Makalah Elemen Mesin (Eka)

Kata Pengantar

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya karena penulis dapat menyelesaikan makalah yang membahas tentang Kopling (Clutches), Rem (Brake) dan Bantalan (Bearing).

Makalah ini berisikan tentang teknik perancangan Elemen Mesin, terutama mengenai sistem kopling, rem, dan bantalan. Didalamnya membahas tentang apa itu kopling, rem, dan bantalan, apa saja jenis kopling, rem, dan bantalan, serta fungsi kopling, rem, dan bantalan. Selain itu, makalah ini juga mencantumkan berbagai rumus perhitungan dalam merancang sebuah kopling, rem, dan bantalan.

Atas tersusunnya makalah ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada bapak Ir. Tarmono, MT selaku dosen Elemen Mesin II,dan kepada semua pihak yang telah memberikan berbagai bantuan, dukungan, saran dan petunjuk hingga terciptanya makalah ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik untuk kesempurnaan penulisan makalah ini. Dan penulis meminta maaf apabila ada kalimat yang kurang berkenan pada makalah ini.

Semoga ini dapat bermanfaat bagi teman-teman sekalian agar menambah wawasan pada bidang Elemen Mesin, Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberkati kita semua.

Yogyakarta, Oktober 2013Penulis,

RB. Eka Budi KNIM 12/327902/00078

Elemen Mesin II

DAFTAR ISI

Kata Pengantar……………………………………………………………………….1

Daftar Isi ………………………….………………………………………………….2

BAB I CLUTCH…………………………………………….……………………………….3

BAB II BRAKE………………………………………………………………………………24

BAB III BEARING……………………….…………………………………………………..40

Elemen Mesin II

BAB I

KOPLING

1.Defenisi Kopling dan Jenis-jenisnya

Kopling adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dari poros penggerak (driving shaft) ke poros yang digerakkan (driven shaft), dimana putaran inputnya akan sama dengan putaran outputnya. Tanpa kopling, sulit untuk menggerakkan elemen mesin sebaik-baiknya. Dengan adanya kopling pemindahan daya dapat dilakukan dengan teratur dan seefisien mungkin.

Beberapa syarat yang harus dipenuhi oleh sebuah kopling adalah: 1. Mampu menahan adanya kelebihan beban. 2. Mengurangi getaran dari poros penggerak yang diakibatkan oleh gerakan dari

elemen lain. 3. Mampu menjamin penyambungan dua poros atau lebih. 4. Mampu mencegah terjadinya beban kejut. 5. Harus memiliki koefisien gesek yang tinggi

2.Sifat bahan yang umum digunakan untuk lapisan permukaan gesekan :

Elemen Mesin II

Untuk perencanaan sebuah kopling kita harus memperhatikan kondisi-kondisi sebagai berikut:

1. Kopling harus mudah dipasang dan dilepas 2. Kopling harus dapat mentransmisikan daya sepenuhnya dari poros 3. Kopling harus sederhana dan ringan 4. Kopling harus dapat mengurangi kesalahan hubungan pada poros

3.Kopling ditinjau dari cara kerjanya dapat dibedakan atas dua jenis:

1. Kopling Tetap 2. Kopling Tak Tetap

Kopling Tetap Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Kopling tetap selalu dalam keadaan terpasang, untuk memisahkannya harus dilakukan pembongkaran.

Kopling tetap terbagi atas 4 :

a) Kopling kaku Kopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan sumbu segaris, dan dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik, kopling ini terdiri atas : • Kopling bus • Kopling flens kaku • Kopling flens tempa

b) Kopling luwes Kopling luwes ( fleksibel ) memungkinkan adanya sedikit ketidaklurusan sumbu

poros yang terdiri atas: • Kopling flens luwes • Kopling karet ban • Kopling karet bintang • Kopling gigi • Kopling rantai

c) Kopling universal Kopling universal digunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar, terdiri dari: • Kopling universal hook • Kopling universal kecepatan tetap

Kopling universal digunakan bila poros penggerak dan poros yang digerakkan membentuk sudut yang cukup besar.

Elemen Mesin II

d) Kopling Fluida

Penerusan daya dilakukan oleh fluida sehingga tidak ada hubungan antara kedua poros. Kopling Fluida sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan daya yang besar. Keuntungannya adalah getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan. Demikian pula pada waktu terjadi pembebanan lebih , penggerak mula tidak akan terkena momen yang akan melebihi batas kemampuan.

Elemen Mesin II

4.Kopling Tidak Tetap

Kopling tidak tetap adalah kopling yang digunakan untuk menghubungkan poros penggerak dan poros yang digerakkan dengan putaran yang sama saat meneruskan daya. Kopling juga dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut dalam keadaan diam maupun berputar tanpa harus menghentikan putaran dari poros penggerak. Kopling tak tetap meliputi:

1. Kopling cakar, terdiri dari: a. Kopling cakar persegi b. Kopling cakar spiral

Elemen Mesin II

c. Kopling kerucut

d. Kopling friwil

Elemen Mesin II

2. Kopling pelat, terdiri dari:

a. Menurut cara pelayanannya: • Kopling pelat cara manual • Kopling pelat cara hidrolik • Kopling pelat cara pneumatik

b.. Menurut pelumasannya: • Kopling pelat kering • Kopling pelat basah

Elemen Mesin II

Elemen Mesin II

Secara umum kopling pelat adalah kopling yang menggunakan satu pelat atau lebih yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut, sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya. Konstruksi kopling ini cukup sederhana, dapat dihubungkan dan dilepaskan dalam keadaan berputar karena itu kopling ini sangat banyak dipakai.

5.Komponen Utama Kopling

• Roda Penerus Selain sebagai penstabil putaran motor,roda penerus juga berfungsi sebagai dudukan hampir seluruh komponen kopling.

• Pelat Kopling

Kopling berbentuk bulat dan tipis terbuat dari plat baja berkualitaas tinggi. Kedua sisi plat kopling dilapisi dengan bahan yang memiliki koefesien gesek tinggi. Bahan gesek ini disatukan dengan plat kopling dengan menggunakan keling (rivet).

• Pelat TekanPelat tekan kopling terbuat dari besi tuang.pelat tekan berbentuk bulat dan diameternya hampir sama dengan diameter plat kopling. salah satu sisinya (sisi yang berhubungan dengan plat kopling) dibuat halus, sisi ini akan menekan plat kopling dan roda penerus, sisi lainnya mempunyai bentuk yang disesuaikan dengan kebutuhan penempatan komponen kopling lainnya.

• Unit Plat Penekan

Sebagai satu kesatuan dengan plat penekan, pelat penekan dilengkapi dengan sejumlah pegas spiral atau pegas diaphragma. tutup dan tuas penekan. Pegas digunakan untuk memberikan tekanan terhadap pelat tekan, pelat kopling dan roda penerus. jumlah pegas (kekuatan tekan) disesuikan dengan besar daya yang harus dipindahkan.

Ditinjau dari jumlah piringan/ plat yang digunakan kopling dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Kopling plat tunggal

Kopling plat tunggal adalah unit kopling dengan jumlah piringan koplingnya hanya

satu.

Gambar Konstruksi unit kopling plat tunggal

Elemen Mesin II

2. Kopling plat ganda/ banyak

Kopling plat banyak adalah unit kopling dengan jumlah piringan lebih dari satu.

Gambar Konstruksi unit kopling plat ganda

Gambar Konstruksi unit kopling plat banyak

Gambar Plat kopling pada unit kopling plat banyak

Elemen Mesin II

Gesekan antar bidang/ permukaan komponen tentu akan menimbulkan panas, sehingga memerlukan media pendinginan. Ditinjau dari lingkungan/media kerja, kopling dibedakan menjadi :

1. Kopling basahKopling basah adalah unit kopling dengan bidang gesek (piringan atau disc) terendam cairan/ minyak. Aplikasi kopling basah umumnya pada jenis atau tipe plat banyak, dimana kenyamanan berkendara yang diutamakan dengan proses kerja kopling tahapannya panjang, sehingga banyak terjadi gesekan/slip pada bidang gesek kopling dan perlu pendinginan.

2. Kopling keringKopling kering adalah unit kopling dengan bidang gesek (piringan atau disc) tidak terendam cairan/ minyak (dan bahkan tidak boleh ada cairan/ minyak).

Untuk mendapatkan penekanan yang kuat saat bergesekan, sehingga saat meneruskan daya dan putaran tidak terjadi slip maka dipasangkan pegas penekan. Ditinjau dari pegas penekannya, kopling dibedakan menjadi :

1. Kopling pegas spiralAdalah unit kopling dengan pegas penekannya berbentuk spiral. Dalam pemakaiannya dikendaraan kopling dengan pegas coil memiliki kelebihan : penekanannya kuat dan kerjanya cepat/ spontan. Sedangkan kekurangannya : penekanan kopling berat, tekanan pada plat penekan kurang merata, jika kampas kopling aus maka daya tekan berkurang, terpengaruh oleh gaya sentrifugal pada kecepatan tinggi dan komponennya lebih banyak, sehingga kebanyakan kopling pegas spiral ini digunakan pada kendaraan menengah dan berat yang mengutamakan kekuatan dan bekerja pada putaran lambat.

