TUGAS ELEMEN MESIN

“BANTALAN”

PONIMAN

TAB / 0420120068

Politeknik Manufaktur Astra

Jl. Gaya Motor Raya No 8, Sunter II, Jakarta Utara 14330, Telp. 021 6519555, Fax

021 6519821, email: sekretariat@polman.astra.ac.id

BANTALAN

A. Pengertian Bantalan

Bantalan merupakan elemen mesin yang menumpu poros berbeban sehingga

putaran dapat berlangsung secara halus, aman dan tahan lama. 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 tidak dapat bekerja secara semestinya. 

B.Klasifikasi Bantalan

Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Atas Dasar Gerakan Bantalan Terhadap Poros

Bantalan luncur, bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan

karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan

lapisan pelumas.

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.

Atas Dasar Arah beban dan poros 

Bantalan Radial, arah bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros

Bantalan radial, bantalan ini sejajar dengan sumbu poros

Bantalan gelinding khusus, bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya

sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

C. Perbandingan antara bantalan luncur dan bantalan gelinding

Bantalan luncur mampu menumpu poros putaran tinggi dengan beban

besar.batalan ini sederhana kontruksinya dan dapat dibuat serta dipasang dengan

mudah.Karena gesekanya yang besar pada waktu mulai jalan,bantalan luncur

memerlukan momen awal yang besar.Pelumasan pada bantalan ini 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 ketilitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga

dapat lebih murah.

Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil dari pada

bantalan luncur,tergantung pada bentuk elemen gelindingnya.Putaran pada bantalan ini

dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut.karena

konstruksinya yang sukar dan ketelitian yang tinggi,maka bantalan gelinding hanya

dapat dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja.adapun harga pada umumnya lebih mahal

daripada bantalan luncur.Untuk menekan biaya pembuatan serta mempermudahkan

pemakaian,bantalan gelinding diproduksikan menurut standar dalam berbagai ukuran

dan bentuk.Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekan yang sangat rendah.

Pelumasanya pun sangat sederhana,cukup dengan gemuk bahkan pada yang

memakai sil sendiri tak perlu pelumas lagi.Meskipun ketelitianya sangat tinggi,namun

karena adanya gerakan elemen gelinding dan sangkar,pada putaran tinggi bantalan ini

agak gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.

D.Klasifikasi bantalan luncur

Berdasarkan konstruksinya, bantalan luncur terbagi menjadi 3 Jenis, yaitu:

1. Bantalan luncur radial (Jurnal bearing)

Bantalan ini untuk mendukung gaya radial dari batang torak saat berputar.

Konstruksinya terbagi / terbelah menjadi dua agar dapat dipasang pada poros engkol

2. Bantalan luncur aksial (Thrust bearing)

Bantalan ini menghantarkan poros engkol menerima gaya aksial yaitu terutama

pada saat terjadi melepas / menghubungkan plat kopling saat mobil berjalan. Konstruksi

bantalan ini juga terbelah / terbagi menjadi dua dan dipasang pada poros jurnal bagian

paling tengah.

3. Bantalan khusus

Yaitu kombinasi antara bantalan radial dan aksial

Berdasarkan bahannya bantalan luncur dibedakan menjadi :

1. Bantalan satu bahan

Yaitu bantalan yang terbuat dari satu

jenis bahan saja seperti besi tuang

kelabu atau perunggu . Jenis ini hanya

digunakan pada motor dengan beban

ringan.

2. Bantalan dua bahan

Bantalan ini mempunyai dua bahan

untuk pendukung dan untuk bagian

luncurnya.Untuk bagian pendukungnya

terbuat dari Cuprum / tembaga (Cu),

Plumbum / timbal( Pb), Timah/Stannum

(Sn) atau paduan alumunium,

sedang bagian luncurnya biasanya terbuat dari : Plumbum (Pb) atau Timah /

Stannnum (Sn). Jenis ini mempunyai sifat luncur yang baik serta daya

dukungnya lebih besar

3. Bantalan luncur tiga bahan

Bantalan ini biasanya pelindungya terbuat dari baja ,pendukungnya

terbuat dari Pb , Cu atau Sn dan permukaan luncurnya terbuat dari Pb atau

Sn dengan proses galvanis.

