bearing

OUTLINES:

1. Bantalan Luncur (Sliding Contact

Bearing)

2. Bantalan Gelinding (Rolling Contact

Bearing)

3. Trnasmisi Sabuk (Belt Drive)

4. Transmisi Rantai (Chain Drive)

5. Roda Gigi (Gears)

EVALUASI:

1. Tugas/quis

2. Ujian Tengah Semester (UTS)

3. Ujian Akhir Semester (UAS)

Darmanto, ST., MT Jurusan Keteknikan Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian UB

SLIDING CONTACT BEARING

(Bantalan Luncur)

Tujuan dari suatu bantalan adalah untuk menopang beban, tetapi tetap memberi kemungkinan terjadinya gerakan relatif antara dua elemen dari sebuah mesin.

4

Klasifikasi A. Berdasar arah beban dari objek yang ditopang

1. Radial bearing 2. Trusht bearing

5

B. Berdasar sifat kontak

1. Sliding contact bearing/plain bearing (bantalan luncur) 2. Ball bearing/rolling contact bearing

6

Sliding Contact Bearing (Bantalan luncur)

Tipe bantalan luncur

Journal or sleeve bearings: bantalan luncur yang aksi luncuran sepajang keliling lingkaran atau busur lingkaran & membawa beban radial.

clearance bearings

7


Tipe bantalan luncur

1. Thick film bearings/hydrodynamic lubricated bearings. Bearing dan journal yang berputar terpisah penuh oleh lapisan pelumas

2. Thin film bearings/ boundary lubricated bearings. Terdapat kontak secara parsial antara journal dengan bearing, terdapat lapisan pelumas yang sangat tipis. 3. Zero film bearings. 4. Hydrostatic or externally pressurized lubricated bearings. Bearing/journal dapat menahan beban statis tanpa adanya grak relatif antara keduanya. Dicapai dengan adanya pelumas tekanan-paksa.

8

hydrodynamic lubricated bearings

Tekanan pada timbul dari: 1. wedge film lubrication: fluida mengalir dari ruang yang makin mengecil 2. squeezed film lubrication

Asumsi: 1. Hukum Newton untuk aliran fluida berlaku pada pelumas. 2. Tekanan konstan pada lapisan pelumas 3. Incompressible. 4. Viscositas konstan 5. Aliran satu dimensi, tidak terjadi kebocoran

9


1. wedge film lubrication

10


Sifat-sifat pelumasan hydrodinamik

1. Compressive strength. 2. Fatigue strength. 3. Comformability. Kemampuan material bearing untuk menyesuaikan

defleksi poros dengan berdeformasi plastis tanpa aus dan panas. 4. Embeddability. Kemampuan material bearing untuk menahan

partikel kecil, tidak membuat guratan pada bearing。 5. Bondability. Ikatan yang kuat antara partikel material penyusun

lapisan2 bearing 6. Corrosion resistance. 7. Thermal conductivity. Memiliki konduktivitas panas yang tinggi agar

cepat dalam melepas kalor 8. Thermal expansion. Memiliki koefisien ekspansi panas yang rendah,

agar dimensi tidak mengembang berlebihan (masih sesuai toleransi).

11


Bronzes: alloys of copper, tin and zinc

gun metal (Copper 88% ; Tin 10% ; Zinc 2%)

phosphor bronze (Copper 80% ; Tin 10% ; Lead 9% ; Phosphorus 1%)

Non-metallic bearings: carbon-graphite bearings self lubricating, dimensionally stable, chemically inert and can operate at higher temperatures food processing

• soft rubber bearings • Wood bearing • Nylon (plastic bearing) • Teflon (plastic bearing)

1. It has lower coefficient of friction

2. Up to 315°C as compared to 120°C for Nylon.

3. Dimensi stabil, 4. inert.

12

Lubricant

1. Liquid lubricants. Umum dipakai, bahan dari pengolahan minyak bumi dan sintetis. Murah dan stabil.

2. semi-liquid lubricant. Viskositas lebih tinggi dari liquid. Dipakai pada bearing dengan kecepatan rendah yang memiliki tekanan tinggi, atau jika minyak pelumas tidak bisa melumasi secara konstan.

3. Solid lubricants. Jika lapisan pelummas tidak bisa melumasi secara konsisten akibat adanya tekanan dan tenperatur. Misalnya, graphite yang bisa diccampur dengan minyak pelumas atau grease.

13

Properties of Lubricants

1. Viscosity. Ukuran tentang kemampu-aliran dari minyak pelumas.

Z = konstanta proporsionalitas, (viskositas absolut dari pelumas)

14

2. Oiliness. Ukuran kelumasan, gabungan antara sifat pelumas dan permukaan bearing.

3. Density: Densitas dari pelumas diukur dengan rumus:

ρ15,5 = 860 ~ 950 kg/m3

15

4. Viscosity index adalah variasi viskositas dalam beragam temperatur

Properties of Lubricants

5. Flash point merupakan suhu terendah di mana pelumas mengeluarkan uap yang cukup untuk terbakar sesaat (tidak membakar pelumas), yaitu saat jarak 6 mm di permukaan pelumas.

