7 dapat memperpanjang masa hidup atau masa pakai mesin tersebut. Cara yang
paling efektif dan banyak digunakan untuk mengendalikan gesekan tersebut adalah dengan suatu teknik yang disebut pelumasan.
Pelumasan adalah suatu cara untuk mengurangi dan memperkecil gesekan dan keausan diantara permukaan-perrnukaan yang bergerak relatif satu sama lain
dengan menempatkan bahan pelumas diantara kedua permukaan yang bergerak tersebut. Bahan pelumas yang umum 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.
2.3 Fungsi Bahan Pelumas
Bahan pelumas banyak digunakan seperti pada motor bakar, baik untuk pembakaran dengan busi siklus Otto maupun untuk pembakaran dengan tekanan
siklus Diesel dan siklus Dual. Bahan pelumas juga digunakan pada sektor industri, misalnya untuk
bantalan, roda gigi pompa maupun kompresor, turbin dan lain-lain. Dalam hal ini termasu pemanasan dan pendinginan pada industri baja, pertambangan, industri
kertas, industri tekstil, dan sebagai pendingin dan pelumas untuk mata pahat mesin perkakas.
Pada beberapa penggunaan diperlukan minyak pelumas yang dapat bekerja pada interval temperatur yang besar, dengan kata lain diperlukan indeks
kekentalan minyak pelumas yang besar, misalnya pada turbin gas. Bahan pelumas umumnya mempunyai kekentalan yang relatif tinggi,
karenanya fluiditas atau kemampuannya untuk mengalir relatif rendah. Dengan
Universitas Sumatera Utara
8 demikian sifat ini dapat dimanfaatkan untuk melindungi sistem dari kontaminasi
udara luar. Dengan kata lain, bahan pelumas dapat berperan sebagai paking seal.
2.4 Tipe-Tipe Pelumasan
2.4.1 Pelumasan Hidrodinamis
Pelumasan hidrodinamis Hydrodynamic Lubrication adalah tipe pelumasan dimana gerakan relatif dari gerakan meluncur pada sebuah permukaan
menyebabkan formasi tekanan lapisan pelumas memisahkan sepenuhnya permukaan yang bergesekan. Dengan kata lain lapisan tipis pelumas dibangkitkan
oleh gerakan relatif dari salah satu atau kedua permukaan itu sendiri. Penggambaran dari prinsip pelumasan hidrodinamis dapat dilihat pada gambar
2.1. Pada gambar 2.1, salah satu permukaan slider bergerak relatif terhadap suatu permukaan yang diam, gerakannya disebut gerakan meluncur. Lapisan tipis
minyak pelumas oil film terbentuk akibat adanya
.
gerakan meluncur dari slider terhadap permukaan yang diam yang membangkitkan pressure wedge. Begitu
juga halnya dengan roller yang bergerak pada relatif pada permukaan rata gambar 2.2.
Pelumasan hidrodinamis umumnya diaplikasikan pada permukaan bidang dengan gerakan meluncur, misalnya poros yang menggunakan bantalan luncur
journal bearing. Teori pelumasan hidrodinamis yang sekarang berkembang adalah hasil
penelitian Beauchamp Tower pada awal tahun 1880-an di Inggris, yang menyelidiki gesekan pada bantalan luncur pada roda kereta api dan mempelajari
tipe pelumasan yang terbaik pada bantalan luncur tersebut. Hasil yang diperoleh
Universitas Sumatera Utara
9 oleh Beauchamp Tower mempunyai keteraturan dan kesamaan karakteristik
seperti yang disimpulkan Osborne Reynolds bahwa harus ada persamaan defenitif yang terbatas dalam hubungan gesekan, tekanan dan kecepatan. Berdasarkan
penelitian Beauchamp Tower tersebut, Osborne Reynolds mengembangkan teori matematis untuk menjelaskan eksperimen yang dilakukan Beauchamp Tower, dan
dipublikasikan pada tahun 1886.
