BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Bantalan merupakan suatu elemen yang berfungsi mengurangi gesekan yang terjadi diantara bagian mesin yangberputar dengan yang diam (stasioner) bantalan dirancang untuk memperkecil keausan, dapat diganti, dan mencegah kerusakan pada bagian mesin yang biasanya relatif mahal. Agar bantalan dapat beroperasi sesuai dengan masa penggunaannya beberapa faktor penting tidak dapat diabaikan seperti pelumasan, pemasangan bantalan, dan perawatan agar sesuai dengan fungsinya. Dalam perkem-bangannya bantalan (bearing) selalu diperbaharui,salah satunya adalah bantalan gelinding. sedikit gesekan sehingga temperatur pengoperasian menjadi lebih rendah. Bantalan dibuat melalui proses manukfaktur dengan ketelitian yang tinggi. Suatu proses yang teliti akan menghasilkan bantalan dengan kualitas presisi yang sesuai dengan standarisasi bantalan. Bantalan harus diperlakukan dengan teliti, dan pemeliharaan yang sesuaiakan menjamin bahwa bantalan dapat digunakan secara maksimal sesuai dengan masa penggunaannya

1.2 Tujuan Tugas Elemen Mesin

seperti yang telah di jelaskan di latar belakang, bantalan gelinding/bearing adalah bagian mesin dimana bagian-bagian mesin yang lain berputar atau bergeser. Bearing memiliki tiga fungsi utama : 1. mengurangi gesekan 2. menahan beban. 3. Mengatur posisi elemen yang bergerak. Gesekan adalah hambatan yang ada pada dua permukaan yang saling bergerak bersentuhan.Jika gesekan yang terjadi akibat gerak kedua benda terlalu besar maka dapat merusakkan komponen mesin itu sendiri. Bearing mampu mengurangi gesekan tersebut.Gesekan antara dua benda besarnya tergantung pada bidang kontak dan bahan/material benda itu. Pada poros yang berputar terjadi gesekan antara poros dan bantalan/bearing. Gesekan yang terjadi dapat dikurangi dengan cara memperkecil bidang kontak dengan menggunakan elemen gulir (bola atau rol) sehingga menghasilkan rolling friction (gesekan putar). Pemilihan bahan yang tahanan geseknya kecil juga dapat mengurangi gesekan. Pada situasi ini gesekan yang terjadi dinamakan sliding friction (gesekan geser). Bearingadalah bagian dari mesin yang memikul beban. Istilah beban berarti gaya yang diterima oleh bearing. Beban yang diterima oleh bearing dapat berupa :a. Beban yang diterima oleh poros dan diteruskan ke bearingb. Gaya berat poros sendiri. c. Gaya tambahan yang tercipta karena gerak poros Fungsi bearing yang ketiga adalah mengatur posisi elemen yang bergerak, atau menahan agar bagian yang bergerak tetap pada posisinya. Selain harus mampu menahan agar tidak terjadi pergerakan ke satu arah atau lebih, bearing harus memungkinkan terjadinya pergerakan ke arah yang lain.

BAB IILANDASAN TEORI2.1 BATALANBantalan/bearing adalah elemen mesin yang menumpu poros yang mempunyai beban, sehingga putaran atau gerakan bolak- baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan mempunyai umur yang panjang. Bearing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika earing tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem tidak dapat bekerja secara semestinya. 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 Celticsekitar 2000 tahun yang lalu seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Kereta ini menggunakan bantalan kayu dan pelumas dari lemak hewan.

Gambar 2.1 Kereta celtic dan bearing kayu yang digunakanpada kereta celtic.Dalam sejarah modern, desain dan penggunaan bearing yang terdokumentasi dengan baik dimulai oleh Leonardo Davinci. Dia menggunakan roller bearing untuk kincir angin dan penggilingan gandum. Paten pertama tentang bearing didaftarkan di Perancis 400 tahun kemudian.Selanjutnya catalog bearing pertama di dunia diterbitkan di inggris pada tahun 1900.Saat ini, penggunaan bearing 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 2.2. Bantalan untuk peralatan ini haruslah mampu menahan beban yang sangat besar serta umur teknis yang lama

