsi dari

bantalan dan poros.

B. Pembataan masalah

Dalam penulisan ini, penulis membatasi hanya pada masalah bagian struktur mesin perkasas sendiri yang terdiri dari: 1. pengertian dan manfaat dari jenis-jenis bantalan dan poros 2. jenis-jenis dan bagian utama dari jenis-jenis bantalan dan poros. 3. pengerjaan jenis-jenis bantalan dan poros.


ELEMEN MESIN I

2

C. Tujuan dan manfaat penulisan

1. Tujuan penulisan makalah ini adalah :

a. Memberikan pengetahuan bentuk dan jenis-jenis bantalan dan poros.

b. Memberikan pengetahuan fungsi dan manfaat dari jenis-jenis bantalan dan

poros.

2. Manfaat penulisan makalah ini adalah:

a. Mahasiswa dapat mengetahui bentuk dan jenis-jenis bantalan dan poros.

b. Mahasiswa mengetahui fungsi dan manfaat dari bantalan dan poros.

D. Metodeologi

Metode yang digunakan dalam penyusunan laporan ini dengan mengambil

intisari dari literature yang ada sehingga saling mengisi antara satu dengan yang

lain.


ELEMEN MESIN I

3

BAB II

BANTALAN

A. Bantalan Gelinding

1. Sifat – sifat

a. Gesekan mula yang jauh lebih kecil (besarnya gesekan mula sekitar 0,002

sampai 0,006 untuk bantalan cakram tanpa sill) dan pengaruh yang lebih kecil

dari jumlah putaran terhadap gesekan.

b. Gesekan kerja lebih kecil sehingga penimbulan panas lebih kecil pada

pembebanan yang sama.

c. Penurunan waktu pemasukan dan pengaruh bahan dari poros.

d. Pelumasan terus menerus yang sederhana dan hampir bebas pemeliharaan

pada jumlah pelumas yang jauh lebih sedikit.

e. Tanpa kecuali, kemampuan dukng yang lebih besar besar setiap lebar

bantalan.

f. Normalisasi dari pengukuran luar, ketelitian (presisi), pembebanayn yang diizinkan dan perhitungan dari umur kerja.

2. Batas – batas pengunaan

Bantalan gelinding lebih menguntungkan dari pada bantalan luncur, tetapi

dalam hal tertentu bantalan luncur tetap digunakan antara lain :

Kalau kebisingan bantalan gelinding mengganggu maka kita dapat

menggunakan bantalan luncur.

Pada kejutan yang kuat dalam putaran bebas contohnya pada mesin cadangan.

Pada bantalan yang dipecah pecah

Pada bantalan radial yang sangat besar

Pada bantalan aksial kecepatan tinggi dari generator dan turbin dan bantalan

yang sangat kecil dalam peralatan yang murah, contohnya pada bantalan

luncur-plastik dalam mesin rumah tangga.


ELEMEN MESIN I

4

Batas jumlah putaran untuk bantalan gelinding ketepatan dan disain normal

pada pembebanan menengah (LH > 30000) dan pelumasan gemuk.

Pada pelumasan minyak (bak minyak) maka jumlah putaran yang diizinkan

lebih tinggi (sesuai gambar). Pelumasan dari batas jumlah putaran adalah

dimungkinkan, kalau disemaikan minyak, pelumasan kabut minyak, pelumasan

semprot minyak) dalam setiap disain bantalan. Nilai standar untuk kondisi jumlah

putaran yang dapat dicapai terdapat pada gambar.

Gambar 1. Badan gelinding: a) Peluru, b) Sunder, c) Jarum, d) Rol krucut, e) Rol bulat simetris, t) Rol

buiat tidak iimetris.

3. Bentuk konstruksi

Suatu bantalan gelinding terdiri dari dua badan alur rol dan badan gelinding

yang terpasang diantaranya, yang semuanya oleh suatu sarangan yang dipisahkan satu

sama lain dan dipegang bersama-sama. Sebagai badan gelinding adalah peluru, rol

atau jarum.

Gambar 2. Bantalan peluru. a) Bantalan peluru rel (satu baris), b) Bantalan peluru ret (dua baris), c)

Bantalan peluru miring miring satu baris, d) Bantalan peluru miring dua baris, e) Bantalan peluru pundak, f) Bantalan peluru ayun, g) Bantalan peluru rel.sksial, bekerja satu sisi.


