RANCANG BANGUN ALAT PEMASANG BEARING DENGAN SISTEM PEMANASAN RUMAH BEARING

DAN POROS DENGAN SISTEM PENDINGIN

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan

Program Pendidikan Diploma III

SPESIALISASI PERAWATAN DAN PERBAIKAN

PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK

oleh :

1. ABDUL RAHMAN RKT. NIM: 1105012092 2. DOHOT SINAGA NIM: 1105012120 3. HORAS P. SIREGAR NIM: 1105012138 4. KURNIAWAN SIMANGUNSONG NIM: 1105012150 5. RAJA ADI G. NIM: 1105012174

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

2014

ii  

INTISARI

Rancang Bangun Alat Pemasang Bearing dengan Sistem Pemanasan Rumah

Bearing dan Poros dengan Sistem Pendingin

Bearing merupakan komponen penting dari motor dan generator, bearing

digunakan sebagai penyangga shaft rotor yang berfungsi mengurangi gesekan

antara shaft rotor dan rumah bearing. Kerusakan pada bearing dapat

mengakibatkan meningkatnya konsumsi daya, gesekan besar sehingga

menimbulkan getaran yang berlebih dan kebisingan suara pada motor maupun

generator.

Menurut survey SKF, 16 % dari kerusakan dini pada bearing diakibatkan

dari cara pemasangannya yang tidak sesuai dengan ketentuan yaitu ; bearing

dimasukkan pada shaft rotor secara paksa dengan cara dipukul atau dipanasi

dengan las asetelin.

Pada proyek akhir ini telah dirancang sebuah Alat Pemasang Bearing

dengan Sistem Pemanasan Rumah Bearing dan Poros dengan Sistem Pendingin.

Alat ini menggunakan kompor gas sebagai pemanasan rumah bearing. Dengan

alat ini, rumah bearing yang dipanasi akan mengalami pemuaian/pertambahan

diameter, sehingga diameter rumah bearing melewati nilai toleransi bearing, maka

bearing dengan mudah dipasangkan pada rumah bearing. Sebaliknya dengan

pemasangan poros dengan sistem pendingin, alat ini menggunakan nitrogen cair

sebagai pendingin. Poros yang didinginkan akan mengalami penyusutan diameter,

sehingga poros dapat dipasangkan dengan mudah pada bearing.

Kata kunci : Bearing, pemanasan rumah bearing, pendinginan poros.

iii  

ABSTRACT

Mounting tool bearing design with housewarming system of bearing and

shaft with the cooling system.

Bearing is as an important component from engine and generator,

bearing is used as a buffer of rotor shaft that was functioning to realive friction

and house of bearing. The damage of bearing could give effect to increase

capacity consumpsion, and big friction so it made over friction and noise of

engine or generator.

According to SKF survey, 16% from the earlier damage of bearing was

caused by the set that was not appropriate with the stipulatin such as; bearing

was entered into rotor shaft by hitting or warmed with asetelinforcely.

On this last project had been designed a set tool of bearing with the

housewarming system and shaft with cooling system. The tool used a gas stove as

a housewarming of bearing. By this tool, house of bearing which was warmed

would get expansion/ accreation diameter, so the diameter of bearing’s house

passed the tolerance value, then the bearing was easy to be mounted on bearing’s

house. On the contrary the mounting of shaft with cooling system, the tool used

liquid nitrogene as a cooler. The shaft which was cooled would get diameter

reduction, so that the shaft could be mounted on bearing easly.

Key word: bearing, housewarming, cooling shaft.

 

 

iv  

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

dan rahmat-Nya yang telah memberikan kesempatan, pengetahuan, pengalaman,

kekuatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Laporan tugas akhir ini berjudul “Rancang Bangun Alat Pemasang

Bearing dengan Sistem Pemanasan Rumah Bearing dan Poros dengan Sistem

Pendingin. Dengan tujuan untuk menyelesaikan sebagian persyaratan dalam

menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Mesin, Program Studi Teknik

Mekanik.

Sesuai dengan judulnya, dalam laporan tugas akhir ini akan dibahas untuk

mengetahui cara kerja dan perancangan Alat Pemasang Bearing dengan Sistem

Pemanasan Rumah Bearing dan Poros dengan Sistem Pendingin yang sesuai

dengan perencanaan dan komponen-komponen yang digunakan.