Gambar 2.2 Bucket wheel excavator dan jenis bearing yang digunakanPada excavator

1. Bantalan GelindingBantalan gelinding adalah nama lain dari pendukung poros yang mempunyai elemen yang berputar. Elemen yang berputar tersebut terletak antara poros dengan rumah bantalan.Pendukung poros dengan tanpa elemen berputar disebut dengan bantalan luncur. Secara prinsip, berdasarkan tipe elemen yang berputar pada bantalan gelinding dapat dibedakan menjadi antara lain :a. Bantalan bola (ball bearing) b. Bantalan tong (barrels bearing) c. Bantalan silinder (Cylinder bearing) d. Bantalan kerucut (taper bearing) e. Bantalan jarum (needle bearing)Dasar-dasar bantalan gelinding yang dipakai sampai dengan pada saat ini sebenarnya sudah sangat tua. Pada waktu itu untuk memudahkan pemindahan benda yang sangat berat, masyarakat membuat suatu alat yang dibuat secara tradisional yaitu dari cabang kayu yang bulat. Batang kayu tersebut diletakkan dibawah benda, diberi air atau lemak kemudian benda tersebut didorong dengan mudah. Prinsip tersebut yang digunakan sampai saat ini. Pada sekitar tahun 1870, siklus industri mulai berkembang dalam sekala yang cukup besar memacu penciptaan untuk mengganti bantalan luncur dengan bantalan gelinding yang gesekannya lebih kecil. Industri bantalan gelinding seperti yang sekarang terjadi tidak begitu saja muncul sampai sekitar tahun 1900 tetapi merupakan berkat kehadiran industri otomobil. Dalam industri ini terdapat permintaan bantalan gelinding yang komponen standart dan dapat dipertukarkan.

BAB III PEMBAHASAN DAN PERANCANGAN

3.1 Mekanisme Kerja Bantalan Gelinding

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.Elemen gelinding seperti bola atau rol dipasang antara cincin luar dan dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan melakukan gerakan gelinding sehingga gesekan akan jauh lebih kecil. Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi dengan bentuk dan ukurannya merupakan suatu keharusan.Karena luas bidang kontak antara bola dan rol dengan cincin sangat kecil, maka besarnya beban yang dipakai harus memiliki ketahanan dan kekerasan yang sangat tinggi.berikut kerja 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.

3.2 Bentuk Bantalan Gelinding

1. Single row groove ball bearingsBearing 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.

Gambar,3.2.1. Baris bantalan bola alur

2. Double row self aligning ball bearingJenis 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.

Gambar, 3.2.2. Baris ganda bantalan menyelaraskan diri ball

3. Single row angular contact ball bearingBerdasarkan 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.

Gambar, 3.2.3. Baris sudut kontak bantalan bola

4. Double row angular contact ball bearingsDisamping dapat menahan beban radial, jenis ini jgua 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.

Gambar, 3.2.4. Baris ganda sudut kontak bantalan bola

5. Double row barrel roller bearingsBearing 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.

Gambar, 3.2.5. Baris ganda bantalan rol barel6. Single row cylindrical bearingJenis ini mempunyai dua alur pada satu cincin yang biasanya terpisah. Eek dari pemisahan ini, cincin dapat bergerak aksial dengan mengikuti cincin yang lain. Hal ini merupakan 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.

Gambar, 3.2.6. Baris tunggal bantalan silinder

7. Tapered roller bearingsDilihat 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.

Gambar, 3.2.7. Bantalan rol tirus

8. Single direction thrust ball bearingsBearing jenis ini hanya cocok untuk menahan beban aksila 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.

Gambar, 3.2.8. Satu arah dorong bantalan bola. 9. Double direction thrust ball bearingsBearing jenis ini hanya cocok untuk menahan beban aksila 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 ketidaksebarisan (misalignment) poros terhadap rumahnya.

Gambar, 3.2.9. Arah dorong ganda bantalan bola 10. Ball and socket bearingsBearing 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.

Gambar, 3.2.10. Bola dan soket bantalan

3.3 Kegunaan Bantalan Gelinding

Bantalan gelinding menggunakan elemen rolling untuk mengatasi gesekan antara dua Komponen yang bergerak. Diantara kedua permukaan ditempatkan elemen gelinding seperti misalnyan bola,rol, taper dan lain-lain. Kontak gelinding terjadi antara elemen ini dengan komponen lain yang berarti pada permukaan kontak tidak ada gerakan relatif. Pada poros/as roda yang digunakan adalah bantalan gelinding (bearing), karena bantalan gelinding mampu menahan beban berat.Bearing di pasang di kiri dan kanan roda, serta bushing yang di pasang di tengah. Bushing sendiri memiliki fungsi untuk menahan bearing dan as roda agar segaris lurus (horizontal) dan tetap stabil bila terjadi guncangan yang keras susunannya