Gambar 2.1 Pelumasan hidrodinamis untuk gerakan meluncur pada bidang rata
Gambar 2.2 Pelumasan hidrodinamis pada roller yang bergerak relatif pada bidang rata
2.4.2 Pelumasan Elastohidrodinamis
Pelumasan elastohidrodinamis Elastohydrodynamic Lubrication juga merupakan bentuk dari pelumasan hidrodinamis, tetapi pada pelumasan
elastohidrodinamis deformasi elastis dari permukaan yang dilumasi menjadi sangat besar. Artinya terjadi kontak bidang permukaan yang bergesekan sangat
kecil, sehingga timbul tekanan yang demikian besar pada lapisan tipis minyak
Universitas Sumatera Utara
10 pelumas yang membatasi kedua permukaan itu. Misalnya pada bantalan gelinding
roller bearing, mimis hallroller akan menekan cincin sehingga terjadi deformasi elastis biarpun gaya yang diberikan demikian kecilnya.
2.4.3 Pelumasan Bidang
Batas
Pelumasan bidang batas Boundary Lubrication mengacu pada situasi kombinasi geometri kontak, beban relatif besar, kecepatan rendah, kuantitas
pelumas yang tidak cukup sehingga tidak dimungkinkan untuk membangkitkan lapisan tipis minyak pelumas yang sempurna pada bagian yang bersinggungan.
Pada beberapa kasus pelumasan bidang batas masih terjadi kontak asperity permukaan kasar pada suatu permukaan yang dilihat di bawah mikroskop. Pada
situasi normal, asperity setiap logam dilapisi oleh lapisan oksida, misalnya besi oksida pada besi atau baja, aluminium oksida alumina pada aluminium dan
sebagainya. Ketika asperities tersebut saling bergesekan, kecenderungan asperities
tersebut untuk melekat relatif lembut. Namun, bila lapisan oksida tersebut aushabis akibat gesekan yang berat maka permukaan-permukaan yang
bersinggungan memiliki kecenderungan untuk melakukan kontak langsung. Maka sangat penting untuk mempertahankan lapisan oksida tersebut, agar terjadi
gesekan yang relatif lembut. Dan jika permukaan logam tersebut kehilangan lapisan oksidanya maka akan terjadi gesekan dan keausan yang parah. Dan pada
kasus tersebut diatas pelumasan bidang batas dapat mengurangi gesekan dan keausan yang terjadi. Mekanisme dari pelumasan bidang batas sendiri adalah
misalnya dengan physical adsorption, chemical adsorption, maupun chemical reaction
.
Universitas Sumatera Utara
11
2.4.4 Pelumasan Tekanan
Ekstrim
Pelumasan tekanan ekstrim mengacu pada kondisi apabila kontak yang terjadi di bawah pengaruh kerja paling hebatekstrim, seperti pada pemotongan
logam atau roda gigi yang mengalami beban kejut, sehingga aditif tekanan ekstrim EP additive digunakan untuk melumasi. EP Extreem Pressure additive
ini merupakan sennyawa minyak yang dapat larut dan biasanya mengandung zat belerang, chlorin atau fosfor yang bereaksi dengan permukaan bantalan pada
temperatur tinggi yang timbul dimana lapisan tipis minyak pelumas pecah, membentuk zat lapisan tipis yang titik cairnya tinggi antara permukaanpermukaan
yang berkontak.
2.4.5 Pelumasan Padat
Pelumasan padat Solid Lubrication adalah sistem pelumasan dimana diantara permukaan kontak saling melumasi sendiri oleh bahan padat yang dilapisi
dan kadang menyatu pada elemen tersebut. Pelumasan padat dapat dipahami misalnya pada sebuah contoh, misalnya
debu pasir dan kerikil pada permukaan jalan dapat menyebabkan kendaraan tergelincir karena debu, pasir dan kerikil mengurangi gesekan antara ban dan
permukaan jalan. Teknisnya, debu, pasir dan kerikil tersebut bertindak sebagai pelumas, namun tentu saja tidak ada yang merekomendasikan debu, pasir dan
kerikil sebagai pelumas padat pada elemen mesin. Walaupun telah banyak dikembangkan bahan inorganik untuk pelumasan
padat, seperti misalnya mica, talc, dan chalk namun sangat sedikit yang digunakan secara umum untuk permesinan. Bahan-bahan yang umum dan paling banyak
Universitas Sumatera Utara
12 digunakan sebagai pelumas padat adalah grafit dan molybdenum disulfida dan
PTFE Polytetrafluoroethylene teflon. Adapun karakterisitik bahan yang baik digunakan sebagai pelumas padat
adalah sebagai berikut: • Mempunyai koefisien gesek rendah namun konstan dan terkendali.
