Laporan Journal Bearing

of 20 /20
TUJUAN PERCOBAAN : 1. Mengetahui tekanan yang terjadi dalam journal bearing. 2. Mengetahui distribusi tekanan yang terjadi pada journal bearing untuk berbagai variasi kecepatan. 3. Mampu menganalisa pengaruh putaran poros terhadap distribusi tekanan pada journal bearing. Spesifikasi alat : Journal Bearing : Motor AC 0.5, HP 1420 rpm. Diameter journal = 88 mm. Diamater bearing = 95 mm. Lebar journal = 86,5 min. Beban = 3 kg. Oli= SAE 20. DASAR TEORI : Bearing Bearing banyak digunakan dalam mendesain suatu mekanisme berputar. Tujuannya yaitu untuk memperhalus gerak putar dan mengurangi gesekan antara dua permukaan yang bergerak relatif satu sama lain. Bearing mempunyai beberapa jenis yaitu 1. Journal bearing 2. Rolling Bearing Journal bearing Journal bearing merupakan pendukung beban dalam kondisi radial. Penggunaannya dapat dipertimbangkan dari kemampuan menerima beban yang sangat tinggi. PRAKTIKUM JOURNAL BEARING

Embed Size (px)

description

Laporan praktikum Journal Bearing

Transcript of Laporan Journal Bearing

Page 1: Laporan Journal Bearing

TUJUAN PERCOBAAN :1. Mengetahui tekanan yang terjadi dalam journal bearing.

2. Mengetahui distribusi tekanan yang terjadi pada journal bearing untuk

berbagai variasi kecepatan.

3. Mampu menganalisa pengaruh putaran poros terhadap distribusi tekanan

pada journal bearing.

Spesifikasi alat :Journal Bearing : Motor AC 0.5, HP 1420 rpm.

Diameter journal = 88 mm.

Diamater bearing = 95 mm.

Lebar journal = 86,5 min.

Beban = 3 kg.

Oli= SAE 20.

DASAR TEORI :BearingBearing banyak digunakan dalam mendesain suatu mekanisme berputar.

Tujuannya yaitu untuk memperhalus gerak putar dan mengurangi

gesekan antara dua permukaan yang bergerak relatif satu sama lain. Bearing

mempunyai beberapa jenis yaitu

1. Journal bearing

2. Rolling Bearing

Journal bearingJournal bearing merupakan pendukung beban dalam kondisi radial.

Penggunaannya dapat dipertimbangkan dari kemampuan menerima beban

yang sangat tinggi. Journal bearing terdiri dari dua bagian utama, yaitu

poros dan lubang silinder seperti pada gambar 1. Poros dikenal sebagai

journal dan lubang silinder sebagai bearing. Poros yang berbantalan luncur

dapat menghasilkan putaran yang sangat tinggi.

PRAKTIKUM JOURNAL BEARING

Page 2: Laporan Journal Bearing

Gambar 1. Sebuah Journal Bearing

Pada journal bearing, permukaan pelumasannya besar, dapat

meredam ayunan, kejutan maupun kebisingan. Untuk mengurangi gesekan

antara poros dan lubang, silinder dapat dengan menggunakan pelumas.

Pelumas yang digunakan dapat dalam bentuk cair, padat maupun gas.

Jenis pelumas, akan mempengaruhi distribusi tekanan yang terjadi.

Dalam aplikasi gerakannya dapat berupa :

1. journal berputar, bearing diam

2. journal diam, bearing berputar

3. journal berputar, bearing berputar

Jenis journal bearing ada dua macam, yaitu

1. Full journal bearing,

lingkaran luar journal dibuat dengan ukuran memenuhi lingkaran dalam

bearing.

2. Partial journal bearing,

lingkaran antara journal dan bearing mempunyai clearance.

Perbedaan dari full journal bearing dan partial journal bearing dapat diiihat pada

gambar 2.