ELEMEN MESIN I

5

Berbagai bentuk konstruksi bantalan gelinding ditunjukan Gambar. Sebagai

bantalan radial ditandai dengan bentuk konstruksi bantalan gelinding dengan suatu

sudut persinggungan α < 45o. Kondisi onstruksi untuk gerakan gelinding murni

terhadap jalur rol ditunjukan Gambar.

Gambar 3. Bantalan roi a) Bantalan rol sunder dengan berbagal bentuk konstruksi, b) Bantalan rol ayun, c) Bantalan rol buht, d) Bantalan rol kerucut, e) Bantalan rol ayun aksial.

Gambar 4. Bantalan jarum. a) Bantalan jarum lengkap, b) Bantalan jarum langsung, c) Bantalan jarum

setengah langsung. Pada disain a seringkali juga sisi putar dan jarum dipasangkan pada tepi yang kuat.


ELEMEN MESIN I

6

4. Bahan

Untuk bahan gelinding dan cincin jalur rol biasana dignakan baja bantalan rol

yang dikeraskan (menurut lembaran baja besi 350 – 53 bantalan gelinding, dengan

0,9 - 1,1 % C; 0,4 - 1,65 % Cr; 0,15 – 0,7 % Si; 0,25 – 1,2 % Mn.) dalam hal khusus

juga bahan pengganti, baja bebas karat dan baja non magnetis dalam setiap hal pada

bantalan yang sangat besar juga Baja Si – Mn ditemper mengeras sendiri dengan

kekuata patah σB ≈ 1800 N/mm2. Kekerasan maksimum pada baja bantalan gelinding

normal tidak boleh melebihi 63 HRC atau 750 HV.

5. Pemilihan

Untuk pembebanan aksial murni, semua bantalan radial sesuai dengan

pembebanan aksial murni adalah semua bantalan aksial dan semua bantalan peluru

radial, untuk sebab kombinasi maka diutamakan bantalan peluru rel, bantalan peluru

pundak, bantalan rol kerucut, bantalan rol ayun dan bantalan rol bulat. Pada

bengkokan poros yang besar atau kesalahan kelurusan yang tidak dapat dihindari

maka dipakai bantalan ayun.

6. Pemasangan

Untuk pemilihan jenis pasan (passing) artinya adalah pembebanan yang

dikerjakan pada suatu cincin tunggal. Berdasarkan gerakan relatif antara beban

dengan cincin bantalangelinding dibedakan dengan beban keliling dan beban titik.


Gambar 5. Penguatan cincin dalam terhadap poros. a) dengan mur dan keping pengaman, b) dengan keping ujung, c) dengan cincin tenggelam (hati-hati terhadap pengaruh takikan!) d) hanya dipasangkan dengan panas, bahwa gaya aksial tetap meluruskan terhadap pundak poros e). dengan soket penegang (luncuran poros tank yang dimungkinkan adalah ISO h 1O/1T7), f) dengan soket penanik (poros ISO h9/1T6 dengan pundak diperlukan), g) tethadap poros tirus (sulit menyetel, hanya dalam konstruksi mesin perkakas). Pada a dipenlukan 2 nat penanik dalam pundak poros. Pdda ,,beban keilling untuk cincin dalam” maka a), b), c) dan d) harus pasanjepit (pres), e), f), g) harua menyimpan suatu besar gesekan yang sesuai. 141n dan pada soket penegang juga dipakai cincin penegang eksentris.

Beban keliling untuk suatu cincin bantalan diperhitungkan, kalau cincin ini

berputar relatif terhadap arah beban pada beban titik untuk cincin tersebut relatif

terhadap arah gaya. Cincin harus terpasang erat. Cara penguatan cincin dalam

terhadap poros harus diberikan lapisan penutup yang cukup.

Untuk bantalan sebuah poros harus dipertimbangkan, mana tempat bantalan

yang harus diarahkan dakam arah aksial dan mana yang booleh dipasangkan bebas

atau apakah setiap tempat bantalan harus mrngalami pengarahan aksial mmenurut

arahnya masing-masing. Di sini panas dalam operasi harus dipehatikan.