• Memiliki stabilitas kimia yang baik sepanjang temperatur yang diperlukan. • Tidak memiliki kecenderungan untuk merusak permukaan bantalan.
• Lebih diutamakan yang memiliki daya adhesi yang kuat terhadap
permukaan bantalan, sehingga tidak mudah hilangaus dari permukaan bantalan.
• Memiliki daya tahan terhadap keausan dan umur yang relatif panjang. • Mudah diaplikasikan pada permukaan yang bergesekan terutama bantalan.
• Tidak beracun dan ekonomis. Bahan inorganik seperti grafit dan molybdenum disulfida memiliki sifat
mampu membentuk lapisan tipis pada permukaan logam yang bergeser dengan mudah dan menahan penetrasi oleh permukaan-permukaan yang bergesek.
Senyawa-senyawa demikian dapat digunakan sendiri-sendiri atau disuspensikan dalam tempat cairan atau minyak gemuk. Jenis plastikpolimer seperti PTFE dapat
digunakan sebagai permukaan bantalan yang dalam penggunaan tidakmenggunakan atau membutuhkan pelumasan lanjutan ataupun lainnya.
Universitas Sumatera Utara
13
Tabe1 2.1 Bahan yang digunakan sebagai pelumas. Kelompok Bahan
Nama Bahan
Layer-lattice compounds Molybdenum disulphide
Tungsten diselenide Niobium diselenide
Calcium fluoride Graphite
Tungsten disulphide Tantalum disulphide
Graphite fluoride
Polymers PTFE
PTFCE PVF2
FEP PEEK
Nylon Acetal
Polyimide Polyphenylene sulphide
Metals Lead
Gold Tin
Silver Indium
Other Inorganics Molybdic oxide
Lead monoxide Boron trioxide
Boron nitride sumber : Lubrication and Lubricant Selection :A Practical Guide, Third Edition
by A.R Lansdow
2.4.6 Pelumasan Hidrostatis
Pada pelumasan hidrodinamis, seperti pada penjelasan diatas permukaan yang bergesekan dipisahkan secara sempurna oleh lapisan tipis pelumas. Lapisan
tipis pelumasn tersebut dicapai dengan akibat gerakan luncuran yang membangkitkan lapisan baji minyak pelumas oil-wedge untuk membangkitkan
Universitas Sumatera Utara
14 tekanan minyak pelumas di dalam bantalan misalnya. Namun pada mesin-mesin
yang mempunyai beban besar dan kecepatan putaran rendah tidak dimungkinkan lagi terjadi pelumasan hirodinamis pada saat start. Untuk itu diperlukan tekanan
yang lebih besar agar terjadi lapisan tipis minyak pelumas diantaraporos dan bantalan misalnya. Tekanan demikian diperoleh dengan menggunakan pompa
tekanan tingi yang akan menekan minyak pelumas ke bagian-bagian yang bergesek, bukan sekedar pompa tekanan rendah yang berfungsi hanya sebagai
pendistribusi atau pensirkulasi minyak pelumas. Pelumasan sedemikian disebut pelumasan hidrostatis Hidroslcctic Lubrication.
Pelumasan hidrostatis disebut juga pelumasan tekanan luar externally pressurize
karena tekanan yang timbul diakibatkan pengaruh kerja dari luar sistem. Dalam beberapa kasus, setelah poros berputar dengan kecepatan tinggi
biasanya pompa tekanan tinggi yang digunakan dapat dihentikan sementara pompa tekanan rendah sebagai pensuplai minyak pelumas tetap difungsikan.
Dalam kasus ini, pada operasi normal yang terjadi bukan pelumasan hidrostatis lagi, melainkan pelumasan hidrodinamis.
2.5 Kekentalan Minyak Pelumas Viscosity
2.5.1 Kekentalan Dinamik dan Kekentalan Kinematik
Dalam industri perminyakan khususnya minyak pelumas dikenal istilah kekentalan, karena kekentalan merupakan sifat paling penting bagi minyak
pelumas khususnya dan bahan pelumas umumnya, karena sifat ini menunjukkan kemampuan untuk melumasi sesuatu dan kemampuan suatu fluida untuk
mengalir. Pada gambar 2.3 menunjukkan pendefenisian kekentalan dinamik
Universitas Sumatera Utara
15 menurut Hukum Newton tentang aliran viskos. Suatu permukaan bergerak relatif
dengan kecepatan u terhadap permukaan lain dimana diantara kedua permukaan
ditempatkan suatu lapisan tipis fluida. Kekentalan didefenisikan sebagai besamya tahanan fluida untuk mengalir di bawah pengaruh tekanan yang dikenakan dan
besarnya harga kekentalan merupakan perbandingan antara tegangan geser yang bekerja dengan kadar geseran rate of shear.
