Download - BAB I for thrust bearing
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
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
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.
Bantalan merupakan komponen mesin yang berfungsi menumpu poros yang
mempunyai beban tertentu, sehingga gerak berputar atau gerakan bolak balik dapat
berlangsung dengan halus, aman dan komponen tersebut dapat tahan lama. Bantalan
harus cukup kuat dan kokoh agar komponen mesin lain dapat bekerja dengan baik.
Bearing (bantalan) 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 bearing
tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem tidak dapat bekerja secara
semestinya. bantalan dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu bantalan luncur
(sliding bearing) dan bantalan gelinding(rolling bearing).
Bantalan aksial mampu menahan beban dalam arah aksial, bantalan aksial
memiliki kesamaan gerakan dengan bantalan luncur lainnya. Bantalan aksial yang
baik mempunyai syarat-syarat seperti mampu menumpu poros berputaran tinggi
dengan beban berat, konstruksi sederhana, pembuatan dan pemasangan dapat
dilakukan dengan mudah, gesekan sangat besar pada saat start sehingga
memerlukan torsi awal yang besar, pelumasan tidak sederhana, gesekan yang terjadi
1
sangat besar, panas yang dihasilkan cukup tinggi. Dengan sistem pelumasan yang
bai, bantalan luncur dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hamper tak
bersuara. Bantalan aksial tidak memerluakan ketelitian yang tinggi sehingga
harganya cukup murah. Untuk mendapatkan bantalan aksial yang memenuhi syarat
diperlukan bahan/material bantalan yang memeliki spesifikasi kekuatan yang baik
untuk menahan beban dan kelelahan, mampu menyesuaikan dengan lenturan poros
yang kecil, bersifat anti las (tidak menempel ke poros akibat gesekan), sangat tahan
karat, tahan aus, dapat menghilangkan/menyerap kotoran, harganya murah, tidak
terlalu terpengaruh dengan kenaikan temperature sehingga sering diapakai bahan
berupa Babbit metal (logam putih) : berdasarkan Sn dan Pb, Bronzes (tembaga dan
paduannya) : tembaga, perunggu fosfor, perunggu tima.
Pengaruh dari banyak faktor yang mempengaruhi penggunaan bahan tertentu
dan digunakannya bantalan aksial pada suatu sistem alat permesianan. Oleh hal itu
dibutuhkan perancangan terhadap fungsi dari bantalan aksial.
1.2 Perumusan Masalah
Dalam tugas perancangan ini kami membahas cara kerja bantalan aksial atau
axial bearing. Di dalamnya kami juga akan melakukan perhitunganuntuk
mendapatkan bentuk dan ukuran yang sesuai dengan perancangan kami.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam penulisan makalah ini kami hanya membahas permasalahan yang
meliputi perhitungan, cara kerja bantalan aksial, tidak meliputi pengujian bahan
serta proses pengecoran yang dialakukan pada pembuatan bantalan aksial. Serta
tidak meliputi perhitungan pada suatu sistem mesin yang lebih besar.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :
1. Merancang prinsip kerja dari bantalan aksial.
2. Merancang cara kerja dan fungsi dari komponen-komponen yang berada
pada bantalan aksial.
3. Merancang gaya-gaya yang bekerja pada saat bantalan bola sedang
digunakan.
4. Merancang kerja yang dapat dihasilkan pada bantalan aksial.
5. Merancang maksimum kekuatan kerja pada bantalan aksial.
1.5 Manfaat
Manfaat dari penulisan makalah ini adalah :
1. Dapat menambah wawasan dan pengetahuan bagi mahasiswa untuk
mengerti dan memahami kerja dari bantalan bola
2. Agar mahasiswa dapat melakukan perhitungan-perhitungan yang
bersumber dari literature-literatur sekaligus mengaplikasikan teori yang
didapat langsung di lapangan.
1.6 Metode Penulisan
Metode penulisan tugas perancangan ini adalah dengan menggunakan studi
literatur yang didapat dari perpustakaan Universitas Sriwijaya (UNSRI) inderalaya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bantalan dan Bantalan Aksial
2.1.1 Bantalan
Bantalan merupakan komponen mesin yang berfungsi menumpu poros yang
mempunyai beban tertentu, sehingga gerak berputar atau gerakan bolak balik dapat
berlangsung dengan halus, aman dan komponen tersebut dapat tahan lama. Bantalan
harus cukup kuat dan kokoh agar komponen mesin lain dapat bekerja dengan baik.