7. Kerusakan Bantalan

Kerusakan bantalan dapat disebabkan :

1. Karena kesalahan bahan (penggerusan, pengaluran, pelapisan dengan plat), karena

kesalahan pembuatan (peretakan berat atau halus, kesalahan toleransi atau

kesalahan celah bantalan, panas-bising)

2. Karena kesalahan pemasangan: Pasan terlalu loggar (cunsin-cincin terputar,

keausan pasan); pasan terlalu erat (ventilasi kurang, suhu meningkat, penegangan

ELEMEN MESIN I

7


ELEMEN MESIN I

8

lebih); pembenjolan (keausan jalur jalan dan rol atau pencekungan, pada salah

satu pihak saja); motivasi salah (penekananyang tertinggal, pematahan);

3. Karena kesalahan operasi; bahan pelumas yang tidak sesuai (korosi, pelarutan);

pengotoran (keausan, berjalan bising, penekanan dalam jalur rol dn badan

gelinding, peremukan); guncangan pada putaran bebas dan pelintasan arus

(berbagai jenis dari pembentukan lekukan - lekukan).

8. Bantalan gelinding yang lain

1. Sambungan susut peluru atau rol

Sambungan susut peluru atau rol dari jalur badan rol, yang dipanaskan pada

bagian mesin yang berhubungan. Melalui satu atau lebih deretan badan gelinding

dapat diteuskan gaya atau momen pada jumlah putaran kecil. Badan jalur rol

digabungkan dengan elemen pemegang (flens, lubang tembut atau lubang berulir) dan

semuanya elemen penggerak (cincin bergerigi). Pengunaan nya pada keran putar,

eskavator, gandengan mobil pengangkut, menara putar: diameter luas sekitar 800 –

4500 mm.

Gambar 6. Sambungan putar. a) sambungan putar peluru dengan gerigi dalam (menurut Rothe Erde),

b) simbungan putar rol dengan gerigi dalam (menurut Kugeffisher).


ELEMEN MESIN I

9

2. Bantalan peluru kawat

Bantalan peluru kawat adalah merupakan bantalan empat titik, yaitu setiap

deretan peluru mempunyai 4 jalur rol. Ini terdiri dari kawat baja berkekustsn tinggi

(HB kerasnya 400 – 680), ysng diletakan dalam cincin yang berhubungan yang

terbuat dari baja, logam atau plastik dan digilas dengan beban tinggi. Ketepatan jalan

dan jumlah putaran tinggi dimungkinkan. Penggunaan dalam mesin perkakas,

penyangga putar untuk antena dan pencari arah radio. Diameter luar sekitar 800-4500

mm pada badan cincin datu bagian, sampai 7000mm pada badan cincin gabungan.

Gambar 7. Bantalan peluru kawat,..a) pengarahan peluru, b) bus peluru (menurut INA).

3. Pengarahan peluru

Pengarahan peluru terdiri dari satu bus luar, sarangan dengan peluru dal bus

dalam atau poros. Tempat dari bus luar dapat juga merupakan suatu jalr pengarah

langsung dalam sebuah rumahan. Gerakan pemindahan aksial terbatas, karena

sarangan menderita setengah dari pemindahan dan terangkat keluar dari pengarahnya.

Gekaran aksial terbatas, karena sarangan menderita setengah dari pemindahan dan

terangkat keluar dari pengarahnya. Gerakan aksial murni dan gerakan sekrup

dimungkinkan.


ELEMEN MESIN I

10

4. Soket peluru

Terdiri dari tiga atau lebih rel peluru dengan pengarahan balik. Dengannya

maka pengangkatan tidak terbatas, hanya sesuai untuk gerakan aksial murni.

5. Pengarahan rol

Sarangan berbentuk ringan dengan rol banyak yang ujung-ujungnya

merupakan elemen penyambung, sehingga sarangan yang lebih banyak dapat

digabungkan kepada pengarah rol yang lebih panjang. Juga penyambungan kepada

sisi memanjang dalam sudut tegak lurus dimngkinkan untuk letakan pelekukan V dari

pengarahan kereta luncur.

Gambar 8. Bantalan suatu kereta luncur mesin perkakas dengan pengarahan rol menurut Rob. Kling, Wetz1at.


ELEMEN MESIN I

11

BAB III

POROS

A. Pengertian Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir

semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam

transmisi seperti dipegang oleh poros.

Poros (keseluruhannya berputar) adalah untuk mendukung suatu momen putar

dan mendapat tegangan puntir atau tegangan puntir dan tekuk..Menurut arah

memanjangnya (longitudinal) maka dibedakan poros yang bengkok (poros engkol)

terha. dap poros lurus biasa, sebagai poros pejal atau poros berlubang,

keseluruhannya rata atau dibuat mengecil. Menurut penampang melintangnya

disebutkan sebagai poros bulat dan poros profil.

