ANALISA PENGARUH VISKOSITAS PELUMAS TERHADAP JUMLAH PUTARAN DAN DAYA The Analysis Effect f Lubricant Viscsity t the Number f Rtatins and Pwer Jhnni Rahman Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau Jl. Kaharuddin Nasutin 113, Pekanbaru 28284 Riau Telp: 0761-72126 ext. 123, Fax: 0761-674681 E-mail: jr_jhman@yah.cm [Diterima Nvember 2013; Disetujui Januari 2014] ABSTRACT The bjective f using lubricant n the mtr bearings is t slve the prblems such as, vibratin, nise, damage f frictin, and thers that are ccurred because f frictin. Hwever, the prvisin f a lubricant in the bearing will als give effect t the perfrmance f the mtr in the frm f pwer, rpm and efficiency, which still need t be investigated t get the infrmatin abut lubricant type and viscsity that is suitable fr use. Thus, this study was cnducted t analyze the effect f variatin f lubricant viscsity n bearing t the perfrmance f mtr. This study uses a mtr that is cnditined t wrk fr 20 minutes fr each experiment. As fr lubricants, this experiment used 5 types f lubricant SAE (Sciety f Autmtive Engineers) with different number f viscsity, and as the bearing used a ball bearing (NTN 6205). The results shwed that the higher viscsity f lubricant was used then the number f rtatin that ccurs was decreased. This experiment als shwed that the efficiency was decreased. Frm the side f generated pwer, then t btain the desired pwer utput, mtr pwer input shuld be increased. S, it can be cncluded that the higher number f viscsity f lubricant that was used, then the number f rtatin and the utput pwer becming dwn. Keywrds: Viscsity, lubricant, SAE, pwer, bearing http://rat.uir.ac.id 424
PENDAHULUAN Dalam dunia industri dan transprtasi, sudah menjadi hal yang pasti bahwa didalam sebuah mesin terdapat banyak elemen-elemen mesin yang berkaitan dan saling bergerak satu sama lain baik itu gerakan putar maupun gerakan linear. Gerakan relatif antar kmpnen/elemen mesin ini dapat menimbulkan terjadinya gesekan yang mengakibatkan timbulnya beberapa masalah yang harus ditanggulangi. Ilmu yang membahas tentang gesekan dan efek-efek yang diakibatkan leh gesekan tersebut merupakan bagian dari triblgi. Triblgi berdasarkan Organizatin fr Ecnmic C-peratin and Develpment (OECD) didefenisikan sebagai ilmu yang mempelajari hubungan antara dua buah permukaan benda yang saling bekerja dan pengaruhnya yang terjadi akibat hubungan tersebut. Triblgi dikatakan juga sebagai ilmu yang mempelajari tentang dampak gesekan, keausan dan lubrikasi. Pengaplikasian triblgi dalam perencanaan sebuah mesin dapat menghemat penggunaan energy, memperpanjang umur pemakaian, mengurangi terjadinya kebcran pada mesin dan lain-lain. Hal inilah yang menjadikan triblgi sebagai sumber penghematan energy dan berhubungan langsung dengan pemberdayaan sumber daya alam (material). Salah satu kmpnen/elemen mesin yang merupakan applikasi dan bekerja dengan prinsip ilmu triblgi serta berperan penting dalam menanggulangi masalah gesekan antar kmpnen pada mesin adalah bearing. Bearing biasa digunakan untuk menpang dan mendukung gerakan elemen mesin lainnya. Prinsip kerjanya adalah memindahkan gesekan antar kmpnen-kmpnen mesin kepada bearing itu sendiri. Sehingga gesekan langsung antar elemen dapat dihindarkan. Namun penggunaan bearing begitu saja tidaklah cukup untuk mengurangi gesekan secara sempurna, selain itu juga akan mengakibatkan terjadinya aus pada bearing yang pada akhirnya akan menyebabkan terjadinya penurunan ketahanan dan umur penggunaan dari bearing itu sendiri. Oleh karena itu dibutuhkan sistem pelumasan yang bertujuan untuk menurunkan gesekan hingga sekecil mungkin pada bearing. Tetapi, tidak semua pelumas bisa berkerja maksimal pada setiap kndisi. Banyak hal yang harus diperhatikan untuk mendapatkan karakteristik pelumas yang baik dan sesuai untuk digunakan pada kndisi tertentu pula. Diantara hal-hal yang mempengaruhi kinerja pelumas pada suatu elemen mesin adalah temperatur, kekentalan pelumas, jenis pelumas dan lain-lain. Untuk itu diperlukan penelitian untuk mencari tau karakterastik pelumas seperti apa yang baik digunakan pada kndisi-kndisi tertentu, serta efek samping apa yang dapat ditimbulkan akibat penggunaan pelumas tersebut. Dan penelitian ini memerlukan waktu yang cukup lama untuk http://rat.uir.ac.id 425