Secara umum bearing dapat diklasifikasikan dalam beberapa jenis antara lain :
Klasifikasi Bantalan
a. Berdasarkan gerakan, dikelompokkan dalam :
1.Bantalan luncur :
i. bantalan radial
ii. bantalan aksial
iii. bantalan khusus
2.Bantalan gelinding
3.Bantalan bola
4.Bantalan peluru
5.Bantalan jarum
6.Bantalan rol bulat
b. Berdasarkan arah beban, dikelompokkan dalam :
1.Bantalan radial : beban tegak lurus sumbu poros
2.Bantalan aksial : beban sejajar sumbu poros
3.Bantalan khusus : beban tegak lurus dan sejajar sumbu poros.
Berdasarkan konstruksi dan mekanisme mengatasi gesekan, bearing dapat
diklasifikasikan menjadi dua yaitu slider bearing (bantalan luncur) dan roller bearing
(bantalan gelinding)
Bantalan luncur adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu
poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung
dengan halus dan aman. Pada bantalan luncur terjadi gesekan luncur antara poros dan
bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara
lapisan pelumas. Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan
beban besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dipasang
dengan mudah. Karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan, bantalan luncur
memerlukan momen awal yang besar.
Pelumasan pada bantalan ini 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. Sedangkan
pada bantalan gelinding gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan bagian
yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol
bulat. 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 material yang
dipakai harus memiliki ketahanan dan kekerasan yang sangat tinggi. Bantalan gelinding
pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil dari padabantalan luncur, tergantung pada
bentuk elemen gelindingnya.
Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen
gelinding tersebut. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang sangat
rendah. Pelumasannya pun sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan ada yang
memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi. Meskipun ketelitianya sangat tinggi,
namun karena adanya gerakan elemen gelinding dan sangkar, pada putaran tinggi
bantalan ini agak gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.
Salah satu keuntungan bantalan gelinding dibandingkan bantalan luncur adalah
Ketelitian (presisi), pembebanan yang diijinkan dan perhitungan dari umur kerja,
berhubungan dengan pembuatan yang bermutu tinggi dalam pabrik khusus sehingga
memberikan keuntungan dalam penggunaan suku cadang.
2.1.2 Bantalan Aksial
Setelah penemuan roda, diketahui bahwa diperlukan sedikit usaha untuk
memindahkan objek menggunakan rol. Bukti arkeologi menunjukkan bahwa orang
mesir pada 2400 SM, rol digunakan untuk tenaga kerja yang menarik kereta luncur
membawa batu yang besar dan patung-patung. Bangsa asiria pada tahun 1100 SM
menggunakan rol kereta luncur untuk memudahkan mereka dalam membawa beban
yang besar. Setelah itu 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 .Oleh karena itu tak terelakan bahwa yang
menggunakan gerakan bergulir akan dikembangkan untuk digunakan dalam mesin yang
kompleks.
Gambar 2.1a : Kereta Celtic dan bantalan kayu yang digunakan
Sumber : http://masmukti.files.wordpress.comd
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 katalog 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.
Gambar 2.1b : Contoh thrust bearing modern
Sumber : http://fuadmje.wordpress.com/2013/06/26/bearing/
Bantalan Aksial atau Thrust Bearing adalah Bantalan yang biasanya menerima
arah beban yang ditumpu dan sejajar dengan sumbu poros.Seperti bantalan lain bantalan
ini mengizinkan rotasi antara bagian, tetapi mereka dirancang untuk mendukung beban
yang didominasi aksial. Bantalan aksial atau Thrust bearing ini juga terbagi dalam
beberapa jenis antara lain :
A. Bantalan Aksial jenis bola, terdiri dari bantalan bola yang didukung dalam
cincin, biasanya dapat digunakan dalam aplikasi dorong rendah di mana ada
sedikit beban aksial. Memiliki sudut kontak 90°, namun bantalan bola yang
sudut kontaknya melebihi 45° juga diklasifikasikan sebagai bantalan thrust.
Seperti bantalan bola radial, bantalan bola thrust sangat cocok untuk putaran
pada kecepatan tinggi. Untuk mencapai tingkat kemampuan penyelarasan
secara eksternal, bantalan bola thrust juga dipasan di sphrerical seats.
Sebuah bantalan bola thrust yang sudut kontaknya 90° tidak dapat
mendukung beban radial.
Gambar 2.1c : Bantalan aksial jenis bola
Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Thrust_bearing
B. Bantalan Aksial jenis roll , pada bantalan aksial jenis ini silinder bantalan
roll dorong terdiri dari roll silinder kecil yang diatur datar dengan sumbu
dimana letaknya mengarah ke sumbu bantalan. Mereka memberikan daya
dukung yang sangat baik dan efisien , tapi cenderung lemah karena
perbedaan dalam kecepatan radial dan gesekan yang lebih tinggi dari dengan
bantalan bola.
