Analisa Tekanan Pada Bantalan Luncur yang Menggunakan Minyak Pelumas Oli Drum dan Minyak Pelumas Oli Kemasan Tanpa Aditif dengan Variasi Putaran

ANALISA TEKANAN MINYAK PELUMAS PADA

BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK

PELUMAS OLI KEMASAN DAN MINYAK PELUMAS OLI

DRUM DENGAN VARIASI PUTARAN

SKRIPSI

YangDiajukanUntukMelengkapi

SyaratMemperolehGelarSarjanaTeknik

NIM : 080401127 NICO ALLANDA

DEPARTEMEN

TEKNIK

MESIN

FAKULTAS

TEKNIK

UNIVERSITAS

SUMATERA

UTARA

MEDAN

2012

KATA

PENGANTAR

PujiandanrasasyukurpenulisucapkankepadaTuhanYangMahaKuasa karenaatasberkatkarunia-Nya,Skripsiinidapatselesaidenganbaik.Skripsiini diajukanuntukmelengkapisyaratdanmelengkapistudiuntukmemperolehgelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut kurikulum DepartemenTeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSumateraUtara.

Skripsiinimembahastentangteknikpelumasanpadabantalanluncuryang dilumasidenganminyakpelumasOli kemasan dan Oli drum, yang

berjudul,“Analisa Tekanan Pada Bantalan Luncur yang Menggunakan Oli Drum dan Oli Kemasan Tanpa Aditif dengan Variasi Putaran”.

DenganterselesainyaSkripsiini,padakesempataniniPenulis mengucapkanterima-kasihyangsebesar-besarnyakepada :

1. OrangTuadanseluruhkeluargatercintayangtelahmemberikandukungan baikmorilmaupunmaterilkepadapenulistanpapamrih.

2. BapakIr.H.AHalimNasution,M.Sc.selakudosenpembimbingSkripsi yang telah meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing penulis dalammenyelesaikanSkripsiini.

3. BapakDr.Ing.Ir.IkhwansyahIsranuriselakuKetuaDepartemenTeknik MesinFakultasTeknikUniversitasSumateraUtara.

4. BapakIr. M. Sahril Gultom, MTselakuSekretarisDepartemen TeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSumateraUtara.

5. Bapak Ir.Muifi Hazwi M.Sc selaku dosen penguji 1. 6. Bapak Ir.Alfian Hamsi M.Sc selaku dosen penguji 2.

7. SeluruhStafPengajar danPegawaidiLingkunganDepartemenTeknik MesinFakultasTeknikUniversitasSumateraUtara.

8. SemuamahasiswaTeknikMesinumumnya, dankhususnyasesama rekan-rekanstambuk2008.

PenulistelahmencobasemaksimalmungkingunatersusunnyaSkripsiini dengan baik. Penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifatmembangun.Akhirkata,PenulismengharapkansemogaSkripsiinidapat bermanfaatbagipembaca.

Medan, 10Maret2012 Penulis

NIM : 080401127 NICCO ALLANDA

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2000 /TS/2012 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /2012

MEDAN PARAF :

TUGAS SARJANA

NAMA

: NICO ALLANDA

NIM

: 080401127

MATA PELAJARAN

: TEKNIK PELUMASAN

SPESIFIKASI

: ANALISA TEKANAN MINYAK

PELUMAS PADA BANTALAN

LUNCUR YANG MENGGUNAKAN

MINYAK PELUMAS OLI DRUM DAN

MINYAK PELUMAS OLI KEMASAN

DENGAN VARIASI PUTARAN

DIBERIKAN TANGGAL : 09 / 02 / 2012 SELESAI TANGGAL : 16 / 05 / 2012

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN, 16 FEBRUARI 2012

DOSEN PEMBIMBING,

DR.ING.IR. IKHWANSYAH ISRANURI Ir.A. HALIM NASUTION. M.SC NIP. 196412241992111001 NIP. 19540321981021001

KARTU BIMBINGAN

NO: 2000 / TS / 2012

TUGAS SARJANA MAHASISWA

Sub. Program Studi : Konversi Energi / Teknik Produksi Bidang Tugas : Teknik Pelumasan

Judul Tugas : Analisa Tekanan Pada Bantalan Luncur yang Menggunakan Minyak Pelumas Oli Drum dan Minyak Pelumas Oli

Kemasan Tanpa Aditif dengan Variasi Putaran Diberikan Tgl : 09 februari 2012 Selesai Tgl :

Dosen Pembimbing : Ir.A. Halim Nasution. M.sc Nama Mhs : Nico Allanda N.I.M : 080401127

NO Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda tangan Dosen Pemb 1 16-2-2012 Acc eksperimen

2 03-3-2012 Acc Pendahuluan dan Tinjauan Pustaka 3 13-3-1212 Acc Metode Pengujian

4 16-3-2012 Acc Hasil Pengujian

5 20-3-2012 Acc Data Pengujian dan Analisa 6 26-3-2012 Acc Kesimpulan dan Saran 7 03-4-2012 Acc Diseminarkan

8 9 10

Diketahui

Catatan : Ketua Departemen Teknik Mesin

1. Kartu ini harus diperlihatkan pada dosen

Pembimbing Setiap asistensi

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi

3. Kartu ini harus dikembalikan ke departemen,

bila kegiatan asistensi telah selesai

NIP. 196412241992111001 DR.ING.Ir. Ikhwansyah Isranuri

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...i

SPESIFIKASI TUGAS ...iii

KARTU BIMBINGAN ...iIV DAFTAR ISI ...iV DAFTAR GAMBAR...iX DAFTAR TABEL ...Xiii DAFTAR NOTASI ...XV BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 LatarBelakang...1