E. Bahan Bantalan Luncur

Bahan bantalan luncur harus memenuhi persyaratan berikut :

Mempunyai kekuatan cukup (tahan terhadap beban dan kekerasan)

Dapat menyusaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau

terhadap perubahan bentuk yang kecil.

Mempunyai sifat anti las (tidak menempel) terhadap poros jika terjadi kontak

atau gesekan antara logam dan logam

Sangat tahan karat.

Cukup tahan aus

Dapat mebenamkan kotoran atau debu kecil yang terkurung didalam bantalan

Murah harganya

Tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur

Bahan bantalan umum

a. Paduan Tembaga, termasuk dalam golongan ini adalah perunggu, perunggu fosfor,

dan perunggu timah hitam, yang sangat baik dalam kekuatan, ketahanan terhadap

karat, ketahanan terhadap kelelahan, dan dalam penerusan panas. Kekakuannya

membuat bahan ini sangat baik untuk bantalan mesin perkakas. Kandungan timah

yang lebih tinggi dapat mempertinggi sifat anti las.

b. Logam putih, termasuk dalam golongan ini adalah loga putih berdasar Sn (yang

biasa disebut logam babit) dan logam putih berdasar Pb. Keduanya dipakai sebagai

lapisan pada logam pendukungnya.

Bahan Untuk Bantalan Tanpa Pelumasan

Bahan ini mengandung pelumas di dalamnya sehingga dapat dipakai sebagai

bantalan yang melumasi sendiri. Bantalan semacam ini dipakai bila tidak

memungkinkan perawatan secara biasa, yaitu :

1. Jika letak bantalan tidak memungkinkan pemberian pelumasan dari luar, atau

jika pemakaian minyak tidak dikehendaki.

2. Jika bantalan mempunyai gerak bolak-balik

3. Untuk alat kimia dan pengolahan air

4. Untuk kondisi khusus seperti beban besar, temperature tinggi, temperature

rendah, atau keadaan hampa.

Bantalan tanpa minyak terdapat dalam bentuk bantalan plastic ,bantalan yang

mengandung minyak ,dan bantalan dengan pelumasan zat padat:

a) Bantalan plastic, plastic adalah suatu bahan yang mempunyai sifat dapat

melumasi sendiri dengan baik, sifatnya yang tahan korosi memungkinkan bahan

ini bekerja di dalam air atau bahan kimia.

b) Bahan logam yang diresapi minyak, contoh khas dari macam ini adalah bantalan

besi cord an logam sinter yang diresapi minyak, dalam hal besi cor yang diresapi

minyak dipakai besi cor yang berpori dengan perlakuan panas berulang kali.

Bahan ini mempnyai bentuk yang mantap karena kekakuannya yang tinggi dan

ketahanannya terhadap keausan. Logam sinter dibuat dari serbuk logam yang

dipres dan minyak yang diresapkan dapat tinggal didalamnya, namun demikian,

bantalan dengan bahan ini lebih cepat kehabisan minya k dan kondisi yang lebih

berat lebih cepat aus.

c) Pelumas padat, Bahan pelumas macam ini dipakai untuk keadaan khusus

(temperature tinggi, kena bahan kimia, beban besar) diluar batas pemakaian

tertentu . bahan bantalan yang dipakai sebagai bahan dasar dimana pelumas

padat dibenamkan adalah : untuk temperature tinggi, besi cor, dan tembaga,

untuk bekerja di dalam bahan kimia

Bantalan Luncur Hidrostatik

     Bantalan semacam ini dipakai dibantalan utama mesin pada mesin perkakas

presisi tinggi, misalnya pada meja putar mesit bubut vertical besar. Bahan bantalan

dapat berupa minyak atau udara. Dalam hal ini minyak dan udara dialirkan dengan

tekanan kedalam celah bantalan untuk mengangkat beban dan menghindari keausan

atau penepalan pada waktu mesin berputar dengan putaran yang sangat rendah atau

waktu start dimana lapisan minyak yang tidak ada atau belum mempunyai tekanan

yang cukup tinggi.

