ANALISA TEKANAN PADA BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS ENDURO SAE 20W/50 DAN FEDERAL SAE 20W/50 DENGAN VARIASI PUTARAN

Transkripsi

1 ANALISA TEKANAN PADA BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS ENDURO SAE 20W/50 DAN FEDERAL SAE 20W/50 DENGAN VARIASI PUTARAN SKRIPSI Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik DAVID MANGIHUT HUTABARAT NIM : PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ABSTRAK Pelumasan adalah suatu cara untuk mengurangi dan memperkecil gesekan dan keausan diantara permukaan-permukaan yang bergerak relatif satu sama lain dengan menempatkan bahan pelumas diantara kedua permukaan yang bergerak tersebut.bahan pelumas yang umum digunakan adalah berupa cairan (liquids) dan semi-liquid, tapi dapat juga berupa padat atau gas, atau kombinasi cair padat dan gas. Bahan pelumas dalam wujud cairan sering disebut dengan minyak pelumas. Minyak pelumas banyak digunakan pada motor bakar, baik untuk jenis pembakaran dengan busi (siklus otto) maupun untuk jenis pembakaran dengan tekanan (siklus disel dan siklus dual).minyak pelumas juga digunakan pada sektor industri, misalnya untuk bantalan, roda gigi, pompa maupun kompresor, turbin dan lain-lain.banyak jenis-jenis minyak pelumas yang beredar di pasaran saat ini sehingga konsumen bebas memilih jenis minyak pelumas yang digunakan sebagai bahan pelumasan. Khusus pada penelitian ini digunakan dua jenis minyak pelumas yaitu minyak pelumas Enduro SAE 20W/40 dan minyak pelumas Federal SAE 20W/40 sebagai perbandingannya. Dalam penelitian dilakukan perbandingan antara minyak pelumas oli kemasan dengan minyak pelumas oli drum untuk mengetahui pengaruh penggunaan oli drum pada bantalan luncur. Fenomena pelumasan dapat dilihat pada hampir semua jenis bantalan luncur yang berfungsi untuk menumpu poros. Tipe yang paling umum digunakan adalah bantalan gelinding (rooler bearing) dan bantalan luncur (journal bearing), sebab konstruksinya sederhana, mudah dalam pekerjaan bongkar pasang, harga relatif murah, dan mudah dalam pengerjaannya. Kata kunci : Pulumasan, Bantalan Luncur, lubrication, Journal Bearing.

3 KATA PENGANTAR Pujian dan rasa syukur penulisan ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat karunia-nya, Skripsi ini dapat selesai dengan baik. Skripsi ini diajukan untuk melengkapi syarat dn melengkapi studi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini membahas tentang teknik pelumasan pada bantalan luncur yang dilumasi dengan minyak pelumas Oli kemasan dan Oli drum, yang berjudul, Analisa Tekanan Pada Bantalan Luncur yang menggunakan Minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 dan Federal SAE 20W/50 dengan Variasi Putaran. Dengan terselesainya Skripsi ini, pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Orang Tua dan seluruh keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis tanpa pamrih. 2. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, M. Sc selaku dosen pembimbing Skripsi yang telah meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik.

4 4. Bapak Ir. M. Sahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 6. Semua mahasiswa Teknik Mesin umumnya, dan khususnya sesame rekanrekan stambuk Penulis telah mencoba semaksimal mungkin guna tersusunnya Skripsi ini dengan baik. Penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun. Akhir kata, Penulis mengharapkan semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Medan, 10 April 2014 Penulis DAVID HUTABARAT NIM :

5 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2000/TS/2014 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /2014 MEDAN PARAF : TUGAS SARJANA NAMA : DAVID MANGIHUT HUTABARAT NIM : MATA PELAJARAN : TEKNIK PELUMASAN SPESIFIKASI : ANALISA TEKANAN MINYAK PELUMAS PADA BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS OLI ENDURO DAN MINYAK PELUMAS OLI FEDERAL DENGAN VARIASI PUTARAN DIBERIKAN TANGGAL : 27 / 02 / 2014 SELESAI TANGGAL : / / 2014 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN, 27 MARET 2014 DOSEN PEMBIMBING DR. ING. IR. IKHWANSYAH ISRANURI Ir. MULFI HAZWI, M.SC NIP NIP