1.2 MaksuddanTujuan...3

1.3 BatasanMasalah...4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5

2.1 GesekandanKeausan...5

2.2 PengertianPelumasan...5

2.3 FungsiBahanPelumas...6

2.4 Tipe-tipePelumasan...8

2.4.3 Pelumasanbidangbatas...10

2.4.4 Pelumasantekananekstrim...11

2.4.5 Pelumasanpadat...11

2.4.6 Pelumasanhidrostatis...13

2.5 Kekentalan(Viscosity)...14

2.5.1 Kekentalandinamikdankekentalankinematik...14

2.5.2 Klasifikasikekentalanminyakpelumas...18

2.5.3 Minyakpelumasmultigrade...21

2.5.4 Pengaruhtemperaturdantekananterhadapkekentalan...23

2.6 Pengukuran/PengujianKekentalanMinyakPelumas...26

2.6.1 Viskometerbolajatuh(FallingSphereViscometers)...26

2.6.1.1 ViscometerBolaJatuhYang MemenuhiHukum Stokes...26

2.6.1.2 ViskometerBolaJatuhMenurutHoeppler...28

2.6.2 Viskometerrotasional...29

2.6.3 Viskometerpipakapiler...30

2.6.4 Viskometerconeandplate...31

2.6.5 ViskometerTipelain...32

2.7 AditifminyakPelumas...33

2.8 BantalanLuncurdanPelumasanpadaBantalanLuncur ...36

2.8.1 BantalanLuncur...36

2.8.2 Pelumasanhidrodinamispadabantalanluncur...37

2.8.2.1 Teorialiranhidrodinamisfluidadiantaradua plat/ permukaandatar...38

2.8.2.2 PersamaantekananSommerfelduntukpelumasan

Hidodinamispadabantalanluncur...40

BAB III METODE PENGUJIAN...43

3.1 DiagramAlirPengujian Tekanan Minyak Pelumas...43

3.2 VariabelPengujian Tekanan Minyak Pelumas...44

3.3 PeralatanPengujian Tekanan Minyak Pelumas...44

3.4 PengisianMinyakPelumasdanPemanasan...48

3.5 PengujianKarakteristikBantalanLuncur...49

3.6 PengujianKekentalanMinyakPelumas...49

3.7 MinyakPelumasdanAditifyangDigunakan...50

BAB IV DATA PENGUJIAN DAN ANALISA...51

4.1 Data pengujiankekentalanminyakpelumas...51

4.2 Datapengujiandistribusitekanan...52

4.3 Analisahasilpengujiankekentalanminyakpelumas...58

4.4 Analisa pengujiandistribusitekananpadabantalan...60

4.5 AnalisaTekananpadabantalanmenggunakanpersamaan Sommerfeld...93

4.6 AnalisaBebanBantalanLuncur...96

4.7 PembahasanTerhadapGrafikDistribusiTekanan...100

4.7.1 Pengaruh Putaran Poros Terhadap Tekanan Pada Bantalan Luncur...100

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...104

5.1 Kesimpulan...104

5.2 Saran...105

DAFTAR PUSTAKA...106

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN

Gambar 2.1 Pelumasan hidrodinamis untuk gerakan meluncur pada

bidang rata 9

Gambar 2.2 Pelumasan hidrodinamis pada roller yang bergerak relatif

pada bidang rata 10

Gambar 2.3 Pendefinisian kekentalan dinamik menurut hukum newton

tentang aliran viskos 16

Gambar 2.4 Pengaruh tekanan terhadap kekentalan, persamaan barus

dan persamaan koeland 25

Gambar 2.5 Pengaruh temperatur terhadap minyak pelumas SAE pada

tekanan atmosfer 27

Gambar 2.6 Viskometer bola jatuh yang memenuhi hukum stokes 28 Gambar 2.7 Viskometer bola jatuh menurut hoeppler 29 Gambar 2.8 Viskometer rotasional 31 Gambar 2.9 Beberapa jenis tipe viskometer pipa kapiler 32 Gambar 2.10 Viskometer ferranti-cone and plate viskometer 33 Gambar 2.11 Prinsip kerja cone-and-palte viskometer 33

Gambar 2.12 Viskometer stormer 34

Gambar 2.13 Viskometer saybolt 34

Gambar 2.14 Viskometer mac michael 35

Gambar 2.15 Bantalan luncur 37

Gambar 2.16 Aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat / permukaan

datar 38

Gambar 2.17 Mekanisme pulumasan hidrodinamis pada bantalan luncur 40 Gambar 2.18 Distribusi tekanan dan geometri bantalan luncur 40

Gambar 3.1 Diagram alir penguji 43

Gambar 4.1 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas

oli kemasan SAE 20W/40 66

Gambar 4.2 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 40W 67 Gambar 4.3 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah

aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas

oli drum SAE 20W/40 68

Gambar 4.4 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas

oli drum SAE 40W 69

Gambar 4.5 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/50 putaran 1000 rpm 71 Gambar 4.6 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 20W/40 putaran 1000 rpm 72 Gambar 4.7 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 putaran 1250 rpm 73 Gambar 4.8 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 20W/40 putaran 1250 rpm 74 Gambar 4.9 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 putaran 1500 rpm 75 Gambar 4.10 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

Gambar 4.11 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 putaran 1750 rpm 77 Gambar 4.12 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 20W/40 putaran 1750 rpm 78 Gambar 4.13 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 putaran 2000 rpm 79 Gambar 4.14 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 20W/40 putaran 2000 rpm 80 Gambar 4.15 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W putaran 1000 rpm 82

Gambar 4.16 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 40W putaran 1000 rpm 83

Gambar 4.17 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W putaran 1250 rpm 84

Gambar 4.18 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 40W putaran 1250 rpm 85

Gambar 4.19 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W putaran 1500 rpm 86

Gambar 4.20 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

Gambar 4.21 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W putaran 1750 rpm 88

Gambar 4.22 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

SAE 40W putaran 1750 rpm 89 Gambar 4.23 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada

bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W putaran 2000 rpm 90

Gambar 4.24 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli drum

DAFTAR TABEL

HALAMAN

Tabel 2.1 Material yang digunakan sebagai bahan pelumas padat 14 Tabel 2.2 Klasifikasi kekentalan ISO minyak pelumas pada suhu 400 20 Tabel 2.3 Derajat kekentalan SAE untuk minyak pelumas mesin

(SAE J300 Engine oil visccosity clasification) 22 Tabel 2.4 Klasifikasi multigrade SAE crankcase oil viscosity 23 Tabel 4.1 Data hasil pengujian masa pengukuran minyak pelumas

oli kemasan 51

Tabel 4.2 Data hasil pengujian masa pengukuran minyak pelumas

oli drum 51

Tabel 4.3 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas oli

kemasan SAE 20W/40 52

Tabel 4.4 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas oli

kemasan SAE 40W 52

Tabel 4.5 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas oli

drum SAE 20W/40 52

Tabel 4.6 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas oli

drum SAE 40W 53

Tabel 4.7 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas

oli kemasan SAE 20W/40 54

Tabel 4.8 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas

oli kemasan SAE 40W 55

Tabel 4.9 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunkan minyak pelumas

Tabel 4.10 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunkan minyak pelumas

oli drum 40W 57

Tabel 4.11 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 62 Tabel 4.12 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan menggunakan

minyak pelumas oli kemasan SAE 40W 63 Tabel 4.13 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan menggunakan

minyak pelumas oli drum SAE 20W/40 64 Tabel 4.14 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan menggunakan

minyak pelumas oli drum SAE 40W 65 Tabel 4.15 Nilai dan k terhadap minyak pelumas oli kemasan

SAE 20W/40 95

Tabel 4.16 Nilai dan k terhadap minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W 95

Tabel 4.17 Nilai dan k terhadap minyak pelumas oli drum

SAE 20W/40 95

Tabel 4.18 Nilai dan k terhadap minyak pelumas oli kemasan

SAE 40W 96

Tabel 4.19 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas

oli kemasan 20W/50 99

Tabel 4.20 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas

oli drum 40W 99

Tabel 4.21 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas

oli drum 20W/40 99

Tabel 4.22 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas

DAFTAR

NOTASI

Notasi Arti Satuan

A Luaspermukaan m2

D Diameterbantalan m

d Dimeterporos/journal m

e Eksentrisitas m

g gravitasibumi m/s2

h,dy Teballapisanminyakpelumas m hm Tebalminimumlapisanminyakpelumas m

K KonstantabolaujiviskometerHaake

k AngkaSommerfelduntukbantalanluncur Pa

l Lebarefektifbantalan m

Ob Titikpusatbantalan

-Oj Titikpusatporos

-P Bebanpadabantalan N

p Tekananminyakpelumas Pa

po Tekanansuplai Pa

R Jari-jaribantalan m

r jari-jariporos/journal m

t Waktu detik(s)

฀

δ Kelonggaranradial m

ε PerbandinganEksentrisitas

-τ Tegangangeserfluida N/m2

θ Sudutpengukuranradial/angular derajat(°)

θm Sudutpengukuranradial/angularpadatekanan derajat(°)

maksimum

u Kecepatanrelatifpermukaan m/s

μ Kekentalandinamik Poise(P)

ν Kekentalankinematik Stokes(S)

Rapatmassa kg/m3

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 oli kemasan SAE 20W/40,SAE 40W dan minyak pelumas oli drum SAE 20W/40 ,SAE 40W 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.