Bahan Bantalan Khusus

a. Bantalan Kayu, bahan khas untuk bantalan ini adalah lignum vitas persyaratan yang

penting selain ketahanan, juga harus bebas dari zat-zat yang merusak serta anti las.

Bantalan kayu dipakai dalam mesin pengolahan makanan dan perusahaan susu. Juga

sering digunakan pada pompa air dan baling-baling kapal dimana pelumasannya

dilakukan dengan air.

b. Bantalan karet,dengan air sebagai pelumas, bantalan karet mempnyai koefesien

gesek yang rendah. Karet mempunyai ketahanan yang baik terhadap keausan. Selain

itu juga dapat meredam bunyi dan getaran. Sebagai bantalan , dapat dipakai karet yang

disemen atau karet melulu. Beban rata-rata yang dapat ditanggung adalah 0,5 (kg/mm²)

atau kurang.

c. Bantalan grafit karbon, grafit arang adalah bahan yang sepenuhnya dapat melumasi

sendiri dan dapat bekerjda pada temperature tinggi. Karena secara kimia sanagt sukar

bereaksi maka bahan ini mempunyai pemaikan yang sangat luas, penambahan serbuk

babit, perak, atau tembaga, dapat memperbaiki sifat-sifatnya sebagai bantalan,

perbedaan antara koefesien gesek kinetis (dalam keadaan bergerak) pada grafit karbon

kecil.

d.Bantalan permata, pada alat ukur banyak dipakai bantalan dari batu akik seperti batu

delima (ruby), batu nilam (sapphire). Batu nilam yang mengalamai perlakukan panas

dapat menjadi sekeras intan.

F. Hal – hal penting dalam perencanaan bantalan radial:

1. Kekuatan Bantalan

Misalkan terdapat suatu beban yang terbagi rata dan bekerja pada bantalan dari

sebelah bawah. Panjang bantalandinyatakan dengan l (mm), beban persatuan panjang

dengan w (kg/mm), dan beban bantalan dengan W (kg), serta reaksi pada tumpuan

dihitung. Maka :

W = wl    (1)

Besarnya momen lentur maksimum yang ditimbulkan gaya-gaya di atas adalah :

M = wl²/2 = Wl/2    (2)

Besarnya momen tahanan lentur untuk poros lingkaran pejal adalah z=πd³/32 dan

dimana (kg/mm²) adalah tegangan lentur yang diizinkan maka

WI /2≦σ a¿    

I≦ π16

σaWd3 = 1

5,1

σaWd3 ¿ Imax    (3)

d ≧ 3√5,1WI /σa (4)

Untuk bantalan radial tengah ,ambil L = 1,5 I ,dan pandanglah suatu batang yang

ditumpu pada kedua ujungnya. Maka:

M=WL /8=¿1,5WI /8¿

I≦ π4ˣ11,5

σaWd3= 1

1,9

σaWd3=Imax (5)

2. Pemilihan l/d

Untuk bantalan, perbandingan antara panjang dan diameternya adalah sangat

penting, sehingga dalam perencanaan perlu diperhatikan hal-hal berikut :

1. Semakin kecil l/d, semakin rendah kemampuannya untuk menahan

beban

2. Semakin l/d, semakin besar pula panas yang timbul karena gesekan

3. Dengan membesarkan l/d kebecoran pelumas pada ujung bantalan

dapat diperkecil

4. Harga l/d yang terlalu besar menyebabkan tekanan yang tidak merata.

5. Jika pelumas kurang diratakan dengan baik ke seluruh permukaan

bantlan, harga l/d harus dikurangi.

6. Semakin besar l/d, temperature bantalan juga akan semakin tinggi, hal

itu dapat membuat lapisan bantalan menjadi leleh.

7. Untuk menentukan l/d dalam merencana, perlu diperhatikan beberapa

besar ruangan yang tersedia untuk bahan bantalan tersebut didalam

mesin.

8. Harga l/d juga tergantung pada kekerasan bahan bantalan, bahan lunak

memerlukan i/d yang besar.