Gambar Kopling gesek dengan pegas spiral

2. Kopling pegas diaphragmAdalah unit kopling dengan pegas penekannya berbentuk diaphragma. Penggunaan pegas diaphragma mengatasi kekurangan dari pegas spiral. Namun pegas diaphragma mempunyai kekurangan : kontruksinya tidak sekuat pegas spiral dan kurang responsive (kerjanya lebih lambat), sehingga kebanyakan kopling pegas diaphragm ini digunakan pada kendaraan ringan yang mengutamakan kenyamanan.

Elemen Mesin II

Gambar Kopling gesek pegas diaphragma

Konstruksi kopling Gesek

Gambar Kopling gesek tipe plat tunggal

1. Plat Kopling (Disc clutch)

Gambar Plat kopling

Plat kopling adalah komponen unit kopling yang berfungsi menerima dan meneruskan tenaga mesin dari roda penerus dan plat penekan ke input shaft transmisi. Bagian-bagian plat kopling terlihat pada gambar 3. Plat kopling dipasangkan pada alur-alur input shaft transmisi. Bagian plat kopling yang beralur dan berhubungan dengan input shaft transmisi dinamakan clutch

Elemen Mesin II

Torsion spring

Clutch

Disc plate (Plat

Paku keling/ rivet

Facing (kampas

hub. Kampas kopling (facing) dipasangkan pada plat kopling untuk memperbesar gesekan. Kampas kopling dipasangkan pada cushion plate dengan dikeling. Cushion plate dipasangkan pada plat kopling juga dengan dikeling. Hentakan saat kopling mulai meneruskan putaran dan pada saat akselerasi dan deselerasi diredam oleh torsion dumper. Terdapat dua jenis torsion dumper yakni torsion rubber dumper dan torsion spring dumper.

1. Rumah kopling, plat penekan dan pegas penekan

Gambar 1. Rumah kopling tipe boss drive

Clutch cover unit terdiri dari plat penekan, pegas penekan, tuas penekan dan rumah kopling. Ditinjau dari konstruksinya clutch cover dibedakan menjadi tiga yakni: boss drive type clutch cover, radial strap type clutch cover dan corded strap drive tipe clutch cover. Pada tipe boss drive plat penekan dipasangkan pada rumah kopling dengan boss sehingga konstruksinya kuat, namun perpindahan tenaga tidak bisa lembut. Tipe radial strap type clutch cover dan corded strap drive tipe clutch cover. Pada tipe boss drive plat penekan dihubungkan ke rumah kopling oleh strap (plat baja) dalam arah radial dari boss. Tipe corded strap drive plat penekan ditahan oleh tiga buah plat pada rumah kopling sehingga daya elastisitas plat tersebut memungkinkan perpindahan tenaga terjadi dengan lembut.

Gambar Rumah kopling tipe radial strap drive dan chorded strap

6.Cara kerja kopling gesek

Elemen Mesin II

Kopling berfungsi untuk memindahkan tenaga secara halus dari mesin ke transmisi melalui adanya gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan. Kekuatan gesekan diatur oleh pegas penekan yang dikontrol oleh pengemudi melalui mekanisme penggerak kopling.

Cara kerja kopling saat di injak penuh : Jika pedal kopling ditekan penuh, tekanan pedal tersebut akan diteruskan oleh mekanisme penggerak sehingga akan mendorong plat penekan melawan tekanan pegas penekan sehingga plat kopling tidak mendapat tekanan. Gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan tidak terjadi sehingga putaran mesin tidak diteruskan ke transmisi.

Cara kerja kopling saat di injak setengah : Jika pedal kopling ditekan sebagian/ setengah, tekanan pedal tersebut akan diteruskan oleh mekanisme penggerak sehingga akan mendorong plat penekan melawan sebagain/ setengah tekanan pegas penekan sehingga tekanan plat penekan ke fly wheel berkurang, sehingga plat kopling akan slip. Gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan kecil sehingga putaran dan daya mesin diteruskan sebagian.

Apabila pedal dilepaskan maka gaya pegas akan kembali mendorong dengan penuh plat penekan. Plat penekan menghimpit plat kopling ke fly wheel dengan kuat sehingga terjadi gesekan kuat dan berputar bersamaan. Dengan demikian putaran dan daya mesin diteruskan sepenuhnya (100%) tanpa slip.

Gambar Cara kerja kopling

Elemen Mesin II

a. Kopling Magnet

Dinamakan kopling magnet karena untuk melakukan pemindahan daya dengan memanfaatkan gaya magnet. Magnet yang digunakan adalah magnet remanent yang dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik ke dalam sebuah lilitan kawat pada sebuah inti besi. Listrik yang dibangkitkan atau tersedia dikendaraan adalah listrik arus lemah sehingga magnet yang dibangkitkan tidak cukup kuat untuk dijadikan sebagai kopling pemindah daya utama. Kopling jenis ini kebanyakan hanya digunakan sebagai kopling pada kompresor air conditioner (AC).

Gambar 2. Konstuksi unit kopling magnet

b. Kopling Satu Arah (one way clutch/ free wheeling clutch/ over runing clutch)

Kopling satu arah merupakan kopling otomatis yang memutus dan menghubungkan poros penggerak (driving shaft) dan yang digerakkan (driven shaft) tergantung pada perbandingan kecepatan putaran sudut dari poros-poros tersebut. Jika kecepatan driving lebih tinggi dari driven, kopling bekerja menghubungkan driving dan driven. Jika kecepatan driving lebih rendah dari driven, kopling bekerja memutuskan driving dan driven. Ada dua jenis one way clutch yakni sprag type dan roller type.

Gambar 3. Kopling satu arah tipe sprag dan tipe roller

a. Kopling Hidrolik

Elemen Mesin II

Dinamakan kopling hidrolik karena untuk melakukan pemindahan daya adalah dengan memanfaatkan tenaga hidrolis. Tenaga hidrolis didapat dengan menempatkan cairan/ minyak pada suatu wadah/ mekanisme yang diputar, sehingga cairan akan terlempar/ bersirkulasi oleh adanya gaya sentrifugal akibat putaran sehingga fluida mempunyai tenaga hidrolis. Fluida yang bertenaga inilah yang digunakan sebagai penerus/ pemindah tenaga.

Gambar Konstuksi unit kopling fluida

Komponen utama pada unit kopling hidrolik adalah : pump impeller, turbin runner dan stator. Pump impeller merupakan mekanisme pompa yang membangkitkan tenaga hidrolis pada fluida. Turbin runner adalah mekanisme penangkap tenaga hidrolis fluida yang dibangkitkan pump impeller. Stator adalah mekanisme pengatur arah aliran fluida agar tidak terjadi aliran yang merugikan tetapi justru aliran yang menguntungkan sehingga didapatkan peningkatan momen/ torsi.

Pertimbangkan dua permukaan gesekan dipertahankan dalam kontak oleh dorong aksial (W)

T = Torsi yang ditransmisikan oleh kopling,p = Intensitas tekanan aksial dengan yang permukaan kontak yang diselenggarakan bersama-sama,r1 dan r2 = Eksternal dan internal jari-jari wajah gesekan,r = rata-rata radius wajah gesekan, danμ = Koefisien gesekan.

Kita tahu bahwa daerah permukaan kontak atau permukaan gesekan= R.dr 2π∴ kekuatan Normal atau aksial pada cincin,δW = Tekanan × Luas = p × r.dr 2πdan gaya gesek pada cincin bertindak tangensial pada radius r,Fr = μ × δW = μ.p × r.dr 2π∴ torsi gesekan yang bekerja pada cincin, Tr = Fr × r = μ.p × 2π r.dr × r = 2 π μ p. r2.dr

7.Pemeliharaan Sistem Kopling

Elemen Mesin II

Pemeliharaan (maintenance) bertujuan untuk menjaga kinerja suatu komponen kendaraan tetap baik, dan mencegah atau menghindari kerusakan komponen. Proses perawatan unit kopling tidak terlalu sulit, yaitu melakukan penyetelan dan mengidentifikasi beberapa gejala yang menunjukkan bahwa unit kopling dan komponennya mengalami permasalahan.

1. Proses perawatan dan penyetelan sistem mekanis kopling

Proses penyetelan kopling yang perlu dilakukan adalah menyetel kebebasan pedal kopling, yaitu saat pedal tidak diinjak sampai mulai menekan. Fungsi kebebasan kopling agar saat pedal kopling dilepas, unit pengoperasian kopling khususnya bantalan tekan tidak menyentuh unit kopling yang berputar bersama mesin.

