48 BAB III BANTALAN (BEARING) Tujuan Pelajaran: Mengidentifikasi, menyeleksi, dan memasang bantalan ke dalam peralatan mekanis yang dipilih. Kriteria Penilaian 1. Mengidentifikasi dan menyebutkan aplikasi bantalan. 2. Memasang bantalan ke dalam peralatan mekanis. 3. Mengambil sampel bantalan yang terpasang pada mesin dan memeriksa kondisinya. 3.1 Pendahuluan 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). Bearing adalah 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 bearing b. 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.
[email protected]
49 3.2 Pembebanan pada Bantalan (bearing) Karena bantalan (bearing) kemungkinan dapat terkena beban axial dan radial (Gambar 3.1), maka bantalan (bearing) tersebut dirancang untuk penggunaan khusus. Bantalan (bearing) radial digunakan jika hanya terdapat beban radial saja. Bantalan tekan (Thrust bearing) digunakan jika hanya terdapat beban axial (endways) saja. Sejumlah bantalan (bearing) ada yang dibuat untuk menahan kedua beban tersebut diatas yaitu axial dan radial. Beban tekan (thrust load) dapat dibawa oleh bantalan rol tirus (tapered roller bearings) dan sejumlah bantalan bola dan rol (misalnya jenis angular contact ball bearing dan spherical roller bearing). Pada bantalan ini, dikarenakan bentuknya, maka beban radial diubah menjadi beban dorong (thrust load).
Gambar 3.1 Beban yang bekerja pada Bantalan (bearing)
Dengan demikian menurut arahnya, beban yang bekerja pada bearing dibedakan atas : a)
Beban radial Adalah beban yang arahnya tegak lurus dengan poros.
b)
Beban Axial/ beban dorong Adalah beban yang arahnya sejajar dengan sumbu poros.
c)
Beban kombinasi Adalah beban radial dan aksial terjadi secara bersamaan.
Gambar 3.2 Gaya-gaya yang bekerja pada bearing
[email protected]
50
3.3 Jenis-jenis Bearing Berdasarkan jenis gesekan yang dialami, bearing dibedakan atas : 1.
Sliding Surface Bearing, disebut juga friction bearing karena gesekan yang dihasilkan masih relatif besar
2.
Rolling Contact Bearing, disebut juga anti-friction bearing karena gesekan yang dihasilkan hampir tidak ada.
Termasuk di dalam Sliding Surface Bearing adalah Plain Journal Bearing dan Thrust Bearing (Bantalan Dorong). Cirinya, kedua bantalan tersebut memiliki satu permukaan yang bergeser pada permukaan yang lain. Yang termasuk Rolling Contact Bearing adalah Ball Bearing dan Roller Bearing. Cirinya menggunakan elemen gulir di antara kedua permukaannya. 3.3.1 Sliding Surface Bearing A.
Plain Journal Bearing Plain bearing journal atau sleeve bearing terdiri atas sebuah sleeve atau selongsong
logam yang dipasang disekitar shaft. Bagian shaft yang berputar dalam bearing disebut journal. Sleeve logam tersebut ditutup dan dijaga posisinya oleh bearing housing. Bantalan luncur (plain bearing) (lihat Gambar 3.3) sering disebut bushing. Selama ‘bearing’ dan ‘bushing’ merupakan sinonim, kita menganggap semua rancangan tertentu sebagai bantalan (bearing). Bantalan luncur (plain bearing) menggunakan sedikit ruang dan umumnya harganya lebih murah dibandingkan dengan bantalan gelinding (antifriction bearing). Bantalan luncur (plain bearing) dipakai dengan pertimbangan apabila mesin sering dilakukan perbaikan dan tempatnya mudah dijangkau, serta mesinnya yang dirancang sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk proses penggantian.
Gambar 3.3 Tipe bantalan luncur (Typical plain bearing)
Plain Journal Bearing hanya mampu menahan gaya dengan arah radial, menjaga agar shaft tidak bergerak naik turun atau ke samping, tapi tidak dapat menahan gerak poros arah axial yaitu arah sepanjang garis sumbu shaft. Pada shaft yang hanya ditahan secara radial terdapat masalah berupa gerak maju mundur poros.
[email protected]
51 Bagian-bagian utama Plain Journal Bearing terdiri dari sleeve, oil groove, oil hole dan retainer lug (pada split bush)
Gambar 3.4 Bagian-bagian utama Plain Journal Bearing
Ciri-ciri Plain Journal Bearing : 1.
Poros berputar dalam ruang tertutup yang halus permukaannya, permukaan poros dan permukaan bearing diberi pelumas untuk mengurangi gesekan.
2.
Plain Journal Bearings hanya mampu menahan gaya arah radial, tidak ke arah axial.
Keuntungan-keuntungan Plain Journal Bearing: 1.