Atas dasar hal-hal diatas dapat dipilih l/d yang akan dipakai , harga l/d tersebut

terletak 0,4- 4.0 atau lebih baik antara 0,5-2,0 .

3. Tekanan Bantalan

Yang dimaksud tekanan bantalan adalah beban radial dibagi luas proyeksi

bantalan. Jika dinyatakan dengan ρ (kg/mm²), beban rata-rata yang diperlukan

adalah

p=WId

4. Harga ργ

Dicelah antara bantalan dan poros terdapat selaput minyak, selaput

minyak ini bergerak karena tertarik oleh permukaan yang bergerak serta karena

kekentalannya, Tegangan geser τ (dyn/cm²) dari minyak dinyatakan pada

persamaan berikut :

τ=Z1 R 

Dimana adalah Z1Viscositas (kekentalan) minyak (satuannya adalah dyn*s/cm²

=poise = P) dan R (cm/s/cm) adalah kecepatan selaput minyak per satuan tebal

selaput. Gaya Tarik (dyn) yang bekerja secara tangensial pada luas A (cm²).

Maka

τ=Ft /A

Jika kecepatan permukaan atas selaput tersebut adalah Ʋ (cm/s) dan

tebalnya adalah h1 (cm ),maka:

R=Ʋ/h1

 Dari ketiga persamaan diatas diperoleh:

F tA

¿Z1Ʋh1

∴F t=Z1 AƲh1

5. Tebal minimum selaput minyak

6. Kenaikan temperature selaput minyak dan minyak pengisi

G.Cara Pelumasan Untuk Bantalan Luncur

1. Pelumasan Pompa, Pelumasan pompa cocok digunakan untuk keadaan kerja

dengan kecepatan tinggi dan beban besar. Di sini pompa digunakan untuk

mengalirkan minyak ke dalam bantalan yang sulit letaknya seperti bantalan

utama motor yang berputaran tinggi.

2. Pelumasan Celup, Sebagian bantalan dicelupkan dalam minyak. Cara ini

cocok untuk bantalan dengan poros tegak seperti pada turbin air. Disini perlu

diberikan perhatian pada besarnya gaya gesekan, karena tahanan minyak,

kenaikan temperatur dan kemungkinan masuknya kotoran atau benda asing.

3. Pelumasan Tangan, cara ini sesuai untuk beban ringan, kecepatan rendah,

atau kerja yang tidak terus menerus. Kekurangannya adalah bahwa aliran

pelumas tidak selalu tetap atau pelumasan menjadi tidak teratur.

4. Pelumasan tetes, dari sebuah wadah, minyak diteteskan dalam jumlah yang

tetap dan teratur melalui sebuah katup jarum. Cara ini adalah untuk beban

ringan dan sedang

5. Pelumasan sumbu, cara ini menggunakan sebuah sumbu yang dicelupkan

dalam mangkok minyak sehingga minyak terisap oleh sumbminyak dari

bawah. Cara ini dipakai untuk beban sedang.

6. Pelumasan Gravitasi, dari sebuah tangki yag diletakkan diatas bantalan,

minyak dialirkan oleh gaya beratnya. Cara ini dipakai untuk kecepatan sedang

dan tinggi pada kecepatan keliling sebesar 10-15 (m/s)

H.Jenis – jenis bantalan gelinding

1. Single row groove ball bearings

Bearing ini mempunyai alur dalam pada kedua cincinnya. Karena memiliki alur, maka

jenis ini mempunyai kapasitas dapat menahan beban secara ideal pada arah radial dan

aksial. Maksud dari beban radial adalah beban yang tegak lurus terhadap sumbu poros,

sedangkan beban aksial adalah beban yang searah sumbu poros.

2. Double row self aligning ball bearings

Jenis ini mempunyai dua baris bola, masing-masing baris mempunyai alur sendiri-

sendiri pada cincin bagian dalamnya. Pada umumnya terdapat alur bola pada cincin luarnya.

Cincin bagian dalamnya mampu bergerak sendiri untuk menyesuaikan posisinya. Inilah

kelebihan dari jenis ini, yaitu dapat mengatasi masalah poros yang kurang sebaris.