BAB IVPERHITUNGAN BEBAN DAN UMUR BANTALAN GELINDING

4.1 Perhitungan Beban Ekivalen Beban Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya disebut beban ekivalen dinamis. Jika suatu derformasi permanen, ekivalen dengan deformasi maksimum yang terjadi karena kondisi beban statis yang sebenarnya pada bagian dimana elemen gelinding membuat kontak dengan cicin pada tegangan maksimum, maka beban yang menimbulkan deformasi tersebut dinamakan beban ekivalen statis .Misalkan sebuah bantalan membawa beban radial Fr(kg) dan beban aksial Fa (kg). maka beban ekivalen dinamis P (kg) adalah sebagai berikut.Untuk bantalan radial (kecuali bantalan rol silinder)Pr = XVFr + YFaUntuk bantalan aksial P = XFr + YFaFactor F sama dengan satu untuk pembebanan pada cicin dalam yang berputar, 1,2 untuk pembebanan pada cicin luar yang berpuatar. Harga-harga X danY terdapat pada table 1.

Table 4.1 faktor-faktor V,X,Y, dan X0,Y0.Jenis bantalanBeben putaran pada cicin dlamBeben putaran pada cicin luarBaris tunggalBaris ganda

eBaris tunggalBaris ganda

Fa/VF,>eFa/VF,eFa/VFr>e

VXYXYXYXYXoYoXoYo

Bantalan bola ulur dalamFa/C0=0,14=0,028=0,056=0,084=0,11=0,17=0.28=0,42=0,56

1

1,2

0,62,301,991,711,551,451,311,151,041,00

1

0

0,562,301,901,711,551,451,311,151,041,000,190,220,260,280,300,340,380,420,44

0,6

0,5

0,6

0,5

Bantalan bola sudute=20=25=30=35=40

1

1,20,430,410,390,370,351.000,870,760,660,57

11,090,920,780,660.550,700,670,630,600,571,631,411,241,070,930,570,680,800,951,14

0,50,420,380,330,290,26

10,840,760,660,580,52

Untuk bantalan baris tunggal, bila Fa/VFr e, X=1, Y = 0Beban radial ekivalen statis Po (kg), dan beban aksial ekivalen statis Poa(kg)Untuk suatu bantalan yang membawa beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa (kg),Dapat ditentukan dengan persamaan berikut

Po =XoFr + YoFaPo=Fr diambil yang lebih besar factor(4.1.1)Poa=Fa + 2,3F, tan aHarga-harga factor Xo dan Yo juga terdapat dalam table 1.

4.2 Umur Bantalan GelindingUmur nominal bantalan L (90% dari jumlah sempel, setelah berputar satu Juta putaran, tidak memperlihatkan kerusakan karena kelelahan gelinding) dapat ditentukan sebagai berikut. Jika C (kg) menyatakan beban dinamis spesifik dan P (kg) beban ekivalen dinamis, maka faktor kecepatan fn adalah:

untuk bantalan bola, fn=((4.2.2)untuk bantalan rol, fn=(

faktor umur adalah:untuk kedua bantalan, fh=fn(4.2.3)

umur nominal Lh adalah:untuk bantalan bola, Lh=500(4.3.4)untuk bantalan rol, Lh= 500

dengan bertambah panjang umur karena adanya perbaikan besar dalam mutu bahan dank arena tuntutan keandalan yang lebih tinggi, maka bantalan modern direncanakan dengan Lh yang dikaliakan dengan faktor koreksi. Jika Ln menyatakan keandalan umur (100-n) (%),makaLn=a1,a2,a3,Lh(4.4.5)

Di mana:a1: adalah faktor keandalan (tabel 2). a1= 1 bila keandalan 90(% ) dipakai seperti biasanya, atau 0,21 bila keandalan 90 (%) dipakai.a2: adalah faktor bahan. a2= 1 untuk bahan baja bantalan yang dicairkan secara terbuka, kurang lebih= 3 untuk baja bantalan de-gas hampa.a3: adalah faktor kerja, a3= 1 untuk kondisi kerja normal, dan kurang dari satu untuk hal-hal berikut ini (karena kondisi ini tidak menguntungkan umur bantalan):i. bantalan bola, dengan pelumasan minyak berviskositas 13 (cst) atau kurang.ii. bantalan rol, dengan pelumsan minyak berviskositas 20 (cst) atau kurang.iii. Kecepatan rendah, yang besarnyasama dengan atau kurang 10000 (rpm) dibagi diameter jarak bagi elemen gelinding.Jika bantalan tinggal dia, bila cicin dalam, cicin luar, dan elemen gelinding berputar bersama sebagai satu kesatuan (tidak ada gerakan relative antara ketiga bagian tersebut), atau bantalan berputar dengan putara tidak lebih dari 10 (rpm), atau berayun-ayun, maka perhitungan L tidak dilakukan. Dalam hal ini keadaan beban dianggap statis, dan perhitungan hanya berdasarkan pada beban ekivalen statis yang harus lebih rendah dari pada beban nominal statisnya .