Gambar 2.3 Pendefenisian kekentalan dinamik menurut hukum Newton tentang aliran viskositas
Dari gambar 2.3 secara matematis dapat ditulis: 2.1
Dimana : τ = tegangan geser fluida Nm
2
µ = kekentalan dinamik Poise, P u
= kecepatan relatif permukaan mdet h
= tebal lapisan pelumasan m Sehingga kekentalan dinamik dapat ditulis T
2.2
Sumber : Matakuliah Teknik Pelumasan, In A.Halim Nasution M.Sc, Departemen Teknik Mesin USU.
Kekentalan dinamik disebut juga dengan kekentalan absolut, sementara kadar geseran adalah dudy. Jika kekentalan dinamik dibagi dengan rapat massa
Universitas Sumatera Utara
16 pada temperatur yang sama hasilnya disebut kekentalan kinematik. Secara
matematis ditulis:
Dimana: v = kekentalan kinematik Stoker, S
Ρ = rapat massa gramcm
3
Satuan tegangan geser adalah dalam cm
2
dan kadar geseran dalam det
-1
, maka satuan kekentalan dinamik adalah Poise disingkat P. Sedangkan satuan rapat
massa gramcm
3
sehingga satuan kekentalan kinematik adalah Stokes disingkat St. Satuan yang paling umum dalam industri perminyakan adalah Centipoise
disingkat cP dan Centistoke disingkat cSt, dimana 1 P = 100 cP dan 1 St =100 cSt. Dalam satuan SI, untuk kekentalan dinamis adalah N detm
2
atau kgm det dan satuan kekentalan kinematik adalah mzdet. Dengan demikian diperoleh hubungan
satuan-satuan: 1 P
= 10
-1
N detmz 1 Cp
= 10
-3
N detJmz 1 St
= 10
4
mzdet 1 cSt
= 10
-6
mzdet Dalam satuan British untuk kekentalan dinamik dikenal satuan lbfsin
2
pound force second per square inch yang disebut juga dengan reyn, yang diberikan untuk penghormatan terhadap Sir Osborne Reynolds.
Hubungan antara reyn dan centipoise: 1 reyn
= 1 lbf.sin
2
= 7,03 kgf.sm
2
Universitas Sumatera Utara
17 1 reyn
= 6,9. 10
6
cP Kekentalan juga dapatpernah dinyatakan dengan unit sebagai berikut:
Kekentalan Redwood Redwood viscosity Secara teknis Redwood viscosity bukanlah satuan untuk kekentalan
melainkan waktu alir. Itu adalah jumlah waktu yang diperlukan 50 ml minyak untuk mengalir melalui cerobong saluran berbentuk mangkuk
cup-shaped funnel akibat gaya beratnya sendiri. Kekentalan Saybolt Saybolt viscosity
Saybolt viscosity secara teknis adalah waktu alir dan hat tersebut juga bukan satuan kekentalan, karena memiliki cara yang sama dalam
pengukurannya dengan Redwood viscosity. Metode ini pernah menjadi metode standar pada ASTM.
Kekentalan Engler Engler viscosity Engler viscosity juga merupakan waktu alir dengan metode hampir sama
dengan Redwood viscosity, tetapi hasilnya dinyatakan dengan derajat, waktu alir sampel minyak terhadap yang diukur air pada temperatur yang
sama. Hal ini diterapkan hanya di hampir seluruh Eropa, tetapi secara berangsur-angsur mulai ditinggalkan.
2.5.2 Klasifikasi Kekentalan Minyak Pelumas
Kekentalan minyak pelumas perlu distandarkan dan diklasifikasikan agar penggunaannya sesuai dengan kebutuhan. Kekentalan minyak pelumas untuk
keperluan teknik dan industri telah diklasifikasikan oleh beberapa organisasi standarisasi seperti ISO, SAE, ASTM, DIN, AGMA, dan lain sebagainya.
Universitas Sumatera Utara
18 Klasitikasi yang paling banyak digunakan dalam dunia industri adalah klasifikasi
menurut ISO dan SAE.