Dapat mengurangi friksi/gesekan yang terjadi
2.
Dapat disesuaikan dengan beban dan kecepatan putaran yang diterima
3.
Mudah dalam penggantian
3.3.2 Jenis-jenis Plain Journal Bearing Berdasarkan Bentuk Bushingnya 1. Plain Bush Plain bush seperti pada gambar 3.5 biasanya dibuat dengan menyesuaikan lubang supaya semua gerakan terjadi diantara bush dan shaft. Bush umumnya memerlukan scraping atau reaming untuk memasang shaft setelah mendapat tekanan. Plain bearing menopang beban radial. .
Gambar 3.5 Plain Bush
2. Wrapped Bush Wrapped bush (gambar 3.6) terbuat dari potongan metal yang berbentuk silinder. Metal ini diperalati dengan bearing yang berkwalitas tinggi dengan ketebalan kira-kira 0,1 mm dan oleh karena itu alat ini tidak boleh dipasang ke shaft dengan menggunakan scraping atau reaming. Bushes yang dibawah ukuran dapat dipakai untuk shaft yang aus atau diperbaiki.
[email protected]
52 Jenis bush ini sangat umum untuk mesin produksi berskala banyak yang memerlukan penggantian part. Alat ini dibuat dengan sangat teliti dan relatif murah.
Gambar 3.6 Wrapped Bush
3. Flanged Bush Bush ini (Gambar 3.7) memiliki flange di bagian ujungnya, yang mana disesuaikan dengan shoulder dan collarnya pada shaft, yang akan menahan beban trust (axial).
Gambar 3.7 Flanged Bush 4. Solid Bush Plain
Bush,
Wrapped
Bush
dan
Flange
Bush
pemasangannya
dengan
cara
memasukkannya lewat salah satu ujung shaft. Bearingnya utuh, tidak terbelah karena itu disebut juga Solid Bush 5. Split Bush Jika untuk Pemasangan dan Pembongkaran bearing tidak dapat dilakukan dengan melepas shaft (karena terlalu besar, terlalu panjang atau terlalu rumit), atau jika bearing harus disetel setiap saat, maka bearing harus dapat dibelah dan tiap bagiannya dipotong oleh housing. Agar Bushing dapat melekat kuat pada lubang maka setengah bearing bagian atas dilebihkan 0,02 sampai 0,05 mm dari batas housing dan cap. Apabila cap dikencangkan maka bushing akan menempel ketat pada lubang (Gambar 3.8). Setengah bearing diberi scraping (kecuali pada wrapped bushes tidak boleh diberi scraping) untuk memasang ke shaft. Split sheel dipilih sesuai dengan ukuran shaft. Posisi yang tepat akan didapatkan apabila dowel digunakan.
[email protected]
53
Gambar 3.8 Split Bush 3.3.3 Thrust Bearing Bearing terdiri dari antara lain Kingsbury Thrust Bearing, Tapered Land Bearing dan thrust washer/plate. 1. Kingsbury Thrust Bearing Kingsbury thrust bearing (Gambar 3.9) adalah Thrust Bearing yang dilengkapi dengan tilting pad (bantalan mining). Bearing ini memiliki elemen berputar (disebut Thrust Runner-berupa collar pada shaft) dan elemen tetap (terdiri atas segmen-segmen miring yang memikili sumbu/pivoted). Ketika bearing bekerja, segmen-segmen tersebut akan miring sehingga memungkinkan terjadinya aliran oli. Pelumasan terjadi di antara segmen-segmen bearing dan collar. Segmen-segmen tersebut memungkinkan pemikulan gaya yang lebih besar karena adanya distribusi oli yang lebih baik pada bidang kontak. Selain itu segmen-segmen itu bertumpu pada pelat-pleat perata yang akan menyamaratakan gaya pada masing-masing segmen bearing sehingga menjamin tidak adanya satu segmen yang kelebihan beban (overload).
Gambar 3.9 Kingsbury Thrust Bearing 2. Tapered Land Bearing
[email protected]
54 Jenis Thrust Bearing lainnya adalah Tapered Bearing (Gambar 3.10). Pada bearing ini elemen stasioner (diam) berupa satuan tunggal yang utuh. Permukaan bearing dibagi dalam segmen-segmen yang disebut land dan dipisahkan oleh beberapa alu radial. Masing-masing land dibuat agak tirus (tapered) agar pelumasannya optimal. Pelumasan terjadi antara bearing dan collar.
Gambar 3.10 Tapered Land Bearing
3. Thrust Washer/Thrust Plate Thrust washer adalah solid bearing yang tipis yang digunakan hanya untuk beban aksial, biasanya digunakan pada shaft di sisi gear dan bearing yang lainnya (Gambar 1-11). Thrust washer terbuat dari kombinasi bronze dan steel, aluminium dan steel, atau lead dan tin.
