51
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas
Berikut adalah data-data hasil pengujian kekentalan minyak pelumas yang dilakukan di Laboratorium Fisika hanjutan Fakultas MIPA Universitas Sumatera
Utara. Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, pengujian kekentalan pada penelitian ini menggunakan viskometer bola jatuh menurut Hoeppler.
Tabel 4.1 Data hasil pengujian massa pengukuran minyak pelumas. Bahan
Volume Pengukuran cm
3
Massa Pengukuran gram
Minyak Pelumas Oli SAE 15W40
100 79,30 Minyak Pelumas Oli
SAE 20W50 100 80,33
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas SAE 15W40 dan
SAE 20W50 dengan menggunakan Viskometer Bola jatuh Menurut Hoeppler dengan suhu 40
o
.
Bahan Waktu Jatuh Bola Baja, t detik
Minyak Pelumas SAE 15W40
tl t 2
t 3 t4
t5 t6
t7 t8
t9 t10
Δt 21,72 21,9 21,41 21,72 21,44 21,74 21,45 20,40 21,70 21,67 21,522
Minyak Pelumas SAE 20W50
24,17 24,2 23,45 23,40 23,55 24,12 23,60 23,51 24,20 23,44 23,765
Universitas Sumatera Utara
52
4.2 Analisa Hasil Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas
Analisa Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas dilakukan pada data hasil pengujian dengan temperature 40
o
C.
Rumus yang dipergunakan untuk menghitung kekentalan minyak pelumas adalah :
Δt. .K
Dimana: ρ
1
= Massa jenis bola uji gram cm
3
ρ
2
= Massa pengukuran minyak pelumas gram cm 3 t = Waktu rata-rata jatuhnya bola baja detik
K = Konstanta bola baja gram µ = Kekentalan dinamik cP
Sumber : Fisika untuk universitas edisi ke-7 jilid 1
I. Minyak Pelumas Oli SAE 15W40
t. .K
= 21,522 . 7,7 – 0,7930 .12,54 = 21,522 s . 6,907grcm
3
. 12,54gr = 1864,07 cP
II. Minyak Pelumas Oli SAE 20W50
t. .K
= 23,765 . 7,7 – 0,8033 . 12,54 = 23,765s . 6,8967grcm
3
. 12,54gr = 2055,30 cP
Universitas Sumatera Utara
53
4.3 Data Pengujian Distribusi Tekanan
Pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur dilakukan di laboratorium Mesin Fluida Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Alat yang digunakan adalah Alat Uji Bantalan Luncur TM25 buatan TecQuipmen Ltd, Inggris.
Data-data hasil pembacaan tekanan pada papan manometer peralatan bantalan luncur TecQuipment TM25 menggunakan minyak pelumas oli SAE
15W40 dan oli SAE 20W50. Perlu diketahui bahwa titik 1, 2, 3, 4 dan 5 berada pada arah aksial lebar
bantalan. Sedangkan distribusi tekanan di sekeliling lingkaran objek utama penelitian ini ditunjukkan oleh titik pengujian 3,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, dan
16. Masing-masing titik pada keliling bantalan berjarak atau membentuk sudut 30
˚.
4.3.1 Data Distribusi Tekanan Setiap Titik Pengujian Pada Bantalan luncur Dengan Menggunakan Minyak Pelumas SAE 15W40 dan SAE
20W50
Enam belas titik pengujian pada peralatan bantalan luncur TecQuipment TM25 menunjukkan distribusi tekanan yang terjadi di sekeliling bantalan luncur.
Observasi pada manometer adalah perubahan tinggi permukaan minyak pelumas pada papan manometer akibat adanya tekanan di sekeliling bantalan luncur,
sehingga data yang didapat adalah kenaikan permukaan minyak dalam satuan mm oil, oleh karena itu perlu didapat nilai dari tekanan yang terjadi di sekeliling
bantalan:
Universitas Sumatera Utara
54
P = ρ. g. hl- h2
Dimana: P = tekanan Pa
ρ = massa jenis minyak pelumas kgm
3
g = gaya gravitasi 9,81 mdet
2
h 1 = tinggi permukaan minyak basil pengamatan m h1 = tinggi mula-mula permukaan minyak pada manometer m
Sumber : Analisa karakteristik bantalan luncur terhadap minyak pelumas, tugas sarjana, departemen teknik mesin USU, Medan 2003.