6. Fire point. Temperatur di mana uap pelumas akan terbakar yang dilanjutkan dengan pembakaran pelumas.

7. Pour point or freezing point. Temperatur ketika minyak berhenti mengalir ketika didinginkan

16

Istilah dalam Hydrodynamic Journal Bearing

1. Diametral clearance.

c = D – d

2. Radial clearance

3. Diametral clearance ratio.

4. Eccentricity, e.

5. Minimum oil film thickness (ho).

ho = c/4

6. Attitude or eccentricity ratio.

7. Short and long bearing.

l/d < 1, short bearing

l/d > 1, long bearing

l/d = 1, square bearing

17

Angka Karakteristik Bearing dan Bearing Modulus

Terkait dengan gesekan pada bearing koefisien gesek

Faktor ZN/p sangat penting dalam

mempreediksi performance

18

Angka Karakteristik Bearing dan Bearing Modulus

• 3 K = ZN/p, untuk perencanaan

normal nilai minimum dari

bearing modulus agar lapisan

pelumas tidak hilang akibat

beban/tekanan.

• 15 K = ZN/p, jika bearing

dikenai beban yang berfluktuasi

dan kondisi kejut yang besar.

19

Koefisien Gesekan

k = faktor koreksi

= 0,002 untuk l/d 0,75 ~2,8

Full-thick lubrication:

20

Critical Pressure/Minimum Pressure

• Kondisi di mana lapisan oli hilang, sehingga terjadi kontak antara bearing

dan journal/tap.

Bearing Characteristic Number: Sommerfeld Number

23

Heat Dissipated in a Journal Bearing

Q = μ W V (Nm/s = J/s = watt)

μ = koefisien gesek

W = beban pada bearing, N

V = Rubbing velocity, m/s

N = kelajuan journal/tap, rpm.

V = d dalam meter

Heat Generated in a Journal Bearing

C = koefisien panas yang hilang W/m2/°C,

A = luas permukaan bearing m2 = l × d,

tb = Temperatur permukaan bearing, °C,

ta = Temperatur udara/lingkungan, °C.

unventilated bearings = 140 to 420 W/m2/°C ventilated bearings = 490 to 1400 W/m2/°C

to = temp. Oli

ta = temp. udara

1. Untuk perencanaan yang baik, temp. oli < 60°C, jika lebih, maka viskositas hilang.

2. Pada kasus temp. Operasi tinggi, maka perlu redesain atau sirkulasi air pendingin

melalui coil pada bearing.

3. Massa oli untuk membuang panas adalah

m=massa oli, kg/s; S = panas spesifik oli, 1840 ~2100 J/kg/oC; t = perbedaan antara temp.

masuk dan keluar dari oli. 24

Procedur Desain Journal Bearing (beban bearing, diameter dan kecepatan poros diketahui)

1. Menentukan panjang bearing dengan menentukan rasio l/d (Tabel 26.3.

Design Value for Journal Bearing)

2. Memeriksa bearing pressure dari tabel yang sama, p = W/(l . d)

3. Asumsi jenis pelumas dari tabel SAE (Tabel 26.2). Temperatur operasi

harus (26.5°C - 60°C) dengan max temp 82°C untuk temperatur instalasi)

4. Menentukan ZN/p sesuai dengan temperatur asumsi, dan diperiksa dengan

tabel 26.3.

5. Menentukan clearance ratio c/d (tabel 26.3)

6. Menentukan koefisien gesek

7. Menentukan panas yang dihasilkan

8. Menentukan panas yang dibuang

9. Menentukan thermal equilibrium (keetimbanga panas) untuk menjamin

panas yang dihasilkan sama dengan panas yang dibuang Jika panas yang

dihasilkan > yang dibuang, dihitung ulang atau diberi pendingin (cooler)

25

Procedur Desain Journal Bearing (beban bearing, diameter dan kecepatan poros diketahui)

Design a journal bearing for a centrifugal pump from the following data :

Load on the journal = 20 000 N; Speed of the journal = 900 r.p.m.; Type of oil is

SAE 10, for which the absolute viscosity at 55°C = 0.017 kg / m-s; Ambient

temperature of oil = 15.5°C ; Maximum bearing pressure for the pump = 1.5 N /

mm2.

Calculate also mass of the lubricating oil required for artificial cooling, if rise of

temperature of oil be limited to 10°C. Heat dissipation coefficient = 1232

W/m2/°C.

26


http://media.noria.com

27


28

bearing

Documents