2. Proses perawatan dan penyetelan mekanisme kopling sistem Hidrolis

Proses penyetelan kopling dengan pengoperasian sistem hidrolis, adalah sebagai berikut:

Siapkan alat dan perlengkapan yang diperlukan Lakukan penyetel kebebasan pedal kopling Ukur kebebasan yang ada, sebelum distel. Hasilnya bandingkan dengan data pada buku service manual Bila sama, tidak perlu dilakukan penyetelan. Bila beda, lakukan penyetelan pada push rod master silinder

8.Gejala Kerusakan kopling

Elemen Mesin II

Gejala-gejala berikut ini menandakan bahwa terjadi kesalahan pada rangkaian kopling/kopling set (clutch assembly) :

9.Rumus-rumus yang Digunakan

• Torsi maksimum

Kopling plat gesek bekerja karena adanya gaya gesek (U) dengan permukaan, sehingga menyebabkan terjadinya momen puntir pada poros yang di gerakkan. Momen ini bekerja dalam waktu tr sampai putaran kedua poros sama. Pada keaadan terhubung tidak terjadi slip dan putaran kedua poros sama dengan putaran awal poros penggerak, sehingga dapat dibuat persamaan :

Mr = Mb + Mh

Dimana : Mr = Torsi gesek [kgf.cm] Mb = momen puntir poros transmisi [kgf.cm] Mh = Torsi percepatan [kgf.cm] Nilai Mh dapat dihitung dengan persamaan : Mh=71620nDengan :

Elemen Mesin II

Gejala-gejala Penyebab Perawatan Perbaikan

1. Kopling Slip

Gerak bebas pedal koplingberlebihan

Stel kebebasanpedal kopling

Terdapat oli pada permukaandisc

Bongkar & bersihkan

Permukaan disc bergelombang

Bongkar & bersihkan / ganti

Pegas kopling lemah Bongkar & ganti

Kabel kopling berkarat Lepas beri oli Lepas & ganti

Kanvas kopling habis Perbaiki/ganti

2. Kopling Bergetar

Permukaan disc mengkilat


Terdapat oli pada plat kopling


Dreg lager menggeser Bongkar & ganti

Pegas kopling lemah Bongkar & ganti

Kelingan kanvas lepas Bongkar & ganti

Kontak permukaan discrusak

Bongkar & ganti

Dudukan mesin atau transmisi rusak

Periksa atau ganti

Mh = Torsi maksimum [kgf.cm] N = Daya maksimum [hp] N = putaran poros [rpm] 71620 = konstanta korelasi satuan

• Teori Gesek

Harga torsi gesek didapat dari hubungan : Mr = C . Mh Dengan : Mr = Torsi gesek [kgf.cm] C = Konstanta Harga C dapat dipilih dari tabel pada lampiran, harga ini berkisar antara 2-3 untuk kendaraan mobil.

10.Temperatur Kerja Plat dan Kopling

Temperature kerja kopling harus memenuhi temperature yang diizinkan, karena apabila melewati batas yang diizinkan akan menyebabkan pelat gesek cepat sekali aus sehingga umur kopling akan lebih pendek. Temperature kerja kopling dipengaruhi oleh koefisien perpindahan panas dari rumah kopling, luas perpindaha panas dan temperature sekeliling, temperature kerja kopling adalah :

t = tL+Δt

dengan : t = Temperatur kerja kopling tL = Temperatur lingkungan

Δt = Kenaikan temperature Semua parameter dalam satuan °C. sementara itu kenaikan temperatur dapat diketahui dengan persamaan :

Δt = 632. Nr / FK. ɑKDengan :

FK = Luas permukaan bidang pendingin [m2]

ɑK = Koefisien perpindahan panas [kkal/m°C.jam]

luas permukaan bidang pendingin dapat diketahui dengan rumus :

FK = π.dk.bk + π (dk – d1) 2

Dimana :

dk = Diameter terluar atau diameter rumah kopling [cm]

bk = Lebar rumah kopling [cm]

Elemen Mesin II

koefisien perpindahan panas, dari rumah kopling dapat diketahui dari hubungan berikut :

ɑK = 4.5+6(vk)3/4

dengan :

vk = π.dk.n / 60

vk = Kecepatan tangensial rumah kopling [m/det]

maka kenaikan temperatur dapat dihitung dari hubungan sebagai berikut : /

ts = 632. NR / Fk.akdengan :

NR = Daya gesek

Fk = Luas permukaaan bidang pendingin

Ak = Koefisien perpindahan panas

Contoh Soal :

Elemen Mesin II

BAB II

Elemen Mesin II

SISTEM REM(BRAKE SYSTEM)

1.Pendahuluan

Sistem Rem berfungsi untuk mengurangi kecepatan(memperlambat) dan menghentikan kendaraan serta memberikan kemungkinan dapat memparkir kendaraan ditempat yang menurun. Prinsip kerja rem yaitu pengereman terjadi karena gesekan antara ban dan jalan, gesekan akan bertambah sesuai dengan pembagian beban pada ban. Saat melakukan pengereman roda depan lebih dahulu melakukan pengereman dan disusul roda belakang, ini di karenakan saat dilakukan pengereman maka titik pusat gravitasi kendaraan akan pindah ke depan disebabkan adanya gaya ineretia dan karena adanya beban yang menyatu pada bagian depan. Dan pada pengertian lain rem dapat diartikan tenaga gerak putar roda diubah oleh proses gesekan menjadi tenaga panas dan tenaga panas itu segera dibuang ke udara luar. Pengereman dilakukan dengan cara menekan sepatu rem yang tidak berputar terhadap tromol (break drum) yang berputar bersama roda sehingga menghasilkan gesekan dan kendaraan melambat untuk berhenti.

1. Tekanan antara permukaan rem, 2. Koefisien gesek antara permukaan rem, 3. Kecepatan keliling dari teromol rem, 4. Luas proyeksi permukaan gesek, dan 5. Kemampuan (ability) rem untuk menghilangkan panas terhadap energi yang diserap.

Perbedaan fungsi utama antara sebuah clutch (kopling tidak tetap) dan sebuah rem adalah bahwa clutch digunakan untuk mengatur/menjaga penggerak dan yang digerakkan secara bersama-sama, sedangkan rem digunakan untuk menghentikan sebuah gerakan atau mengatur putaran.

2.Energi yang diserap oleh rem

Energi yang diserap oleh REM tergantung dari jenis pergerakkan mesin.Pergerakkan mesin dapat berupa translasi (maju-mundur) atau rotasi (berputar).Energi yang sesuai dengan gerakkan ini adalah energi kinetik.Pertimbangan gerakkanya sebagai berikut:

Elemen Mesin II

1. Ketika gerak benda adalah translasi murni. Sebuah benda mempunyai massa (m) bergerak dengan kecepatan v1 m/s. Kecepatan ini turun menjadi v2 m/s karena direm. Jadi, energi

kinetik translasi adalah

Energi ini harus diserap oleh rem. Jika gerak benda adalah berhenti setelah direm, makav2 = 0, jadi:

2. Ketika gerak benda adalah rotasi murni. Sebuah benda dengan moemen inersia massa I (terhadap sumbu yang diberikan) berputar terhadap sumbu dengan kecepatan sudut ω1 rad/s.

Kecepatan sudut setelah direm turum menjadi ω2 rad/s. Jadi, energi kinetik dari rotasi adalah:

Energi ini harus diserap oleh rem. Jika benda yang berputar dihentikan setelah direm, maka ω2 = 0, jadi:

3. Ketika gerak benda adalah kombinasi antara translasi dan rotasi. Perhatikan sebuah benda mempunyai gerakan linier dan sudut, seperti dalam roda penggerak lokomotif. Dalam kasus ini, total energi kinetik dari benda adalah sama dengan jumlah energi kinetik dari rotasi dan translasi. Total energi kinetik yang diserap oleh rem adalah:

Kadang-kadang, rem harus menyerap energi potensial yang diberikan oleh benda yang diturunkan oleh lift, elevator dan lain-lain. Perhatikan sebuah benda dengan massa m diturunkan dari ketinggian h1 menjadi h2 akibat direm. Sehingga perubahan energi potensial

menjadi

Jika v1 dan v2 m/s adalah kecepatan massa sebelum dan setelah direm, kemudian perubahan

energi potensial yang diberikan :

dimana: v = Kecepatan rata-rata = t = Waktu pengeriman

Elemen Mesin II

Jadi total energi yang diserap oleh rem adalah:

Misalkan :

Ft = Gaya pengereman tangensial atau gaya gesek tangensial pada permukaan kontak dari tromol rem.

d = Diameter tromol rem, N1 = Putaran tromol rem sebelum pengereman,

N2 = Putaran tromol rem setelah pengereman,

N = Putaran rata-rata tromol rem =

Kerja yang dilakukan oleh pengereman atau gaya gesek selama t detik adalah:

Karena energi yang diserap oleh rem harus sama dengan kerja yang dilakukan oleh gaya gesek, maka:

Besarnya Ft tergantung pada kecepatan akhir (v2) dan pada waktu pengereman. Nilai ini maksimum

ketika v2 = 0, yaitu ketika beban menjadi diam akhirnya.

Torsi yang harus diserap oleh rem adalah:

dimana: r = Radius tromol rem

3.Kalor yang di buang selama pengereman

Energi yang diserap oleh rem akan berubah menjadi kalor,kalor ini harus dilepaskan ke udara sekitar untuk menghindari kenaikan temperatur berlebih dari kampas rem.Kenaikkan temperature tergantung dari masa drum/tromol rem,lama waktu penggereman dan kapasitas pelepasan kalor dari rem.Temperature teringgi yang diijinkan tergantung dari bahan kampas rem yang digunakan sebagai contoh :

1. Untuk permukaan kulit (leather), serat (fiber) dan kayu = 65 – 70oC.

2. Untuk permukaan asbes dan logam yang dilumasi = 90 – 105oC.

3. Untuk rem mobil dengan lapisan asbes = 180 -225oC.

Elemen Mesin II

Energi yang diserap dan tingkat keausan kampas rem pada kecepatan tertentu tergantung pada tekanan normal antara permukaan rem,karena itu adalah faktor terpenting dalam mendesain rem.Tekanan normal yang dijinkan antara permukaan rem tergantung dari material kampas rem yang digunakan,koefisien gesek dan tingkat maksimum dimana energi akan diserap.Energi yang diserap atau kalor yang dihasilkan ,dirumuskan :

dimana: μ = Koefisien gesek, RN = gaya normal pada permukaan kontak,

p = Tekanan normal antara permukaan rem, A = Luas proyeksi permukaan kontak, v = Kecepatan keliling dari tromol rem

Panas yang dibangkitkan diperoleh dengan mempertimbangkan jumlah energi kinetik (EK) dan

energi potensial (EP) yang diserap, dengan kata lain:

Panas yang hilang (Hd) dapat diestimasi:

Dimana :

C = Faktor disipasi panas atau koefisien perpindahan panas (W/m2/oC) (t1 –t2) = Perbedaan temperature antara permukaan radiasi dan udara sekeliling,

A = Luas permukaan radiasi.