BAB

I

PENDAHULUAN

1.1

Latar

Belakang

Dalam sistem perawatan elemen mesin telah dikenal luas teknik pelumasan,yangberperanpentingdalammengendalikangesekandankeausan. Pada mesin-mesin yang yang mempunyai bagian-bagian bergerak relatif satu sama lain dan saling bergesekan pasti selalu dibubuhkan minyakpelumaske bagian yang bergesekantersebut untuk membuat gesekandankeausan

menjadisekecilmungkin.Gesekanyangtidakbisa dikendalikantidaksajamemberi kerugianlangsung dalamenergidanmaterial,jugadapat berpengaruh langsung

pada kinerja mesin. Gesekan dan gerakan yang tidak terkendalikan tersebut dapat menyebabkantemperaturbagianyangbergesekanmenjadilebihtinggi

dari lingkungan sekitar dan akan semakin tinggi. Jika gesekan tersebut tidak dikendalikan, akan mengganggu operasi mesin dan dapat berakibat pada kegagalan mesin. Hal tersebut mengakibatkan bertambahnya biaya yang diperlukanuntukmereparasimesin.

Dengan mengendalikanbagian yang bergerak dan bagian yang bergesekan

tersebut diharapkan dapat memperpanjang umurdarielemenmesindanmencegah kegagalandarielemenmesin tersebut. Olehkarena ituteknik atausistem

pelumasan harusdipertimbangkandalamsetiap perancangan mesinkhususnya

Fenomenapelumasandapatdilihatpadahampirsemuajenisbantalanyang berfungsimenumpuporos. Tipeyangpalingumumdigunakanadalahbantalan gelinding (roller bearing) dan bantalan luncur (journal bearing), sebab konstruksinyasederhana,mudahdalampekerjaanbongkar-pasang,hargarelatif murahdanmudahdalampelumasannya.

Pada bantalan luncur, tipe pelumasan yang biasa dijumpai adalah pelumasanhidrodinamis.Bantalanluncurmerupakantipebantalanhidrodinamis yangpalingbanyakdigunakandalampraktek.

Penelitianmengenaibantalanluncurtelahbanyakdilakukan,baikanalitis dan experimental, untuk mempelajari dan mengetahui karakteristik bantalan luncur.Penelitipertamayangtercatatdalamsejarahyangmenelitibantalanluncur adalah Beauchamp Tower, saat meneliti bantalan luncur roda kereta api di laboratoriumnyapadaawaltahun1980-anuntukmengetahuimetodepelumasan terbaikpadabantalantersebut.Bermulapadasuatukejadianerror,saatmelakukan penelitiantersebutBeauchampTowerterkejutsaatminyakpelumaspadabantalan menyembur keluar melalui lubang pada bagian atas yang dibuat sendiri pada peralatan bantalan uji miliknya. Diambil kesimpulan bahwa minyak pelumas diantaraporos(journal) danbantalan berada di bawahtekanan, dandistribusi tekanan tersebut dapat mengangkat/mendukung poros pada bantalan. Tercatat Towermelaporkanhasilpenelitiannyaempat kali, namunyangpalingterkenal adalahpadatahun1883dan1885.

KemudianhasileksperimenBeauchampTowerdianalisadandijelaskansecara teoritisolehOsborneReynolds,yangkemudianmelaporkantulisannyapadatahun 1886. Didalam laporan tersebut juga dijelaskan mengenai adanya distribusi tekananpadalapisanpelumasyangmemisahkanporosdanbantalan.

DistribusitekananyangterjadipadabantalanluncurjugatelahdianalisaA.J.W Sommerfeld,dansolusinyadiberikandalampersamaanSommerfeld.Persamaan tekanan Sommerfeld juga memberikan solusi dalam bentuk grafik, sehingga mudahdalammenganalisafenomenatekananpadabantalanluncur.

Namun untuk memperoleh prediksi yang akurat tentang performa dan karakteristik bantalan luncur di bawah berbagai kondisi operasi sangat sulit diperoleh,haltersebutterjadiseiringdenganperkembanganteknologibantalan, variasikecepatandanbebansertapeningkatankualitasbahanpelumas,misalnya minyakpelumasmultigrade.

Penelitian ini adalah lanjutan dari penelitian yang dilakukan oleh

AmechrislerSinurat(2003),yangmengujikarakteristikbantalanluncurterhadap minyak pelumas multigrade. Pada penelitian tersebut Amechrisler Sinurat menggunakan3sampelpelumasmultigrade.Dariketigasampeltersebuttercatat pelumasSAE15W/50memilikikarakteristikyanglebihbaikdariketigapelumas tersebut. Oleh karena itu penulis terdorong untuk melakukan penelitian atau pengujianterhadaptekanan minyak pelumas pada bantalan luncur yang

menggunakan minyak pelumas oli kemasan dan minyak pelumas oli drum. Penulis menggunakan minyak pelumas oli drum sebagai perbandingan.

1.2

Maksud

dan

Tujuan

Maksuddantujuandaripenelitianiniadalah:

• Mengetahuiperbedaan tekanan dan kekentalanminyakpelumasoli drum dengan oli kemasan

• Mengetahuikarakteristikbantalanluncur,yaitudistribusitekananpada lapisanminyakpelumasbantalanluncurterhadapperubahankecepatan

porosataujournal.

• Memperoleh karakteristik distibusi tekanan bantalan luncur terhadap minyak pelumas oli kemasan dan minyak pelumas oli drum.

• Untuk mengetahui pengaruh peggunaan oli drum terhadap bantalan luncur dan terhadap putarannya

•Menggambarkan kurva tekanan menurut teori tekanan atau persamaan tekanan sommerfeld untuk bantalan luncur

1.3

Batasan

Masalah

Pembatasanmasalahpenelitianiniadalahuntukmemperolehkarakteristik bantalan luncur terhadap perubahan kecepatan poros menggunakan minyak

pelumasoli kemasan dan oli drum sebagai perbandingan.

Karakteristikbantalanluncuryangdianalisapadapenelitianiniadalah distribusitekananlapisanminyakpelumaspadabantalanluncur.

Sifatataukarakteristikminyakpelumasyangdiperlukandalampenelitian iniadalahsifatfisikayaitukekentalanminyakpelumas.

Minyak pelumas yang digunakan dalam percobaan ini adalah minyak Pelumas olikemasanSAE20W/40 dan SAE 40W.

Sedangkan minyak pelumas oli drum yang digunakan sebagai perbandingan adalah SAE 20W/40 dan SAE 40W.

Putaranporosyangdipilihpadapenelitianiniadalahputaran1000rpm. 1250rpm,1500rpm,1750rpmdan2000rpm.

BAB

II

TINJAUAN

PUSTAKA

2.1

Gesekan

dan

Keausan

Ketikasuatupermukaanbergerakrelatifterhadappermukaanlainnyadi bawah pengaruhtekanan yang diberikan maka gaya yang bekerjapada kedua permukaan bersinggungan tersebut akan timbul tahanan tehadap gerakan, fenomenainimenunjukkanadanyagesekan.Adatigatipedasargesekanyakni, gesekanluncur,gesekanmenngelindingdangesekanfluida.Gesekanmeluncur dan gesekan menggelinding adalah gesekan kering, sedangkan gesekan fluida adalah gesekan basah. Disebut gesekan basah karena ada lapisan fluida yang memisahkansecarasempurnapadasalahsatuataukeduapermukaanbergesekan. Ketikaduaataulebihpermukaanmengalamigesekan,makaadakecenderungan keduapermukaantersebutakanmengalamikeausan.Gesekanjugadapatmerusak komponen mesin karena adanyaenergigesekan tersebut yang diubah menjadi kalor. Fenomena tersebut banyak ditemukan pada elemen-elemen mesin, baik yang bergerak translasi, rotasi maupun gabungan keduanya. Ring piston dan slinder,porosdanbantalan,rodagigi,sabukdanpuliadalahcontohelemenmesin yangsalingbergesekan.