3. Single row angular contact ball bearings

Berdasarkan konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban radial. Bearing ini biasanya

dipasangkan dengan bearing lain, baik itu dipasang secara pararel maupun bertolak

belakang, sehingga mampu juga untuk menahan beban aksial.

4. Double row angular contact ball bearings

Disamping dapat menahan beban radial, jenis ini juga dapat menahan beban aksial

dalam dua arah. Karena konstruksinya juga, jenis ini dapat menahan beban torsi. Jenis ini

juga digunakan untuk mengganti dua buah bearing jika ruangan yang tersedia tidak

mencukupi.

5. Double row barrel roller bearings

Bearing ini mempunyai dua baris elemen roller yang pada umumnya mempunyai

alur berbentuk bola pada cincin luarnya. Jenis ini memiliki kapasitas beban radial yang besar

sehingga ideal untuk menahan beban kejut.

6. Single row cylindrical bearings

Jenis ini mempunyai dua alur pada satu cincin yang biasanya terpisah. Efek dari

pemisahan ini, cincin dapat bergerak aksial dengan mengikuti cincin yang lain. Hal

inimerupakan suatu keuntungan, karena apabila bearing harus mengalami perubahan

bentuk karena temperatur,maka cincinya akan dengan mudah menyesuaikan posisinya.

Jenis ini mempunyai kapasitas beban radial yang besar pula dan juga cocok untuk

kecepatan tinggi.

7. Tapered roller bearings

Dilihat dari konstriksinya, jenis ini ideal untuk beban aksial maupun radial. Jenis ini

dapat dipisah, dimana cincin dalamnya dipasang bersama dengan rollernya dan cincin

luarnya terpisah.

8. Single direction thrust ball bearings

Bearing jenis ini hanya cocok untuk menahan beban aksial dalam satu arah saja.

Elemenya dapat dipisahkan sehingga mudah melakukan pemasangan. Beban aksial

minimum yang dapat ditahan tergantung dari kecepatannya. Jenis ini sangat sensitif terhadap

ketidak sebarisan ( misalignment ) poros terhadap rumahnya.

9. Double direction thrust ball bearings

Jenis ini sama seperti point 8, hanya saja bearing jenis ini dapat diberi beban aksial

dalam dua arah. Bagian - bagiannya pun juga dapat dipisahkan sehingga mudah bongkar

dan pasangnya.

10. Ball and socket ball bearings

Bearing jenis ini mempunyai alur dalam berbentuk bola, yang bisa membuat

elemennya berdiri sendiri. Kapasitasnya sangat besar terhadap beban aksial. Selain itu juga

dapat menahan beban radial secara simultan dan cocok untuk kecepatan yang tinggi.

I. Kelakuan Bantalan Gelinding :

a) Membawa beban aksial

Bantalan radial mempunyai sudut kontak yang besar antara elemen

dan cincinnya, dapat menerima sedikit beban aksial. Bantalan bola

macam alur dalam, bantalan bola kontak sudut, dan bantalan rol kerucut

merupakan bantalan yang dibebani gaya aksial kecil.

b) Kelakuan terhadap putaran

Diameter d (mm) dikalikan dengan putaran permenit n (rpm)

disebut harga d.n. Harga ini untuk suatu bantalan yang mempunyai

bantalan empiris, yang besarnya tergantung pada macamnya dan cara

pelumasannya.

c) Kelakuan gesekan

Bantalan bola dan bantalan rol silinder mempunyai gesekan yang

relatif kecil dibandingkan dengan bantalan yang lainnya. Untuk alat-alat

ukur, gesekan bantalan merupakan penentuan ketelitiannya.

d) Kelakuan dalam bunyi dan getaran.

Hal ini dipengaruhi oleh kebulatan bola dan rol, kebulatan cincin,

kekerasan elemen-elemen tersebut, keadaan sangkarnya, dan kelas

mutunya. Faktor lain yang mempengaruhi adalah ketelitian pemasangan,

konstruksi mesin (yang memakai bantalan tersebut), dan kelonggaran

dalam bantalan.