Dalam proses pembuatan laporan tugas akhir ini, penulis telah mendapat

bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi, maupun

dari segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

1. M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan;

2. Idham Kamil, S.T.,M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri

Medan;

3. Joni Indra, S.T.,M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik, Politeknik

Negeri Medan;

4. Ir. Achmad Irianto, M.T., Dosen Pembimbing penulis yang telah

meluangkan waktu dan tenaganya dalam memberikan saran serta petunjuk

dalam menyelesaikan laporan ini;

5. Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan;

6. Administrasi Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan;

7. Seluruh keluarga tercinta khusunya buat Ayahanda dan Ibunda penulis

yang terus memberi semangat dan memberikan dukungan materi,

semangat dan doa sehingga laporan ini bisa diselesaikan;

v  

8. Seluruh mahasiswa semester VI angkatan 2014 yang turut berpartisipasi

dalam memberikan dukungan dan masukan kepada penulis.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada lembaga pendidikan

yaitu Politeknik Negeri Medan, yang telah memberi bantuan dalam pembuatan

laporan ini.

Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini terdapat kekurangan

dan kesalahan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang

bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini

dan juga sebagai masukan bagi penulis.

Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua orang

yang membacanya dan yang akan membahas hal yang sama.

Medan, 27 Agustus 2014

Hormat Penulis,

1. Abdul Rahman Rkt. NIM: 1105012092 1.

2. Dohot Sinaga NIM: 1105012120 2.

3. Horas Siregar NIM: 1105012138 3.

4. Kurniawan Simangunsong NIM: 1105012150 4.

5. Raja Adi G. NIM: 1105012174 5.

vi  

DAFTAR ISI

Halaman

SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ........................................................ ii

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................ iv

INTISARI ............................................................................................. vii

ABSTRACT ......................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ......................................................................... ix

DAFTAR ISI ....................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................... xv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xvi