bisa menguak seluruh mamfaat dan efek samping dari penggunaan pelumas tersebut pada berbagai kndisi. Penelitian ini merupakan penelitian yang menganalisa penggunaan lubricant/pelumas pada bearing. Dalam penelitian ini penulis mengangkat judul Analisa pengaruh visksitas lubricant terhadap jumlah putaran prs dan daya yang ditransmisikan. Penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi bagaimana pengaruh lubricant terhadap jumlah putaran prs dan bagaimana pula pengaruhnya terhadap daya utput yang dapat ditransmisikan. Selain itu juga penelitian ini juga ditujukan untuk melihat bagaimana hubungan antara variasi visksitas pelumas terhadap jumlah putaran, efisiesnsi, dan daya transmisi. menghubungkan sebuah bearing pada prs sebagai penpang dalam sebuah wadah sebagai tempat pelumasan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Penelitian pada bearing ini dikndisikan bekerja selama 20 menit untuk setiap experiment. Gambar 1. Bearing Ball BAHAN DAN METODE a. Bahan dan Alat Dalam penelitian ini bahan utama yang digunakan adalah bearing ball radial alur baris tunggal (NTN 6205) seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Dan pelumas/lubricant yang digunakan sebagai bahan pembanding dalam penelitian ini adalah SAE dengan 5 jenis visksitas yang berbeda, SAE 5, SAE 10, SAE 20, SAE 40, SAE 90. Apparatus yang digunakan untuk menguji pelumas dengan 5 perbedaan visksitas pada bearing adalah perangkat sederhana yang dibuat dengan cara Gambar 2. Apparatus Pengujian http://rat.uir.ac.id 426
3. Kamera untuk melihat kndisi permukaan inner case, ball, dan uter case. Gambar 3. grafik perbandingan visksitas Gambar 3 diatas adalah grafik perbandingan beberapa jenis pelumas terhadap nilai visksitas kinematik. Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa peningkatan nilai pada grade SAE menunjukkan peningkatan nilai visksitas. Peralatan pengujian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mtr listrik yang telah disetting dengan apparatus penelitian lainnya. Dengan spesifikasi sebagai berikut: - Daya = 0,5 HP - Jumlah Putaran = 1500 rpm - Tegangan = 220 V - Arus Listrik = 4,24 A 2. Tachmeter digital untuk mengukur kecepatan/jumlah putaran. b. Langkah-Langkah Pengujian Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan mtr listrik yang telah disusun/disetting seperti pada gambar 2. Langkah-langkah pengujian: 1. Pelumas dimasukkan kedalam tempat pada apparatus penelitian sebagai pelumas bearing sesuai dengan ukuran/jumlah yang telah ditetapkan. 2. Menghidupkan mtr listrik dan biarkan beberapa saat sampai keadaan mtr knstan. 3. Kemudian dengan menggunakan tachmeter hitung kecepatan putaran prs yang sedang bergerak. 4. Pengambilan data ini dilakukan pada saat kndisi putasan mesin sudah stabil sehingga didapatkan hasil perhitungan yang akurat. 5. Data hasil pengujian kemudian dilakukan analisis untuk mendapatkan data penurunan efisiensi dan besar daya yang mampu ditransmisikan. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Jumlah Putaran Tabel 1 adalah tabel data yang didapatkan dari hasil pengujian pada bearing yang ditunjukkan dalam bentuk jumlah putaran prs pada setiap pelumas yang http://rat.uir.ac.id 427
digunakan. Tabel 1. Jumlah Putaran prs N Jenis Pelumas Jumlah Putaran Penurunan (%) (rpm) 1 SAE 5 1490 0,67 2 SAE 10 1486 0,93 3 SAE 20 1485 1,00 4 SAE 40 1484 1,07 5 SAE 90 1480 1,33 *Jumlah putaran tanpa pelumasan 1500 rpm. Gambar 4. Kurva Jumlah Putaran - Jenis Pelumas Gambar 5. Kurva Penurunan Jumlah Putaran Gambar 4 menunjukkan kurva hubungan antara jumlah putaran dengan pelumas yang digunakan. Pada kurva di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi nilai SAE pelumas yang digunakan maka jumlah putaran yang dihasilkan pada prs tersebut akan semakin berkurang atau dengan kata lain purunannya akan semakin meningkat seperti yang terlihat pada kurva 5. Hal ini dikarenakan semakin tinggi nilai SAE menunjukkan kekentalan pelumas semakin tinggi pula sebagaimana yang ditunjukkan pada grafik perbandingan visksitas pada gambar 3. Pada pelumasan, visksitas pelumas yang tinggi menunjukkan gaya tahanan pelumas terhadap benda (rtr) yang bergerak adalah tinggi. Sehingga menyebabkan kecepatan benda yang bergerak tersebut menurun. Begitu juga sebaliknya, nilai visksitas pelumas yang rendah menunjukkan sifat tahanan pelumas tersebut benda yang bergerak adalah rendah. Sehingga kemampuannya mengurangi kecepatan benda yang bergerak pun akan menurun. a. Efesiensi Perhitungan efisiensi dilakukan dengan menggunakan rumus: ni 100%..(1) n Dimana : : efisiensi bearing (%) n i : Jumlah putaran uji (rpm) http://rat.uir.ac.id 428