Kenaikan temperatur tromol rem adalah :

Dimana m = Massa dari tromol rem,

c = Panas spesific untuk material tromol rem (J/kgoC

Elemen Mesin II

4.Material untuk lapisan rem Material yang digunakan untuk lapisan rem harus mempunyai cirri-ciri sebagai berikut:

1. Mempunyai koefisien gesek yang tinggi. 2. Mempunyai laju keausan yang rendah. 3. Mempunyai tahanan panas yang tinggi. 4. Mempunyai kapasitas disipasi panas yang tinggi. 5. Mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah. 6. Mempunyai kekuatan mekanik yang mencukupi. 7. Tidak dipengaruhi oleh moisture (embun) dan oil (minyak).

Tabel 1: Sifat material untuk lapisan rem

5.Pada umumnya sebuah rem mempunyai komponen – komponen sebagai berikut :

• Backing plate

• Silinder penyetel sepatu rem

• Sepatu rem

• Pegas pembalik

• Kanvas rem

• Silinder roda

Elemen Mesin II

• Drum rem

Penjelasan masing-masing komponen tersebut diterangkan di bawah ini :

Backing plate

Terbuat dari plat baja yang dipress. Backing plate bagian belakang diikat dengan baut pada real axle housing dan backing plate bagian depan diikat dengan baut pada steering knuckle. Sepatu rem dipasangkan pada backing plate yang mana bila terjadi pengereman akan bekerja pada backing plate. Selain sepatu rem juga silinder roda, anchorpin, mekanisme rem tangan dipasangkan pada backing plate.

Silinder penyetel sepatu rem

Silinder penyetel sepatu rem berfungsi menjamin ujung sepatu rem dan untuk penyetelan renggang antara sepatu dengan drum. Pada beberapa macam rem, sebagai pengganti silinder penyetel sepatu, anchor pin dan kam penyetel sepatu digunakan secara terpisah.

Sepatu rem

Sepatu rem berbentuk busur yang disesuaikan dengan lingkaran drum dan dilengkapi dengan kanvas yang dikeling ataupun direkatkan pada bagian permukaan dalam sepatu rem. Salah satu ujung sepatu rem dihubungkan pada anchor pin atau pada baut silinder penyetel sepatu rem. Ujung lainnya dipasangkan pada roda silinder yang berfungsi untuk mendorong sepatu ke drum dan juga sepatu rem ini berhubungan dengan mekanisme rem tangan.

Pegas pembalik

Pegas-pegas pembalik berfungsi untuk menarik kembali sepatu rem pada drum ketika pijakan rem dibebaskan. Satu atau dua buah pegas pembalik biasanya dipasang dibagian sisi silinder roda.

Kanvas rem

Kanvas rem dipasangkan pada sepatu rem untuk menambah tenaga gesek pada drum. Bahan yang digunakan adalah asbes dengan tembaga atau campuran plastik untuk untuk memperoleh tahan panas yang tinggi dan tahan aus. Pada beberapa macam rem, terdapat perbedaan bahan kanvas rem yang dipasangkan pada sepatu pertama dan sepatu kedua. Kanvas ini dapat diganti jika sudah mengalami aus.

Silinder roda

Elemen Mesin II

Silinder roda yang terdiri dari body dan torak, berfungsi untuk mendorong sepatu rem ke drum dengan adanya tekanan hidrolik yang dipindahkan dari master silinder. Satu atau dua silinder roda digunakan pada tiap satu unit rem, tergantung dari modelnya. Ada dua macam silinder roda; yang satu bekerja pada sepatu rem pada kedua arah, dan satunya lagi gerakannya hanya pada satu arah saja.

Drum rem

Drum rem pada umumnya dibuat dari besi tuang. Drum rem ini dipasangkan hanya diberi sedikit renggang dengan sepatu rem dan drum yang berputar bersama roda. Bila rem ditekan maka kanvas rem akan menekan terhadap permukaan dalam drum, mengakibatkan terjadinya gesekan dan menimbulkan panas pada drum cukup tinggi (200°C-300°C). Karena itu, untuk mencegah drum ini menjadi terlalu panas ada semacam drum yang di sekeliling bagian luarnya diberi sirip yang terbuat dari paduan alumunium yang mempunyai daya hantar panas yang tinggi. Permukaan drum rem dapat menjadi tergores ataupun cacat, tetapi hal ini dapat diperbaiki dengan jalan dibubut bila goresan itu tidak terlalu dalam.

6.Prinsip Rem

Prinsip Dasar Sistem Rem

Merubah energi gerak menjadi energi panas. Umumnya rem bekerja disebabkan oleh adanya sistim gabungan penekanan melawan sistim gerak putar. Efek pengereman diperoleh dari adanya gesekan yang ditimbulkan antara dua benda.

7.Tipe Rem.

Secara umum rem yang digunakan pada kendaraan dapat digolongkan menjadi beberapa tipe tergantung pada penggunaannya yaitu :

• Rem Kaki (foot brake) digunakan untuk mengontrol kecepatan dan menghentikan kendaraan. • Rem Parkir (parking brake) digunakan terutama untuk memarkir kendaraan. • Rem Tambahan (auxiliary brake) digunakan pada kombinasi rem biasa (kaki) yang digunakan pada truk diesel dan kendaraan berat.

Elemen Mesin II

8.REM KAKI

DIKELOMPOKKAN MENJADI 2 :

Hydrolis ( Hydraulic brake ),

Konstruksinya lebih sederhana tapi lebih responsive

Pneumatis ( Pneumatis Brake )

Konstruksinya rumit, karena harus menggunakan kompresor untuk menghasilkan udara bertekanan

9. PRINSIP DASAR KERJA REMBerdasarkan hukum pascal : Tekanan zat cair akan diteruskan ke segala arah dengan tekanan yang sama besar.

Tekanan dibangkitkan oleh master silinder dan diteruskan ke pipa – pipa saluran dan ke silinder roda

Elemen Mesin II

10.REM CAKRAM ( DISC BRAKE )

Rem cakram ( disc brake ) terdiri dari :

1. Cakram ( rotor disc )2. Disck Pad3. Caliper

Keuntungan :

• Radiasi panas lebih baik• Bila terkena air lebih cepat kering• Konstruksi lebih sederhana• Mudah dalam perawatan

Elemen Mesin II

Kerugian :

• Self energinzing kecil• Membutuhkan tekanan hidraulis yang besar

TIPE – TIPE REM CAKRAM ( DISC BRAKE )

FIXED TYPE / DOUBLE PISTON

Pada tipe ini daya pengereman didapat bila pad ditekan piston secara hidraulis dari kedua sisi disc.

11.Rem Blok Tunggal

Rem blok yang paling sederhana terdiri dari satu blok rem yang ditekan terhadap drum rem, seperti yang terlihat pada gambar 2.1. Biasanya pada blok rem tersebut pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila aus.

Cara Kerja Rangkaian Rem

Pada saat saklar dinyalakan motor listrik akan berputar menggerarakkan pulli, dan untuk mengatur kecepatan didalam motor listrik yang diatur secara manual dengan alat bantu menggunakan pedal gas yang dimana pada pulli tersebut terpasang tuas yang terhubung oleh rantai dengan as roda yang akan memutarkan roda cakram.

Elemen Mesin II

Gambar Rangkain Sistem Rem

Klasifikasi Rem

Elemen Mesin II

jika gaya tekan blok terhadap drum adalah Q (kg), koefisien gesek adalah μ, dan gaya gesek yang ditimbulkan pada rem adalah f (kg), maka :

f = μQ

Momen T yang diserap oleh drum rem adalah;

T = f.(D/2) atau T = μQ.(D/2)

Jika panjang tuas rem adalah l1, jarak engsel tuas sampai garis kerja Q adalah l2, dan gaya yang

diberikan kepada tuas adalah F, dan jika garis kerja gaya f melalui engsel tuas, maka dari keseimbangan momen :

Ql2 – Fl1 = 0

Elemen Mesin II

12.Rem Blok Ganda

Rem blok ganda memakai dua blok rem yang menekan drum dari dua arah yang berlawanan, baik dari daerah dalam, maupun dari luar drum. Rem dengan blok yang menekan dari luar dipergunakan untuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya digerakkan secara pneumatik, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai pada kendaraan jalan raya yang digerakkan secara hidrolik (gambar 2.3).