Pada titik 1. Menggunakan minyak pelumas oli SAE 15W40 putaran 1000 rpm
P = 793 . 9,81 0,740 - 0,6 = 793 . 9,81 . 0,14
= 1089,1 Pa
Menggunakan minyak pelumas oil SAE 20W50 putaran 1000 rpm P = 803,3 . 9,81 0,870 - 0,6
= 803,3 . 9,81 . 0,27 = 2127,7 Pa
Dengan cara yang sama, maka nilai tekanan untuk setiap putaran poros pada masing-masing titik pengujian dalam satuan Pascal akan didapat. Hasilnya
diberikan dalam tabel 4.7 dan Tabel 4.8 berikut.
Universitas Sumatera Utara
55
Tabel 4.3 Data Pembacaan Manometer Dan Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Minyak Pelumas Oli SAE15W40
Kecepatan Poros
titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3
1000 rpm Sudut Kemiringan °
30 60
90 120
150 180
210 240
270 300
330 360
Tinggi Permukaan MinyakHasil Pengamatan m
0.84 0.820
0.58 0.345
0.25 0.245
0.355 0.32
0.445 0.53
0.62 0.745
0.84
Tekanan Pa
1867.04 1711.45
‐155.59 ‐1983.73
‐ 2722.77
‐2761.66 ‐1905.94
‐2178.21 ‐1205.80
‐544.55 155.59
1128.00 1867.04
titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3
1250 rpm Sudut Kemiringan °
30 60
90 120
150 180
210 240
270 300
330 360
Tinggi Permukaan MinyakHasil Pengamatan m
0.88 0.89
0.68 0.35
0.21 0.205
0.265 0.315
0.43 0.535
0.645 0.765
0.88
Tekanan Pa
2178.21 2256.01
622.35 ‐1944.83
‐ 3033.94
‐3072.84 ‐2606.08
‐2217.11 ‐1322.49
‐505.66 350.07
1283.59 2178.21
1500 rpm titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3
Sudut Kemiringan °
30 60
90 120
150 180
210 240
270 300
330 360
Tinggi Permukaan MinyakHasil Pengamatan m
0.9 0.92
0.725 0.365
0.15 0.13
0.215 0.31
0.425 0.54
0.655 0.78
0.9
Tekanan Pa
2333.80 2489.39
972.42 ‐1828.14
‐ 3500.70
‐3656.29 ‐2995.04
‐2256.01 ‐1361.38
‐466.76 427.86
1400.28 2333.80
1750 rpm titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3
Sudut Kemiringan °
30 60
90 120
150 180
210 240
270 300
330 360
Tinggi Permukaan MinyakHasil Pengamatan m
0.905 0.93
0.745 0.375
0.125 0.1
0.19 0.31
0.425 0.54
0.66 0.79
0.905
Tekanan Pa
2372.70 2567.18
1128.00 ‐1750.35
‐ 3695.18
‐3889.67 ‐3189.53
‐2256.01 ‐1361.38
‐466.76 466.76
1478.07 2372.70
2000 rpm titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3
Sudut Kemiringan °
30 60
90 120
150 180
210 240
270 300
330 360
Tinggi Permukaan MinyakHasil Pengamatan m
0.91 0.935
0.755 0.38
0.11 0.085
0.185 0.31
0.425 0.545
0.665 0.795
0.91
Tekanan Pa
2411.59 2606.08
1205.80 ‐1711.45
‐ 3811.87
‐4006.35 ‐3228.42
‐2256.01 ‐1361.38
‐427.86 505.66
1516.97 2411.59
Universitas Sumatera Utara
56 Dari tabel 4.3 jika disajikan dalam bentuk grafik, maka akan terbentuk kurva
sebagai berikut
Gambar 4.1 Grafik Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan
Minyak Pelumas SAE 15W40
Pada grafik Grafik Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Minyak Pelumas SAE 15W40 dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Tejadi gerakan penurunan tekanan minyak pelumas terhadap bantalan luncur, penurunan tekanan dimulai dari titik 8 posisi angular 90
