BANTALANBANTALAN

BANTALAN:

Elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur.

Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.

Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya

Klasifikasi Bantalan berdasarkan Gerakan Bantalan Terhadap Poros

(a) Bantalan luncur. Terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

(b) Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat.

Klasifikasi Bantalan Berdasarkan Arah Beban Terhadap Poros

(a) Bantalan radial: Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.

(b) Bantalan axial: Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

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

Bantalan Luncur

• Mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban besar.

• Konstruksinya sederhana dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah.

• Karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan, bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar.

• Pelumasan tidak begitu sederhana.

• Panas yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada beban besar, memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara.

• Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga dapat lebih murah

Bantalan Gelinding

• Lebih cocok untuk beban kecil dari pada bantalan luncur

• Putaran dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding

• Karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelinding hanya dapat dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja.

• Harga pada umumnya lebih mahal dari pada bantalan luncur.

• Bantalan gelinding diproduksikan menurut standar dalam berbagai ukuran dan bentuk.

• Keunggulan: gesekannya yang sangat rendah.

• Pelumasan sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tak perlu pelumasan lagi.

• Pada putaran tinggi bantalan ini agak gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.

MACAM-MACAM BANTALAN LUNCUR

a. Bantalan radial porosb. Bantalan radial berkerahc. Bantalan aksial berkerahd. Bantalan aksiale. Bantalan radial ujungf. Bantalan radial tengah

1. Mempunyai kekuatan cukup (tahan beban dan kelelahan).2. Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak

terlalu besar atau terhadap, perubahan bentuk yang kecil.3. Mempunyai sifat anti Las (tidak dapat menempel) terhadap

poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam.

4. Sangat tahan karat.5. Cukup tahan aus.6. Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil yang

terkurung di dalam bantalan.7. Murah harganya.8. Tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur.

Syarat Bahan untuk bantalan Luncur

Paduan tembaga. Termasuk dalam golongan ini adalah perunggu, perunggu fosfor, dan perunggu timah hitam. Karakteristik: kekuatan, ketahanan terhadap karat, ketahanan terhadap kelelahan, dan penerusan panas sangat baik. Kekakuannya membuat bahan ini sangat baik untuk bantalan mesin perkakas. Kandungan timah yang lebih tinggi dapat mempertinggi sifat anti Las.

Logam putih. Termasuk dalam golongan ini adalah logam putih berdasar Sn (yang biasa disebut logam babit), dan logam putih berdasar Pb. Keduanya dipakai sebagai lapisan pada logam pendukungnya.

Bahan-bahan Untuk Bantalan Umum

Beberapa perbaikan bahan:

Sb dan Cu ditambahkan untuk menaikkan ketahanannya terhadap korosi,

Pb ditambahkan untuk menambah kemampuan menyesuaikan diri terhadap perubahan bentuk

HAL-HAL PENTING DALAM PERENCANAAN BANTALAN RADIAL

1. Kekuatan Bantalan

Bantalan Ujung

Bantalan Tengah

Beban yang terbagi rata dan bekerja pada bantalan dari sebelah bawah.

Panjang bantalan dinyatakan dengan l (mm), beban per satuan panjang w (kg/mm), dan beban bantalan W (kg)

W = wl

Momen Lentur Maksimum:

Momen tahanan lentur untuk poros lingkaran pejal

Dan M ≤ a Z

Dimana a : tegangan lentur yang diijinkan

Maka

3a/Wl1.5d

max3a3a ld

W1.5

1d

W16l

Untuk bantalan radial tengah

L = 1.5 l

M = WL/8 = 1.5Wl/8

max3a ld

W5.1

1

4l

2. Pemilihan l/d

Semakin kecil l/d, semakin rendah kemampuannya untuk menahan beban.Semakin besar l/d, semakin besar pula panas yang timbul karena gesekan.Dengan memperbesar l/d kebocoran pelumas pada ujung bantalan dapat diperkecil.harga l/d yang terlalu besar tekanan yang tidak merata. Jadi lebih baik dipakai harga menengah. Jika kelonggaran antara bantalan dan poros akan diperkecil atau jika sumbu poros agak miring terhadap sumbu bantalan maka l/d harus dikurangi.

