Plain Bearing Plain bearing sederhana, terdiri dari logam coran yang dilubangi, biasanya dipasang pada pin atau shaft yang memiliki gerakan terbatas, atau yang berputar pada kecepatan rendah. Hanya sedikit oli atau grease yang diperlukan untuk melumasinya.

Plain bearing juga dapat digunakan dalam lokasi-lokasi dimana shaft berputar pada kecepatan tinggi. Pada aplikasi ini, bearing dan shaftnya diberi pelumasan bertekanan; contohnya adalah pada bearing camshaft engine. Pada beberapa engine, plain bearing dibuat langsung dengan mengebor lubang camshaft dengan presisi pada silinder head.

Camshaft journal bekerja langsung pada aluminium alloy yaitu bahan silinder head karena aluminium juga bisa memberikan permukaan yang bagus sebagai bearing.

Sleeve Bearing dan Bushing Sleeve bearing termasuk plain bearing, berbentuk selongsong yang dipasang pada lubang yang dibor pada komponen yang dicor atau komponen-komponen lainnya. Beberapa sleeve bearing dilengkapi dengan logam penguat pada bagian belakangnya (tubular backing) dan logam anti gesek (antifriction metal lining) pada permukaan geseknya. Contoh penggunaan bearing ini adalah pada camshaft engine. Bushing adalah sleeve yang digunakan sebagai bearing dengan ukuran kecil. Aplikasi yang umum adalah bushing perunggu atau nilon pada pin dan shaft-shaft yang kecil (linkage).

Split-sleeve Bearing

Gambar 4 plain bearing dapat dirancang untuk membawa beban radial.

Split halve bearing terdiri dari dua bagian yang berpasangan (Gambar 4) disebut juga bearing shell atau bearing insert.

Umumnya, plain bearing hanya menerima beban radial, namun jika dibuat dengan flange (gambar 4 combination), bearing ini dapat menerima beban radial dan beban thrust. Thrust washer adalah bentuk dari bearing yang hanya menerima beban thrust dan terkadang dibagi menjadi dua bagian agar dapat dipasang dengan mudah.

Gambar 5 Bagian belakang sebuah crankshaft yang menunjukkan bearing utama, oil seal dan needle roller bearing.

Split-sleeve bearing digunakan pada bearing crankshaft dan connecting rod engine. Penggunaan split-sleeve bearing ini dimaksudkan karena desain crankshaft hanya memungkinkan jenis bearing ini yang dipasang. (Gambar 5).

Material / Bahan Plain Bearing Material bearing umumnya adalah tembaga atau alloy/paduan berbahan dasar timah, namun saat ini banyak jenis plastik yang juga digunakan untuk bearing.

Bearing Logam / Metallic Bearing Logam Bearing umumnya lunak, dapat dibentuk tanpa rusak (malleable) dan dapat mengalami deformasi plastis (ductile), terdiri dari logam campuran yang keras sebagai penyangga logam yang lunak. Logam yang lebih keras ini mengurangi keausan dan tetap bertahan ketika logam yang lunak telah mengalami keausan. Keausan yang cukup besar mengakibatkan timbulnya lekukan-lekukan pada permukaan bearing namun dengan adanya material yang lebih keras, maka oil akan tertampung pada lekukan-lekukan tersebut.

Logam yang lunak menyesuaikan dengan bentuk permukaan shaft dan logam yang lebih keras berguna untuk mencegah keausan yang cepat dan berlebihan. Jika sistem pelumasan terganggu, bearing terlalu lunak untuk merusak shaft dan meleleh pada suhu rendah oleh karena itu dengan rancangan seperti ini kerusakan pada shaft dapat diminimalkan dan hanya diperlukan penggantian bearing.

Logam Putih / White Metals Berbahan Dasar Timah (Tin Base) danTimbal / LeadBase Bentuk yang sederhana dari bearing ini adalah solid die-cast bushing atau half bearing, biasanya lubang tempat bearing dipasang memiliki ukuran yang sangat presisi sehingga memungkinkan bearing terpasang dengan sesak namun bagian dalam bearing memerlukan pengeboran, pembesaran lubang (reaming) atau penghalusan pada lubang untuk mencapai ukuran yang diinginkan.