2.2

Pengertian

Pelumasan

Gesekandankeausandalamelemenmesinharusdikendalikan,supaya mesintersebutdapatbekerjaoptimalbaikpadasaatstasionermaupunpadasaat beban puncak/maksimum. Dengan mengendalikan gesekan pada elemen juga dapat memperpanjang masa hidup atau masapakaimesintersebut. Cara yang paling efektif dan banyak digunakan untukmengendalikan gesekan tersebut adalahdengansuatuteknikyangdisebutpelumasan.

Pelumasan adalah suatu cara untuk mengurangi dan memperkecil gesekandankeausandiantarapermukaan-permukaanyangbergerakrelatifsatu samalaindenganmenempatkanbahanpelumasdiantarakeduapermukaanyang bergeraktersebut.Bahanpelumasyangumumadalahberupacairan(liquids)dan

semi-liquid, tapidapatjugaberupapadatataugas,ataukombinasicair,padatdan

gas.Bahanpelumasdalamwujudcairanseringdisebutdenganminyakpelumas.

2.3

Fungsi

Bahan

Pelumas

Bahanpelumasbanyakdigunakansepertipadamotorbakar,baikuntuk pembakarandenganbusi(siklusOtto)maupununtukpembakarandengantekanan (siklusDieseldansiklusDual).

Bahanpelumas juga digunakanpadasektor industri, misalnyauntuk bantalan, rodagigipompamaupunkompresor,turbindanlain-lain.Dalamhalinitermasu pemanasan dan pendinginan pada industribaja, pertambangan, industrikertas, industritekstil, dan sebagai pendingin dan pelumas untuk mata pahat mesin perkakas.

Padabeberapapenggunaandiperlukanminyakpelumasyangdapatbekerjapada intervaltemperatur yang besar, dengankata laindiperlukan indekskekentalan minyakpelumasyangbesar,misalnyapadaturbingas.

Bahanpelumasumumnyamempunyaikekentalanyangrelatiftinggi,karenanya fluiditas atau kemampuannya untuk mengalir relatifrendah. Dengan demikian sifatinidapatdimanfaatkanuntukmelindungisistemdarikontaminasiudaraluar. Dengankatalain,bahan pelumasdapatberperansebagaipaking(seal).

2.4

Tipe-Tipe

Pelumasan

2.4.1

Pelumasan

Hidrodinamis

Pelumasan hidrodinamis (Hydrodynamic Lubrication) adalah tipe pelumasandimanagerakanrelatifdarigerakanmeluncurpadasebuahpermukaan menyebabkan formasi tekanan lapisan pelumas memisahkan sepenuhnya permukaanyangbergesekan.Dengankatalainlapisantipispelumasdibangkitkan oleh gerakan relatif dari salah satu atau kedua permukaan itu sendiri. Penggambarandariprinsippelumasanhidrodinamisdapatdilihatpadagambar2.1. Padagambar2.1,salahsatupermukaan(slider)bergerakrelatifterhadapsuatu permukaan yang diam, gerakannya disebut gerakan meluncur. Lapisan tipis minyakpelumas(oilfilm)terbentukakibatadanyagerakanmeluncurdarislider

terhadap permukaan yang diam yang membangkitkan pressure wedge. Begitu juga halnya dengan roller yang bergerak pada relatif pada permukaan rata (gambar2.2)

Pelumasanhidrodinamisumumnyadiaplikasikanpadapermukaanbidangdengan gerakanmeluncur,misalnyaporosyangmenggunakanbantalanluncur(journal

bearing).

Teoripelumasanhidrodinamisyangsekarangberkembang adalahhasilpenelitian BeauchampTowerpadaawaltahun1880-andiInggris,yangmenyelidikigesekan padabantalanluncurpadarodakeretaapidanmempelajaritipepelumasanyang terbaik pada bantalan luncur tersebut. Hasil yang diperoleh oleh Beauchamp Tower mempunyai keteraturan dan kesamaan karakteristik seperti yang disimpulkan Osborne Reynolds bahwa harus ada persamaan defenitif yang terbatasdalamhubungangesekan,tekanandankecepatan.Berdasarkanpenelitian BeauchampTowertersebut,OsborneReynoldsmengembangkanteorimatematis untuk menjelaskan eksperimen yang dilakukan Beauchamp Tower, dan dipublikasikanpadatahun1886.

Gambar2.2 Pelumasanhidrodinamispadarolleryangbergerakrelatifpadabidangrata

2.4.2

Pelumasan

Elastohidrodinamis

Pelumasanelastohidrodinamis(ElastohydrodynamicLubrication) juga merupakan bentuk dari pelumasan hidrodinamis, tetapi pada pelumasan elastohidrodinamis deformasi elastis dari permukaan yang dilumasi menjadi sangatbesar.Artinyaterjadikontakbidangpermukaanyangbergesekansangat kecil,sehingga timbultekananyangdemikianbesarpada lapisantipisminyak pelumasyangmembatasikeduapermukaanitu. Misalnyapadabantalangelinding (roller bearing), mimis (ball/roller) akan menekan cincin sehingga terjadi deformasielastisbiarpungayayangdiberikandemikiankecilnya.

2.4.3

Pelumasan

Bidang

Batas

Pelumasanbidangbatas(BoundaryLubrication)mengacupadasituasi kombinasi geometri kontak, beban relatif besar, kecepatan rendah , kuantitas pelumasyangtidakcukupsehinggatidakdimungkinkanuntukmembangkitkan lapisantipisminyakpelumasyangsempurnapadabagianyangbersinggungan. Pada beberapa kasus pelumasan bidang batas masih terjadi kontak asperity

(permukaankasarpadasuatupermukaanyangdilihatdibawahmikroskop). Pada situasinormal,asperity setiaplogamdilapisiolehlapisanoksida,misalnyabesi 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 tersebutaus/habis akibatgesekanyangberatmakapermukaan-permukaanyang bersinggunganmemilikikecenderunganuntukmelakukankontaklangsung.Maka sangat penting untuk mempertahankan lapisan oksida tersebut, agar terjadi gesekan yang relatif lembut. Dan jika permukaan logam tersebut kehilangan lapisanoksidanyamakaakanterjadigesekandankeausanyangparah.Danpada 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.

2.4.4

Pelumasan

Tekanan

Ekstrim

Pelumasantekananekstrimmengacupadakondisiapabilakontakyang terjadidibawahpengaruhkerjapalinghebat/ekstrim,sepertipadapemotongan logamataurodagigiyangmengalamibebankejut,sehinggaaditiftekananekstrim

(EPadditive) digunakanuntukmelumasi.EP (ExtreemPressure)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 permukaan-permukaanyangberkontak.

2.4.5

Pelumasan

Padat

Pelumasanpadat(SolidLubrication)adalahsistempelumasandimana diantara permukaan kontak saling melumasi sendiri oleh bahan padat yang dilapisidan kadangmenyatupadaelementersebut.

Pelumasanpadat dapat dipahamimisalnyapadasebuahcontoh,misalnyadebu pasirdankerikilpada permukaanjalandapatmenyebabkankendaraantergelincir karenadebu,pasir dankerikil mengurangigesekanantarabandanpermukaan jalan. Teknisnya, debu, pasir dan kerikil tersebut bertindak sebagai pelumas, namun tentu saja tidak ada yang merekomendasikan debu, pasir dan kerikil sebagaipelumaspadatpadaelemenmesin.