°
, sampai titik 14 posisi angular 270
°
. Untuk minyak pelumas oli SAE 15W40 penurunan tekanan khusus pada putaran 1000 terjadi pada titik 7 posisi angular 60
°
. Penurunan tekanan pada minyak pelumas oli SAE 15W40 terjadi sampai titik 14 posisi
angular 270
°
. 2. Gerakan penurunan tekanan pada grafik terjadi karena pengaruh tekanan
atmosfer, yaitu berada dibawah tekanan atmosfer atau berada pada posisi vacum kedap udara. Terjadi vacum dapat juga dipengaruhi oleh titik
‐5000 ‐4000
‐3000 ‐2000
‐1000 1000
2000 3000
50 100
150 200
250 300
350 400
Te k
a n
a n
P a
Posisi Angular °
Grafik Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Minyak
Pelumas SAE 15W40
1000 rpm
1250 rpm
1500 rpm
1750 rpm
2000 rpm
Universitas Sumatera Utara
57 observasi pada bantalan luncur yaitu titik 8,9,10,11,12 dan 13 posisi angular
90
°
, 120
°
, 150
°
, 180
°
, 210
°
dan 240
°
berada dibawah pada bantalan luncur. 3.. Grafik kembali naik dimulai dari titik 14 posisi angular 270
°
sampai titik 3 posisi angular 360
° °
. Gerakan naik grafik karena titik observasi 14,15,16 dan 3, posisi angular 270
°
, 300
°
, 330
°
, 360
° °
, berada diatas pada bantalan luncur dan berada pada tekanan atmosfer. Tetapi pada minyak pelumas oli
kemasan SAE 20W40 gerakan naik dimulai pada titik 15, karena titik 14 masih dalam keadaan vacum.
Tabel..4.4 Data Pembacaan Manometer dan Distribusi tekanan pada Sekeliling Bantalan Luncur Menggunakan Minyak Pelumas Oli SAE 15W40
Kecepatan Poros titik
3 4
5 1
2 3
1000 rpm Sudut Kemiringan °
7,5 15
345 352,5
360 Tinggi Permukaan Minyak
m 0,84
0,825 0,755 0,74 0,82 0,84
Tekanan Pa 1867,04
1750,35 1205,80 1089,11 1711,45 1867,04
1250 rpm titik
3 4
5 1
2 3
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
0,88 0,865 0,795 0,735 0,86 0,88 Tekanan Pa
2178,21 2061,52
1516,97 1050,21 2022,63 2178,21 1500 rpm
titik 3
4 5
1 2
3 Sudut Kemiringan °
7,5 15
345 352,5
360 Tinggi Permukaan Minyak
m 0,9
0,885 0,82 0,81 0,875 0,9
Tekanan Pa 2333,80
2217,11 1711,45 1633,66 2139,32 2333,80
1750 rpm titik
3 4
5 1
2 3
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
0,905 0,89 0,83 0,82 0,88 0,905
Tekanan Pa 2372,70
2256,01 1789,25 1711,45 2178,21 2372,70
2000 rpm titik
3 4
5 1
2 3
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
0,91 0,9 0,84 0,825
0,885 0,91 Tekanan Pa
2411,59 2333,80
1867,04 1750,35 2217,11 2411,59
Universitas Sumatera Utara
58 Jika data tabel diatas disajikan dalam grafik maka akan terbentuk kurva sebagai
Berikut :
Gambar 4.2 Grafik Distribusi tekanan disekeliling bantalan luncur menggunakan minyak pelumas SAE 15W40
Pada grafik arah aksisl pada bantalan luncur tidak terjadi penurunan tekanan minyak pelumas pada bantalan luncur sampai posisi minus karena, posisi titik
1,2,3,4,dan 5 berada pada arah aksial lebar bantalan dan titik tersebut terletak di atas pada bantalan. Sehingga titik 1,2,3,4 dan 5 berada pada tekanan atmosfer