Page 3: Laporan Journal Bearing

Gb 2. Full Journal Bearing Dan Partial Journal Bearing

Tekanan dapat diukur dengan menggunakan manometer. Bagian utama

dari manometer adalah tabung U yang terbuat dari plastik ataupun kaca

yang berisi fluida. Fluida yang digunakan dapat berupa air raksa, alkohol, air

dan oli. Perbedaan tekanan dapat diukur dengan :

dimana :

P : beda tekanan (kPa)

ρ : massa jenis fluida (kg,/m2)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : tinggi kolom (m)

Tekanan PelumasDistribusi tekanan pelumas untuk journal bearing radial, dapat digambarkan

seperti pada gambar 3. Pada putaran tinggi dengan beban rendah,

( 1 )

Page 4: Laporan Journal Bearing

putaran harus stabil. Untuk mendapatkan kondisi ini dapat digunakan

permukaan luncur yang lebih luas seperti pada gambar 4.

Gambar 3. Distribusi Tekanan Pelumas pada Radial Journal Bearing

a b c

Kemungkinan-kemungkinan untuk pembentukan baji pelumas dan pengarahan poros pada bantalan radial, a) Mangkok bantalan lingkaran bulat biasa dengan pembentukan baji pelumas melalui kelonggaran bantalan D — d, b) Mangkok dengan „kelonggaran sitsun" menghasilkan suatu bantalan permukaan ganda atau bantalan baji ganda (mangkoknya ditutup dengan suatu penutup dalam sambungannya dan tanpa penutup yang terpasang di dalam, atau dibagi oleh sebuah bus yang tidak terpisah dengan penampang tebal). c) Mangkok dengan kelonggaran sitrun „berseling" menurut Klemencic (mangkoknya dibor eksentris dan terpasang dalam posisi yang berputar), d) Bantalan permukaan tiga, dicapai melalui dudukan pres dari bus yang semula lingkaran bulat di antara tiga beban menurut Mackensen, e) Bantalan permukaan empat, f) Bantalan seginen miring radial.Gambar 4. Kemungkinan Pem-bentukan Baji Pelumas dan Pengarahan Pdros pada Journal Bearing RadialTekanan Permukaan Rata-rata

Page 5: Laporan Journal Bearing

Untuk menghitung tekanan permukaan rata-rata dapat digunakan rumus

dimana :

p : tekanan permukaan rata-rata (n/m2)

F : gaya (N)

b : lebar bantalan terpakai (m)

d : diameter nominal journal bearing radial (m)

Clearance Radial/Kelonggaran BantalanKelonggaran bantalan relatif didapatkan dengan rumus :

dimana :

d2 : diameter bearing (m)

d1 : diameter journal (m)

s : kelonggaran bearing (m)

d = d1 : diameter nominal journal bearing

Kelonggaran ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik operasi journal bearing

radial. Bila kelonggaran kecil akan dapat mengakibatkan pemanasan tinggi

pada journal bearing. Namun bila kelonggaran besar, memungkinkan

adanya penyimpangan. Nilai kelonggaran dapat dilihat pada tabel 2.

Nilai standar dari kelonggaran bantalan relatif dalam 10' untuk bantalan

logarn dalam konstruksi mesin[N/cm2) u [m/s)

<20 20 — 100>100

<200 0,3 — 0,6 0,6 — 1,2 1,2 — 2,0200 — 1000 0,6 — 1,2 1,2 — 2,0 2,0 — 3,0>1000 1,2 — 2,0 2,0 — 3,0 3,0

— 4,5

(1) Untuk bantalan mesin perkakas untuk pengarahan poros yang teliti = 0,05.. 0,25

dan Rt 1 m(2) Untuk bantalan bahan pres disebabkan

bahaya peleburan 5. Selanjutnya nilai minimal berikut tidak boleh dilampaui:Untuk bantalan plastik min 3; Bantalan besi tuang kelabu 1; Bantalan logam sinter 1,5; Bantalan logam ringan 1,3; Ultramid — B 7,5; Bantalan perunggu timah hitam 1.