Walaupuntelahbanyakdikembangkanbahaninorganikuntukpelumasanpadat, seperti misalnya mica, talc, dan chalk namun sangat sedikit yang digunakan secara umum untuk permesinan. Bahan-bahan yang umumdan paling banyak digunakansebagaipelumaspadat adalahgrafit danmolybdenumdisulfidadan

PTFE(Polytetrafluoroethylene)/teflon.

Adapunkarakterisitikbahanyangbaikdigunakansebagaipelumaspadatadalah sebagaiberikut:

• Mempunyaikoefisiengesekrendahnamunkonstandanterkendali

• Memilikistabilitaskimiayangbaiksepanjangtemperaturyangdiperlukan

• Tidakmemilikikecenderunganuntukmerusakpermukaanbantalan

• Lebih diutamakan yang memiliki daya adhesi yang kuat terhadap permukaan bantalan, sehingga tidak mudah hilang/aus dari permukaan

bantalan.

• Memilikidayatahanterhadapkeausandanumuryangrelatifpanjang

• Mudahdiaplikasikanpadapermukaanyangbergesekanterutamabantalan

• Tidakberacundanekonomis

Bahaninorganiksepertigrafitdanmolybdenumdisulfidamemilikisifatmampu membentuklapisantipispadapermukaanlogamyangbergeserdenganmudahdan menahanpenetrasiolehpermukaan-permukaanyangbergesek.Senyawa-senyawa demikiandapatdigunakansendiri-sendiriataudisuspensikandalamtempatcairan atauminyakgemuk.Jenisplastik/polimersepertiPTFEdapatdigunakansebagai permukaanbantalan yang dalam penggunaan tidakmenggunakan atau membutuhkanpelumasanlanjutanataupunlainnya.

Beberapabahanyangdigunakasebagaipelumaspadatdapatdilihatpadatabel2.1

(sumber:LubricationandLubricantSelection:APracticalGuide,ThirdEditionbyA.R.Lansdow)

2.4.6

Pelumasan

Hidrostatis

Padapelumasanhidrodinamis,sepertipadapenjelasandiataspermukaan yangbergesekandipisahkansecarasempurnaolehlapisantipispelumas.Lapisan tipis pelumasntersebutdicapaidengan akibat gerakan luncuran yang

membangkitkan lapisan baji minyak pelumas (oil-wedge) untuk membangkitkan tekananminyak pelumasdidalambantalanmisalnya.Namunpada mesin-mesin yang mempunyai beban besardankecepatanputaranrendahtidakdimungkinkan lagiterjadipelumasanhirodinamispadasaatstart.Untukitudiperlukantekanan yang lebih besar agar terjadi lapisan tipis minyak pelumas diantaraporos dan bantalan misalnya. Tekanan demikian diperoleh dengan menggunakan pompa

Kelompok

Bahan

Nama

Bahan

Layer-latticecompounds

Molybdenumdisulphide Graphite

Tungstendiselenide Tungstendisulphide Niobiumdiselenide Tantalumdisulphide Calciumfluoride Graphitefluoride

Polymers

PTFE Nylon PTFCE Acetal PVF2 Polyimide

FEP Polyphenylenesulphide PEEK

Metals Lead Tin

Gold Silver Indium

OtherInorganics Molybdicoxide Borontrioxide

atau pensirkulasi minyak pelumas. Pelumasan sedemikian disebut pelumasan hidrostatis(HidrostaticLubrication).

Pelumasanhidrostatisdisebutjugapelumasantekananluar(externallypressurize) karenatekananyang timbuldiakibatkanpengaruhkerjadariluarsistem.Dalam beberapakasus,setelahporosberputardengankecepatantinggibiasanyapompa tekanantinggiyangdigunakandapatdihentikansementarapompatekananrendah sebagaipensuplaiminyakpelumastetapdifungsikan.Dalamkasusini,padaoperasi normal yang terjadi bukan pelumasan hidrostatis lagi, melainkan pelumasan hidrodinamis.

2.5

Kekentalan

Minyak

Pelumas(

Viscosity

)

2.5.1

Kekentalan

Dinamik

dan

Kekentalan

Kinematik

Dalamindustriperminyakankhususnyaminyakpelumasdikenalistilah kekentalan, karena kekentalan merupakan sifat paling penting bagi minyak pelumaskhususnyadanbahanpelumasumumnya,karenasifatinimenunjukkan kemampuan untuk melumasi sesuatu dan kemampuan suatu fluida untuk mengalir. Pada gambar 2.3 menunjukkan pendefenisian kekentalan dinamik menurutHukumNewtontentangaliranviskos.Suatupermukaanbergerakrelatif dengankecepatanuterhadappermukaanlaindimanadiantarakeduapermukaan ditempatkansuatulapisantipisfluida.Kekentalandidefenisikansebagaibesarnya

tahanan

fluida

untuk

mengalir

di

bawah

pengaruh

tekanan

yang

dikenakan

dan besarnya

harga

kekentalan

merupakan

perbandingan

antara

tegangan

u

u

h

y

Gambar2.3PendefenisiankekentalandinamikmenuruthukumNewtontentangaliranviskos

Darigambar2.3secaramatematisdapatditulis:

h u dy

du _µ

µ

τ = = (2.1)

Dimana : τ = tegangan geser fluida (N/m2) µ = kekentalan dinamik (Poise, P)

u = kecepatan relatif permukaan (m/det)

h = tebal lapisan pelumasan (m)

Sehinggakekentalandinamikdapatditulis

dy du

τ

µ= (2.2)

(Sumber : Matakuliah Teknik Pelumasan, Ir. A.Halim Nasution M.Sc, Departemen Teknik Mesin USU)

Kekentalan dinamik disebut juga dengan kekentalan absolut, sementara kadar geseranadalahdu/dy.Jikakekentalandinamikdibagidenganrapatmassapada temperaturyangsamahasilnyadisebutkekentalankinematik.Secaramatematis ditulis:

ρ µ

= v

Dimana : v = kekentalan kinematik (Stoker, S) ρ= rapat massa (gram/cm3)

Satuan tegangan geser adalah dalam dyne/cm2 _{dan kadar geseran}

dalamdet-1_{,makasatuankekentalandinamikadalahpoisedisingkatP.Sedangkan}

satuanrapatmassagram/cm3_{sehinggasatuankekentalankinematiadalahstokes}

disingkatSt.

Satuan yang paling umum dalam industri perminyakan adalah centipoise disingkatcPdancentistokedisingkatcSt,dimana1P=100cPdan1St=100cSt. DalamsatuanSI,untukkekentalandinamisadalahNdet/m2_{ataukg/mdet dan}

satuankekentalankinematikadalahm2_{/det.Dengandemikiandiperolehhubungan}

satuan-satuan:

1P =10-1_Ndet/m2

1Cp =10-3_Ndet/m2

1St =10-4_m2_/det

DalamsatuanBritishuntukkekentalandinamikdikenalsatuanlbf.s/in2(pound-

forcesecondpersquareinch) yangdisebut jugadenganreyn, yang diberikan

untukpenghormatanterhadapSirOsborneReynolds. Hubunganantarareyndancentipoise:

1reyn =1lbf.s/in2 _=7,03kgf.s/m2

1reyn =6,9.106_cP

Kekentalanjugadapat/pernah dinyatakandenganunitsebagaiberikut:

• KekentalanRedwood(Redwoodviscosity)

Secara teknis Redwood viscosity bukanlah satuan untuk kekentalan melainkan waktu alir. Itu adalah jumlah waktu yang diperlukan50 ml minyak untuk mengalir melalui cerobong saluran berbentuk mangkuk

(cup-shapedfunnel)akibatgayaberatnyasendiri.