sehingga tidak terjadi vacum kedapudara. Pada titik 1, 2, 4, 5 dengan sudut kemiringan 7,5
° , 15°, 345°, 352,5°
terjadi penurunan tekanan dan kembali naik pada titik 3 dengan sudut kemiringan 360
° 500
1000 1500
2000 2500
3000
120 240
360
TEKANAN Pa
POSISI Aksial ˚
Grafik Distribusi Tekanan di Sekeliling Bantalan Luncur dengan
Minyak Pelumas SAE 15W40
1000 rpm
1250 rpm
1500 rpm
1750 rpm
2000 rpm
Universitas Sumatera Utara
59
Tabel 4.5 Data Pembacaan Manometer Dan Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Minyak Pelumas Oli SAE20W50
Kecepatan Poros titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3 1000 rpm
Sudut Kemiringan
° 0 30 60 90 120 150 180 210
240 270 300 330 360
Tinggi Permukaan
Minyak m
0,965 1,04 0,92 0,535 0,25 0,24
0,355 0,47 0,57
0,675 0,775 0,89
0,965 Tekanan
Pa 2839,46 3422,91 2489,39 -505,66 -2722,77 -2800,56 -1905,94 -1011,31 -233,38 583,45 1361,38 2256,01 2839,46
1250 rpm titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3 Sudut
Kemiringan °
0 30 60 90 120 150 180 210 240
270 300 330 360 Tinggi
Permukaan Minyak
m 1,04 1,13 0,995 0,51 0,175
0,2 0,335 0,455 0,575
0,675 0,78 0,905 1,04 Tekanan
Pa 3422,91 4123,04 3072,84 -700,14 -3306,22 -3111,73 -2061,52 -1128,00 -194,48 583,45 1400,28 2372,70 3422,91
1500 rpm titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3 Sudut
Kemiringan °
0 30 60 90 120 150 180 210 240
270 300 330 360 Tinggi
Permukaan Minyak
m 1,05 1,15 1,01
0,505 0,17 0,22 0,255 0,48
0,58 0,68
0,785 0,91 1,05 Tekanan
Pa 3500,70 4278,63 3189,53 -739,04 -3345,11 -2956,15 -2683,87 -933,52 -155,59 622,35 1439,18 2411,59 3500,70
1750 rpm titik
3 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
3 Sudut
Kemiringan °
0 30 60 90 120 150 180 210 240
270 300 330 360 Tinggi
Permukaan Minyak
m 1,055
1,155 1,02 0,51 0,18 0,23 0,37 0,49 0,59
0,69 0,79 0,92 1,055
Tekanan Pa
3539,60 4317,53 3267,32 -700,14 -3267,32 -2878,35 -1789,25 -855,73 -77,79 700,14 1478,07 2489,39 3539,60 2000 rpm
titik 3
6 7
8 9
10 11
12 13
14 15
16 3
Sudut Kemiringan
° 0 30 60 90 120 150 180 210
240 270 300 330 360
Tinggi Permukaan
Minyak m
1,065 1,16 1,02 0,515 0,18 0,24
0,375 0,5 0,6 0,69 0,8 0,95
1,065 Tekanan
Pa 3617,39 4356,42 3267,32 -661,24 -3267,32 -2800,56 -1750,35 -777,93
0,00 700,14 1555,87 2722,77 3617,39
Universitas Sumatera Utara
60 Dari tabel 4.5 jika disajikan dalam bentuk grafik, maka akan terbentuk kurva
sebagai berikut :
Gambar 4.3 Grafik Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan
Minyak Pelumas SAE 20W50
Pada grafik Grafik Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Minyak Pelumas SAE 20W50 dapat dijelaskan sebagai berikut : .
1. Terjadi gerakan penurunan tekanan minyak pelumas terhadap bantalan luncur,
penurunan tekanan dimulai dari titik 8 posisi angular 90
°
sampai dengan titik 13 posisi angular 240
°
. 2.