B. Macam-macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya

sebagai berikut:

1. Poros transmisi (line Shaft)

Poros ini mendapat beban puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada

poros ini melaui kopling, roda gigi, puli sabuk, rantai, dll.

2. Spindel (spindle)

Poros yang pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban

utamanya berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah

deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

3. Gandar (axle)

Poros ini terletak diantara roda-roda kereta api, dimana tidak mendapat

beban puntir, dan tidak berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur,


ELEMEN MESIN I

12

kecuali jika digerakkan oleh pengerak mula dimana akan mengalami beban

puntir juga.

4. Poros (shaft)

Poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari mesin ke

mekanisme yang digerakkan. Poros ini mendapat beban murni dan lentur.

5. Poros luwes

Poros yang berfungsi untuk memindahkan daya dari dua mekanisme.

Dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros lainnya. Daya yang

dipindahkan kecil.

C. Hal-hal Penting dalam Perancangan Poros

Hal-hal yang perlu diperhatikan di dalam merencanakan sebuah poros adalah:

1. Kekuatan poros

Transmisi dapat mengalami beban punter atau lentur atau gabungan

diantara keduanya. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti

poros baling-baling kapal atau turbin dll.

Kelelahan, pengaruh konsentarasi tegangan bila diameter pors diperkecil

atau poros bertenaga, mempunyai alur pasak harus diperhatikan.

Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan

beban-beban diatas.

2. Kekuatan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika

lenturan atau difleksi puntirannya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak

telitian atau menimbulkan getaran dan suara.

Karena itu kekuatan poros harus diperhatikan dan disesuaikan dengan

jenis mesin yang akan dilayani oleh poros tersebut.


ELEMEN MESIN I

13

3. Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran

tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut dengan

putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dll. Jika

mungkin poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya

lebih rendah dari putaran kritisnya.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk propeller dan pompa bila

terjadi kontak dengan media yang korosif. Demikian pula untuk poros yang

terancam kavitasi dan poros mesin yang sering berhenti lama.

D. Bahan Poros

Secara umum untuk poros dengan diameter 3-3 ½ in di pergunakan bahan

yang dibuat dngan pengerjaan dingin, baja karbon. Dan bila yang di butuhkan untuk

mampu menahan beban kejut, kekerasan dan tegangan yang besar maka dipakai

bahan baja paduan. Bila diperlukan pengerasan permukaan dipakai bahan dengan baja

yang dikarburising.

Karena sangat tahan terhadap korosi, poros ini dipakai untuk meneruskan

putaran tinggi dan beban berat. Sekalipun demikian pemakaian baja paduan khusus

tidak selalu dianjurkan jika hanya alsan putaran tinggi dan beban berat. Dalam hal

demikian perlu dipertimbangkan penggunaan baja karbon yang diberi perlakuan

panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan yang diperlukan.


Pemilihan bahan poros (pada tabel) selain diarahkan menurut beban yang

dikenakan dan kekakuan bentuk yang diperlukan juga menurut kondisi

pemasangannya, contohnya pada poros Rituel yang bahannya dipilih setelah untuk

roda giginya. Pada bantalan luncur maka keausan dan sifat putaran darurat memegang

peranan penting. Selanjutnya perlu diperhatikan lagi, bahwa dengan makin kerasnya

maka kekuatan tank meningkat, tetapi pemuaian dan nilai pukulan takikan menurun

(kepekaan takikan lebih tinggi!).

Disain: diarahkan menurut bagian tetap yang mana poros atau gandar

dihubungkan (Bantalan, sil dan naf dan piringan atau roda yang dipasangkan).

Sebagai gambaran maka tempat sambungan yang dibuat dengan benar, yang

peralihannya dibulatkan dengan baik, yaitu umumnya pada perlemahan dan berbagai

pengaruh takikan (lihat Gambar). Contoh untuk pembentukan yang baik dan

peralihan dan dudukan naf lihat Gambar

ELEMEN MESIN I

14


Gambar 9. Tempat takikan pada poros 1 Dudukan kerucut, 2 Ulir, 3 Alur untuk plat pengaman, 3

Dudukan kuat untuk bantalan gelinding, 4 Alur pegas pas, 5 Lubang melintang, 6 Dudukan

bantalan luncur, 7 Alur untuk cincm pengaman, 8 Ujung-ujung (Pengurangan kekuatan

dinamis karena pengaruh takikan lihat Gambar 3/27).