Gambar 2.1d : Bantalan aksial jenis roll
Sumber :
http://valuablemechanisms.files.wordpress.com/2010/05/thrust-bearing
C. spherical roller thrust bearing , bantalan jenis ini adalah bantalan rol yang
berbentuk sebuah bola namun pada bagian cincin depanya agak mengecil
jadi terlihat mengerucut bantalan jenis ini adalah bantalan rolling dengan
elemen tipe dorong yang memungkinkan rotasi dengan gesekan rendah, dan
memungkinkan pengaturan sudut. Bearing ini dirancang untuk mengambil
beban radial, dan beban aksial berat dalam satu arah.
Gambar 2.1e : spherical roller thrust bearing
Sumber : http://valuablemechanisms.files.wordpress.com/2010/05/thrust-
bearing
D. Michell Trust Bearing , diciptakan oleh insinyur Australia George Michell
(diucapkan Mitchell) yang dipatenkan penemuannya pada tahun
1905.bantalan ini mengandung sejumlah bantalan berbentuk sektor, disusun
dalam lingkaran di sekitar poros, dan yang bebas untuk poros. Ini membuat
daerah berbentuk baji minyak di dalam bantalan antara bantalan dan sebuah
disk yang berputar, yang mendukung dorong an Terapan dan menghilangkan
logam-logam-pada kontak.penemuan dari A.G.M michell ini diterapkan
untuk dorong blok di kapal. Dengan ukuran kecil (sepersepuluh ukuran
desain bantalan lama), gesekan rendah dan umur panjang dari penemuan
Michell memungkinkan pengembangan yang lebih kuat di mesin dan baling-
baling. Mereka digunakan secara ekstensif dalam kapal dibangun selama
Perang Dunia I, dan telah menjadi standar bantalan dan digunakan pada
poros turbin di kapal dan pembangkit listrik di seluruh dunia.
Gambar 2.1e : Michell thrust bearing
2.2 Bantalan Aksial Michell ( Michell Trust Bearing )
Anthony George Maldon Michell lahir pada tanggal 21 Juni 1870, merupakan
penemu dari bantalan aksial yang dinamakan sesuai namanya, bantalan aksial michell.
Beliau merupakan seorang insinyur mekanis Australia dari awal abad 20 dan salah satu
insinyur yang paling berpengaruh penting pada perkembangan bantalan. Michell lahir di
London sementara kedua orang tuanya berada di kunjungan ke Inggris dari Australia
yang mereka telah beremigrasi 17 tahun sebelumnya.Setelah keluarganya kembali ke
Maldon, Victoria, pada tahun 1872, Michell muda masuk salah satu sekolah dasar
negeri yang baru didirikan di daerah itu. Ia kemudian kembali ke Inggris dan pada saat
sekolah ia belajar tata bahasa, selepas tamat dan meninggalkan sekolah, A.G.M. Michell
telah menjadi mahasiswa dan menghabiskan satu tahun sebagai seorang mahasiswa
perguruan tinggi di Cambridge.
Gambar 2.2a : Anthony George Maldon Michell
Pada tahun 1889, ia kembali ke Australia dan belajar teknik sipil di Universitas
Melbourne, lulus pada tahun 1895. Untuk dua tahun berikutnya ia memperoleh
pengalaman praktis dalam teknik struktural dengan tegas Johns dan Waygood. Ia
kemudian kembali ke Universitas, dan menyelesaikan gelar Master teknik sipil tahun
1899. Beberapa tahun berikutnya dihabiskan dalam rekayasa hidrolik dan itu tidak
sampai awal 1900-an bahwa dia mengalihkan perhatiannya kepada teori pelumasan .
Kontribusi praktis yang besar didasarkan pada kemajuan yang dibuatnya dalam
teori pelumasan, dan dia juga membuat kontribusi penting untuk teori struktur. Pada
tahun 1905 ia mematenkan penemuan paling signifikan, pada terpivot bantalan dorong,
yang dirancang untuk mengamankan poros berputar, seperti poros baling-baling kapal,
dan melawan kekuatan besar (dorong) yang bertindak sepanjang batang. Keuntungan
dari bantalan ini atas kerah dorong tetap menggantikan yang ukurannya lebih kecil
banyak dan banyak gesekan yang lebih rendah. Hal ini menyebabkan efisiensi energi
meningkat karena itu mengurangi jumlah limbah panas yang dihasilkan. Hal itu
membuat besar turbin untuk kapal dan pembangkit listrik yang layak, mengarah ke
keuntungan lebih lanjut dalam efisiensi energi sebagai turbin efisiensi meningkat
dengan ukuran. Juga memiliki kehidupan yang lebih panjang daripada kerah tetap
dorong, dan jadi memerlukan sedikit pemeliharaan.