Bearing seperti ini tidak dibuat lubang dengan ukuran yang presisi dari pabrik, karena sifat lunak dari bearing yang akan mengalami sedikit deformasi saat dipasang pada posisinya. Logam

berbahan dasar timah sangat baik digunakan, karena dapat dicetak lebih akurat/presisi dan logam berbahan timah lebih lemah kekuatannya, terutama pada suhu yang tinggi.

High Lead dan Standard Copper Lead Pada system dengan pelumasan penuh, copper-lead bearing lebih tahan terhadap beban yang besar tanpa adanya bahaya kerusakan mekanis. Namun, karena kekerasannya, (dibandingkan dengan logam putih) ketebalan lapisan oil (oil film) antara journal dan bearing harus benar-benar diperhatikan, dan kehati-hatian yang tinggi dibutuhkan saat melakukan machining untuk mendapat clearance yang tepat. Clearance ini umumnya lebih besar dibandingkan dengan clearance untuk white metal bearing untuk memudahkan masuknya oli yang lebih kental. Guna menghindari kerusakan, oil harus disaring dan didinginkan.

Pada beberapa kasus, lapisan timbal yang tipis dilapiskan pada permukaan bearing. Permukaan lunak ini dapat dengan mudah mengalami deformasi untuk menyesuaikan diri apabila terjadi sedikit kesalahan ukuran pada proses machining dan juga memudahkan shaft berputar sesaat untuk pertama kali ketika pelumasan belum mencukupi.

Copper-lead bearing ini sangat cocok untuk shaft yang dikeraskan. Umumnya memiliki lapisan baja dibagian belakangnya untuk memberikan kekuatan extra untuk menjaga agar pemasangan tetap kuat dalam housing.

Fosfor Bronze Digunakan untuk pembebanan yang sangat berat. Phosphor-Bronze merupakan material yang keras dan hanya digunakan pada shaft atau journal yang dikeraskan permukaannya. Tidak diperbolehkan ada kelonggaran dan ketidak sesumbuan ketika menggunakan bearing dengan material ini dan tidak diperbolehkan adanya pelumasan.

Pada kondisi beban yang sangat berat, bahan yang lebih lunak juga dapat dipergunakan sebagai bearing seperti logam putih berbahan dasar lead dan tin.

Tidak seperti halnya fosfor bronze, logam berbahan lunak tetap dapat bekerja dengan baik jika terjadi sedikit ketidaksejajaran dan kondisi oli yang kotor hingga tingkat tertentu dan sangat baik dipergunakan pada shaft yang terbuat dari besi, baja dan besi cor. Keterbatasannya adalah ketahanan terhadap suhu tinggi.

Sintered Bearing Bearing ini dibuat dengan cara metalurgi bubuk, yaitu, perlakuan panas pada bubuk metal didalam gas atmosfir yang bertekanan dan terkontrol. Kebanyakan jenisnya adalah yang berpori-pori dan mampu menahan oli yang cukup untuk melindungi jika sistem pelumasan tidak berfungsi.

Bearing non-Logam Jika pelumasan oli secara konvensional atau dengan grease tidak mungkin dilakukan, dan dalam kondisi dimana oil film tidak dapat dipertahankan, seperti pada gerakan mengayun ke depan dan kebelakang, maka banyak digunakan bearing yang permukaannya diberi lapisan plastik atau karbon/graphite. Banyak digunakan pada industri automotive. Ketika dipergunakan pada kondisi sedikit atau tidak ada pelumasan, bearing ini memiliki keterbatasan kemampuan terhadap panas dan kecepatan putaran.

Selain mampu beroperasi dengan pelumasan minimal atau tanpa pelumasan, bearing ini dapat tahan terhadap berbagai cairan seperti cutting fluid dan cairan berbahan dasar minyak tanah dibanding bearing konvensional. Non-metallic bearing dapat juga menggunakan pelumas yang tidak umum seperti cairan berbahan dasar minyak tanah sehingga dapat memikul beban yang lebih berat dan kecepatan yang lebih tinggi dibanding dalam kondisi kering.