E. Poros dengan Beban Puntir

Sebuah poros yang mendapat pembebanan utama berupa momen punter,

seperti poros motor pada kopling.

Momen puntir harus dihitung dari gaya N (Hp) yang ditransmisikan dengan

putaran n (rpm) poros adalah:

000.63.

000.33)12nMtFV

==)(000.33(.2 nMtN =

π ….……… (1.1)

atau

Mt = 63.000 N/n (lb in) ………… (1.2)

Dimana: N = daya yang ditranmisikan (Hp) Mt = momen torsi (lb in) n = putaran poros (rpm)

F = gaya (lb) V = kecepatan(rpm)

ELEMEN MESIN I

15


ELEMEN MESIN I

16

Kalau satuan yang dipakai adalah metris, maka rumus yang dipakai adalah:

Mt = 71.620 N/n (kg cm) ………… . (1.3)

Dimana : N = daya (Hp)

n = putaran (rpm)

Bila momen torsi Mt (lb in) dibebankan pada suatu diameter poros ds (inci),

maka tegangan puintir τt (psi) yang terjadi adalah:

33

1,5

sst d

Mtd

MtWtMt

===π

τ

16

…………… (1.4)

F. Putaran Kritis dan Kekuatan Poros

1. Putaran Kritis

Untuk poros putaran tinggi, putaran kritis sangat diperhitungkan. Pada

mesin-mesin yang dibuat secara baik, putaran kerja didekat atau diatas puataran

kritis tidak terlalu berbahaya. Tetapi demi keamanan dapat diambil pedoman

secara umum bahwa putaran kerja poros maksimum tidak boleh melebihi 80%

putaran kritisnya. Untuk mecari putaran kritis dari proses yang ditumpu kedua

ujungnya, dipakai persamaan Rayleigh.

21

2222211

......

7,187 mmc YWYWYW

YWYWYWn

++++++

=2211 mm

………….. (1.6)

Dimana: nc = putaran kritis (rpm)

Wm = berat massa yang berotasi pada titik m (lb)

Ym = defleksi yang terjadi pada massa Wm (in)


ELEMEN MESIN I

17

2. Kekakuan Poros

Kekakuan poros terhadap momen torsi sangat berpengaruh terhadap

terjadinya defleksi sudut. Kalau defleksi malampaui bats tertenru, akan

menimbulkan getaran sehingga besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen

torsi pada poros harus dibatasi. Untuk poros yang dipasang pada mesin umum

dalam kondisi kerja normal, besarnya defleksi sudut dibatasi 0,08[deg/ft] panjang

poros. Untuk poros tranmisi besarnya defleksi sudut dibatsi 1 derajat untuk

panjang poros sebesar 20 x diameter poros dan untuk poros Cam pada mesin

Pembakaran dalam dan dibatasi 0,5 derajat tanpa memperhatikan panjang poros .

Jika ds adalah diameter poros (in), θ defleksi sudut (deg). L panjang

poros (in). Mt momen punter (lb in) dan θ modulus geser (lb/in2), maka:

4..854

dsLMt

θθ = …………………… (1.7)


ELEMEN MESIN I

18

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Suatu bantalan gelinding terdiri dari dua badan alur rol dan badan gelinding yang

terpasang diantaranya, yang semuanya oleh suatu sarangan yang dipisahkan satu

sama lain dan dipegang bersama-sama. Sebagai badan gelinding adalah peluru,

rol atau jarum.

2. Untuk bahan gelinding dan cincin jalur rol biasana dignakan baja bantalan rol

yang dikeraskan (menurut lembaran baja besi 350 – 53 bantalan gelinding,

dengan 0,9 - 1,1 % C; 0,4 - 1,65 % Cr; 0,15 – 0,7 % Si; 0,25 – 1,2 % Mn.)

3. Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir

semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam

transmisi seperti dipegang oleh poros

4. Pemilihan bahan poros (pada tabel) selain diarahkan menurut beban yang

dikenakan dan kekakuan bentuk yang diperlukan juga menurut kondisi

pemasangannya

B. Saran

Sebagai akhir dari kesimpulan ini, penulis mengharapkan agar makalah ini

dapat bermanfaat bagi penulis umumnya dan pembaca khususnya. Semoga makalah

ini dapat menjadi contoh untuk mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi

sesuai dengan pengaplikasiannya.


ELEMEN MESIN I

19

BANTALAN DAN POROS - Universitas Sriwijaya

Documents

Transcript of BANTALAN DAN POROS - Universitas Sriwijaya