Gambar 3.11 Thrust washer Untuk pelumasan, pada thrust washer terdapat groove oli atau kantung oli (ball indentation) atau kombinasi keduanya (Gambar 3-12). Untuk menjaga agar trust washer tidak ikut berputar dengan shaft, maka pada trust washer dapat diberi pengunci (lock tab) seperti terlihat pada gambar 3-13.
[email protected]
55
Gambar 3.12 Thrust washer yang memiliki kombinasi groove dan kantung oli
Figure 3.13 Thrust washer dengan lock tab. 4. Trust Plate Thrust plate juga digunakan untuk mengontrol beban aksial di sepanjang axis (garis sumbu) dari shaft. Thrust plate dibuat dari material yang sama dengan trust washer dan tersedia dalam berbagai macam bentuk dan ukuran.
[email protected]
56
Gambar 3.14 Contoh-contoh Thrust plates
Gambar 3.15 Contoh penggunaan Thrust plate. 3.3.4 Bantalan Gelinding Bantalan 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.
Gambar : 3.16 Jenis bantalan gelinding dilihat dari kode bantalan (dalam lingkaran)
[email protected]
57 Secara prinsip, berdasarkan tipe elemen yang berputar bantalan gelinding dapat dibedakan menjadi antara lain : - Bantalan bola (ball bearing) - Bantalan tong (barrels bearing) - Bantalan silinder (Cylinder bearing) - Bantalan kerucut (taper bearing) - 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. 3.3.4.1 Konstruksi bantalan gelinding Untuk menjelaskan konstruksi dan operasi bantalan gelinding diperlukan gambar penampang bantalan tersebut.
Cincin luar
Cincin dalam Elemen Gelinding
Sangkar
Gambar. 3.17 Penampang bantalan gelinding Nama - nama bantalan gelinding : 1. Elemen yang berputar (bola, silinder, tong, kerucut atau jarum), selalu dipasang pada jarak yang telah ditentukan dan keberadaannya karena sangkar.
[email protected]
58 2. Cincin dalam (inner ring) berputar yang kecepatannya sama dengan putaran poros. 3. Cincin luar (outer ring) keberadaannya tetap dan tidak berputar. 4. Bantalan gelinding memiliki keuntungan dan kerugian yang spesifik bila dibandingkan dengan bantalan luncur. Keuntungan : -
Keausan kurang
-
Panas yang ditimbulkan kurang
-
Gesekan konstan pada setiap putaran
-
Pemakaian pelumas minimum
-
Ukuran lebarnya kecil
-
Mudah untuk mengganti
-
Elemen standart dapat didapat dimana-mana
Beberapa kerugian : -
Untuk beban kejut (getaran karena ketidak seimbangan komponen mesin) bantalan akan lebih cepat rusak.
-
Lebih sensitif terhadap debu dan kelembaban.
-
Lebih mahal
3.3.4.2 Pemasangan dan Pelepasan bantalan gelinding. Pemasangan bearing pada komponen mesin, komponen tersebut pertama-tama harus benar-benar balance agar bearing dapat bertahan dengan baik. 1. Alignment (pengaturan sumbu poros pada mesin harus benar-benar sejajar). 2. Proses pemberian beban,pemberian beban ini harus sesuai dengan jenis bearing yang 3.
digunakan Pengaturan
apakah posisi
itu
beban
bearing
radial pada
atau
beban
poros
aksial. .
4. Clearance bearing, metode pemasangan dan peralatan yang digunakan. 5. Toleransi dan ketepatan yang diperlukan, pada saat pemasangan bearing pada poros, maka toleransi poros pada proses pembubutan harus diperhatikan karena hal hal tersebut mempengaruhi keadaan bearing . Pemasangan bearing yang berlubang silinder, hal yang perlu diperhatikan jika akan memasang bearing yang lubangnya silinder adalah sbb : 1. Gaya pemasangan harus dikenai pada ring dalam 2. Kode bearing diletakkan diluar 3. Jangan menekan secara langsung pada “sangkar” dan bola bearing 4. Gunakan batang perantara (sleeve) agar penekanan dapat merata 5. Pemasangan bearing yang berlubang silinder pada poros dengan suaian sesak, dapat dilakukan dengan cara dipukul dengan palu, dipres dengan
[email protected]
59 perantara batang lain atau dengan cara pemanasan. Penekanan harus dikenakan pada ring dalam. 6. Untuk lebih memudahkan pemasangan bearing pada poros, dapat dilakukan dengan cara pemanasan. Sebelum bearing dipasang, bearing dipanaskan lebih dahulu pada temperature 900 C sampai 950 C denganpemanasan oli atau pemanasan induksi. Pemanasan ini tidak boleh lebih dari 1250 C, karena akan merusak “sangkar” bearing. Gunakan sarung tangan untuk keamanan. Pemasangan bearing yang berlubang kerucut 1.