n : Jumlah putaran mesin (rpm) Dari perhitungan didapatkan data sebagai berikut: N Jenis Pelumas Tabel 2. Efisiensi Jumlah Putaran (rpm) Efiesinsi (%) 1 NP 1500 100.00 2 SAE 5 1490 99.33 3 SAE 10 1486 99.07 4 SAE 20 1485 99.00 5 SAE 40 1484 98.93 6 SAE 90 1480 98.67 *NP : Pengujian tanpa pelumas Gambar 6. Kurva Efisiensi Akibat Penggunaan Pelumas. Gambar kurva 6 menunjukkan nilai efisiensi mesin yang dihasilkan pada putaran prs. Pada kurva ini terlihat dengan jelas bahwa efisiensinya semakin menurun dengan semakin tingginya nilai SAE (visksitas ) pelumas yang digunakan. Kndisi nilai efisiensi ini menunjukkan bentuk yang sama dengan grafik jumlah putaran pada gambar 4. Karena memang efisiensi berbanding lurus terhadap jumlah putaran prs seperti yang terlihat pada rumus 1. Sehingga apabila jumlah putaran sebuah mesin berkurang karena suatu hal maka efisiensinya pun akan menurun. b. Daya uji. Perhitungan untuk mencari nilai yang mampu ditransmisikan dapat dilakukan dengan menggunakan rumus jumlah putaran terhdap daya mesin, sebagai berikut:. P 9,74 10 n T 5..(2) Sehingga dari persamaan 2 diatas didapatkan perbandingan jumlah putaran dengan asumsi nilai trsi sama, sebagai berikut, ni P i, (3) n P Dimana : n : Jumlah putaran uji (rpm) i n : Jumlah putaran mesin (rpm) P : Daya mesin (kw) P : Daya hasil perhitungan i (kw) Dari perthitungan didapatkan data sebagai berikut: Tabel 3. Daya yang mampu ditransmisikan N Jenis Pelumas Jumlah Putaran (rpm) Daya Uji 1 NP 1500 367,5 2 SAE 5 1490 365,1 3 SAE 10 1486 364,1 http://rat.uir.ac.id 429
4 SAE 20 1485 363,8 5 SAE 40 1484 363,6 6 SAE 90 1480 362,6 Gambar 7. Kurva Daya Uji Kurva di atas menunjukkan hubungan antara daya uji terhadap pelumas yang digunakan. Kurva pada gambar 7 diatas memperlihatkan bentuk grafik yang mirip dengan kurva pada gambar 4 yang menunjukkan terjadinya penurunan daya terhadap tingkat ketinggian nilai SAE. Karena secara teritis besar kecilnya daya ditentukan leh jumlah putaran, sehingga apabila jumlah putaran kecil maka daya hasil uji juga akan menjadi kecil. Dilihat dari segi besar daya yang dapat dihasilkan/ditransmisikan, maka akan lebih menguntungkan apabila menggunakan pelumas yang memiliki nilai visksitas yang rendah. Namun apabila ditinjau dari segi ketahanan dan umur pemakaian bearing maka diperlukan penelitian yang lebih spesifik lagi pada bearing tersebut. Pada kurva gambar 7 ini penulis juga memasukkan hasil pengujian tanpa menggunakan pelumas untuk melihat sejauh dan sebesar apa penurunan daya yang terjadi. NP adalah simbl yang menunjukkan pengujian tanpa menggunakan pelumas apapun. KESIMPULAN Dari penelitian yang dilakukan untuk menganalisa pengaruh kekentalan pelumas terhadap jumlah putaran dan daya yang dapat ditransmisikan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: a) Semakin tinggi nilai visksitas pelumas yang digunakan maka jumlah putaran dan daya yang dihasilkan akan semakin berkurang. b) Semakin tinggi nilai visksitas menunjukkan gaya tahanan yang ditimbulkan pelumas terhadap benda yang bergerak semakin besar. c) Penurunan jumlah putaran menyebabkan penurunan efisiensi. d) Daya yang dihasilkan akan lebih besar pada saat penggunaan pelumas dengan visksitas yang lebih rendah. DAFTAR PUSTAKA Budiant dan Anwar, 2008. Metde Penentuan Kefisiensi Kekentalan Zat Cair dengan menggunakan Regresi Linear Hukum Stkes. Seminar Nasinal IV SDM Teknlgi Nuklir Ygyakarta. Khnsari M.M. dan E. Richard Bser, 2011, Applied Triblgy Bearing Design and http://rat.uir.ac.id 430
Lubricatin. Mujiman. 2008. Simulasi Pengukuran Nilai Visksitas Oli Mesran SAE 10-40 Dengan penampil LCD. Telkmnika Vl. 6 (49-56). Muraki S., Triblgy, frictin and lubricant technlgy. (in Japanese) Sulars dan Kykatsu Suga, 2000. Dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta. http://www.kewengineering.c.uk/aut_ils/i l_viscsity_explained.htm, diakses 28 Desember 2013 http://rat.uir.ac.id 431