Jika bearing bekerja melampaui kapasitas hingga terjadi overheating dan terjadi kerusakan, yang dibutuhkan hanyalah mengganti bearing-nya saja karena shaft logam biasanya tidak akan rusak. Bearing plastik umumnya lebih ringan dibandingkan dengan bearing logam dan pada unit-unit yang lebih besar, dapat memudahkan proses perawatan dan perakitan. Jenis bearing yang berpermukaan plastik dan bagian belakangnya logam, biasanya sudah dihaluskan permukaanya di pabrik dan tidak boleh di-machining, tetapi ada juga jenis bearing yang dapat dilakukan proses machining yaitu jenis bearing dari plastik homogen dan grafit, jenis bearing plastik yang lain menggunakan sebagian permukaanya untuk melingkupi permukaan komponen sehingga memudahkan pemasangan pada tempat yang sulit terjangkau

Apabila sering terjadi keausan yang terus-menerus pada bearing yang tidak memerlukan perlumas dan terpasang pada shaft dengan logam yang keras, bahan bearing acetal resin-nylon (acetal-organis compound dicampur alcohol) dapat dipergunakan sebagai pengganti disamping tingkat kehalusan permukaan shaft juga harus diperhatikan guna meminimalkan keausan.

Karena tidak ada pelindung korosi dari oli pelumas, shaft harus terbuat dari stainless atau memiliki lapisan pelindung korosi. Apabila dipergunakan shaft baja biasa pada daerah yang terdapat kandungan air atau zat-zat korosif lainnya maka korosi yang terjadi dapat mengakibatkan kekasaran permukaan dan keausan.

Kerugian menggunakan bearing dengan bahan plastik, adalah konduktivitas panasnya yang rendah dibandingkan dengan logam, yang mana dibatasi oleh pembuangan panas yang tertahan/tersendat akibat kapasitas kecepatan penyerapannya yang rendah. Dan juga karena kebanyakan unfilled plastics mempunyai koefisien expansi thermal yang tinggi, maka direkomendasikan agar ketebalan dari plastik bearing yang solid harus dibuat sekecil mungkin.

Pada beberapa bearing, konduktivitas panas rendah dan pemuaian yang tinggi telah dikompensasi sebagian dengan menggunakan filler yang sesuai, atau dengan menggunakan bahan plastik dengan permukaan belakangnya terbuat dari lapisan tipis logam.

Koefisien pemuaian panas tinggi dan kemampuan plastik untuk menyerap air dan cairan lainnya menjadikan running clearance lebih besar dibandingkan dengan bearing logam biasanya sekitar 0.005 mm untuk setiap 1 mm dimensi shaft.

Nilon dan Acetal Nilon, acetal resin dan PTFE (polytetrafluoroethylene) dengan atau tanpa filler adalah thermo-plastic yang paling umum digunakan dalam aplikasi bearing kering. Solid unfilled nylon dan acetal yang dicetak dapat dihasilkan dalam jumlah banyak dan biaya yang rendah ketika di machining ke dalam bentuk bushing, thrust washer, dll dan banyak digunakan untuk aplikasi berbeban ringan. Nilon dan acetal memiliki ketahana beban yang sebanding.

Unfilled nylon dipilih untuk bearing dengan ketahanan abrasi yang tinggi dalam kondisi kotor dan tidak berisik.

Acetal memiliki sifat antifriksi yang lebih baik, khususnya, friksi statis rendah. Tidak seperti nilon, acetal tidak memiliki sifat menyerap panas yang baik.

Glass-filled nylon memiliki pemuaian panas yang lebih rendah dan kekuatan rambat yang lebih tinggi dan dapat digunakan pada beban-beban dan suhu kerja yang lebih tinggi, tetapi lebih berisik. Aplikasi yang tidak biasa ditemukan pada glass-filled nylons adalah dalam drylon bearing. Secara sederhana glass-filled nylon dipasang bersama pada inner dan outer race dipadukan dengan bola stainless steel. Pertama dikembangkan untuk roda roller skate, Drylon bearing sekarang diaplikasikan untuk roller conveyor dan bearing steering column.