Tabel 2. Nilai Standar dari Kelonggaran Bantalan Relatif dalam 10-3

untuk Bantalan Logam dalam Konstruksi MesinAngka Sommerfeld (So)Angka ini merupakan besaran tanpa dimensi yang menunjukkan

karakteristik gesekan total dari bantalan. Menurut Vogelpohl dibedakan dua

Page 6: Laporan Journal Bearing

daerah

S0> 1 untuk daerah beban berat

So < 1 untuk daerah kecepatan tinggi

Besar angka Sommerfeld adalah :

dimana :

: viskositas dinamis dalam operasi (Ns/m2)

n : putaran (rps)

Gesekan

Untuk daerah beban berat menghasilkan angka gesekan :

Untuk daerah kecepatan tinggi angka gesekan :

Faktor k = 3 yang merupakan angka rata-rata untuk bantalan tertutup.

Pada putaran awal dari journal bearing radial mengalami berbagai

kondisi gesekan. Angka gesekan ditentukan dari momen gesek MR dengan :

Angka gesekan menurun dari nilai gesek o dari keadaan diam (gesekan badan

tetap) kedalam daerah gesekan campuran dengan cepat, mencapai nilai

minimum min dan kembali meningkat perlahan dalam daerah gesekan cairan.

Titik transisi dari gesekan campuran menjadi gesekan cairan terletak pada putaran

transisi. Sebuah journal bearing dapat diukur dengan benar kalau bekerja cukup

luas pada putaran transisinya, sehingga keausan karena tekanan oli sendiri yang

mendukung beban.

Tebal Film PelumasTebal film pelumas minimal yang diijinkan adalah hmin, seperti terlihat pada

gambar 6 harus cukup besar dari tebal film pelumas hou pada titik transisi, hou,

selalu lebih besar daripada kedalaman kekasaran Rt. Pada perlambatan maka

bantalan kembali memasuki daerah gesekan campuran. Kemudian karena

Page 7: Laporan Journal Bearing

viskositas bahan pelumas yang rendah (bantalan panas) dan lamanya proses

perlambatan dapat diperlukan suatu pengereman.

Gambar 6. Nilai Standar Tebal Film Pelumas yang Diijinkan,Kedalaman Kekasaran dan Toleransi Bentuk menurut DIN 7182

Tebal film pelumas dapat dicari juga dengan menggunakan gambar 7.

Dimana karakteristik dari bearing perlu terlebih dahulu untuk dicari dengan :

dimana :

S : angka karakteristik bearing (tanpa dimensi)

rj : jari-jari journal (m)

c : radial clearance (m)

: viskositas absolut (reyns) (gambar 8)

n : kecepatan relatif antara journal dan bearing (dalam beberapa kasus

dinyatakan dalam rpm, namun akibatnya S'dalam detik/min, namun

secara langsung dibuat tanpa dimensi.

P : beban persatuan luas dari journal (Pa)

Tebal film pelumas dapat dicari juga dengan menggunakan gambar 7.

Dimana karakteristik dari bearing perlu terlebih dahulu untuk dicari dengan :

dimana :

S’ : angka karakteristik bearing (tanpa dimensi)

rj : jar-jari journal (m)

c : radial clearance (m)

Page 8: Laporan Journal Bearing

: viskositas absolut (reyns)

n : kecepatan relatif antara journal dan bearing (dalam

beberapa kasus dinyatakan dalam rpm, namun akibatnya S' dalam

detik/min, namun secara langsung dibuat tanpa dimensi.

P : beban persatuan luas dari journal (Pa)

Besar P bisa dihitung dengan rumus :

dimana :

W : beban (N)

L : panjang bearing (m)

Gambar 7. Tebal Film Minimum terhadap Karakteristik BearingTemperature. °C

Page 9: Laporan Journal Bearing

Gambar 8. Diagram Viskositas-Temperatur

Hukum PetroffPersamaan Petroff dapat digunakan untuk menentukan kerugian gesek dalam

journal bearing yang beroperasi tanpa beban. Journal dan bearing yang

digunakan adalah konsentrik. Jika beban yang terjadi kecil dan kecepatan putar

cukup tinggi, nilai tertentu dapat dicapai. Dengan menggunakan persamaan

Petroff untuk memperkirakan kerugian gesekan dilakukan beberapa langkah.