Gambar 2.3 Rem blok ganda

Karena dipakai dua blok rem, maka momen T yang diserap oleh rem dapat dinyatakan dengan rumus-rumus dibawah ini, dengan catatan bahwa besarnya gaya rem dari dua blok harus sama atau hampir sama. Dalam gambar 2.4, jika masing-masing gaya rem adalah f dan

f’, dan gaya pada tuas adalah pada tuas adalah Q dan Q’, maka :

Elemen Mesin II

Jadi, dibandingkan dengan persamaan diatas, besarnya momen T adalah dua kali lipat. Dalam gambar 2.4, tuas A ditumpu oleh piston B dari silinder pneumatik. Jika udara tekan di ruang B dibuang ke atmosfir, A akan jatuh karena pemberat F. dengan denikian B akan tertarik ke bawah dan memutar tuas C (disebut engkol bel). Gerakan ini akan menarik D dan E ke kanan, dan E ke kiri. Di sini dianggap bahwa gaya Q yang dikenakan dari drum pada E adalah sama dengan gaya

Q’ pada E ‘. Q dapat dihitung dengan perbandingan tuas sebagai berikut :

Elemen Mesin II

Momen rem T (kg.mm) dapat diperoleh dari rumus diatas dan daya rem PB (kW) dapat

dihitung dari putaran drum rem n1 (rpm)

PB = Tn1 / 9,74x10/(10)

Perhitungan kapasitas rem dan blok rem adalah sama separti pada rem blok tunggal. Karena sederhananya perhitungan ini, maka di sini tidak akan dibuat diagram aliran.

Rem Drum

Rem drum otomobil umumnya berbentuk rem drum (jenis ekspansi) dan rem cakram (disk). Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindung, dapat menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur lapisan rem cukup panjang. Suatu kelemaham rem ini adalah pemancaran panasnya buruk. Blok rem bergantung pada letak engsel sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah putaran roda.

Biasanya, jenis seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.5 (a) adalah yang terbanyak dipakai, yaitu yang memakai sepatu depan dan belakang. Pada rem jenis ini, meskipun roda berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap besarnya. Rem dalam gambar 2.5 (b) memakai dua sepatu depan, dimana gaya rem dalam satu arah putaran jauh lebih besar dari pada dalam arah berlawanan. Juga terdapat jenis yang diperlihatkan dalam gambar 2.5 (c), yang disebut duo-servo.

Dalam hal sepatu rem seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.6 (a), disebut sepatu berengsel, dan sepatu yang menggelinding pada suatu permukaan seperti dalam gambar 2.6 (b), disebut sepatu mengambang. Jenis yang terdahulu memerlukan ketelitian yang lebih tinggi dalam pembuatannya. Untuk merencanakan rem drum. Pada umumnya perhitungan yang sederhana dapat diikuti untuk memperoleh ukuran bagian-bagian yang bersangkutan serta gaya untuk menekan sepatu. Rem drum dikenal juga sebagai rem sepatu dalam, yang biasanya diterapkan pada kendaraan. Rem drum ini dibuat dalam berbagai tipe dengan tujuan masing-masing.

Keuntungan memakai rem drum adalah dapat menghasilkan gaya yang besar untuk ukuran yang kecil dan umur lapisan rem yang panjang. Blok rem disebut dengan sepatu rem.

Elemen Mesin II

Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu rem dan gaya yang diberikan agar sepatu bergesekan dengan dinding rem serta arah putaran roda

Contoh Soal :

Elemen Mesin II

BAB III

BANTALAN (BEARING)

1.Pendahuluan

Pada suatu peralatan/mesin dapat dipastikan bahwa terdapat banyak komponen yang bergerak baik dalam bentuk gerakan angular maupun gerakan linear. Gerakan relative antar komponen mesin akan menimbulkan gesekan, dimana gesekan ini dapat menurunkan efisiensi mesin, meningkatnya temperatur, keausan, dan berbagai efeknegatif lainya.

Gesekan antara komponen mesin tersebut dapat diminimalkan dengan menggunakan bantalan atau bearing. Terdapat dua jenis mekanisme yang digunakan bantalan dalam mengatasi gesekan yaitu mekanisme sliding dan mekanisme rolling.

Untuk mekanisme sliding, dimana terjadi gerakan relatif antar permukaan, maka penggunaan pelumas memegang peranan yang sangat penting. Sedangkan mekanisme rolling, dimana tidak boleh terjadi gerakan relatif antara pemukaan yang berkontak, peran pelumas lebih kecil. Bentuk pelumas dapat berupa gas, cair maupun padat.

Sejarah penggunaan bantalan untuk mengurangi efek gesekan dapat ditelusuri dari hasil penemuan kereta sederhana yang telah berumur 5000 tahun di Euphrates di dekat sungai tigris. Penggunaan bantalan yang lebih maju terlihat pada kereta Celtic sekitar 2000 tahun yang lalu seperti ditunjukkan pada gambar 11.1. Kereta ini menggunakan bantalan kayu dan pelumas dari lemak hewan.

Elemen Mesin II

Gambar 11.1. Kereta Celtic dan bantalan kayu yang digunakan (2000 tahun)

Dalam sejarah modern, desain dan penggunaan bantalan yang terdokumentasi dengan baik dimulai oleh Leonardo Davinci, pada tahun 1452. Dia menggunakan bantalan gelinding untuk kincir angin dan penggilingan gandum. Paten pertama tentang bantalan didaftarkan di Perancis 400 tahun kemudian. Selanjutnya katalog bantalan pertama di dunia diterbitkan di inggris pada tahun 1900. Saat ini, penggunaan bantalan sebagai komponen anti gesek telah digunakan secara luas dengan variasi ukuran, variasi beban, variasi putaran yang sangat lebar. Contoh penggunaan bantalan untuk peralatan berat dipertambangan ditunjukkan pada gambar 11.2. Bantalan untuk peralatan ini haruslah mampu menahan beban yang sangat besar serta umur teknis yang lama.

Gambar 11.2 Bucket wheel excavator dan jenis bantalan yang digunakan

Elemen Mesin II

2.Definisi Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau geraan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan perannya dengan pondasi pada gedung.

Dalam memilih bantalan yang digunakan, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:1. Tinggi rendahnya putaran poros2. Jenis bahan yang digunaka3. Besar kecilnya beban yang dikenakan4. Kemudahan perawatan

Adapun analisa terhadap bantalan dilakukan untuk menghitung umur bantalan berdasar beban yang diterima oleh bantalan. Perhitungan umur bantalan tersebut menggunakan.setiap beban :

L =(C

F )a

, dimana L = Dalam jutaan putaran

C = FL

1a

Beban bantalan

L1

L2

=( F2

F1)

; di mana a =3 untuk bantalan peluru

a = 10/3 untuk bantalan rol

Tegangan geser maksimum:

σ max=√[ σ x

2 ]2

+τ2

xy

( kpsi )

Umur bantalan yang menerima

Elemen Mesin II

Nilai beban dasar :

CR = F[( LD

LR)( nD

ng)]

1a

F = Beban radial bantalan yang sebenarnya

3.Klasifikasi dan Kriteria Pemilihan Bantalan

Secara umum bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan arah beban dan berdasarkan konstruksi atau mekanismenya mengatasi gesekan. Berdasarkan arah beban yang bekerja pada bantalan, seperti ditunjukkan pada gambar 11.3, bantalan dapat diklasifikasikan menjadi :

Bantalan radial/radial bearing : menahan beban dalam arah radial Bantalan aksial/thrust bearing : menahan beban dalam arak aksial Bantalan yang mampu menahan kombinasi beban dalam arah radial dan arah aksial

Gambar 11.3 Arah beban pada bantalan

Berdasarkan konstruksi dan mekanisme mengatasi gesekan, bantalan dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu bantalan luncur (sliding bearing) dan bantalan gelinding (rolling bearing).

Bantalan luncur yang sering disebut sliding bearing atau plain bearing menggunakan mekanisme sliding, dimana dua permukaan komponen mesin saling bergerak relatif. Diantara kedua permukaan terdapat pelumas sebagai agen utama untuk mengurangi gesekan antara kedua permukaan. Bantalan luncur untuk beban arah radial disebut journal bearing dan untuk beban arah aksial disebut plain thrust bearing. Contoh

Elemen Mesin II

konstruksi bantalan luncur ditunjukkan pada gambar 11.4 (a). Berdasarkan jenis pelumasan antara permukaan sliding, bantalan luncur juga diklasifikasikan menjadi rubbing plain bearing, plain bearing, hydrodynamic plain bearing, dan hydrostatic plain bearing.

Bantalan gelinding menggunakan elemen rolling untuk mengatasi gesekan antara dua komponen yang bergerak. Diantara kedua permukaan ditempatkan elemen gelinding seperti misalnya bola, rol, taper, dll. Kontak gelinding terjadi antara elemen ini dengan komponen lain yang berarti pada permukaan kontak tidak ada gerakan relatif. Contoh konstruksi bantalan gelinding ditunjukkan pada gambar 11.4 (b). Klasifikasi bantalan gelinding berdasarkan bentuk elemen gelinding akan dibahas pada sub-bab selanjutnya.

Gambar 11.4 Konstruksi bantalan luncur dan bantalan gelinding

Variasi bentuk geometri dan fungsi bantalan untuk masing-masing tipe sangat banyak jenisnya. Karena itu, untuk menjamin interchangeability dan simplifikasi, bantalan telah distandardkan dan berbagai data-datanya dipresentasikan dalam katalog. Para insinyur mesin, tidak diarahkan untuk mampu merancang bantalan (kecuali yang bekerja pada pabrik bantalan), tetapi lebih diarahkan untuk memiliki kemampuan dalam pemilihan bantalan.