Polyurethane Bushing

Bushing ini digunakan untuk gerakan rotasi dan maju-mundur berkecepatan rendah dalam area yang kotor dimana dibutuhkan ketahanan terhadap abrasi misalnya, Prescollan bushing digunakan pada paddle arm dari mesin pencampur beton, selain resistansi abrasi yang tinggi, polyurethane memberikan friksi yang rendah dengan daya lenting yang baik untuk mengakomodasi ketidaksejajaran.

PTFE Bearing Hal yang menarik dari polytetrafluoroethylene (PTFE) adalah sifat antifriksinya dan resistansi terhadap zat kimia yang baik pada kisaran suhu yang sangat luas, dari sekitar -200C sampai lebih dari 250C. Namun, PTFE yang kosong memiliki kekuatan mekanis dan resistansi keausan yang kurang baik, dan umumnya digunakan untuk tugas-tugas ringan dan sering diaplikasikan pada sliding bearing berkecepatan rendah yang membawa beban berat.

Karena konstruksi ini, bearing memiliki kekuatan kompresif yang tinggi, pengantar panas yang baik dan resistansi yang sempurna terhadap keausan pada tingkat tekanan-kecepatan yang tinggi. Bekerja dengan baik pada lingkungan dengan tingkat korosif sedang. Standard spherical bearingsdan rod end joint, cadmium plated, dapat beroperasi dengan baik pada synthetic hydraulic fluid seperti Skydrol, lubricating oil and anti-freeze compound. Secara luas dipergunakan pada control linkage, automobile suspension, dan permesinan. hingga mencapai kecepatan penggesekan yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang dapat ditoleransi oleh rubbing bearing kering yang lain.

Bearing Carbon/Graphite Bearing ini dipergunakan untuk aplikasi suhu tinggi di atas kapasitas plastik, dapat bekerja pada suhu yang bervariasi seperti pada suhu 500 oC.

Berbeda dengan bearing PTFE, koefisien gesek kering akan menurun dengan meningkatnya beban. Meskipun kapasitas beban statis tidak tinggi, pada tingkat keausan tertentu, bearing karbon yang tidak perlu dilumasi dapat beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bearing kering yang lain. Untuk bearing berkinerja tinggi, kesejajaran yang baik adalah hal yang penting. Karena karbon memiliki inersia yang tinggi, bearing dari karbon/grafit dapat dilumasi dengan air, bensin atau zat pelarut.

Aplikasi yang umum untuk bearing kering karbon termasuk tungku pembakaran dan boiler plant bearing, bearing conveyor makanan, dimana oli atau grease dilarang, mesin veneer dan pengering kertas, dan dalam operasi basah, bearing rotor pompa yang masuk ke dalam bahan bakar yang bersirkulasi, bearing dalam pabrik pembersih botol yang terkena cairan pembersih dan impeller bearing yang dipasang pada mesin pencuci otomatis.

Bearing Karet yang Fleksibel / Flexible Rubber Bearing Bearing non-logam yang dipergunakan untuk gerakan mengayun depan-belakang memiliki jenis yang sangat berbeda dan paling banyak digunakan dalam industri otomotif namun juga dalam mesin-mesin industri, bearing ini adalah bushing karet fleksibel seperti kelompok metalastik yaitu logam yang dilapisi karet Bearing seperti ini cocok digunakan pada shaft yang berputar pada sudut tertentu dan terdapat distorsi torsional dari karet. Keuntungan dari jenis bearing ini adalah bearing dapat dirancang untuk memberikan tingkat fleksibilitas ke semua arah serta meminimalkan kebisingan dan getaran.

Thermoset-Fabric Bearing Bahan berlaminasi kapas atau kain-kain asbes yang dicelup dengan thermo-setting resin dapat di dibentuk atau di-machine untuk digunakan sebagai bearing kering, dan dapat juga digunakan dalam aplikasi yang berpelumas, baik dengan jenis oli atau grease pelumas, atau menggunakan cairan atau air yang diproses sebagai pendingin atau pelumas.