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................... xvii

BAB I. PENDAHULUAN .................................................................... 1

A. Latar Belakang ........................................................................... 1

B. Perumusan Masalah ................................................................... 3

C. Tujuan ........................................................................................ 3

D. Manfaat ...................................................................................... 4

E. Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 4

BAB II. LANDASAN TEORI ............................................................... 5

A. Bearing ………………………………………………….…….. 5

1. Sejarah bearing ……………………………………….…… 5

2. Klasifikasi bearing ………………………………………... 6

B. Baja ………………………………………………………….... 8

1. Baja karbon ……………………………………………….. 9

vii  

a. Baja karbon rendah (low carbon stell) ………………… 9

b. Baja karbon menengah (medium carbon stell) ……….. 10

c. Baja karbon tinggi (high carbon stell) ………………... 10

2. Baja paduan ………………………………………………… 10

3. Unsur campuran pada baja …………………………………. 11

a. Unsur campurab dasar (karbon) ……………………….. 11

b. Unsur campuran lain …………………………………... 11

C. Aluminium ……………………………………………………… 12

1. Sifat aluminium …………………………………………….. 12

a. Sifat fisik ……………………………………………….. 12

b. Sifat kimia ……………………………………………… 13

c. Sifat mekanik …………………………………………… 13

D. Teori dan konsep dasar rancang bangun ……………………….. 14

E. Komponen utama alat ………………………………………….. 15

1. Nitrogen cair (Liquid nitrogen) …………………………….. 15

2. Kompor gas ………………………………………………… 16

a. Perpindahan panas secara konduksi …….......................... 17

b. Perpindahan panas secara konveksi ………….................. 17

c. Perpindahan panas secara radiasi ..................................... 18

d. Perhitungan muai panjang ................................................ 18

3. Tabung nitrogen cair ………………………………………… 19

4. Tabung isolasi pendingin …………………………………… 20

a. Perhitungan perpindahan kalor pada tabung isolasi

Pendingin ……………………………………………….. 21

5. Selang ………………………………………………………. 22

BAB III. PEMBAHASAN .................................................................... 23

A. Komponen – komponen utama .................................................. 23

B. Prinsip kerja alat ………………………………………………. 24

C. Toleransi suaian ……………………………………………….. 25

D. Perhitungan perpindahan kalor pada rumah bearing ………...... 29

1. Baja karbon ……………………………………………….. 29

2. Aluminium ………………………………………………... 30

E. Perhitungan perpindahan kalor pada poros …………………... 31

viii  

1. Baja karbon ……………………………………………….. 31

2. Aluminium ……………………………………………....... 32

F. Perhitungan perpindahan kalor pada tabung isolasi pendingin.... 33

G. Perhitungan muai panjang pada rumah bearing ………….......... 36

1. Baja karbon ……………………………………………...... 36

2. Aluminium ………………………………………………... 37

H. Perhitungan penyusutan panjang pada poros ………………..... 38

1. Baja karbon ……………………………………………...... 38

2. Aluminium ……………………………………………....... 39

BAB IV. PERAWATAN DAN PERBAIKAN ALAT ...................... 40

A. Pengertian perawatan ………………………………………….. 40

B. Perawatan bagian – bagian utama alat ………………………... 42

1. Kompor gas ……………………………………………….. 42

2. Tabung nitrogen cair ……………………………………… 42

3. Selang ……………………………………………………... 42

4. Tabung isolasi pendingin …………………………………. 42

BAB V. PEMBUATAN ……………………………………………... 43

A. Komponen – komponen alat …………………………………. 43

1. Komponen yang dibuat …………………………………... 43

a. Pembuatan kerangka alat …………………………….. 43

b. Tabung nitrogen …………………………………….... 44

2. Komponen yang dibeli …………………………………… 44

B. Perakitan ……………………………………………………… 44

C. Analisa biaya …………………………………………………. 44

1. Biaya pembelian material ………………………………… 46

2. Biaya pengerjaan alat …………………………………….. 48

3. Biaya pemakaian listrik …………………………………... 48

4. Total biaya ………………………………………………… 49

5. Analisa titik impas ................................................................ 50

ix  

BAB VI. PENUTUP ………………………………………………… 53

A. Kesimpulan ……………………………………………………. 53

B. Saran …………………………………………………………... 54

x  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Kereta celtic dan bearing kayu yang digunakan pada

kereta celtic .................................................................... 5

Gambar 2. Macam – macam bantalan gelinding ............................. 7

Gambar 3. Kompor gas .................................................................. 18

Gambar 4. Tabung nitrogen cair ..................................................... 20

Gambar 5. Tabung isolasi pendingin .............................................. 21

Gambar 6. Selang ........................................................................... 23

Gambar 7. Bagian – bagian alat pemasang bearing ......................... 24

Gambar 8. Rumah bearing, bearing, dan poros ............................... 28

Gambar 9. Rangka alat dan ukurannya ............................................ 42

xi  

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Bearing merupakan komponen penting bagi mekanisme mesin, bearing

yang digunakan sebagai komponen penyangga shaft rotor yang berfungsi

mengurangi gesekan antara shaft rotor dan housing. Kerusakan pada bearing dapat

mengakibatkan meningkatnya konsumsi daya, gesekan besar sehingga

menimbulkan getaran yang berlebihan dan kebisingan suara pada motor.

Bearing adalah kelengkapan penting suatu motor listrik, maka bearing

harus dirawat dengan baik dan cara pemasangan bearing harus dengan cara yang

benar. Pemasangan bearing pada shaft rotor motor-motor pada dunia industri

biasanya dilakukan dengan metode pemanasan dengan menggunakan las asetelin.

Kemudian setelah bearing tersebut panas , maka bearing dengan mudah dipasang

pada shaft rotor motor listrik. Pemasangan bearing dengan metode pemanasan

dengan menggunakan las asetelin dan dengan cara bearing di masukan pada shaft

rotor secara paksa dengan metode dipukul dipandang sebagai metode yang

kurang baik dan tidak benar.

Dari pertimbangan diatas maka didapatkan ide untuk mencoba membuat

rancang bangun Alat Pemasang Bearing dengan Sistem Pemanasan Rumah

Bearing dan Poros Dengan Sistem Pendingin.

Saat ini pemasangan bearing dan poros sering kita jumpai menggunakan

berbagai cara dengan metode manual, yakni dengan cara dipukul menggunakan

palu melalui tenaga manusia. Cara ini masih dianggap sebagai cara yang tepat

untuk memasang bearing terhadap rumah bearing maupun terhadap poros.

Menurut survey SKF, 16% dari kerusakan dini dari bearing diakibatkan dari cara

pemasangannya yang tidak sesuai dengan ketentuan yaitu : Bearing dimasukkan

pada shaft rotor secara paksa dengan cara dipukul atau dipanaskan dengan las

asetelin.