• KekentalanSaybolt(Sayboltviscosity)

Sayboltviscosity secarateknisadalahwaktualirdanhaltersebutjuga

bukansatuankekentalan,karenamemilikicarayangsamadalam pengukurannyadenganRedwoodviscosity. Metodeinipernahmenjadi metodestandarpadaASTM.

• KekentalanEngler(Englerviscosity)

Englerviscosity jugamerupakanwaktualirdenganmetodehampirsama

dengan Redwood viscosity, tetapi hasilnya dinyatakan dengan derajat, waktu alir sampel minyak terhadap yang diukur air pada temperatur

2.5.2

Klasifikasi

Kekentalan

Minyak

Pelumas

Kekentalanminyakpelumasperludistandarkandandiklasifikasikanagar 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. Klasifikasiyangpalingbanyakdigunakandalamduniaindustriadalahklasifikasi menurutISOdanSAE.

1.Klasifikasi

Kekentalan

Menurut

ISO

Sistemklasifikasi kekentalan minyak pelumas menurut ISO

(InternationalStandardOrganization)adalahberdasarkankekentalankinematik, dalamsatuancentistokes(cSt),padadaerah(range)kekentalanpadatemperatur 40°C .SetiapdaerahkekentalandiidentifikasidenganangkaISOVG(Viscosity Grade) atau derajat kekentalan ISO, dimana kekentalan tersebut merupakan kekentalan kinematik rata-rata pada daerah tersebut (midpoint kinematic

viscosity).Untukmendapatkannilaikekentalannya,harusdihitung10%darinilai

rata-ratakekentalankinematiknya.MisalnyaISOVG100mempunyaikekentalan rata-rata100cSt,dimanabataskekentalannyaadalah90cStuntukminimumdan 110cStuntukmaksimum.

NilaikekentalanmenurutISOuntukminyakpelumasdapatdilihatpadagambar grafikdantabelberikut,yangdikutipdaridokumenISO3448”IndustrialLiquid Lubricants–ISOViscosityClassification”.

Nilai kekentalan standar ISO dapat dilihat pada tabel di bawah, untuk nilai kekentalan pada suhu 40 °C. Nilai untuk harga kekentalan kinematik minyak pelumaspada40°CmenurutdokumenISO3448.

Tabel 2.2 KlasifikasikekentalanISOminyakpelumaspadasuhu40°C

Angkaderajat kekentalanISO

Hargatengah kekentalan,cSt pada40 °C

Bataskekentalankinematik,cStpada40 °C Minimum Maksimum ISOVG2 ISOVG3 ISOVG5 ISOVG7 ISOVG10 ISOVG15 ISOVG22 ISOVG32 ISOVG46 ISOVG68 ISOVG100 ISOVG150 ISOVG220 ISOVG320 ISOVG460 ISOVG680 ISOVG1000 2,2 3,2 4,6 6,8 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 1,98 2,88 4,14 6,12 9 13,5 19,8 28,8 41,4 61,2 90 135 198 288 4174 612 900 2,42 3,52 5,06 7,48 11 16,5 24,2 35,2 50,6 74,8 110 165 242 352 506 748 1100

2.Klasifikasi

Kekentalan

Menurut

SAE

Sistem klasifikasi ini disusun oleh SAE (Society of Automotive Engineers),dalamSAEJ300SEP80pertamakalidilaporkanDivisiAnekaragam (Miscellaneous Division), disetujui pada Juni 1911, dan direvisi kembali oleh suatukomiteSeptember1980.WalaupunsistemkekentalaninidisusunolehSAE, klasifikasikekentalanminyakpelumasbukanhanyauntukotomotif,melainkan ssemua tipe penggunaan minyak pelumas termasuk industri, kapal laut dan pesawat udara. Klasifikasi SAE merupakan klasifikasi untuk minyak pelumas mesin-mesinsecararheologisaja.Karakteristiklaindariminyakpelumastidak termasuk.Praktekyangdianjurkaniniditujukanuntukpenggunaanolehpabrik pembuat mesin-mesin dalam menentukan derajat kekentalan minyak pelumas yang akandirekomendasikanuntuk 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 didasarkanataskekentalan maksimumpada temperaturrendahdantemperatur pemompaanbatasmaksimum,sebagaimanakekentalanminimumpada100 °C. Minyakpelumastanpaletter Wdidasarkanataskekentalanpada100°C.Minyak yang diklasifikasikan kekentalannya pada temperatur rendah dan temperatur pemompaan memenuhi persyaratan untuk derajat W, danyang mana kekentalannyapada100°C beradadalamdaerahyangtelahditentukandarisalah satuklasifikasiderajatnon-W.

Kekentalanpadatemperaturrendahdiukursesuaidengan prosedur tertentu.

Prosedur ini merupakan versi multi-temperatur dari ASTM D 2602.

Metode Pengujian Kekentalan Nyata Minyak Pelumas Mesin

padaTemperaturRendahdenganmnggunakanSimulatorPengengkolanDingin (MethodofTestforApparentViscosityof MotorOilsatLowTemperatureUsing the Cold Crancing Simulator), dan hasilnya dilaporkan dalamcentipoise (cP). Kekentalan diukur dengan metode ini dan telah ditemui hubungannya dengan kecepatanputaranyangdiberikanselamapengengkolantemperaturrenda

Tabel 2.3 Derajat kekentalan SAE untuk minyak pelumas mesin (SAE J300 Engine Oil Viscosity Clasification).

SAE Viscosity

Grade

Viscosity(cP)a

at temp (°C) max.

Borderlineb

pumping

temp (°C )

max.

c

Viscosity (cSt) at100°C.

min max 0W 5W 10W 15W 20W 25W 20W 30W 40W 50W 60W

3250 at -30 3250 at -30 3250 at -30 3250 at -30 3250 at -30

--35 -30 -25 -20 -15 -10 -3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6 9,3 12,5 16,3 21,9 -9,3 12,5 16,3 21,9 26,1

2.5.3

Minyak

Pelumas

Multigrade

Minyak pelumas multigrade sering menimbulkan keraguan. Pada dasarnyajenisinimerupakansalahsatuyangmempunyaiindekskekentalanyang bersesuaiandenganpersyaratanpada100°C dan-18°C .

Tabel2.4KlasifikasiMultigardeSAECrankcaseOilViscosity

MinyakpelumasmesinotomotifdiklasifikasikanolehSAEsepertitercantumpada tabel2.4. Tabel2.4khususmenunjukkankekentalanminyakpelumasmultigrade. Ternyata bahwa minyak pelumas jenis ini mempunyai indeks kekntalan yang tinggi.

SepertidiungkapkansebelumnyabahwanomorSAEyangdiikutidenganletter W (Winter) ditunjukkan sebagai minyak pelumas yang dimaksudkan untuk kemudahandalammenghidupkanmesinselamakondisicuacadingin.Misalnya SAE20W/50,artinyabahkanpadasaatmusimdingin(ataupadapagiharisaat bukanmusimdingin)nilaikekentalannyaakansamasepertiSAE20,danpada saat udara panas (kondisi operasi) atau bukan musim dingin kekentalan maksimalnyaadalahakansamasepertiSAE50.