Untuk menetukan apakah umur yang dihitung perlu dihitung lagi dengan nomor bantalan yang lain, harus dipertimbangkan berdasarkan harga-harga standar dalam table 3.

Table 4.2 harga faktor keandalan.

Faktor keandalan (%)Lna1

909596979899L10L5L4L3L2L110,620,530,440,330,21

Table 4.3 bantalan untuk permesinan serta umurnya

Umur Ln

Faktor beban Fn 2000-4000 jam3000-15000 jam20000-30000 jam46000-60000 jam

Pemakaian jarangPemakaian tidak terus-menerusPemakaian terus-menerusPemakaian terus-menerus dengan keandalan tinggi

1-1.1Kerja bebas tanpa tumbukanAlat listrik rumah tangga, sepedaKonveyor, mesin pengangkat, lift, tangga berjalanPompa,poros tranmisi, mesin pekakas, motor listrikPoros transmisi yang memegang peranan penting, motor-motor listrik yang penting

1.1-1.3Kerja biasaGerenda tanganOtomobilMesin jahitMotor kecil,roda gigi reduksiPompa penguras, mesin pabrik kertas, motor utama kereta rel listrik

1.2-1.5Kerja dengan getaran atau tumbukanAlat-alat besar, unit roda gigi dengan getaran besarpenghancur

Table 4.4 bantalan bola sudut dalam keadaan terpasang

510152025

111

1,231,361,431,481,52

0,780,55

0,72

1,791,972,082,142,21

1,240,93

0,510,470,440,420,410,800,14

tabel 4.5 nomor bantalan dan ukuranyaNomor bantalanUkuran luar (mm)

dDBr

7303 A DB7304 A DB7305 A DB7306 A DB7307 A DB7308 A DB7309 A DB7310 A DB7311 A DB7303 B DB 04 B DB 05 B DB7306 B DB 07 B DB 08 B DB7309 B DB 10 B DB 11 B DB1720253035404550554752627280901001101202830343842465054581,52222,52,52,5330,81111,21,21,21,51,5

tabel 4.6 nomor bantalan dan ukuranyaNomorbantalanKapsiatasNominalDinamisSpesifik C (kg)KapsiatasNominalstatisSpesifik C0(kg)

7303 A DB7304 A DB7305 A DB7306 A DB7307 A DB7308 A DB7309 A DB7310 A DB7311 A DB20232390335042505100620080509400110001660199030003900490061008200970011400

Nomor nominal A menyatakan , B menyatakan , dan C (ditiadakan dari table) menyatakan NomorbantalanKapsiatasNominalDinamisSpesifik C (kg)KapsiatasNominalstatisSpesifik C0(kg)

7303 B DB7304 B DB7305 B DB7306 B DB7307 B DB7308 B DB7309 B DB7310 B DB7311 B DB18902230310039004700570075008700101001500179026803600440054507000870010300

4.3 Diagram Alir Pemilihan Bantalan Gelinding

20.ulangi 9 s/d 181. Momen yang akan di transmisikan T (kg mm) putaran poros maksimum umur bantalan yang diminta START2. Putaran poros proporsi frekwensi 3. Bantalan a,b, diameter poros (mm)5. Gaya langensial Kl (kg), dan arahnya. Gaya pisah Kp(kg) dan arahnya. Gaya aksial Ka (kg) dan arahnya4. jarak titik beban dan titik tumpu , (mm)6. Reaksi di tumpuan Fn(kg) karena Kr dan arahnya.Reaksi di tumpuan Fn(kg) karena Kr dan arahnya.Reaksi di tumpuan Fn(kg) karena Kr dan arahnya7.Beban radial gabungan r (kg)Beban aksial gabungan a (kg)a8. Bantlan Aab9. nomor nominal yang dipilih sementaraKapasitas nominal dinamis spesifikC (kg)Kapasitas nominal statis spesifik Co (kg)10. faktor beban fw11. factor-faktor e,V,X,Y12. Beban radial ekivalen Pr(kg)beban radial ekivalen untuk masing-masing putaran Pr113. putaran rata-rata (rpm)14. Beban rata-rata (kg)15.Faktor putaran faFactor umur fh16.umurLh (h)Umur keandalan Ln (h)17.Lh atau Ln:lhnbb