1. Klasifikasi Kekentalan Menurut ISO
Sistem klasifikasi kekentalan minyak pelumas menurut ISO International Standard Organization
adalah berdasarkan kekentalan kinematik, dalam satuan centistokes cSt, pada daerah range kekentalan pada temperatur 40
C. Setiap daerah kekentalan diidentifikasi dengan angka ISO VG Viscosity Grade atau
derajat kekentalan 150, dimana kekentalan tersebut merupakan kekentalan kinematik rata-rata pada daerah tersebut midpoint kinematic viscosity. Untuk
mendapatkan nilai kekentalannya, harus dihitung 10 dari nilai rata-rata kekentalan kinematiknya. Misalnya ISO VG 100 mempunyai kekentalan rata-rata
100 cSt, dimana batas kekentalannya adalah 90 cSt untuk minimum dan 110 cSt untuk maksimum.
Nilai kekentalan menurut ISO untuk minyak pelumas dapat dilihat pada gambar grafik dan tabel berikut, yang dikutip dari dokumen ISO 3448 Industrial
Liquid Lubricants - ISO Viscosity Classification.
Nilai kekentalan standar ISO dapat dilihat pada tabel di bawah, untuk nilai kekentalan pada suhu 40°C. Nilai untuk harga kekentalan kinematik minyak
pelumas pada 40°C menurut dokumen ISO 3448.
Universitas Sumatera Utara
19
Tabel 2.2 Klasifikasi kekentalan ISO minyak pelumas pada suhu 40 °C.
Angka derajat kekentalan ISO
Harga tengah kekentalan, cSt
Batas kekentalan kinematik, cSt pada 40°C Minimum
Maksimum
ISO VG2 2,2
1,98 2,42
ISO VG3 3,2
2,88 3,52
ISO VG5 4,6
4,14 5,06
ISO VG7 6,8
6,12 7,48
ISO VG10 10
9 11
ISO VG I S 15
13,5 16,5
ISO VG22 22
19,8 24,2
ISO VG32 32
28,8 35,2
ISO VG46 46
41,4 50,6
ISO VG68 68
61,2 74,8
1S0 VG 100 100
90 110
ISO VG 150 150
135 165
ISO VG220 220
198 242
ISO VG320 320
288 352
ISO VG460 460
4174 506
ISO VG680 680
612 748
ISO VG 1000 1000
900 1100
ISO VG 1500 1500
1350 1650
sumber: Prinsip pelumasan dan minyak pelumas mineral,Ir. A.Halim Nasution MSc
2. Klasifikasi Kekentalan Menurut SAE
Sistem klasifikasi ini disusun oleh SAE Society of Automotive Engineers, dalam SAE J300 SEP80 pertama kali dilaporkan Divisi Aneka ragam
Universitas Sumatera Utara
20 Miscellaneous Division, disetujui pada Juni 1911, dan direvisi kembali oleh
suatu komite September 1980. Walaupun sistem kekentalan ini disusun oleh SAE, klasifikasi kekentalan minyak pelumas bukan hanya untuk otomotif, melainkan
ssemua tipe penggunaan minyak pelumas termasuk industri, kapal laut dan pesawat udara. Klasifikasi SAE merupakan klasifikasi untuk minyak pelumas
mesin-mesin secara rheologi saja. Karakteristik lain dari minyak pelumas tidak termasuk. Praktek yang dianjurkan ini ditujukan untuk penggunaan oleh pabrik
pembuat mesin-mesin dalam menentukan derajat kekentalan minyak pelumas yang akan direkomendasikan untuk penggunaan mesin-mesin yang diproduksi,
dan oleh perusahaan minyak dalam merumuskan dan memberi label produksi mereka.
Dua seri derajat kekentalan diberikan pada tabel 2.2, dimana salah satu mengandung letter W dan lainnya tidak. Derajat kekentalan dengan letter W
didasarkan atas kekentalan maksimum pada temperatur rendah dan temperatur pemompaan batas maksimum, sebagaimana kekentalan minimum pada 100 °C .
Minyak pelumas tanpa letter W didasarkan atas kekentalan pada 100 °C . Minyak yang diklasifikasikan kekentalannya pada temperatur rendah dan temperatur
pemompaan memenuhi persyaratan untuk derajat W, dan yang mana kekentalannya pada 100 °C berada dalam daerah yang telah ditentukan dari salah
satu klasifikasi derajat non-W. Kekentalan pada temperatur rendah diukur sesuaidengan prosedur tertentu.