Bearing-bearing ini bersifat tahan terhadap bensin,oli,grease dan sebagian besar asam dan alkali. Bearing ini membutuhkan rangka pendukung, karena cukup sensitif terhadap kesalahan ke-tak-sumbuan dan mempunyai konduktifitas dari material ini, dibuat-mengembang untuk mendapatkan sifat menyerap uap dan memiliki sifat penghantar panas yang rendah.

Rangkuman Materi Plain Bearing

Anti Friction Bearing

Gambar 6 Ball bearing dan roller bearing: (a). Kontak titik pada ball bearing (b). Kontak garis pada roller bearing

Ball bearing dan roller bearing adalah termasuk antifriction bearing. Seperti disebutkan sebelumnya, Gesekan dikurangi dalam jumlah besar karena berputarnya ball atau roller. Ball baja memiliki kontak titik terhadap permukaan bearing dan roller memiliki kontak garis (Gambar 6). Karena itu, roller bearing memiliki gesekan yang sedikit lebih besar dibandingkan dengan ball bearing, namun roller bearing mampu memikul beban yang lebih besar dibandingkan dengan ball bearing.

Gambar 7 Tiga jenis antifriction bearing yang umum.

Rancangan dasar antifriction bearing yang ditunjukkan dalam Gambar 7 yaitu : Ball bearing Roller bearing Tapered roller bearing Variasi dari ketiga rancangan dasar ini.

Ball Bearing Ball bearing merupakan tipe anti-friction bearing yang paling umum dan terdiri dari outer race yang memiliki groove dipermukaan dalamnya guna memungkinkan ball untuk menggelinding. Cage menahan ball pada tempatnya dan memisahkannya satu sama lain. Bearing ini tidak dapat disetel atau dibongkar serta hanya sanggup memikul beban radial dan sedikit beban thrust. Bearing jenis ini ini disebut juga ballrace.

Gambar 8 Jenis-jenis ball bearing.

Daftar berikut ini menerangkan jenis ball bearing yang ditunjukkan dalam Gambar 8:

1. 1. Single-row ball bearing. Single row ball bearing dilengkapi dengan groove pada outer race. Sebuah circlip dipergunakan sebagai penahan sehingga memungkinkan bearing dipasang pada posisi kedalaman tertentu pada housing.

2. 2. Double-row ball bearing. Pada dasarnya bearing ini merupakan dua buah single row bearing yang digabung bersama-sama dan didesain untuk dapat menerima baban radial yang lebih berat dan sedikit beban thrust.

3. 3. Thrust bearing. Thrust bearing (gambar 8) didesain untuk memenrima beban thrust yang berat dan tidak sanggup menerima beban radial.

4. 4. Cup-and-cone bearing. Bearing tipe ini memiliki outer cup dan inner cone yang dipasang bersama-sama dengan cage ball roller. Dalam pembuatannya, bearing ini dibuat berpasangan dan harus disetel ketika dipasang untuk mendapatkan pembebanan awal. Ketika dipasang dengan benar, bearing ini dapat menerima beban radial dan beban thrust.

Roller Bearing

Gambar 9 Jenis-jenis roller bearing. Meskipun ada sejumlah variasi, pada dasarnya jenis roller bearing terbagi menjadi tige jenis yaitu :

Straight roller bearing Needle roller bearing Tapered roller bearing.

Berbagai rancangan straight roller dan needle roller digambarkan dalam Gambar 9 yang terdiri dari .

1. 1. Plain roller bearing. Plain roller bearing memiliki roller yang dipasang parallel didalam groove inner dan outer race. Permukaan luncurnya disebut raceway. Sebuah cage dipergunakan untuk menahan rollers tetap berada ditempatnya. Bearing ini didesain untuk memikul beban yang berat sehingga dapat dipergunakan pada lokasi yang sama dengan ball bearing. Tergantung pada desainnya, plain roller bearing dapat menerima beban thrust yang tidak terus menerus dan tipe bearing ini tidak dapat di disassembly.