NomorSAEGanda IndeksKekentalan 10W/30

10W/40 10W/50 20W/40 20W/50

145 169 190 113 133

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 yang memiliki musim dingin, tetapi juga yang beriklim tropis, sehingga sering menimbulkan keragu-raguan bagi pengguna. Secara teori minyak pelumas SAE 20W/50 tersebut dapat diaplikasikan/digunakan 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 Barus memberikan solusi hubungan kekentalan dan tekanan, yaitu: p

p e

α

µ

µ = 0. (2.4)

(sumber: Literatur1,bab4,hal29)

Dimana µ₀. dan p

eα adalahkekentalanmasing-masingpadatekananpdantekanan atmosfir, adalahkoefisientekananuntukkekentalan.

indeks viskositas rendah dan menengah lebih tinggi daripada untuk minyak pelumasdenganindeksviskositastinggi.

Persamaan kekentalan-tekanan Roeland merupakan persamaan alternatif untuk menentukan kekentalan minyak pelumas terhadap perubahan tekanan yang dinyatakandengan:

Log (1,200+log µ) = log (1,200 + log µ₀) + z log (1 + 2000

P

) (2.5)

Dimana

µ = kekentalan pada tekanan p(cP)

0

µ = kekentalan dalam tekanan atmosfer

z = konstanta yang harganya bergantung pada jenis minyak pelumas

Gambar.2.4 Pengaruhtekananterhadap ,persamaanBarusdanPersamaanRoeland

(Sumber: Analisa Karakteristik bantalan luncur terhadap minyak pelumasTugas Sarjana, Departemen Teknik Mesin USU)

Temperatur memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap kekentalan minyak pelumas. Pada temperatur rendah molekul-molekul pada cairan sangat rapatsekalisatusamalain;dengankatalainvolumebebasterbatas.Padadaerah ini tahanan cairan untuk mengalir (kekentalan) bergantung secara kritis pada ukuran,bentukdanfleksibilitasdarimolekul-molekuldangayatarik molekul-molekultersebut. Pada temperaturtinggi volumebebas bertambah, kekentalan fluidaturundanukuran,bentuk,molekul-molekuldansebagainyatidak begitu penting.

PersamaanRoeland,BlokdanVlugtermemberikanhubunganantarakekentalan

minyakpelumasdengantemperatur,dinyatakansebagaiberikut:

Log (1,200+log µ) = log b - S log (1 + 135

t

) (2.6)

(sumber:Literatur1,bab4,hal.36)

Dimana :

µ = kekentalan (cP) t = temperatur (0C)

Gambar2.5 pengaruh tempratur terhadap minyak pelumas pada tekananatmosfer.

(sumber:LubricationandReliabilityHandbook,byM.J.Neale)

2.6

Pengukuran/Pengujian

Kekentalan

Minyak

Pelumas

Kekentalanfluida/minyakpelumasdapatdiukurdenganberbagaimetode denganprinsip-prinsip yang berbeda.Misalnyadenganprinsipbolajatuh yang memenuhi hukum Stokes atau menurut Hoeppler. Pengujian minyak pelumas biasanya dilakukan pada temperatur yang konstan misalnya 40°C. Alat untuk

2.6.1

Viskometer

Bola

Jatuh

(

Falling

Sphere

Viscometer

)

2.6.1.1

Viskometer

Bola

Jatuh

Yang

Memenuhi

Hukum

Stokes

Menurut hukumStokes,sebuahboladenganjari-jarir yang bergerak dengankecepatanrendahvdidalamfluidaakanmengalamigayagesekanyang melawan arah gerakannya akibat kekentalan fluida, dengan suhu dan tekanan konstandigambarkansepertipadagambardibawah.

Dalam metode bola jatuh sebuah bola jatuh dijatuhkan ke dalam tabung transparan yang berisi fluida. Kecepatan bola jatuh mula-mula rendah, tetapi percepatangravitasimenyebabkankecepatanbertambahsehinggagayagesekan fluidasemakinbesar.Gayayangdialamibolaadalahgayagravitasigayaapung (arahnya ke atas), dan gaya gesekan (arahnya ke atas). Pada suatu kecepatan terentuakanterjadikeseimbangan.

Tabungatauslinderyangdigunakandalampengujianbolajatuhyangmemenuhi hukum Stokes ini haruslah tabung transparan, sehingga dapat dengan mudah diamatidandicatatwaktujatuhbolauji.

Makadiperolehkekentalandinamik(μ)minyakpelumas(fluida)yangdiuji:

g v

r

f b r

). (

9

2 2 _{ρ ρ}

µ = − (2.7) Dimana :

µ = kekentalan dinamik (N.s/m2)

v r2

= perbandingan kuadrat jari-jari bola baja dengan kecepatan rata-rata (m/det).

b

ρ = rapat massa bola baja (kg/m3)

f

ρ = rapat massa fluida (kg/m3)

g = gaya gravitasi = 9,81 (m/s2)

(sumber : fisika untuk universitas edisi ke -7 jilid 1)

2.6.1.2

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. Formula untuk pengukuran viskositasmenurutHoeppleradalah:

µ =K(ρ₁−ρ₂).t (2.8)

Dimana : µ = kekentalan dinamik (Poise)

1

ρ = massa jenis bola uji (kg/m3)

2

ρ = massa jenis fluida (kg/m3) K = Konstanta bola uji viskometer

t

. = waktu rata-rata

(Sumber : Fisika untuk Universitas edisi ke-7 jilid 1)

2.6.2

Viskometer

Rotasional

Viskometerrotasional(RotationalCylindricalViscometer)sepertipada gambar2.2terdiridariduaslinderkonsentrisdenganfluidayangterdapatdiantara keduanya.Slinderterluardiputardantorsidiukurpadaslinderyangterdapatdi dalam.

Jika : ri = jari-jarislinderbagiandalam

ro = jari-jarislinderbagianluar

la = panjangtabung/slinder

 = radialclearence

Didapatkekentalandinamik/absolut:

Gambar2.8.ViskometerRotasional

2.6.3

Viskometer

Pipa

Kapiler

Pengukuran kekentalan pada viskometer pipa kapiler (Capillary

Viscometers)didasarkanpadapengukuranrata-rataaliranfluidamelaluitabung

berdiameterkecil/pipakapiler.

Ada banyak tipe/varian viskometer yang menggunakan prinsip aliran fluida melaluipipa kapiler, dan viskometer pipakapiler merupakanviskometer yang memilikivarianpalingbanyakdibandingkandengantipeviskometeryanglain. Beberapadiantaranyadapatdilihatsepertipadagambardibawah.

Gambar2.9Beberapajenistipeviskometerpipakapiler

Jika µ_k,o= o o

ρ µ

adalah kekentalan kinematik pada ρ = 0 dan tempratur tetap,

Serta A* = 8 ₄

a g

lt

π , dan mengingat q t

1

α , maka

B t

q A

ht o

k *

*

, = =

µ

DimanaB*adalahkonstantadarifungsialatujitersebut.

2.6.4

Viskometer

Cone

and

Plate

Gambar 2.10 ViskometerFerranti-ConeandPlateViscometers

2.6.5

Viskometer

tipe

lain

Selaindariviscometerdiatas,masihbanyak lagiviscometertipe lain, beberapadiantaranyadapatdilihatpadagambardibawahini.

Gambar 2.14 Viskometer MacMichael

2.7

Aditif

minyak

pelumas

Aditif minyak pelumas (oil additives) atau bahan tambahan minyak pelumas,yangseringdisebutjugaoiltreatment,adalahsejeniszatkimiayangjika ditambahkankedalamminyakpelumasbaikyangmemilikibahandasar(baseoil) minyakbumimaupunsintetisakanmempertinggiataumemperbaikisifat yang adadariminyakpelumastersebut.Ataudapatjugamemberikansifatyangbaru padaminyakpelumas,yangtidakdimilikisebelumnya.

