journal bearing maintenance

Click here to load reader

Post on 22-Oct-2015

132 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Journal Bearing

TRANSCRIPT

  • TUJUAN PERCOBAAN :

    1. Mengetahui tekanan yang terjadi dalam journal bearing.

    2. Mengetahui distribusi tekanan yang terjadi pada journal bearing untuk

    berbagai variasi kecepatan.

    3. Mampu menganalisa pengaruh putaran poros terhadap distribusi tekanan

    pada journal bearing.

    Spesifikasi alat :

    Journal Bearing : Motor AC 0.5, HP 1420 rpm.

    Diameter journal = 88 mm.

    Diamater bearing = 95 mm.

    Lebar journal = 86,5 min.

    Beban = 3 kg.

    Oli= SAE 20.

    DASAR TEORI :

    Bearing

    Bearing banyak digunakan dalam mendesain suatu mekanisme berputar.

    Tujuannya yaitu untuk memperhalus gerak putar dan mengurangi

    gesekan antara dua permukaan yang bergerak relatif satu sama lain. Bearing

    mempunyai beberapa jenis yaitu

    1. Journal bearing

    2. Rolling Bearing

    Journal bearing

    Journal bearing merupakan pendukung beban dalam kondisi radial.

    Penggunaannya dapat dipertimbangkan dari kemampuan menerima beban

    yang sangat tinggi. Journal bearing terdiri dari dua bagian utama, yaitu

    poros dan lubang silinder seperti pada gambar 1. Poros dikenal sebagai

    journal dan lubang silinder sebagai bearing. Poros yang berbantalan luncur

    dapat menghasilkan putaran yang sangat tinggi.

    PRAKTIKUM JOURNAL BEARING

  • Gambar 1. Sebuah Journal Bearing

    Pada journal bearing, permukaan pelumasannya besar, dapat

    meredam ayunan, kejutan maupun kebisingan. Untuk mengurangi gesekan

    antara poros dan lubang, silinder dapat dengan menggunakan pelumas.

    Pelumas yang digunakan dapat dalam bentuk cair, padat maupun gas.

    Jenis pelumas, akan mempengaruhi distribusi tekanan yang terjadi.

    Dalam aplikasi gerakannya dapat berupa :

    1. journal berputar, bearing diam

    2. journal diam, bearing berputar

    3. journal berputar, bearing berputar

    Jenis journal bearing ada dua macam, yaitu

    1. Full journal bearing,

    lingkaran luar journal dibuat dengan ukuran memenuhi lingkaran dalam

    bearing.

    2. Partial journal bearing,

    lingkaran antara journal dan bearing mempunyai clearance.

    Perbedaan dari full journal bearing dan partial journal bearing dapat diiihat pada

    gambar 2.

  • Gb 2. Full Journal Bearing Dan Partial Journal Bearing

    Tekanan dapat diukur dengan menggunakan manometer. Bagian utama

    dari manometer adalah tabung U yang terbuat dari plastik ataupun kaca

    yang berisi fluida. Fluida yang digunakan dapat berupa air raksa, alkohol, air

    dan oli. Perbedaan tekanan dapat diukur dengan :

    dimana :

    P : beda tekanan (kPa)

    : massa jenis fluida (kg,/m2)

    g : percepatan gravitasi (m/s2)

    h : tinggi kolom (m)

    Tekanan Pelumas

    Distribusi tekanan pelumas untuk journal bearing radial, dapat digambarkan

    seperti pada gambar 3. Pada putaran tinggi dengan beban rendah,

    putaran harus stabil. Untuk mendapatkan kondisi ini dapat digunakan

    permukaan luncur yang lebih luas seperti pada gambar 4.

    ( 1 )

  • Gambar 3. Distribusi Tekanan Pelumas pada Radial Journal Bearing

    a b c

    Kemungkinan-kemungkinan untuk pembentukan baji pelumas dan

    pengarahan poros pada bantalan radial, a) Mangkok bantalan lingkaran bulat biasa

    dengan pembentukan baji pelumas melalui kelonggaran bantalan D d, b) Mangkok dengan kelonggaran sitsun" menghasilkan suatu bantalan permukaan ganda atau bantalan baji ganda (mangkoknya ditutup dengan suatu penutup dalam

    sambungannya dan tanpa penutup yang terpasang di dalam, atau dibagi oleh

    sebuah bus yang tidak terpisah dengan penampang tebal). c) Mangkok dengan

    kelonggaran sitrun berseling" menurut Klemencic (mangkoknya dibor eksentris dan terpasang dalam posisi yang berputar), d) Bantalan permukaan tiga, dicapai

    melalui dudukan pres dari bus yang semula lingkaran bulat di antara tiga beban

    menurut Mackensen, e) Bantalan permukaan empat, f) Bantalan seginen miring

    radial.

    Gambar 4. Kemungkinan Pem-bentukan Baji Pelumas dan Pengarahan Pdros pada

    Journal Bearing Radial

    Tekanan Permukaan Rata-rata

    Untuk menghitung tekanan permukaan rata-rata dapat digunakan rumus

  • dimana :

    p : tekanan permukaan rata-rata (n/m2)

    F : gaya (N)

    b : lebar bantalan terpakai (m)

    d : diameter nominal journal bearing radial (m)

    Clearance Radial/Kelonggaran Bantalan

    Kelonggaran bantalan relatif didapatkan dengan rumus :

    dimana :

    d2 : diameter bearing (m)

    d1 : diameter journal (m)

    s : kelonggaran bearing (m)

    d = d1 : diameter nominal journal bearing

    Kelonggaran ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik operasi journal bearing

    radial. Bila kelonggaran kecil akan dapat mengakibatkan pemanasan tinggi

    pada journal bearing. Namun bila kelonggaran besar, memungkinkan

    adanya penyimpangan. Nilai kelonggaran dapat dilihat pada tabel 2.