Hukum Newton.

Page 10: Laporan Journal Bearing
Page 11: Laporan Journal Bearing

Langkah Percobaan :1. Mengisikan oli bersih yang dianjurkan kedalam journal bearing

hingga batas ketinggian yang diberikan.

2. Memposisikan kecepatan pada tingkat kecepatan I (putaran output paling

cepat) .

3. Menyalakan motor listrik.

4. Mengukur putaran dengan menggunakan tachometer.

5. Mengusahakan posisi tachometer sedekat mungkin namun jangan sampai

bersentuhan dengan tanda yang ada.

6. Mengukur ketinggian kenaikan oli dimasing-masing pipa (ada 12 pipa atau

selang).

7. melakukan pengukuran beberapa kali (minimal 3 kali).

8. Mengulangi langkah nomor 2 - 6 dengan tingkat kecepatan yang lebih

lambat. (total ada 4 tingkat kecepatan)

Data ketinggian selang 1-12 (cm) tiap-tiap pulley:Pulley 1

RPM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 587.3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02 588.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 03 586.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Avg. 587.3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Pulley 2

RPM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 1087 0 0 0 0 0 3 3.5 2 0 0 0 02 1090 0 0 0 0 0 2.7 3.5 2.1 0 0 0 03 1088 0 0 0 0 0 2.8 3.5 2.1 0 0 0 0 Avg. 1088.333 0 0 0 0 0 2.83 3.5 2.07 0 0 0 0

Pulley 3

RPM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 1911 0 0 0 0 0 14.5

20.2 17.9 12.9

8.9

2.6 0

2 1912 0 0 0 0 0 13 20.9 19.1 14.1

9.6

2.1 0

3 1912 0 0 0 0 0 12.1

19.6 17.8 13.8

8.8

3 0

Page 12: Laporan Journal Bearing

Avg. 1911.667

0 0 0 0 0 13.2

20.23

18.27

13.6

9.1

2.567

0

Pulley 4

RPM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 3498

4.5 0 0 0 3.6

39.5 48.1 37.5

30.7 30.7 23.3 21.5

2 3499

4.5 0 0 0 0 27.6 45.3 40.5

32.5 25.4 17.3 18

3 3497

11.5 0 0 0 0 35 38.2 34.5

27.5 22.3 14.2 17.4

Avg. 3498

6.833

0 0 0 1.2

34.03

43.87

37.5

30.23

26.13

18.27

18.97

Pertanyaan :1. Kerugian Journal Bearing :

- potensi gesekan yang terjadi cukup tinggi

- butuh energi yang lebih besar dibanding ball bearing

- cepat panas

Keuntungan :

- dapat menanggung beban yang besar dengan putaran yang cepat

- karena lapisan film oli pelumas journal bearing bertekanan membuat

mekanisme journal bearing lebih halus dan tidak berisik

2.

Pulley

Tekanan Pada Titik (Pa)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 24.60 30.39 17.94 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 114.60 175.66 158.59 118.07 79.00 22.28 0

4 59.33 0 0 0 10.42 295.47 380.84 325.57 262.48 226.89 158.59 164.67

Contoh Perhitungan:

Pulley 2 pada selang nomor 7

P= ρ. g . h

P=0.885× 9.81 ×3.5 ×10−2=30.39 Pa

Page 13: Laporan Journal Bearing

3. Grafik Pulley 1 (587.3 rpm):

1 3 5 7 9 110

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

Pulley 1

Nomor Selang

Teka

nan

(kPa

)

Grafik Pulley 2 (1088.3 rpm):

1 3 5 7 9 1105

101520253035

Pulley 2

Nomor selang

Teka

nan

(kPa

)

Grafik Pulley 3 (1911.67 rpm):

1 3 5 7 9 110

20406080

100120140160180200

Pulley 3

Nomor selang

Teka

nan

(kPa

)

Grafik Pulley 4 (3498):

Page 14: Laporan Journal Bearing

1 4 7 100.00

50.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00

Pulley 4

Nomor selang

Teka

nan

(kPa

)

4. Berikut adalah perbandingan grafik tekanan tiap-tiap kecepatan:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

50

100

150

200

250

300

350

400

Pulley 1Pulley 2Pulley 3Pulley 4

Perubahan tekanan terjadi karena dipengaruhi oleh beban dari poros, dan

kecepatan putaran (RPM) pada journal bearing.