Parameter-parameter utama yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan bantalan antara lain adalah beban, putaran, tipe dan aliran pelumas, dimensi, jenis aplikasi, getaran, temperatur, dan kondisi lingkungan. Gambar 11.5 menunjukkan kriteria pemilihan bantalan yang ditampilkan dalam grafik, berdasarkan beban dan putaran komponen mesin. Sedangkan kriteria pemilihan bantalan untuk berbagai kondisi lingkungan ditampilkan pada tabel 11.1. Aspek parameter pelumas, geometri, dan aspek lainnya akan dibahas pada sub-sub bab selanjutnya.

Terlihat jelas dari gambar 11.5 bahwa masing-masing tipe bantalan memiliki kelebihan dan keterbatasan.

Rubbing plain bearing yang biasanya terbuat dari bahan non-metalic, hanya cocok untuk aplikasi pada putaran yang rendah. Disamping itu juga tidak sesuai untuk aplikasi beban yang tinggi.

Elemen Mesin II

Porous plain bearing yang menggunakan pelumasan dari pori-pori material, juga lebih cocok untuk aplikasi pada putaran rendah. Performansinya akan segera menurun pada putaran yang relatif tinggi

Rolling bearing atau bantalan gelinding memiliki jangkauan aplikasi yang paling luas, baik dari segi putaran maupun beban yang mampu ditahan. Bantalan ini performansinya sudah mulai menurun untuk putaran diatas 1000 rps.

Hydrodynamic plain bearing sangat cocok digunakan pada putaran yang tinggi.Bantalan jenis ini mempunyai kemampuan menahan beban dengan jangkauan yang luas. Kelemahannya, bantalan ini tidak dapat digunakan pada putaran rendah untuk beban radial. Sedangkan untuk beban aksial, dapat dibuat kosntruksi khusus sehingga dapat digunakan dengan performansi yang baik pada putaran rendah.

Gambar 11.5 (a) Kriteria pemilihan bantalan radial

Elemen Mesin II

Gambar 11.5 (b) Kriteria pemilihan bantalan aksial

Tabel 11.1 Kriteria pemilihan bantalan untuk kondisi lingkungan tertentu

Elemen Mesin II

4.Sistem Pelumasan

Sistem pelumasan antara dua permukaan yang bergerak relatif melibatkan behavior partikel pelumas antara kedua permukaan, tipe pelumas, jenis pelumasan, dan metoda aplikasi pelumas. Pelumas memiliki beberapa fungsi utama yaitu menurunkan gesekan, mengurangi keausan, melindungi permukaan dari korosi atau oksidasi, meredam beban kejut, menghidari kontaminasi, dan mendinginkan permukaan kontak.

Gambar 11.6 menunjukkan bagaimana pelumas bekerja diantara dua permukaan. Untuk mengetahui perilaku pelumas dalam menguragi efek gesekan diperlukan teori pelumasan yang melibatkan persamaan matematik yang sangat komplek. Sampai saat ini solusi persamaan differensial yang mengatur mekanisme pelumasan didasarkan oleh berbagai idealisasi dan penyederhanaan sehingga solusi yang ada adalah masih pendekatan.

Tipe pelumas dapat berbentuk gas, cair, maupun padat. Sedangkan jenis pelumasan dibedakan menjadi boundary, mixed boundary, dan full film lubrication. Hal ini didasarkan pada karakteristik gesekan dan lapisan pelumas antara permukaan yang bergesekan. Aplikasi pelumas pada suatu peralatan dapat dilakukan secara manual maupun automatis dengan menggunakan pompa.

Gambar 10.6 Lapisan pelumas diantara pemukaan yang berkontak

5.Jenis Pelumas

Pelumas adalah substansi atau material yang dapat menurunkan gesekan dan keausan serta memberikan “smooth running” dan umur yang memuaskan untuk suatu elemen mesin. Pelumas dapat berwujud gas, cair maupun padat. Semua jenis pelumas ini dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu pelumas alam dan pelumas buatan (sintetic).

Dalam aplikasinya, pelumas cair adalah jenis pelumas yang paling banyak digunakan. Pelumas cair memiliki kelebihan yaitu kekuatan geser yang rendah dan kekuatan tekan yang tinggi. Pelumas padat biasanya digunakan pada kondisi dimana pelumas cair tidak dapat bertahan pada permukaan atau pada situasi khusus seperti pada temperatur yang sangat rendah atau sangat tinggi. Sedangkan pelumas berwujud gas atau udara digunakan pada kondisi yang sangat khusus dimana dibutuhkan koefisien gesekan yang sangat rendah. Tabel 11.2 menunjukkan tipe-tipe pelumas cair dan padat, termasuk sifatsifat dan penggunaannya.

Elemen Mesin II

Pelumas cair (liquid lubricants) umumnya adalah minyak oli mineral (alam), minyak oli dari tumbuhan atau binatang, dan oli sintetis. Kadang-kadang air juga digunakan pada peralatan dalam lingkungan air. Pelumas memerlukan “additive” untuk meningkatkan kualitas pelumasan untuk keperluan tertentu. Misalnya additive untuk “extreme pressure” diperlukan pada pelumas untuk roda gigi di mana pelumas akan mengalami beban tekanan yang tinggi.

Aditif anti oksidasi dan tahan temperatur tinggidiperlukan untuk oli pelumas engine. Oli pelumas diklasifikasikan berdasarkan viskositas dan kandungan aditifnya. Tabel 11.2 menunjukkan beberapa tipe pelumas cair termasuk sifat-sifat dan penggunaannya.

Tabel 11.2 (a) Jenis-jenis pelumas cair

Pelumas lapisan padat (solid-film lubricants) ada dua jenis yaitu : material yang memiliki kekuatan geser yang sangat rendah seperti graphite dan molybdenum disulfida (MoS2) yang dapat ditambahkan pada permukaan, (2) coating seperti misalnya phosfat, oksida, atau sulfida yang dapat terbentuk pada suatu permukaan. Grafit dan MoS2 biasanya tersedia dalam bentuk bubuk dan dapat dibawa ke permukaan dengan “binder” seperti misalnya grease atau material lain. Pelumas padat ini memiliki kelebihan dalam hal koefisien gesek yang rendah dan tahan temperatur tinggi. Pelumas padat dalam bentuk coating dapat dibentuk pada permukaan dengan reaksi kimia atau elektrokimia. Coating ini biasanya sangat tipis dan akan mengalami keausan dalam jangka waktu tertentu. Beberapa aditif pada oli dapat membentuk coating sulfida pada permukaan secara terus menerus melalui reaksi kimia. Tabel 11.3 menunjukkan beberapa tipe pelumas padat termasuk sifat-sifat dan penggunaannya.

Elemen Mesin II

Tabel 11.3 Jenis-jenis pelumas padat

6.Viskositas

Viskositas didefinisikan sebagai ukuran ketahanan suatu fluida terhadap beban geser. Viskositas suatu material cair umumnya berbanding terbalik terhadap temperature dan berbanding lurus terhadap tekanan. Ada dua jenis ekspresi viskositas yaitu viskositas absolut atau viskositas dinamik η dan viskositas kinematik ν yang dihubungkan oleh persamaan η = νρ dimana ρ adalah densitas fluida. Viskositas kinematik dinyatakan dengan satuan cm2/detik (Stoke) dalam SI atau dalam inchi2/detik dalam USCS.

Viskositas kinematik suatu cairan dapat diukur dengan viskometer yang bisa menggunakan mekanisme kapiler atau rotasional. Viskometer kapiler mengukur laju aliran fluida melalui tabung kapiler pada suatu temperatur tertentu, biasanya antara 400 atau 1000 Celcius.

Sedangkan viscometer rotasional mengukur nilai torsi dan putaran suatu poros vertikal atau konus vertikal pada anulus konsentris yang diisi dengan pelumas yang diuji.

Viskositas absolut dinyatakan dalam satuan Pascal-detik, dyne-detik per cm2 (centi Poise) atau dalam lb-detik/ inchi2 (reyn). Sebagai contoh viskositas absolut udara adalah 0,0179 centi-Poise (cP) atau 0,0026 μreyn pada temperatur 200 C. Sedangkan air memiliki viskositas absolut 1,0 cP atau 0,145 μreyn.

Minyak pelumas diklasifikasikan berdasarkan nilai viskositas dan juga kadangkadang

Elemen Mesin II

berdasarkan kandungan aditifnya. Tabel 11.4-5 menujukkan klasifikasi oli pelumas SAE dan ISO. Perlu dicatat juga bahwa viskositas pelumas sangat dipengaruhi oleh temperatur. Gambar 11.7 menunjukkan variasi viskositas pelumas SAE terhadap temperatur.

Tabel 11.4 Klasifikasi oli pelumas SAE untuk engine

Tabel 11.5 Klasifikasi oli pelumas SAE untuk sistem transmisi

Elemen Mesin II

Tabel 11.6 Klasifikasi oli pelumas ISO untuk engine

Gambar 11.7 Variasi viskositas oli pelumas terhadap teperatur

Elemen Mesin II

7.Tipe Pelumasan

Berdasarkan derajat pemisahan permukaan oleh pelumas, secara umum modus pelumasan dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu : full-film lubrication, mixed-film lubrication, dan boundary lubrication. Gambar 11.8 menunjukkan ketiga kasus pelumasan.