    Nilai standar dari kelonggaran bantalan relatif dalam 10' untuk bantalan logarn dalam konstruksi mesin [N/cm2) u [m/s)

    1 0 0

    1000 1,2 2,0 2,0 3,0 3,0 4,5

    (1) Untuk bantalan mesin perkakas untuk peng-arahan poros yang teliti = 0,05.. 0,25 dan Rt 1 m

    (2) Untuk bantalan bahan pres disebabkan bahaya peleburan 5. Selanjutnya nilai minimal berikut tidak boleh dilampaui: Untuk bantalan plastik min 3; Bantalan besi tuang kelabu 1; Bantalan logam sinter 1,5; Bantalan logam ringan 1,3; Ultramid B 7,5; Bantalan perunggu timah hitam 1.

    Tabel 2. Nilai Standar dari Kelonggaran Bantalan Relatif dalam 10-3

    untuk Bantalan Logam dalam Konstruksi Mesin

    Angka Sommerfeld (So)

    Angka ini merupakan besaran tanpa dimensi yang menunjukkan

    karakteristik gesekan total dari bantalan. Menurut Vogelpohl dibedakan dua

    daerah

    S0> 1 untuk daerah beban berat

    So < 1 untuk daerah kecepatan tinggi

    Besar angka Sommerfeld adalah :

  • dimana :

    : viskositas dinamis dalam operasi (Ns/m2)

    n : putaran (rps)

    Gesekan

    Untuk daerah beban berat menghasilkan angka gesekan :

    Untuk daerah kecepatan tinggi angka gesekan :

    Faktor k = 3 yang merupakan angka rata-rata untuk bantalan tertutup.

    Pada putaran awal dari journal bearing radial mengalami berbagai

    kondisi gesekan. Angka gesekan ditentukan dari momen gesek MR dengan :

    Angka gesekan menurun dari nilai gesek o dari keadaan diam (gesekan badan

    tetap) kedalam daerah gesekan campuran dengan cepat, mencapai nilai

    minimum min dan kembali meningkat perlahan dalam daerah gesekan cairan.

    Titik transisi dari gesekan campuran menjadi gesekan cairan terletak pada putaran

    transisi. Sebuah journal bearing dapat diukur dengan benar kalau bekerja cukup

    luas pada putaran transisinya, sehingga keausan karena tekanan oli sendiri yang

    mendukung beban.

    Tebal Film Pelumas

    Tebal film pelumas minimal yang diijinkan adalah hmin, seperti terlihat pada

    gambar 6 harus cukup besar dari tebal film pelumas hou pada titik transisi, hou,

    selalu lebih besar daripada kedalaman kekasaran Rt. Pada perlambatan maka

    bantalan kembali memasuki daerah gesekan campuran. Kemudian karena

    viskositas bahan pelumas yang rendah (bantalan panas) dan lamanya proses

    perlambatan dapat diperlukan suatu pengereman.

  • Gambar 6. Nilai Standar Tebal Film Pelumas yang Diijinkan,

    Kedalaman Kekasaran dan Toleransi Bentuk menurut DIN 7182

    Tebal film pelumas dapat dicari juga dengan menggunakan gambar 7.

    Dimana karakteristik dari bearing perlu terlebih dahulu untuk dicari dengan :

    dimana :

    S : angka karakteristik bearing (tanpa dimensi)

    rj : jari-jari journal (m)

    c : radial clearance (m)

    : viskositas absolut (reyns) (gambar 8)

    n : kecepatan relatif antara journal dan bearing (dalam beberapa kasus

    dinyatakan dalam rpm, namun akibatnya S'dalam detik/min, namun

    secara langsung dibuat tanpa dimensi.

    P : beban persatuan luas dari journal (Pa)

    Tebal film pelumas dapat dicari juga dengan menggunakan gambar 7.

    Dimana karakteristik dari bearing perlu terlebih dahulu untuk dicari dengan :

    dimana :

    S : angka karakteristik bearing (tanpa dimensi)

    rj : jar-jari journal (m)

    c : radial clearance (m)

    : viskositas absolut (reyns)

    n : kecepatan relatif antara journal dan bearing (dalam

    beberapa kasus dinyatakan dalam rpm, namun akibatnya S' dalam

  • detik/min, namun secara langsung dibuat tanpa dimensi.

    P : beban persatuan luas dari journal (Pa)

    Besar P bisa dihitung dengan rumus :

    dimana :

    W : beban (N)

    L : panjang bearing (m)

    Gambar 7. Tebal Film Minimum terhadap Karakteristik Bearing

    Temperature. C

  • Gambar 8. Diagram Viskositas-Temperatur

    Hukum Petroff Persamaan Petroff dapat digunakan untuk menentukan kerugian gesek dalam

    journal bearing yang beroperasi tanpa beban. Journal dan bearing yang

    digunakan adalah konsentrik. Jika beban yang terjadi kecil dan kecepatan putar

    cukup tinggi, nilai tertentu dapat dicapai. Dengan menggunakan persamaan

    Petroff untuk memperkirakan kerugian gesekan dilakukan beberapa langkah.

    Hukum Newton.

  • Langkah Percobaan :

    1. Mengisikan oli bersih yang dianjurkan kedalam journal bearing

    hingga batas ketinggian yang diberikan.

    2. Memposisikan kecepatan pada tingkat kecepatan I (putaran output paling

    cepat) .

    3. Menyalakan motor listrik.

    4. Mengukur putaran dengan mengguna