Gerakan penurunan tekanan pada grafik terjadi karena pengaruh tekanan atmosfer yaitu berada dibawah tekanan atmosfer atau berada pada posisi
vacum kedap udara. Terjadi vacum karena titik obsevasi pada bantalan luncur yaitu titik 8,9,10,11,12 dan 13, posisi angular
90
°
,120
°
,150
°
,180
°
,210
°
dan 240
°
, berada dibawah pada bantalan.
‐4000 ‐3000
‐2000 ‐1000
1000 2000
3000 4000
5000
30 60
90 120
150 180
210 240
270 300
330 360
Te k
a n
a n
pa
posisi angular ˚
Grafik Distribusi Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Minyak
Pelumas SAE 20W50
1250 rpm
1000 rpm
1500 rpm
1750 rpm
2000 rpm
Universitas Sumatera Utara
61 3. Dan grafik kembali naik dimulai dari titik 14 posisi angular 270
°
sampai titik 3 posisi angular 360
° °
. Gerakan naik grafik dipengaruhi karena titik obsevasi 14,15,16 dan 3, posisi angular 270
°
,300
°
,330
°
,360
° °
, berada diatas dan berada pada tekanan atmosfer.
Tabel 4.6 Data Pembacaan Manometer dan Distribusi tekanan pada Sekeliling Bantalan Luncur Menggunakan Minyak Pelumas Oli SAE 20W50.
Kecepatan Poros
Titik 3
4 5
1 2
3 1000 rpm
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
0,965 0,95 0,905 0,87 0,94 0,965
Tekanan Pa 2839,46
2722,77 2372,70 2100,42 2644,97 2839,46
Titik 3
4 5
1 2
3 1250 rpm
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
1,04 1,085 0,965 0,95 1,015 1,04
Tekanan Pa 3422,9052
3772,9751 2839,4555 2722,7655 3228,422 3422,9052
1500 rpm Titik
3 4
5 1
2 3
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
1,05 1,035
0,975 0,97
1,04 1,05
Tekanan Pa 3500,6985
3384,0086 2917,2488 2878,3521 3422,9052 3500,6985
1750 rpm Titik
3 4
5 1
2 3
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
1,055 1,045 0,985 0,975 1,035 1,055 Tekanan Pa
3539,5952 3461,8019
2995,0421 2917,2488 3384,0086 3539,5952
2000 rpm Titik
3 4
5 1
2 3
Sudut Kemiringan ° 7,5
15 345
352,5 360
Tinggi Permukaan Minyak m
1,065 1,05 0,99 0,98 1,04 1,065 Tekanan Pa
3617,3885 3500,6985
3033,9387 2956,1454 3422,9052 3617,3885
Universitas Sumatera Utara
62 Jika data tabel diatas disajikan dalam grafik maka akan terbentuk kurva sebagai
berikut :
Gambar 4.4 Grafik Distribusi tekanan disekeliling bantalan luncur menggunakan
minyak pelumas SAE 20W50
Untuk grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada
bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas oli SAE 20W50.
pada gambar grafik 4.5 yang menggunakan minyak pelumas oli SAE 20W50, tekanan rninyak pelumas pada titik 1 sudah mencapai tekanan 2000pa. Pada setiap
putaran untuk kedua jenis minyak pelumas, tekanan maksimum terjadi pada titik 3 dan kembali turun sampai ke titik 5.
Pada grafik arah aksisl pada bantalan luncur tidak terjadi penurunan tekanan minyak pelumas pada bantalan luncur sampai posisi minus karena, posisi titik
500 1000
1500 2000
2500 3000
3500 4000
120 240
360
Tekanan Pa
arah aksial ˚
Grafik Distribusi Tekanan di Sekeliling Bantalan Luncur
dengan Minyak Pelumas SAE 20W50
1000 rpm
1250 rpm
1500 rpm
1750 rpm
2000 rpm
Universitas Sumatera Utara
63 1,2,3,4,dan 5 berada pada arah aksial lebar bantalan dan titik tersebut terletak di
atas pada bantalan. Sehingga titik 1,2,3,4 dan 5 berada pada tekanan atmosfer sehingga tidak terjadi vacum kedapudara.
4.4 Analisa Tekanan Pada Bantalan Luncur Menggunakan Persamaan Tekanan Sommerfeld.
Kategori