Jika pelumas kurang dapat diratakan dengan baik ke seluruh permukaan bantalan, harga l/d harus dikurangi.Semakin besar l/d, temperatur bantalan juga akan semakin tinggi. Hal ini dapat membuat lapisan bantalan menjadi leleh.Untuk menentukan l/d dalam merencana, perlu diperhatikan berapa besar ruangan yang tersedia untuk bantalan tersebut di dalam mesin.Harga l/d juga tergantung pada kekerasan bahan bantalan. Bahan lunak memerlukan l/d yang besar

Harga l/d antara 0,4-4,0, atau lebih baik antara 0,5-2,0.

Bila l/d melebihi 2,0 maka tekanan permukaan terjadi secara lokal (tidak merata) sehingga lubang bantalan perlu dibuat tirus.

Harga yang terlalu kecil sebaliknya akan mengurangi kemampuannya membawa beban.

Untuk l/d yang kecil, bantalan gelinding lebih menguntungkan.

3. Tekanan Bantalan

Tekanan bantalan adalah beban radial dibagi luas proyeksi bantalan, yang besarnya sama dengan beban rata-rata yang diterima oleh permukaan bantalan.

Jika dinyatakan dengan p (kg/mm2), beban rata-rata ini adalah

ld

Wp

di mana l (mm): panjang bantalan, d (mm): diameter poros

Harga tekanan yang diizinkan pa tergantung pada bahan bantalan

Bahan bantalanKekerasan

HB

Tekanan maksimum yang diperbolehkan

(kg/mm2)

Temperatur maks.yang

diperbolehkan(oC)

Besi cor 160-180 0,3-0,6 150

Perunggu 50-100 0,7-2,0 200

Kuningan 80-150 0,7-2,0 200

Perunggu fosfor 100-200 1,5-6,0 250

Logam putih berdasar Sn 20-30 0,6-1,0 150

Logam putih berdasar Pb 15-20 0,6-0,8 150

Paduan Cadmium 30-40 1,0-1,4 250

Kelmet 20-30 1,0-1,8 170

Paduan Aluminium 45-50 2,8 100-150

Perunggu timah hitam 40-80 2,0-3,2 220-250

Sifat-sifat bahan bantalan luncuran

apadl

1,5

1/

apa

9,11

d/l

Bantalan Ujung Bantalan Tengah

4. Harga pv

Selaput minyak antara permukaan poros dan bantalan bergerak karena tertarik oleh permukaan yang bergerak serta karena kekentalannya

Tegangan geser (dyn/cm2)

= Z1R

Z1 : viskositas minyak (dyn.s/cm2 = poise = P),

R: kecepatan selaput minyak per satuan tebal selaput (cm/s/cm).

Gaya tarik Ft, (dyn) yang bekerja secara tangensial pada luas A (cm2). Maka = Ft/A

Jika kecepatan permukaan atas selaput tersebut adalah v (cm/s) dan tebalnya adalah h1 (cm), maka

R = v/h1

Dari ketiga persamaan di atas diperoleh

1

1t

h

vZ

A

F

1

1t h

AvZF

Bila poros berputar dengan kecepatan cukup tinggi selaput minyak yang terbentuk akan cukup tebal (sampai 0,1 mm) sehingga tidak terjadi kontak antara permukaan poros dan bantalan yang saling meluncur.

pelumasan sempurna. Persamaan Petroff:

1232

107.1c

NlZd)mm.kg(T

d, l, c dalam cm

Z dalam kg.min/cm2

N dalam rpm

1222

't 107.1

c

NlZd2)kg(F

Jika Ft’ dibagi dengan W = pld Koefisien gesek (μ)

122't 107.1

p

ZN

c

d2

W

F

2/ mmkg

rpmxcPMetal bantalan ZN/ZN/p p minimumminimum

Logam putih berdasar Sn 28000

Logam putih berdasar Pb140004000

Paduan Cd 5000

Kelmet 5000

Ag-Pb-In 3000

Harga ZN/p harus lebih besar dari harga yang ada dlm tabel berikut :

Dalam perencanaan, harga tersdebut harus dikalikan dengan faktor keamanan sebesar 2 - 3

Catatan : Jika temperatur naik melebihi batas tertentu, logam bantalan akan melunak dan meleleh. Harga pv yang terdapat pada persamaan di atas merupakan ukuran bagi keamanan thd temperatur dan kemampuan menahan beban dari bahan bantalan. Batas pv yang didasarkan atas hasil percobaan atau pengalaman disebut faktor keamanan. Harga ini merupakan suatu patokanyg penting dlm pemeriksaan kekuatan dan dpt dilihat pada Tabel

l601000

WN

601000

dN.

dl

W)pv( a

pv < (pv)a

Karena

Makaa)pv(

WN.

