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