SEJARAH BEARING

1.SEJARAH BANTALAN

Pada suatu peralatan/mesin dapat dipastikan bahwa terdapat banyak komponen yang bergerak baik dalam bentuk gerakan angular maupun gerakan linear. Gerakan relatif antar komponen mesin akan menimbulkan gesekan, dimana gesekan ini dapat menurunkan efisiensi mesin, meningkatnya temperatur, keausan, dan berbagai efek negatif 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 Kereta ini menggunakan bantalan kayu dan pelumas dari lemak hewan.

Gambar . 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 Bantalan untuk peralatan ini haruslah mampu menahan beban yang sangat besar serta umur teknis yang lama.

Gambar . Bucket wheel excavator dan jenis bantalan yang digunakan

BANTALAN:

Elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur.

Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.

Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya

              

2.FUNGSINYA

Fungsi Bantalan

Bantalan merupakan salah satu bagian dari struktur jalan rel yang mampu melayani

fungsi sebagai berikut :

a.       Mengikat/memegang rel dengan alat penambat, pelat andas dan bout, sehingga geometrik rel yang terkait dengan konsistensi lebar sepur tetap dapat terjaga (1067 mm untuk Indonesia) akibat gerakan rel arah lateral dan longitudinal.

b.      Menerima beban vertikal dan lateral yang disebabkan oleh beban statis rel dan beban dinamis akibat pergerakan kereta dengan baik.

c.    Mendistribusikan beban yang diterima bantalan kepada struktur fondasi yang ada di bawahnya dengan tegangan arah vertikal yang lebih kecil dan merata.

d.    Menstabilisasikan struktur jalan rel terhadap gaya lateral yang memaksa rel untuk bergeser ke arah luar (penyimpangan arah lateral).

e.       Menghindari kontak langsung antara rel dengan air tanah.

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 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. Aspek parameter pelumas, geometri, dan aspek lainnya akan dibahas pada sub-sub bab selanjutnya. Terlihat jelas dari gambar bahwa masing-masing tipe bantalan memiliki

kelebihan dan keterbatasan.

Ø  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.

Ø  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

Ø  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.

Ø  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 . (a) Kriteria pemilihan bantalan radial

Gambar . (b) Kriteria pemilihan bantalan aksial

Tabel . Kriteria pemilihan bantalan untuk kondisi lingkungan tertentu

3. KLASIFIKASINYA

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, bantalan dapat diklasifikasikan menjadi :

Ø  Bantalan radial/radial bearing : menahan beban dalam arah radial

Ø  Bantalan aksial/thrust bearing : menahan beban dalam arak aksial

Ø  Bantalan yang mampu menahan kombinasi beban dalam arah radial dan arah

Aksial

Gambar . 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 konstruksi bantalan luncur ditunjukkan pada gambar (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 (b). Klasifikasi bantalan gelinding berdasarkan bentuk elemen gelinding akan dibahas pada sub-bab selanjutnya.

Gambar . Konstruksi bantalan luncur dan bantalan gelinding

Klasifikasi Bantalan berdasarkan Gerakan Bantalan Terhadap Poros

(a)    Bantalan luncur.

            Terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

      (b) Bantalan gelinding.

            Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat.

Klasifikasi Bantalan Berdasarkan Arah Beban Terhadap Poros

(a)    Bantalan radial: Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.

(b)   Bantalan axial: Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

(c)    Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Bantalan Luncur

•         Mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban besar.

•         Konstruksinya sederhana dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah.

•         Karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan, bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar.

•         Pelumasan tidak begitu sederhana.

•         Panas yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada beban besar, memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara.

•         Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga dapat lebih murah

Bantalan Gelinding

•         Lebih cocok untuk beban kecil dari pada bantalan luncur

•         Putaran dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding

•         Karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelinding hanya dapat dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja.

•         Harga pada umumnya lebih mahal dari pada bantalan luncur.

•         Bantalan gelinding diproduksikan menurut standar dalam berbagai ukuran dan bentuk.

•         Keunggulan: gesekannya yang sangat rendah.

•         Pelumasan sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tak perlu pelumasan lagi.

•         Pada putaran tinggi bantalan ini agak gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.

MACAM-MACAM BANTALAN LUNCUR

a.  Bantalan radial poros

b.  Bantalan radial berkerah

c.  Bantalan aksial berkerah

d.  Bantalan aksial

e.  Bantalan radial ujung

f.   Bantalan radial tengah

4.APLIKASINYA

5.CARA PERAWATANNYA

Beberapa perbaikan bahan:

Sb dan Cu ditambahkan untuk menaikkan ketahanannya terhadap korosi,

Pb ditambahkan untuk menambah kemampuan menyesuaikan diri terhadap perubahan bentuk

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 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 . Lapisan pelumas diantara pemukaan yang berkontak

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 11-8 digunakan pada kondisi yang sangat khusus dimana dibutuhkan koefisien gesekan yang sangat rendah.

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 tinggi diperlukan untuk oli pelumas engine. Oli pelumas diklasifikasikan berdasarkan viskositas dan kandungan aditifnya

6. PROSES PEMBUATANNYA

Syarat Bahan untuk bantalan Luncur

1. Mempunyai kekuatan cukup (tahan beban dan kelelahan).
2. Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap, perubahan bentuk yang kecil.
3. Mempunyai sifat anti Las (tidak dapat menempel) terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam.
4. Sangat tahan karat.
5. Cukup tahan aus.
6. Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil yang terkurung di dalam bantalan.
7. Murah harganya.
8. Tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur.

Bahan-bahan Untuk Bantalan Umum

Paduan tembaga. Termasuk dalam golongan ini adalah perunggu, perunggu fosfor, dan perunggu timah hitam. 

Karakteristik:  kekuatan, ketahanan terhadap karat, ketahanan terhadap kelelahan, dan  penerusan panas sangat baik. Kekakuannya membuat bahan ini sangat baik untuk bantalan mesin perkakas. Kandungan timah yang lebih tinggi dapat mempertinggi sifat anti Las.

Logam putih. Termasuk dalam golongan ini adalah logam putih berdasar Sn (yang biasa disebut logam babit), dan logam putih berdasar Pb. Keduanya dipakai sebagai lapisan pada logam pendukungnya.