Prosedur ini merupakan versi multi-temperatur dari ASTM D 2602. Metode Pengujian Kekentalan. Nyata Minyak Pelumas Mesin pada Temperatur Rendah
dengan mnggunakan Simulator Pengengkoan Dingin Method of Test for
Universitas Sumatera Utara
21 Apparent Viscosity of Motor Oils at Low Temperature Using the Cold Crancing
Simulator , dan hasilnya dilaporkan dalam centipoise cP. Kekentalan diukur
dengan metode ini dan telah ditemui hubungannya dengan kecepatan putaran yang diberikan selama pengengkolan temperatur rendah.
Tabel 2.3 Derajat kekentalan SAE untuk minyak pelumas mesin SAE J300
Engine Oil Viscosity Clasification.
SAE Viscosity
Grade Viscosity eP=
at temp °C max.
Borderline b pumping
temp °C mwcos
;
ty
C
ost at 100 °C .
min Max
0W 3250 at -30
-35 3,8
- 5W
3250 at -30 -30
3,8 -
10W 3250 at -30
-25 4,1
- 15W
3250 at -30 -20
5,6 -
20W 3250 at -30
-15 5,6
- 25W - -10
9,3 -
20W - - 5,6
9,3 30W - -
9,3 12,5
40W - - 12,5
16,3 50W - -
16,3 21,9
60W - - 21,9
26,1
2.5.3 Minyak Pelumas
Multigrade
Minyak pelumas multigrade sering menimbulkan keraguan. Pada dasarnya jenis ini merupakan salah satu yang mempunyai indeks kekentalan yang
bersesuaian dengan persyaratan pada 100 °C dan -18 °C .
Universitas Sumatera Utara
22
Tabe1 2.4 Klasifikasi Multigarde SAE Crankcase OH Viscosity Nomor SAE Ganda
Indeks Kekentalan
10W30 145 10W40 169
10W50 190 20W40 113
20W50 133
Minyak pelumas mesin otomotif diklasifikasikan oleh SAE seperti tercantum pada tabel 2.4. Tabel 2.4 khusus menunjukkan kekentalan minyak
pelumas multigrade. Ternyata bahwa minyak pelumas jenis ini mempunyai indeks kekntalan yang tinggi.
Seperti diungkapkan sebelumnya bahwa nomor SAE yang diikuti dengan letter
W Winter ditunjukkan sebagai minyak pelumas yang dimaksudkan untuk kemudahan dalam menghidupkan mesin selama kondisi cuaca dingin. Misalnya
SAE 20W50, artinya bahkan pada saat musim dingin atau pada pagi hari saat bukan musim dingin nilai kekentalannya akan sama seperti SAE 20, dan pada
saat udara panas kondisi operasi atau bukan musim dingin kekentalan maksimalnya adalah akan sama seperti SAE 50.
Minyak pelumas multigrade pada awalnya dibuat khusus untuk daerah yang memiliki empat musim iklim dalam satu tahun, termasuk didalamnya
musim dingin, agar memudahkan pemilihan minyak pelumas untuk pengoperasian mesin pada keempat musim tersebut. Namun dalam perkembangannya
penggunaan minyak pelumas multigrade tidak hanya digunakan pada wilayah
Universitas Sumatera Utara
23 yang memiliki musim dingin, tetapi juga yang beriklim tropis, sehingga sering
menimbulkan keragu-raguan bagi pengguna. Secara teori minyak pelumas SAE 20W50 tersebut dapat diaplikasikandigunakan pada sistem yang memerlukan
minyak pelumas SAE 20, SAE 30, SAE 40 dan SAE 50.
2.5.4 Pengaruh Tekanan dan Temperatur Terhadap Kekentalan
Tekanan memiliki pengaruh yang kuat terhadap kekentalan pelumas. Hal ini sangat penting dalam pelumasan tipe elastohidrodinamis dan bidang hidrolika.
Minyak pelumas yang menunjukkan perubahan kekentalan yang besar terhadap temperatur juga akan menunjukkan perubahan yang besar dengan perubahan
tekanan. Persamaan Baru memberikan solusi hubungan kekentalan dan tekanan, yaitu: ..