6 KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA NO: 2000 / TS / 2014 Sub. Program Studi : Teknik Mesin Bidang Tugas : Teknik Pelumasan Judul Tugas : Analisa Tekanan pada Bantalan Luncur yang menggunakan MInyak Pelumas Oli Enduro dan Minyak Pelumas Oli Federal denganvariasi Putaran Diberikan Tgl : 27 Februari 2014 Selesai Tgl : Dosen Pembimbing : Ir. Mulfi Hazwi, M. Sc Nama Mhs : David M Hutabarat No Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda Tangan Dosen Pembimbing Konsultasi penetapan tugas Survey Spesifikasi tugas Pengujian kekentalan minyak pelumas Perbaiki Bab I dan Bab II / Lanjutkan Analisa Pengujian karakteristik bantalan luncur Perbaiki gambar viscometer dan bantalan Perbaiki gambar grafik dan lanjutkan analisa Perbaiki grafik sommerfeld Acc diseminarkan Diketahui Catatan : Ketua Departemen Teknik Mesin 1. Kartu ini harus diperlihatkan pada dosen Pembimbing Setiap asistensi 2. Kartu ini harus bersih dan rapi 3. Kartu ini harus dikembalikanke departemen,

7 Bila kegiatan asistemsi selesai DAFTAR ISI DR. ING. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP KATA PENGANTAR i SPESIFIKASI TUGAS ii KARTU BIMBINGAN iii DAFTAR ISI. iv DAFTAR GAMBAR..v DAFTAR TABEL. vi DAFTAR NOTASI... vii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Maksud dan Tujuan Batasan Masalah Sistematika penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Teknik Pelumasan Fungsi Bahan Pelumas Tipe-tipe Pelumasan Pelumasan hidrodinamis Pelumasan elastohidrodinamis Pelumasan bidang batas Pelumasan tekanan ekstrim Pelumasan padat Pelumasan hidrostatis Kekentalan (Viscosity) Kekentalan dinamik dan kekentalan kinematic. 9

8 Klasifikasi kekentalan minyak pelumas Minyak pelumas multigrade Pengaruh temperature dan tekanan terhadap kekentalan Pengukuran/Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas Viskometer bola jatuh (Falling Sphere Viscometers) Viscometer bola jatuh yang memenuhi hikum stokes Visckometer bola jatuh menurut hoeppler Viscometer rotasional Viscometer pipa kapiler Viscometer cone and plate Viscometer tipe lain Aditif minyak pelumas Bantalan luncur dan pelumasan pada bantalan luncur Bantalan luncur Pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur Teori aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat/permukaan datar Persamaan tekanan sommerfeld untuk pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur.. 24 BAB III METODE PENGUJIAN Diagram alir pengujian tekanan minyak pelumas Variable pengujian tekanan minyak pelumas Peralatan pengujian tekanan minyak pelumas Pengisian minyak pelumas dan pemanasan Pengujian karakteristik bantalan luncur Pengujian kekentalan minyak pelumas Minyak pelumas dan aditif yang digunakan. 33 BAB IV DATA PENGUJIAN DAN ANALISA... 34

9 4. 1. Data pengujian kekentalan minyak pelumas Data pengujian distribusi tekanan Analisa hasil pengujian kekentalan minyak pelumas Analisa pengujian distribusi tekanan pada bantalan Analisa tekanan pada banatalan menggunakan persamaan sommerfeld Analisa beban bantalan luncur Pembahasan terhadap grafik distribusi tekanan Pengaruh putaran poros terhadap tekanan pada bantalan luncur Tekanan maksimum dan minimum pada bantalan luncur pada setiap putaran.. 63 BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran. 65 DAFTAR PUSTAKA