5. Pulley I = 587,3 rpm

T r=π2 . μ . L .rj3 . n15. c

T r=3,142 .0,02 . 0,095 . 0,0443 . 587,315 . 0,0865

T r=0.00072231 Nm

Fhp=T f . n

63000

Fhp=0,00072231.587,3

63000

Fhp=6,73 ×10−6hp

Pulley II = 1088,3 rpm

Page 15: Laporan Journal Bearing

T r=π2 . μ . L .rj3 . n15. c

T r=3,142 .0,02 . 0,095 . 0,0443 . 1088,315 . 0,0865

T r=0,00134 Nm

Fhp=T f . n

63000

Fhp=0,00134.1088,3

63000

Fhp=2,314 ×10−5 hp

Pulley III = 1911,67 rpm

T r=π2 . μ . L .rj3 . n15. c

T r=3,142 .0,02 . 0,095 . 0,0443 . 1911,6715 .0,0865

T r=0,00235 Nm

Fhp=T f . n

63000

Fhp=0,00235.1911,67

63000Fhp=7,131× 10−5 hp

Pulley IV = 3498 rpm

T r=π2 . μ . L .rj3 . n15. c

T r=3,142 .0,02 . 0,095 . 0,0443 . 349815 . 0,0865

T r=0,0043 Nm

Fhp=T f . n

63000

Fhp=0,0043.3498

63000

Fhp=2,388 ×10−4 hp6. Hal yangperlu dipertimbangkan dalam mendesain journal bearing ialah lebar

Clearance berpengaruh pada tebal lapisan oli, diameter jurnal mempengaruhi

Page 16: Laporan Journal Bearing

beban yang dapat ditanggung, panjang bearing, mekanisme pelumasan agar

journal bearing dapat berjalan dengan baik, kecepatan journal, dan Torsi yang

mengakibatkan gesekan.

7. Terjadi perbedaan antara hasil percobaan dengan teoritis, hal ini terjadi

karena sewaktu percobaan factor suhu diabaikan, padahal suhu sangat

berpengaruh pada viskositas fluida. Karena viskositasnya berubah ketinggian

dan tekanan fluida akan berubah sehingga menyebabkan hasil yang diperoleh

ketika praktek berbeda dengan hasil yang diperoleh secara teoritis.

Analisa dan Kesimpulan :

Kesimpulan : Tekanan oli pada journal bearing berbeda di setiap titiknya.

Tekanan oli pada bagian atas bearing paling besar jika dibandingkan dengan titik

lain pada bearing. Hal ini terjadi karena ada celah pada journal bearing (journal

bearing parsial).

Analisa: Hasil percobaaan berbeda dengan yang teoritis, karena pada teoritis

memperhitungkan pengaruh suhu pada nilai viskositas fluida sedangkan pada

percobaan diabaikan. Kemudian tekanan di selang yang sama berbeda-beda

tergantung pada kecepatan pulley.

Daftar Pustaka :1. Sudarsono, Bambang., C Rinaldi, Andre. Mekanisme Bantalan Luncur. Tugas

Perencanaan Elemen I, Jurusan Teknik Mesin UK Petra. 1999.2. Welsh, R.J. Plain Bearing Design Handbook. Butterworths, 1983.3. Niemann, G., Budiman, Anton., Priambodo, Bambang., Elemen Mesin Jilid 1.

Penerbit Erlangga, edisi kedua, 1994.4. Aaorn, Deutchsman, Machine Design Theory and Practice, Macmillan

Publishing co., Inc, 1975.5. Plint and Partners, Journal Bearing Pressure Distribution Module.