. 2.4
sumber: Literatur 1, bab 4, ha129
Dimana µ
o
. dan e
αp
adalah kekentalan masing-masing pada tekanan p dan tekanan atmosfir, adalah koefisien tekanan untuk kekentalan. Koefisien
tekanan untuk kekentalan untuk minyak pelumas yang memiliki indeks viskositas rendah dan menengah iebih tinggi daripada untuk minyak pelumas dengan indeks
viskositas tinggi. Persamaan kekentalan-tekanan Roeland merupakan persamaan alternatif
untuk menentukan kekentalan minyak pelumas terhadap perubahan tekanan yang dinyatakan dengan:
Log 1,200+1og µ = log 1,200 + log µ + z log
2.5
Universitas Sumatera Utara
24 Dimana:
µ = kekentalan pada tekanan pcP µ
= kekentalan dalam tekanan atmosfer z = konstanta yang harganya bergantung pada jenis minyak pelumas
Sumber: Analisa Karakteristik bantalan luncur terhadap minyak pelumasTugas Sarjana, Departemen Teknik Mesin USU
.
Gambar. 2.4 Pengaruh tekanan terhadap , persamaan Barus dan Persamaan Roeland
Temperatur memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap kekentalan minyak pelumas. Pada temperatur rendah molekul-molekul pada cairan sangat
rapat sekali satu sama lain; dengan kata lain volume bebas terbatas. Pada daerah ini tahanan cairan untuk mengalir kekentalan bergantung secara kritis pada
ukuran, bentuk dan fleksibilitas dari molekul-molekul dan gaya tarik molekul molekul tersebut. Pada temperatur tinggi volume bebas bertambah, kekentalan
fluida turun dan ukuran, bentuk, molekul-molekul dan sebagainya tidak begitu penting.
Universitas Sumatera Utara
25 Persamaan Roeland, Blok dan Vlugter memberikan hubungan antara
kekentalan minyak pelumas dengan temperatur, dinyatakan sebagai berikut: Log 1,200+1og µ =log b - S log
2.6 sumber: Literatur I, bah 4, ha1.36
Dimana : µ = kekentalan cP
t = temperatur
°
C
sumber: Lubrication and Reliability Handbook, by M.J.Neale. Gambar 2.5 pengaruh tempratur terhadap minyak pelumas pada tekanan atmosfer.
2.6 PengukuranPengujian Kekentalan Minyak Pelumas
Kekentalan fluidalminyak pelumas dapat diukur dengan berbagai metode dengan prinsip-prinsip yang berbeda. Misalnya dengan prinsip bola jatuh yang
memenuhi hukum Stokes atau menurut Hoeppler. Pengujian minyak pelumas
Universitas Sumatera Utara
26 biasanya dilakukan pada temperatur yang konstan misalnya 40
C. Alat untuk mengukur kekentalan minyakpelumas disebut dengan viskometer viscometers.
2.6.1 Viskometer Bola Jatuh Falling Sphere riscomneter 2.6.1.1 Viskometer Bola Jatuh Yang Memenuhi Hukum Stokes
Menurut hukum Stokes, sebuah bola dengan jari-jari r yang bergerak dengan kecepatan rendah v di dalam fluida akan mengalami gaya gesekan yang
melawan arah gerakannya akibat kekentalan fluida, dengan suhu dan tekanan konstan digambarkan seperti pada gambar di bawah.
Dalam metode bola jatuh sebuah bola jatuh dijatuhkan ke dalam tabung transparan yang berisi fluida. Kecepatan bola jatuh mula-mula rendah, tetapi
percepatan gravitasi menyebabkan kecepatan bertambah sehingga gaya gesekan fluida semakin besar. Gaya yang dialami bola adalah gaya gravitasi gaya apung
arahnya ke atas, dan gaya gesekan arahnya ke atas. Pada suatu kecepatan terentu akan terjadi keseimbangan.
Tabung atau slinder yang digunakan dalam pengujian bola jatuh yang memenuhi hukum Stokes ini haruslah tabung transparan, sehingga dapat dengan
mudah diamati dan dicatat waktu jatuh bola uji.