Sebelum memasang, periksalah bearing dan tanda kerucutnya.Pemasangan dapat dilakukan dengan pengencangan mur pengunci(locking nut), menggunakan kunci kait (hook spanner), dengan adaptor peluncur atau dengan suaian sesak pada poros.Untuk menentukan tingkat kekencangannya, kencangkan dengan kekuatan tangan dan kemudian periksa celah radialnya (radial clearance)dengan menggunakan feeler gauge.
2. Pemasangan dengan pemanasan oli 3. Pemasangan dengan pemanasan induksi Pelepasan bearing berlubang silinder 1. Untuk melepas bearing lubang silinder yang dipasang pada poros dapat menggunakan tracker atau puller secara manual.Hal yang harus diperhatikan dalam melepas bearing adalah : 2. Gaya penarikan dikenakan pada cincin dalam 3. Jangan sekali-sekali mengeluarkan dengan cara memukul secaralangsung dengan palu pada cincin luar 4. Jika penarikan dikenakan pada cincin luar, putar bearing ketikamenariknya. 5. Pemasangan dengan mur pengunci 6. Pelepasan bearing dengan puller 7. Pemasangan dengan adaptor peluncur Pemasangan suaian sesak pada poros 1. Jika memungkinkan, pelepasan bearing yang dipasang pada poros dapat juga dilakukan dengan menggunakan cara pengepresan.Untuk bearing yang dipasang pada lubang, pelepasan bearing dapatdilakukan dengan puller khusus, dengan pukulan palu melalui perantaraatau dengan drift. 2. Selain itu dapat juga menggunakan hydraulic oil injection puller dengan gaya penarikan 500 kN Penyebab kerusakan: 1. Kesalahan bahan
[email protected]
60 2. Penggunaan bearing melewati batas waktu penggunaannya (tidak sesuai dengan petunjuk buku fabrikasi pembuatan bearing). 3. Pemilihan jenis bearing dan pelumasannya yang tidak sesuai dengan buku petunjuk dan keadaan lapangan (real). 4. Pemasangan bearing pada poros yang tidak hati-hati dan tidak sesuai standart yang ditentukan. 5. Terjadi misalignment 6. Karena terjadi unbalance (tidak imbang), 7. Bearing kurang minyak pelumasan Perawatan Bantalan: Kontrol rutin bantalan gelinding : 1. Mendengarkan Letakkanlah sepatang kayu atu obeng atau benda lain yang sejenis menempel pada rumah bantalan, sedekat mungkin pada lokasi dekat bantalan. Letakkanlah telinga anda pada ujung batang yang lain dan dengarkan. Jika bantalan masih bagus maka akan terdengar suara yang lembut, tapi jika rusak makaa akan terdengar suara berisik.. 2. Merasakan (meraba) Kontrol ini suhu bantalan gelinding dilakukan ddengan termometer, atu dengan cara sederhana dengan menempelkan tangan pada rumah bantalan. Jika suhu naik tidak seperti biasanya, maka hal tersebut merupakan indikasi ketidakberesan, seperti: kotoran, kelonggaran, kelebihan beban, keausan, dan gesekan pada bantalan 3. Melihat Periksalah kondisi sil yang yang berada didekat bantalan untuk memastikan cairan panas atau kotoran maupun pengkarat tidak dapat memasuki bantalan. 4. Melumasi Pelumasan dengan gemuk : bersihkan dulu nipel dan rumah bantalan dengan lap, kemudian buka cover rumah bantalan dan bersihkan dari gemuk yang lama hingga bersih,
lalu
masukkan
grease
yang
baru.
Pelumasan dengan minyak (oli) : periksalah kembali ketinggian oli dan isi kembali bila kurang, jika oli harus diganti maka oli lama harus di tap dan dibersihkan dengan oli yang sejenis sebelum diisi kembali. Oli yang terdapat dalam bak pelumas cukup diganti sekali saja dalam setahun asalkan temperatur tidak lebih dari 50
0
C dan tidak terjadi
pencemaran oli selama itu. Selain itu cara pencegahan kerusakan pada bearing juga dapat melakukan hal-hal dibawah ini: 1. Melakukan penggantian bearing sesuai umur waktu kerja yang telah ditentukan.
[email protected]
61 2. Mengganti bearing yang sesuai dengan klasifikasi kerja 3. Melakukan pemasangan bearing dengan hati-hati sesuai standar yang telah ditentukan. 4. Melakukan alignment pada poros pompa dan penggeraknya. 5. Melakukan tes balancing pada poros dan impeller. 6. Memasang deflektor pada poros dan pemasangan rubber seal pada rumah bantalan dan perbaikan pada seal gland, untuk mengantisipasi kebocoran
[email protected]