Logam memiliki perubahan karakter jika menerima perlakuan panas

maupun dingin. Beberapa karakter tersebut adalah logam akan mengalami

xii  

perubahan volume jika menerima suhu panas dan suhu dingin. Sifat – sifat

tersebut dapat dimanfaatkan dan dikembangkan yang dihubungkan dengan Alat

Pemasang Bearing dengan Sistem Pemanasan Rumah Bearing dan Poros

dengan Sistem Pendingin.

Bearing memiliki komponen – komponen yang saling terkait satu sama

lain yang terpasang diantara 2 ( dua ) cincin yang juga sebagai komponen

utamanya. Sementara poros merupakan batangan simetris yang berpenampang

yang umumnya berupa lingkaran. Bearing dan poros akan mengalami perubahan

bentuk yang tidak dikehendaki jika menerima pukulan yang mengakibatkan

penyimpangan kesesuaian fungsional utamanya.

Dengan menggunakan metode pemanasan terhadap rumah bearing yang

bertujuan agar diameter rumah bearing melewati nilai toleransi dari diameter

bearing, maka bearing dapat dipasangkan pada rumah bearing tanpa proses

pemukulan pada saat pemasangan. Sebaliknya dengan pemasangan poros dengan

metode pendinginan yang bertujuan agar diameter poros mengalami pengecilan

(menyusut). Sehingga poros dapat dipasangkan pada bearing tanpa proses

pemukulan.

B. Batasan Masalah

Karena luasnya permasalahan, penulis merasa perlu untuk membatasi

masalah yang akan dibahas didalam laporan ini, mengingat keterbatasan

waktu, tempat, kemampuan dan pengalaman.

Adapun hal-hal yang akan dibahas dalam rancang bangun ini adalah

sebagai berikut :

1. Bagaimana prinsip kerja alat pemasang bearing dengan sistem pemanasan

rumah bearing dan poros dengan sistem pendingin?

2. Bagaimana analisa biaya pembuatan alat pemasang bearing dengan sistem

pemanasan rumah bearing dan poros dengan sistem pendingin?

3. Bagaimana sistem perawatan dan perbaikan pada alat pemasang bearing

dengan sistem pemanasan rumah bearing dan poros dengan sistem

pendingin bila di bandingkan dengan sistem paksa (press) ?

xiii  

C. Tujuan

Berdasarkan batasan masalah tersebut maka tujuan perancangan alat

pemasang bearing dengan sistem pemanasan rumah bearing dan poros dengan

sistem pendingin ini adalah :

1. Untuk mengetahui prinsip kerja alat pemasang bearing dengan sistem

pemanasan rumah bearing dan poros dengan sistem pendingin;

2. Untuk mengetahui berapa biaya pembuatan dalam merancang alat

pemasang bearing dengan sistem pemanasan rumah bearing dan poros

dengan sistem pendingin;

3. Untuk mengetahui bagaimana sistem perawatan dan perbaikan alat

pemasang bearing dengan sistem pemanasan rumah bearing dan poros

dengan sistem pendingin bila di bandingkan dengan sistem paksa (press).

D. Manfaat

Manfaat tugas perancangan mesin ini diharapkan dapat bermanfaat

bagi:

1. Penulis sendiri, dimana dalam penulisan laporan ini penulis dapat menambah

wawasan tentang alat pemasangan bearing dengan sistem pemanasan rumah

bearing dan poros dengan sistem pendingin;

2. Masyarakat yang bergerak dalam bidang perindustrian untuk dapat

dikembangkan menjadi teknologi tepat guna;

3. Mahasiswa sebagai salah satu sumber untuk mengembangkan dan

membahas permasalahan yang sama untuk dijadikan bahan masukan atau

perbandingan sesuai apa yang dibahas yaitu mengenai alat pemasangan

bearing dengan sistem pemanasan rumah bearing dan poros dengan

sistem pendingin.

xiv  

E. Teknik Pengumpulan Data

Pengumpulan data mengenai rancang bangun ini diperoleh penulis

dengan cara :

1. Studi literature dengan mencari buku – buku yang ada dalam

perpustakaan Politeknik Negeri Medan, maupun sumber lain dari

luar yang berkaitan dengan perancangan mesin tersebut;

2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan

maupun dari pihak – pihak yang dapat membantu dalam

menyelesaikan tugas akhir ini yang memahami dan mengerti tentang

perancangan mesin tersebut.