Gambar 11.8 Jenis pelumasan berdasarkan tingkat pemisahan permukaan oleh pelumas

Pada Full-film lubrication, permukaan sliding sepenuhnya dipisahkan oleh lapisan pelumas (film) sehingga tidak ada kontak samasekali antara kedua permukaan. Beban yang cenderung membuat permukaan berkontak ditahan oleh pelumas bertekanan di antara kedua permukaan. Jadi secara ideal tidak akan terjadi keausan dan rugi gesekan hanya terjadi pada pelumas yang mengalami geseran. Koefisien gesekan pada full-film biasanya antara 0,002 sampai dengan 0,010. Sedangkan tebal film pelumas sekitar 0,008 sampai dengan 0,02 mm.

Pada mixed film lubrication beberapa puncak permukaan bersentuhan dan pada bagian lain terbentuk lapisan pelumas. Koefisien gesekan pada mode ini berkisar antara 0,004 s/d 0,10.

Pada boundary lubrication, terjadi kontak yang terus menerus antara kedua permukaan, tetapi pelumas juga terus menerus melumuri permukaan. Dengan demikian koefisien gesekan menjadi rendah. Koefisien gesekan untuk mode ini biasanya sekitar 0,05 s/d 0,20.

8.Bantalan Luncur (Sliding Bearing)

Jenis-jenis sliding bearing

Sliding bearing memerlukan geseran langsung dari elemen yang membawa beban pada tumpuannya. Hal ini berbeda dengan rolling-element bearings, dimana bola atau roller dipasang diantara dua permukaan geser.

Sliding bearing atau sering juga disebut plain bearing terdiri atas dua jenis yaitu:

Elemen Mesin II

1. Journal atau sleeve bearing, yang bentuknya silindris dan menahan beban radial (yang tegak lurus terhadap sumbu poros.

2. Thrust bearing, yang bentuknya biasanya datar, dimana pada kasus poros yang berputar, dapat menahan beban yang searah dengan sumbu poros. Pada kasus poros yang berputar, bagian poros yang berkontak dengan bantalan disebut journal. Bagian yang datar pada bantalan yang melawan gaya aksial disebut thrust sufaces. Bantalan ini sendiri dapat disatukan dengan rumah atau crankcase. Tetapi biasanya berupa shell tipis yang dapat diganti dengan mudah dan yang menyediakan permukaan bantalan yang terbuat dari material tertentu seperti babbit atau bronze.

Ketika proses bongkar pasang tidak memerlukan pemisahan bantalan, bagian tertentu pada bantalan dapat dibuat sebagai sebuah dinding silindris yang ditekan pada lubang di rumah bantalan. Bagian bantalan ini disebut sebagai bushing.

Gambar 11.9 Contoh konstruksi journal bearing dan thrust bearing

9.Material bantalan luncur

Beberapa sifat yang dicari pada material bantalan adalah relative softness (untuk menyerap partikel asing), kekuatan yang cukup, machinability (untuk mempertahankan

Elemen Mesin II

toleransi), lubricity, ketahanan temperatur dan korosi, dan pada beberapa kasus, porositas (untuk menyerap pelumas).

Kekerasan material bantalan tidak boleh melebihi sepertiga kekerasan material yang bergesekan dengannya untuk mempertahankan embedability dari partikel abrasiv. Beberapa kelas material yang berbeda dapat digunakan sebagai bantalan, biasanya yang berbasis timbal, timah, dan tembaga. Aluminium sendiri bukan merupakan material yang baik untuk bantalan walaupun banyak digunakan sebagai bahan paduan untuk beberapa material bantalan.

Babbit

Semua famili logam berbasis timbal dan timah yang dikombinasikan dengan unsur lain sangat efektif terutama jika diproses dengan electroplatting dalam bentuk lapisan tipis pada substrat yang lebih kuat seperti baja. Babbit meupakan contoh yang sangat umu pada famili ini dan biasa digunakan pada bantalan crankshaft dan camshaft. Lapisan babbit yang tipis akan mempunyai ketahanan fatigue yang lebih baik daripada lapisan babbit yang tebal, tetapi tidak dapat melekatkan partikel asing dengan baik. Karena babbit ini mempunyai temperatur peleburan yang rendah dan akan cepat rusak dalam kondisi pelumasan batas (boundary lubrication), maka diperlukan pelumasan hidrodinamik atau hidrostatik yang baik.

Bronzes

Famili paduan tembaga, terutama bronze, merupakan pilihan yang sangat baik untuk melawan baja atau besi cor. Bronze lebih lunak dibanding material ferrous tetapi mempunyai kekuatan, machinability, dan ketahanan korosi yang baik serta bekerja dengan baik melawan paduan besi jika dilumasi. Ada lima macam paduan tembaga yang biasa digunakan sebagai bantalan yaitu, copper-lead, leaded bronze, tin bronze, aluminium bronze, dan berrylium copper.

Kekerasan paduan tembaga ini bervariasi mulai dari yang nilainya hampir sama dengan babbit sampai dengan yang hampir sama dengan baja. Bushing bronze ini dapat bertahan dalam kondisi pelumasan batas (boundary lubrication) dan dapat menahan beban tinggi dan temperatur tinggi.

Besi Cor Kelabu dan Baja

Besi cor kelabu dan baja merupakan material bantalan yang cukup baik untuk digunakan melawan sesamanya dalam kecepatan rendah. Grafit bebas pada besi cor menambah sifat lubricity tetpi pelumas cair tetap dibutuhkan. Baja juga dapat digunakan melawan baja jika keduanya dikeraskan dan diberi pelumasan. Ini merupakan pilihan yang biasa digunakan pada rolling contact di bantalan rolling-element. Bahakan baja dapat melawan semua material lain jika diberi pelumasan yang sesuai.

Sintered Materials

Material seperti ini dibuat dari serbuk dan secara mikroskopik tetap berpori setelah perlakuan panas. Porositas ini memungkinkan material ini untuk menyimpan pelumas dengan aksi kapilaritas, dan kemudian melepaskannya ke bantalan jika panas. Sintered bronze digunakan secara luas untuk digunakan melawan baja atau besi cor.

Elemen Mesin II

10.Material Non-Logam

Beberapa jenis material non-logam memberikan kemungkinan untuk bekerja dalam kondisi kering jika meterial ini mempunyai sifat lubricity yang baik. Contohnya adalah grafit. Beberapa jenis material termoplastik seperti nilon, acetal, dan teflon memberikan koefisien gesek yang rendah terhadap logam manapun tetapi mempunyai kekeuatan dan temperatur leleh yang rendah, yang jika digabungkan dengan konduktivitas panasnya yang buruk akan membatasi beban dan kecepatan yang bisa ditahan.

Teflon mempunyai koefisien gesek yang rendah tetapi harus diberi filler untuk meningkatkan kekuatannya. Adapun filler yang biasa digunakan pada teflon adalah inorganic fillers seperti talc atau serat kaca yang dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan, serbuk grafit dan MoS2 yang dapat meningkatkan lubricity, kekuatan serta ketahanan temperaturnya. Kombinasi material poros dengan bantalan yang biasa digunakan pada prakteknya sangat terbatas. Tabel dibawah ini menunjukkan beberapa kombinasi material poros dengan bantalan.

Tabel 11.7 Material bantalan yang direkomendasikan untuk sliding melawan baja atau besi cor

Konsep dasar bantalan hidrodinamik

Dari sub-bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa modus pelumasan full-film akan memberikan koefisien gesek yang paling rendah sehingga sliding bearing yang paling bagus haruslah bekerja pada full-film. Untuk sliding bearing, kondisi full-film lubrication ini dapat dicapai dengan dua metoda yaitu (1) hydrodynamic lubrication, dan (2) Hydrostatic lubrication.

Bantalan Luncur Hidrodinamik adalah jenis yang paling banyak digunakan saat ini karena konstruksinya yang sederhana dan performansi yang baik. Lapisan film pelumas tumbuh akibat dari gerakan relatif antara permukaan yang saling bergerak relatif. Ada beberapa parameter utama sliding bearing yang menentukan tumbuh tidaknya

Konsep dasar bantalan hidrodinamik

Elemen Mesin II

Dari sub-bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa modus pelumasan full-film akan memberikan koefisien gesek yang paling rendah sehingga sliding bearing yang paling bagus haruslah bekerja pada full-film. Untuk sliding bearing, kondisi full-film lubrication ini dapat dicapai dengan dua metoda yaitu (1) hydrodynamic lubrication, dan (2) Hydrostatic lubrication.

Bantalan Luncur Hidrodinamik adalah jenis yang paling banyak digunakan saat ini karena konstruksinya yang sederhana dan performansi yang baik. Lapisan film pelumas tumbuh akibat dari gerakan relatif antara permukaan yang saling bergerak relatif. Ada beberapa parameter utama sliding bearing yang menentukan tumbuh tidaknya

Gambar 11.10 Posisi journal bearing pada saat diam, mulai diperasikan (start) dan pada saatmencapai full-film lubrication.

Elemen Mesin II

Gambar 11.11 Karakteristik gesekan pada hydrodinamic bearing dari saat start sampai mencapai kondisi full film

11.Teori pelumasan hidrodinamik

Concentric Journal BearingSeperti dijelaskan sebelumnya bahwa hidrodynamic bearing adalah jenis bantalan

sliding bearing yang paling banyak digunakan saat ini. Disini kita akan membahas teori pelumasan hidrodinamik dan aplikasinya pada journal bearing. Pertama kita akan membahas journal bearing konsentris yang belum mendapat beban seperti ditunjukkan pada gambar 11.12. Clearance antara journal dan bearing sangatlah kecil, biasanya sekitar 1/1000 kali diameter journal. Karena itu kita dapat memodelkannya sebagai dua buah permukaan datar sebab gap h sangat kecil sekali dibandingkan dengan radius lengkungan bearing. Model ini ditunjukkan pada gambar (b).

