Jika
1
adalah tekanan masuk dari fluida dan
t
l
adalah panjang pipa kapiler, maka:
4
8
i t
t i
dp dx
q a
2.15
Dimana
i t
gh
dan
t
h adalah tinggi pipa kapiler dan
adalah rapat massa pada
=0 dan temperatur konstan. Maka dapat dituliskan:
4 ,
4
8 8
t i
t t
k o
q gh
a q
h A q
a g
2.16
Dimana
, k o
adalah kekentalan kinematik pada p=0 dan temperatur
tetap, serta A =
4
8
t
ga
, dan mengingat q 1
t , maka:
,0 t
k
h B t
A q
2.17
Dimana B adalah konstanta dari fungsi alat uji tersebut.
2.5.4 Viskometer Cone and Plate
Gambar 2.6 menunjukkan prinsip kerja viskometer Cone-and-Plate Viscometer. Sudut
sangat kecil. Kecepatan permukaan pada kerucut cone pada jari-jari r adalah u =
.r
. Ketebalan lapisan fluida adalah h = r tan r . Berdasarkan postulat Newton :
Universitas Sumatera Utara
2 2
,
R R
o o
o o
u r
f A
rdr rdr
h r
Maka torsi yang terjadi:
2 2
2 2
3
R o
o q
o
R t
r dr
Sehingga:
3
3 2
q o
t R
2.18
Gambar 2.10 viskometer Ferranti-cone dan plate viscometers
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 prinsip kerja cone-and-plate viscometer
2.5.5 Viskometer tipe lain
Selain dari viscometer diatas, masih banyak lagi viscometer tipe lain, beberapa diantaranya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.12 Stormer viskometers
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Saybolt Viscometers
Gambar 2.14 Mac Michael Viscometers
Universitas Sumatera Utara
2.6 Bantalan Luncur dan Pelumasan pada Bantalan Luncur 2.6.1 Bantalan Luncur
Jenis bantalan luncur journal bearings sangat luas penggunaannya pada mesin-mesin yang memiliki elemen berputar
rotating machines, seperti turbin uap, generator, blower, kompresor, motor bakar, poros kapal laut, bahkan sebagai bantalan pada elemen yang
seharusnya menggunakan bantalan gelinding rolling elements bearing. Hal tersebut karena bantalan luncur lebih baik dari bantalan gelinding
pada parameter yang dianggap sama dalam hal penyerapan getaran, tahapan terhadap gaya kejut, relative tidak bising dan umurnya lebih
panjang. Semua karakteristik ini disebabkan oleh prinsip pelumasan bantalan luncur yang menggunakan lapisan tipis minyak pelumas saat
menumpu poros, misalnya. Tentu saja hal tersebut tidak lepas dari teknik desain dan pemilihan material yang terus dikembangkan.
Bantalan luncur termasuk dari jenis bantalan yang arah pembebanan normalnya pada arah radial atau lebih banyak mengarah tegak lurus pada
garis sumbu poros. Maka bantalan luncur termasuk ke dalam jenis plain bearing atau kadang disebut dengan sliding bearing.
Disebut bantalan luncur dalam bahasa Indonesia adalah karena adanya gesekan luncur dan gerakan luncur sliding yang terjadi pada bantalan,
akibat adanya lapisan fliuda tipis diantara bantalan dan poros tersebut. Dapat juga dibandingkan seperti atlit selancar air yang
berselancarmeluncur bebas diatas air, demikian juga dengan poros yang dapat meluncur dengan mudah pada bantalan dengan batuan lapisan tipis
minyak pelumas. Dalam bahasa inggris disebut journal bearings karena poros ditumpu oleh
bantalan pada tempatdaerah yang dinamakan tap-poros atau leher poros neck, dan daerah leher poros tersebut dinamakan journal.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Bantalan luncur
2.6.2 Pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur
Ada berbagai jenis bantalan luncur dan bantalan-bantalan tersebut dapat dilumasi dengan minyak pelumas, gas bahkan dengan minyak
gemuk. Namun tipe pelumasan yang paling efektif dan paling banyak digunakan adalah dengan minyak pelumas dengan tipe pelumasan
hidrodinamis. Seperti yang telah dijelaskan diatas, teori pelumasan hidrodinamis ini
berasal dari penelitian Beauchamp Tower, yang dianalisa oleh Osbone Reynolds.