2. 2. Roller assembly. Ini terdiri dari sejumlah straight roller yang ditahan dalam sebuah cage. roller assembly tidak memiliki race dalam dan luar sendiri, namun dipasang diantara shaft yang dikeraskan dan lubang gear atau bagian-bagian yang serupa. roller assembly hanya dapat menerima beban radial.

3. 3. Caged needle rollers. Dinamakan Needle roller karena menggunakan roller bearing kecil yang lurus .Dapat dipasang dengan bebas tanpa cage seperti pada universal joint atau dapat ditahan pada sebuah cage.

4. 4. Needle thrust bearing. Bearing ini memiliki sebuah retainer berbentuk washer, dilengkapi dengan needle roller yang terpasang secara radial. Bearing tipe ini biasanya digunakan diantara dua permukaan yang sudah dikeraskan untuk menyerap beban thrust yang terjadi pada permukaannya.

Gambar 10 Needle roller dalam lubang suatu gear; Roller berjalan langsung pada shaft dan dalam gear.

5. 5. Loose needle roller. Needle roller dapat digunakan tanpa retainer seperti diperlihatkan dalam gambar 10, dimana sejumlah roller telah dipasang dalam bore pada sebuah gear membentu bearing. Roller bekerja langsung pada shaft yang dikeraskan. Thrust washer dipasang di setiap ujung gear untuk menahan needle pada tempatnya.

Gambar 11 Tapered roller bearing.

6. 6. Tapered roller bearing. Bearing ini memiliki sebuah komponen bagian dalam yang terdiri dari cone, tapered roller dan retainer. Komponen bagian dalam ini terpasang dengan cocok pada komponen luar yang disebut cup. Bearing ini juga umum disebut dengan nama cup and cone bearing. Kedua komponen ini tergabung bersama ketika terpasang dan harus disetel untuk mengurangi kelonggaran (free play). Pada beberapa keadaan, bearing ini dapat dipasang terpisah tetapi normalnya bearing ini didesain untuk dipergunakan secara berpasangan. Bearing ini sanggup memikul beban radial dan thrust.

Jenis-jenis Bearing Khusus Ada beberapa lokasi dimana bearing yang khusus akan lebih sesuai dibandingkan dengan bearing standar. Untuk lokasi-lokasi ini, bearing dapat dilengkapi dengan seal, atau shield atau dibuat sedemikian rupa sehingga bearing ini lurus dengan sendirinya.

Bearing dengan Shield dan Seal

Gambar 12 Bagian-bagian melalui sebuah ballrace menunjukkan seal dan shield.

Untuk aplikasi khusus, bearing dapat dibuat dengan shield atau seal. Penempatan shield atau seal ditunjukkan dalam Gambar 12.

Shield digunakan untuk melindungi dari kotoran dan menghambat aliran pelumas melalui bearing. Shield dapat dipasang pada salah satu atau kedua sisi bearing.

Seal digunakan untuk bearing yang telah dilengkapi dengan pelumas selama pembuatan. Bearing jenis ini biasanya digunakan di lokasi-lokasi dimana bearing tidak dapat diakses, dan seal dibutuhkan untuk menahan pelumas selama masa pakai bearing.

Self-aligning Bearing Shaft and bearing haruslah berkontak dalam satu garis yang benar, jika tidak bearing akan kelebihan muatan. Namun, untuk tujuan-tujuan khusus dimana kelurusan sulit untuk didapatkan, ball bearing yang lurus dengan sendirinya (self-aligning ball bearing) akan digunakan. Bearing ini memiliki groove yang lebar dalam race luar yang membuat race dan ball di dalam menjadi miring, sehingga bearing lurus dengan sendirinya untuk menyesuaikan dengan kelurusan shaft.

Bearing-bearing Lain Tipe-tipe bearing lainnya sangatlah banyak dan bervariasi. Ada yang berupa pin baja, bushing bronze, nylon, rubber atau baja .Sintered bronze bushing dipergunakan pada aplikasi yang kecil seperti pada bearing shaft starter motor.