Elemen Mesin II

Gambar 11.12 Tegangan geser pada journal bearing tanpa beban

Jika permukaan bawah dijaga tetap diam dan permukaan atas digerakkan dengan kecepatan U, maka pelumas akan mengalami shear. Partikel pelumas pada permukaan atas akan bergerak dengan kecepatan yang sama dengan permukaan atas dan partikel yang menempel pada permukaan bawah akan tetap diam. Elemen geser fluida pelumas ditunjukkan pada gambar (c). Gradien kecepatan akan menyebabkan distorsi sebesar β = dx/dy. Tegangan geser yang terjadi pada elemen fluida pelumas adalah proporsional dengan laju geseran yaitu :

τx = ηdβ/ dt = η d/ dt. dx/dy = ηd/ dy. dx/dx = ηdu/ dt

dimana η adalah viskositas. Jika tebal film h konstan maka gradient kecepatan du/dy = U/h = konstan. Jadi gaya yang diperlukan untuk menggerakkan pelat adalah tegangan dikalikan luas permukaan yaitu : A

F = τxA = ηA U/h

Untuk journal bearing yang konsentris, gap h = cd/2 dan cd adalah diametral clearance. Kecepatan U = πDn; n = putaran journal per detik; dan luas geser A = πDL. Jadi torsi yang diperlukan untuk melawan gesekan film pelumas adalah

T 0 = d/2 .F = η η.π2. d3. Ln/ cd

Persamaan ini dikenal dengan persamaan Petroff untuk torsi film pelumas tanpa beban.Eccentric Journal Bearing

Untuk menumpu beban transversal, pelat pada gambar 11.12b harus nonparalel. Jika pelat bawah diputar berlawanan arah jarum jam dan pelat atas digerakkan dengan kecepatan U, fluida antara kedua pelat akan mengisi gap yang semakin kecil seperti ditunjukkan pada gambar 11.13a. Hal ini akan menimbulkan tekanan yang akan melawan beban transversal P. Sudut antara kedua pelat dapat dianalogikan sebagai clearance yang bervariasi akibat eksentrisitas e dari jurnal dan bantalan seperti ditunjukkan pada gambar 11.13b. Eksentrisitas e diukur dari pusat bantalan Ob sampai ke pusat jurnal Oj. Sumbu 0-π untuk variabel independen θ dibuat sepanjang garis ObOj seperti pada gambar 11.13b. nilai maksimum dari e adalah cr = cd/2, dimana cr adalah radius clearance.

Eksentrisitas ini dapat dikonversikan ke rasio eksentrisitas dimensionless ε :

ε = e/ cr

Rasio eksentrisotas ini nilainya bervarisi dari 0 sampai 1 ketika journal menyentuh bantalan. Persamaan pendekatan untuk ketebalan lapisan h sebagai fungsi dari θ sebagai berikut : ()

h = cr (1 + ε cos θ )

Tebal lapisan h maksimum terjadi pada θ = 0 dan minimum pada θ = π.

Hmax = cr (1 + ε) Hmin = cr (1 - ε)

Elemen Mesin II

Gambar 11.13. Lapisan pelumas antara pelat nonparalel yang dapat menahan beban tranversal

Pada gambar 11.14 ditunjukkan bantalan luncur dengan sistem koordinat yang pusatnya terletak pada tepi bantalan. Dalam analisis ini dianggap bahwa bantalan dalam keadaaan diam sedangkan journal bergerak. Dari gambar tersebut juga diketahui adanya kecepatan tangensial U1 untuk bantalan dan kecepatan tangensial T2 untuk journal. Perhatikan bahwa arahnya berbeda akibat adanya eksentrisitas. T2 kemudian diurai menjadi dua komponen yaitu U2 pada arah x dan V2 pada arah y. Karena sudut antara T2 dan U2 sangat kecil sehingga nilai kosinusnya mendekati 1 maka dapat diasumsikan bahwa U2 ≅ T2 . Adapun adanya komponen V2 pada arah y diakibatkan oleh menutup atau membukanya celah h pada saat berrotasi sehingga 2 V = ∂h / ∂x .

Gambar 11.14 Komponen kecepatan pada eccentric journal bearing

Dengan menggunakan asumsi di atas, dapat dituliskan persamaan Reynolds yang menghubungkan perubahan tebal celah h, kecepatan relatif antara bantalan dan journal V2 dan U1 - U2, dan tekanan fluida p sebagai fungsi dua dimensi x dan z, serta dengan mengasumsikan bahwa journal dan bantalan adalah paralel pada arah z dan viskositas η adalah konstan.=

Elemen Mesin II

1 / 6 η[∂/∂x(h 3. ∂p/∂x)+ ∂/∂z(h 3. ∂p/∂z] = (U1- U2) ∂h/∂x+2 v2

= (U1- U2) ∂h/∂x + 2 U2 ∂h/∂x = (U1- U2) ∂h/∂x = U ∂h/∂x

Dimana U = U1 + U2.

Solusi Long BearingPersamaan di atas hanya bisa dipecahkan secara numerik. Raimondi dan Boyd

menemukan metode pemecahannya yang menggunakan berbagai grafik. Namun Reynolds kemudian menemukan solusi pendek untuk permsaan tersebut dengan mengasumsikan bahw bantalan mempunyai panjang tak hingga pada arah z. Asumsi ini mengakibatkan aliran menjadi nol dan distribusi tekanan sepanjang arah z konstan atau ∂p / ∂z = 0 .

Dengan penyederhanaan ini persamaan Reynolds menjadi :

∂/∂x = [h 3. ∂p/∂x] = 6 ηU .∂h/∂x

Pada tahun 1904, Sommerfeld menemukan solusi pendek untuk persamaan long bearing di atas, yaitu :

p = ηUr / c2r [6 ε (sin θ) (2 + ε cos θ) / (2+ ε 2) (1+ ε cos θ2)] + po

Solusi tersebut memberikan tekanan p pada lapisan pelumas sebagai fungsi posisi angular θ sekeliling bantalan untuk dimensi tertentu dari radius journal r, radial clearance cr, rasio eksentrisitas ε, kecepatan permukaan U, dan viskositas η. po merupakan tekanan suplai pada posisi θ = 0.

Jika p dihitung untuk rentang θ = 0 sampai 2π, persamaan tersebut akan memberikan nilaitekanan negatif dari θ = π sampai 2π. Karena fluida tidak dapat menahan tekanan negative yang besar tampa kavitasi, persamaan tersebut biasanya dievaluasi hanya untuk rentang θ = 0 sampai π sementara tekanan pada belahan sisi yang lain diasumsikan sebagai po.

Sommerfeld juga menentukan persamaan untuk beban total P pada long bearing sebagaiberikut :

P = η UI . r2/ c2r . 12 π ε / (2+ ε2). (1+ ε2) 1/2

Persamaan tersebut dapat disusun ulang dalam bentuk tak berdimensi untuk memberikan bilangan karakteristik bantalan yang disebut bilangan Sommerfled S.=

η UI . P (r / cr) 2 = (2+ ε2). (1+ ε 2) 1/2 / 12 π ε

Tekanan rata-rata pada bantalan pavg = P/A = P/ld. Sementara kecepatan U = πdn’ dimana n’ dalam putaran per detik, dan cr = cd/2. Dengan mensubstitusikan persamaanpersamaan tersebut, diperoleh bilangan Sommerfeld sebagai berikut :

Elemen Mesin II

2+ ε 2). (1+ ε 2) 1/2 / 12 π ε = η (πdn’) I / dlpavg [d/ cd] 2 = η[πn’/ pavg ]. [d/ cd] 2 = S

Solusi Short BearingDalam dunia modern, bantalan panjang (long bearing) sangat jarang digunakan

karena beberapa alasan seperti batasan dimensi, pengangkutan, dan sebagainya. Rasio l/d pada bantalan modern biasanya adalah sekitar ¼ sampai 1. Solusi long bearing mengasumsikan bahwa tidak ada kobocoran pelumas samping pada bantalan, namun pada rasio l/d yang kecil ini, kebocoran samping dapat merupakan faktor yang sangat signifikan. Ocvirk dan DuBois, memecahkan persamaan Reynolds yang melibatkan factor kobocoran samping.

∂/∂z = [h 3. ∂p/∂z] = 6 ηU .∂h/∂x

Persamaan ini juga dapat diintegrasikan untuk memberikan persamaan dalam bentuk tekanan pada lapisan pelumas sebagai fungsi θ dan z.

p = η U / rc2r [I2 /4 - z2 ] . 3 ε sin θ / (1 + ε cos θ) 2

Persamaan ini disebut sebagai solusi Ovrick atau solusi short bearing. Persamaan ini biasanya dievaluasi untuk θ = 0 sampai π, dengan mengasumsikan tekanan sama dengan nol pada belahan sisi yang lain.

Gambar 11.15 Distribusi tekanan pada bantalan luncur pendek

Elemen Mesin II

Contoh soal :

Elemen Mesin II

Makalah Elemen Mesin (Eka)

Documents

Transcript of Makalah Elemen Mesin (Eka)