Universitas Sumatera Utara
2.6.2.1 Teori aliran hidrodinamis fluida diantara dua platpermukaan datar
Gambar 2.16 Aliran hidrodinamis fluida diantara dua platpermukaan datar
Lihat lapisan minyak pelumas diantara dua plat AB dan CD, salah satu permukaan bergerak dengan kecepatan V, dan permukaan yang satunya CD diam, seperti
pada gambar 2.16. kecepatan minyak saat kontak dengan CD adalah nol saat CD diam. Gaya pada minyak yang digambarkan dalam elemen kubus dx, dy, dz pada
Setiap titik xyz seperti pada diagram, dimana F adalah gaya yang terjadi pada gesekan internal dan p adalah tekanan pada titik tersebut xyz.
Berdasarkan hukum Newton: F =
v y
2.19
Universitas Sumatera Utara
Dimana = koefisien kekentalan dan v = kecepatan pada arah x. Anggap elemen
dx.dy.dz berada dalam gerakan seragam pada arah x dan p
y
p adalah independent terhadap y, sehingga solusi gaya: .
. F
p F
dy F dx dz
p p
dx dy dz
y x
2.20
Sehingga hasilnya: F
p y
x
Substitusi nilai F: v
F y
y y
Maka:
2 2
F v
y y
2 2
F p
v y
d y
2.21 Kemudian kita Integralkan persamaan 2.21 sehingga kita mendapatkan
persamaan 2.22:
2 1
2
1 2
p v
y C y C
x
2.22 Lalu kita tentukan kondisi v=V ketika y=0 dan v=0 ketika y=h, didapat:
1 1
1 2
y p
y v
V hy
h x
h
2.23
catatan: Kondisi yang diterapkan untuk menentukan konstanta C
1
dan C
2
adalah karena y diukur berlawanan dengan arah yang diindikasikan.
Universitas Sumatera Utara
Dari sini fungsi internal pada persamaan 2.20 harus bernilai ,
F F
F dy pengganti F
dy y
y
sehingga:
F p
y x
Atau tanda F
y
dibuat negatif dan persamaan kecepatan menjadi:
1 1
1 2
y p
y v
V hy
h x
h
2.24
2.6.2.2 Persamaan Tekanan Sommerfeld untuk Pelumasan Hidrodinamis
pada Bantalan Lucur
Gambar 2.17 Bantalan luncur dan tata namanya Pada tahun 1904, A. J. W. Sommerafeld 1869-1951 menemukan suatu
persamaan yang dapat menganalisa tekanan pada lapisan tipis minyak pelumas pada bantalan luncur, yang dikenal dengan persamaan Sommerfeld, yaitu:
2 2
2 2
6 sin 2 cos
2 1
cos r
p p
2.25
Universitas Sumatera Utara
Dapat juga ditulis:
2 2
2 2
6 sin 2 cos
2 1
cos r
p p
2.26 Dimana:
p = tekanan pada minyaka pelumas Pa
p = tekanan suplai Pa
= kecepatan putaran poros journal rpm
R = radius bantalan m
r = radiaus poros m
= kelonggaran radiala R-r
e = eksentrisitas
= perbandingan eksentrisitas =
e
= viskositas minyak pelumas
h = tebal lapisan minyak pelumas
= posisi angular
o
Dimana lapisan film minyak pelumas minimum adalah: h
= 1
.cos
Sommerfeld juga memberikan solusi untuk beban total di sepanjang bantalan,
yaitu sebagai berikut: P
=
3 2
2 2
12 . 2
1 . .
r
Universitas Sumatera Utara
P =
2
2 . . 1
l r k
2.27
Dimana: P
= Beban total di sepanjang bantalan N k
= angka sommerfeld Pa l
= panjang bantalan m r
= jari-jari poros m
= perbandingan eksentrisitas
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODE PENGUJIAN
3.1 Diagram Alir Pengujian
Minyak Pelumas
Pengisian Minyak dan Pemanasan warm up
Pengujian Karakteristik Bantalan Luncur
Putaran 1500 rpm Putaran 1750 rpm
Putaran 2000 rpm Putaran 1000 rpm
Putaran 1250 rpm
Pencatatan Data
AnalisaHasilPengujian Pengujian kekentalan_minyak
pelumas
Gambar 3.1 Diagram Alir Pengujian
Universitas Sumatera Utara