601000l

5. Tebal minimum Selaput Minyak

Dalam gambar berikut diameter dalam bantalan dinyatakan dengan D (mm), diameter poros d (mm), kelonggaran diametral dengan D – d = c (mm). Harga kelonggaran yang dikehendaki kira-kira 1/1000 diameter. Selanjutnya jarak pusat dinyatakan dengan e (mm), tebal selaput minyak dengan h (mm) daneksentrisitas dinyatakan dengan ε = 2e/c.

D : diameter bantalan

d : diameter poros

c : clearance (D – d)

e : jarak antar pusat

h : tebal selaput minyak

: eksentrisitas = 2e / c

Karena c/2 = h + e maka

h = c/2 (1 - )

Persamaan Sommerfeld yang dihasilkan adalah sbb

S

12

12

c

d

p

ZN

3

21

c

d.

2

222

0

2

Jika h menjadi besar pada kecepaan tinggi, maka e akan mengecil, jika h mengecil pada beban besar, maka ε akan membesar.

Kurva h dan terhadap S Kurva µ(d/c) terhadap S

(1) Menurut hasil percobaan(2) S theoritis(3) Theoritis, menurut Petroff

2

l

d2

d

c

0ZN

p

Petroff maupun Sommerfeld, panjang bantalan dianggap tak terhingga, atau l/d = . Dalam praktek, l/d terletak antara 0,2-0,4

Bilangan Ocvirk

Bantalan hmin (mm) Pemakaian

Perunggu atau kelmet denganpermukaan difinis denganmutu tertinggi

0,002-0,004Mesin pesawat

terbangdan otomobil

Logam putih biasa 0,01-0,03Generator, motor

listrik

Bantalan besar untukpemakaian untunt

0,05-0,01 Turbin, ventilator

Tebal lapisan minyak minimum yang diizinkan

6. KENAIKAN TEMPERATUR SELAPUT MINYAK DAN MINYAK PENGISI

Kerja gesekan bantalan per menit Q (Kcal/min):

Q = FV/J = WV/J

V (m/min) = 60 v (Kecepatan keliling),

Ft = µW (kg) (Gaya Tarik)

dan J = 427 (kg.m/Kcal)

Panas yang diperlukan untuk menaikkan temperaturnya sebesar 1°C adalah

Qm = Cm Wm (Kcal/°C) Wm: berat blok bantalan adalah (kg)

Cm : panas jenisnya (Kcal/kgoC)

Kurva h dan terhadap S Kurva µ(d/c) terhadap S

(1) Menurut hasil percobaan(2) S theoritis(3) Theoritis, menurut Petroff

2

l

d2

d

c

0ZN

p

Petroff maupun Sommerfeld, panjang bantalan dianggap tak terhingga, atau l/d = . Dalam praktek, l/d terletak antara 0,2-0,4

Bilangan Ocvirk

Bantalan hmin (mm) Pemakaian

Perunggu atau kelmet denganpermukaan difinis denganmutu tertinggi

0,002-0,004Mesin pesawat

terbangdan otomobil

Logam putih biasa 0,01-0,03Generator, motor

listrik

Bantalan besar untukpemakaian untunt

0,05-0,01 Turbin, ventilator

Tebal lapisan minyak minimum yang diizinkan

Nilai h hasil perhitungan harus > h tabel

Kekasaran permukaan poros Hjmax + kekasaran permukaan bantalan Hbmax harus < h/3

kenaikan temperatur yang akan dialami oleh blok bantalan karena kerja gesekan per menit adalah:

t = Q/Qm (°C/min)

Panas yang dibawa oleh minyak, yaitu sebesar H dikurangi panas yang dipancarkan, besarnya dapat dinyatakan dengan jH, di mana j disebut perbandingan kerugian daya.

Jumlah panas jQ yang dibawa keluar oleh minyak adalah

j.WV/J = 0 . C0 . q . T

0: berat Janis minyak (kg/cm3)

Co: panas jenis minyak (Kcal/kgoC),

T: kenaikan temperatur (°C),

q: jumlah aliran minyak per menit (cm3/min)