Gambar 2.2b : Salah satu bantalan aksial michell dan penerapanya
yang dirancang dan dibuat sendiri oleh A.G.M Michell
Bantalan ini secara komersial sukses, di pertama dalam aplikasi stasioner dan
kemudian dalam penggunaan laut, saat itu ia menjadi tipe standar. Sidang kapal yang
pertama adalah dalam dandang saluran Paris pada 1913, dan hal ini diikuti oleh
pencobaan dalam dua kapal perusak Royal Navy, Leonidas dan Lucifer. Percobaan yang
sukses, dan bantalan dorong dipasang pada banyak kapal Inggris yang dibuat selama
perang dunia pertama. Diperkirakan bahwa di tahun 1918 penemuan Michell saja
menyelamatkan Royal Navy setengah juta pon pada perusahaan batubara bill. Michell's
kakak laki-lakinya John, seorang matematikawan yang membuat kontribusi teoretis
penting dalam hidrodinamika dan elastisitas, dibuat fellow dari Royal Society pada
tahun 1902, dan George menerima penghargaan yang sama pada tahun tersebut.
Dalam beberapa tahun penemuan benar-benar merevolusi teknologi bantalan
dorong, khususnya di bidang propulsi Kelautan dan turbin uap. Perusahaan terbatas
bantalan aksial Michell didirikan di Newcastle upon Tyne, Inggris, pada tahun 1920.
Pemegang saham utama saat itu adalah Vickers, Fairfield Rowan, John Brown dan
Cammell Laird. Di tahun 1904 Michell menerbitkan sebuah makalah tentang optimasi
struktural yang secara luas dianggap makalah dalam disiplin. Sayangnya kegiatan di
daerah ini hanya mulai mendapatkan momentum beberapa setengah abad kemudian,
dengan munculnya komputer elektronik, dan selama masa hidupnya Michell pasti tidak
menyadari dampak dari karyanya dalam bidang ini. Crankless mesin (Aust) Pty Ltd
pada tahun 1920 Michell membentuk perusahaan mesin Crankless untuk
mengembangkan dan memproduksi mesin dengan desain menarik yang dihilangkan
dengan Crankshaft ditemukan di Engine paling otomotif dan stasioner.
Ia akhirnya dianugerahi Medali Kernot dari Universitas Melbourne pada tahun
1938 dan medali James Watt internasional lembaga mekanik insinyur, London in1943.
Pada tahun 1950, pada usia delapan puluh, Michell menerbitkan bukunya yang baik
tentang pelumasan.mempunyai gaya yang khas, buku ini luas namun ringkas, asli dan
mendalam, dan menyediakan titik awal yang baik untuk subjek mahasiswa. Anthony
George Malden Michell adalah seorang dengan gelar sarjana dan tinggal di Prospect
Hill Road, Camberwell, sampai kematiannya pada tahun 1959 pada usia delapan puluh
delapan.
Gambar 2.2c : Bantalan aksial Michell modern, sumbangsih besar dari
seorang insinyur terkenal Australia yang sampai saat ini bantalan ini
masih digunakan
BAB 3METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu Penelitian
Adapun waktu dari pembuatan penelitian ini adalah dari awal bulan Oktober
2014 sampai dengan bulan November 2014.
3.2 Sumber Data
Adapun sumber data yang digunakan dalam untuk penelitian ini, yaitu data
elektronik (internet) data dalam penelitian ini diambil dari beberapa web yang yang ada
di Internet dan situs-situs yang mengenai sambungan las, survey lapangan dalam
penelitian tentang bantalan aksial pada atox mill, Dan juga dari beberapa narasumber
yang kami wawancari ditempat.
3.3 Metode Penelitian
Karya ilmiah ini penulis menggunakan metode yang digunakan yaitu observasi,
dimana dilakukan dengan mengambil data, turun kelapangan mengenai Bantalan Aksial
pada Atox Mill.
3.4 Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan
satu cara yaitu teknik dokumentasi atau menggabungkan menjadi satu. Teknik ini
merupakan metode yang dilakukan dengan cara mengumpulkan data melalui situs-situs
di internet dan narasumber yang berhubungan dengan bantalan aksial atau Thrust
Bearing pada Atox Mill.
3.5 Teknik Analisis Data
Penulis menggunakan teknik analisis data kuantitatif. Ini dikarenakan untuk
mempermudah pengerjaan Penghitungan Bantalan aksial atau thrust bearing pada atox
mill.
Berikut adalah beberapa rumusan penting untuk melakukan teknik analisis data pada
pengerjaan laporan :
14