Universitas Sumatera Utara
27
Gambar 2.6 viskometer bola jatuh yang memenuhi hukum stokes
. Maka diperoleh kekentalan dinamik µ minyak pelumas fluida yang diuji:
. Dimana:
µ = kekentalan dinamik N.sm
2
= perbandingan kuadrat jari-jari bola baja dengan kecepatan rata-rata mdet ρ
b
= rapat massa bola baja kgm
3
ρ
f
= rapat massa fluida kgm
3
g = gaya gravitasi = 9,81 ms
2
sumber : fisika untuk universitas edisi ke -7 jilid 1
2.6.1.2 Viskometer Bola Jatuh Menurut Hoeppler
Gambar 2.7 Viskometer bola jatuh menurut Hoeppler
Viskometer bola jatuh menurut Hoeppler dapat dilihat pada gambar diatas. Pengaturan suhu dapat dilakukan dengan menaikkan atau menurunkan selimut air
water bath pada tabung viskometer.
Universitas Sumatera Utara
28 Formula untuk pengukuran viskositas menurut Hoeppler adalah:
̅
2.8
Sumber : Fisika untuk Universitas edisi ke-7 jilid 1
Dimana : µ = kekentalan dinamik Poise
ρ
1
= massa jenis bola uji kgm
3
ρ
2
= massa jenis fluida kgm
3
K = Konstanta bola uji viskometer
̅ = waktu rata-rata
2.6.2 Viskometer Rotasional
Viskometer rotasional Rotational Cylindrical Viscometer seperti pada gambar 2.2 terdiri dari dua slinder konsentris dengan fluida yang terdapat diantara
keduanya. Slinder terluar diputar dan torsi diukur pada slinder yang terdapat di dalam.
Jika: ri = jari jari slinder bagian dalam
ro = jari-jari slinder bagian luar la = panjang tabungslinder
TM
= radial clearance
Didapat kekentalan dinamikabsolut: 2.9
Universitas Sumatera Utara
29
Gambar 2.8. Viskometer Rotasional
2.6.3 Viskometer Pipa Kapiler
Pengukuran kekentalan pada viskometer pipa kapiler Capillary Fiscometers
didasarkan pada pengukuran rata-rata aliran fluida melalui tabung berdiameter kecilpipa kapiler.
Ada banyak tipevarian viskometer yang menggunakan prinsip aliran fluida melalui pipa kapiler, dan viskometer pipa kapiler merupakan viskometer
yang memiliki varian paling banyak dibandingkan dengan tipe viskometer yang lain. Beberapa diantaranya dapat dilihat seperti pada gambar.
Universitas Sumatera Utara
30
Gambar 2.9 Beberapa jenis tipe viskometer pipa kapiler
Jika
,
adalah kekentalan kinematik pada p = 0 dan tempratur tetap, Serta A =
̅
dan mengingat q a 1 ,
Dimana B adalah konstanta dari fungsi alat uji tersebut.
,
∗ ∗
Universitas Sumatera Utara
31
2.6.4. Viskometer Cone and Plate
Gambar 2.10 Viskometer Ferranti – Cone and Plate Viskometers
Gambar 2.11. Prinsip kerja Viskometer Ferranti – Cone and Plate Viscometers
2.6.5. Viskometer tipe lain
Selain dari viscometer diatas, masih banyak lagi viscometer tipe lain, beberapa diantaranya dapat dilihat pada gambar.
Universitas Sumatera Utara
32
Gambar 2.12 Viskometer Stormer Gambar 2.13 Viskometer Saybolt
Gambar 2.14 Viskometer MacMichael
2.7 Aditif minyak pelumas
Aditif minyak pelumas oil additives atau bahan tambahan minyak pelumas, yang sering disebut juga oil treatment, adalah sejenis zat kimia yang jika
ditambahkan ke dalam minyak pelumas baik yang memiliki bahan dasar base oil minyak bumi maupun sintetis akan mempertinggi atau memperbaiki sifat yang
Universitas Sumatera Utara
33 ada dari minyak pelumas tersebut. Atau dapat juga memberikan sifat yang baru
pada minyak pelumas, yang tidak dimiliki sebelumnya. Minyak pelumas awalnya ada yang diberikan aditif, namun dalam jumlah
yang sangat sedikit, agar terjaga keseimbangan komposisi kimia dalam pelumas. Penambahan aditif haruslah dalam takaran yang sesuai dengan rekomendasi
pabrikan pembuat aditif tersebut. 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.
2.8 Bantalan Luncur dan Pelumasan pada Bantalan Luncur 2.8.1 Bantalan Luncur