10 DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1 Pelumasan hidrodinamis untuk gerakan meluncur pada bidang rata 6 Gambar 2.2 Pelumasan hidrodinamis pada roller yang bergerak relatif pada bidang rata 6 Gambar 2.3 Pendefenisian kekentalan dinamik menurut hokum newton tentang aliran viskos 10 Gambar 2.4 Kekentalan minyak pelumas menurut dokumen ISO 3448 Pada tekanan atmosfer 13 Gambar 2.5 Viskometer bola jatuh yang memenuhi hukum stokes 17 Gambar 2.6 Viskometer bola jatuh menurut hoeppler 18 Gambar 2.7 Viskometer rotasional 20 Gambar 2.8 Beberapa jenis tipe viskometer pipa kapiler 21 Gambar 2.9 Penampang pipa kapiler 21 Gambar 2.10 Bantalan luncur dan tata namanya 24 Gambar 3.1 Diagram alir penguji 27 Gambar 3.2 Alat uji bantalan luncur tecaumpment TM Gambar 3.3 Pandangan assembling bantalan luncur TM Gambar 3.4 Viskometer bola jatuh menurut hoeppler merek HAAKE FISSIONS 33 Gambar 4.1 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 38 Gambar 4.2 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 39 Gambar 4.3

11 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Enduro SAE 20W/50 putaran 1000 rpm 46 Enduro SAE 20W/50 putaran 1250 rpm 47 Enduro SAE 20W/50 putaran 1500 rpm 48 Enduro SAE 20W/50 putaran 1750 rpm 49 Enduro SAE 20W/50 putaran 2000 rpm 50 Federal SAE 20W/50 putaran 1000 rpm 51 Federal SAE 20W/50 putaran 1250 rpm 52 Federal SAE 20W/50 putaran 1500 rpm 53 Federal SAE 20W/50 putaran 1750 rpm 54 Federal SAE 20W/50 putaran 2000 rpm 55

12 DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 2.1 Material yang digunakan sebagai bahan pelumas padat 14 Tabel 2.2 Klasifikasi kekentalan ISO minyak pelumas pada suhu Tabel 2.3 Derajat kekentalan SAE untuk minyak pelumas mesin (SAE J300 Engine oil viscosity classification) 22 Tabel 2.4 Klasifikasi multigrade SAE crankcase oil viscosity 23 Tabel 4.1 Data hasil pengujian masa pengukuran minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 34 Tabel 4.2 Data hasil pengujian masa pengukuran minyak pelumas Federal SAE 20W/50 34 Tabel 4.3 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 34 Tabel 4.4 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas Federal SAE 20W/50 35 Tabel 4.5 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 36 Tabel 4.6 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas Federal SAE 20W/50 37 Tabel 4.7 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan menggunakan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 44 Tabel 4.8 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan menggunakan minyak pelumas Federal SAE 20W/50 45 Tabel 4.9 Nilai ε dan k terhadap minyak pelumas Enduro

13 SAE 20W/50 59 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Nilai ε dan k terhadap minyak pelumas Federal SAE 20W/50 59 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 62 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas Federal SAE 20W/50 62

14 DAFTAR NOTASI NOTASI ARTI SATUAN A Luas permukaan m 2 D Diameter bantalan m D Diameter poros/journal m E Eksentrisitas m g gravitasi bumi m/s 2 h, dy Tebal lapisan minyak pelumas m hm Tebal minimum lepiasn minyak pelumas m K Konstanta bola uji viskometer Haake k Angka Sommerfeld untuk bantalan luncur Pa l Lebar efektif bantalan m Ob Titik pusat bantalan - Oj Titik pusat poros - P Beban pada bantalan ` N p Tekanan minyak pelumas Pa po Tekanan suplai Pa R Jari-jari bantalan m r jari-jari poros / journal m t Waktu detik(s) t Waktu rata-rata detik(s) δ Kelonggaran radial m ε Perbandingan Eksentrisitas - τ Tegangan geser fluida N/m 2 θ Sudut pengukuran radial/angular dera( 0 ) θ m Sudut pengukuran radial/angular pada tekanan dera( 0 ) u Kecepatan relatif permukaan m/s µ Kekentalan dinamik Pois(P) ν Kekentalan kinematik Stok(S)