Minyakpelumasawalnyaadayangdiberikanaditif,namundalamjumlahyang sangatsedikit,agarterjagakeseimbangankomposisikimiadalampelumas. Penambahan aditif haruslah dalam takaran yang sesuai dengan rekomendasi pabrikanpembuataditiftersebut

2.8

Bantalan

Luncur

dan

Pelumasan

pada

Bantalan

Luncur

2.8.1

Bantalan

Luncur

Bantalan luncur (journal bearings) sangat luas penggunaannya pada mesin-mesinyangmemilikielemenberputar(rotatingmachines),sepertiturbin uap,generator,blower,kompresor,motorbakar,poroskapallaut,bahkansebagai bantalanpadaelemenyangseharusnyamenggunakanbantalangelinding(rolling

elementsbearing).Haltersebutkarenabantalanluncurlebihbaikdaribantalan

gelinding (pada parameter yang dapat dianggap sama) dalam hal penyerapan getaran, tahanan terhadap gaya kejut, relatif 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 pemilihanmaterialyangterusdikembangkan.

Bantalanluncurtermasukdarijenisbantalanyang arah pembebanan normalnya padaarahradialataulebihbanyakmengarahtegakluruspadagarissumbuporos. Makabantalanluncurtermasukkedalamjenisplainbearing ataukadangdisebut denganslidingbearing.

Disebutbantalanluncur(dalambahasaIndonesia)adalahkarenaadanya gesekan luncurdangerakanluncuran(sliding)yangterjadipadabantalan,akibatadanya lapisanfluidatipisdiantarabantalandanporostersebut.Dapatjugadibandingkan sepertiatlet selancar air yang berselancar/meluncurbebasdiatasair, demikian jugadenganporosyang dapat meluncur dengan mudahpada bantalandengan

Dalam bahasa Inggris disebut journal bearings karena poros ditumpu oleh bantalanpadatempat/daerahyangdinamakantap-porosatauleher-poros(neck), dandaerahleher-porostersebutdinamakan journal.

Gambar2.15 Bantalanluncur

2.8.2

Pelumasan

hidrodinamis

pada

bantalan

luncur

Adaberbagaijenisbantalanluncur,danbantalan-bantalantersebutdapat dilumasidenganminyakpelumas,gasbahkandenganminyakgemuk.Namuntipe pelumasan yang paling efektif dan paling banyak digunakan adalah dengan minyakpelumasdengantipepelumasanhidrodinamis.

Sepertiyangtelahdijelaskandiatas,teoripelumasanhidrodinamisiniberasaldari penelitianBeauchampTower,yangdianalisaolehOsborneReynolds.

2.8.2.1 Teori aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat / permukaan datar

Gambar 2.16 Aliranhidrodinamisfluidadiantaraduaplat/permukaandatar

LihatlapisanminyakpelumasdiantaraduaplatABdanCD,salahsatupermukaan bergerakdengankecepatanV,danpermukaanyangsatunya(CD)diam,seperti padagambar2.14.KecepatanminyaksaatkontakdenganCDadalahnolsaatCD diam.Gayapadaminyakyangdigambarkandalamelemenkubusdx.dy.dzpada 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:

y v F

δ µδ

= (2.11)

(padalahindependentterhadapy),sehinggasolusigaya: 0 . , ( . , =     _{− +} +       −

+ dx dxdz

x p p p dz dx F dy y F F δ δ δ δ (2.12) y F δ δ = x p δ δ

SubstitusinilaiF:

y F δ δ

= 2 = 2 y v δ µ x p δ δ (2.13)

Integralpersamaan(2.10)terhadapy:

(2.14)

Lalukitatentukankondisiv=Vketikay=0 dan v=0ketikay=h,didapat:

hy h y x p h y V v       − −       − = 1 2 1 1 µδ δ (2.15)

catatan:KondisiyangditerapkanuntukmenentukankonstantaC1danC2adalah karenaydiukurberlawanandenganarahyangdiindikasikan.

Dari sini fungsi internalpada persamaan (2.9) harus bernilai

2 1 2 2 1 C y C y x p

v= + +

µδ δ

Atau tanda

y F δ δ

dibuat negatif dan persamaan kecepatan menjadi :

hy h y x p h y V v       − +       − = 1 2 1 1 µδ δ (2.16)

2.8.2.2 Persamaan tekanan Sommerfeld untuk pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur

Mekanismepelumasanhidrodinamispadabantalanluncurdapatdilihat padagambardibawahini:

Gambar2.17 Mekanismepelumasanhidrodinamispadabantalanluncur

Pada tahun 1904, A.J.W. Sommerfeld (1869-1951) menemukan suatu persamaanyangdapatmenganalisatekananpadalapisantipisminyakpelumas padabantalanluncur,yangdikenaldenganpersamaanSommerfeld,yaitu:

0 2 2 2 2 ) cos 1 )( 2 ( cos 2 ( sin 6 P r

p _+

     + + + = θ ε ε θ ε θ ε δ ϖ µ (2.17)

Dapatjugaditulis:

_      + + + =

− 2_{2 2 2}

) cos 1 )( 2 ( ) cos 2 ( sin 6 θ ε ε θ ε θ ε δ ϖ µr p

p _o (2.18)

Dimana:

p0 =tekanansuplai(Pa)

ω=kecepatanputaranporos/journal (rpm) R=radiusbantalan(m)

r=radiusporos(m)

δ=kelonggaranradial(R-r) e= eksentrisitas

ε =perbandinganeksentrisitas = e

δ

μ=viskositasminyakpelumas h=teballapisanminyakpelumas

θ=posisiangular(°)

(sumber : Matakuliah Teknik Pelumasan,Ir.A.Halim Nasution.M.Sc. Departemen Teknik Mesin USU)

dimanalapisanfilmminyakpelumasminimumadalah:

h_m =δ −(1 ε.cosθ)

Sommerfeldjugamemberikansolusiuntukbebantotal(P)disepanjang bantalan,yaitusebagaiberikut:

)

1

(

)

2

(

.

.

.

12

3 2 2 3

ε

ε

δ

ε

µ

ϖ

µ

−

+

=

r

l

P

Jika : ; ) 2 ( . . . 6 2 2 ε δ π ϖ µ + = r k Maka : ) 1 ( . . 2 2 ε π − =k lr

P (2.19)

(Sumber : Matakuliah Teknik Pelumasan,Ir.A.Halim Nasution.M.Sc. Departemen Teknik Mesin USU)

Minyak Pelumas

Pengujian Karakteristik Bantalan Luncur Pengisian Minyak dan Pemanasan (Warm up)

Putaran 1500 rpm

Putaran 1750 rpm

Putaran 2000 rpm Putaran

1250 rpm Putaran

1000 rpm

Pencatat Data

Analisa Hasil

Pengujian

Pengujian Kekentalan minyak

pelumas

BAB

III

METODE

PENGUJIAN

3.1

Diagram

Alir

Pengujian

3.2

Variabel

Pengujian

Padapengujianinivariabelpengujianuntukmendapatkankarakteristik tekananbantalanluncuradalahkekentalanminyakpelumas(

µ

)dankecepatan putaranporos(

ω

).

3.3

Peralatan

Pengujian

Pengujian dilakukan di Laboratorium Mesin Fluida Departemen TeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSumateraUtara.Alatyangdigunakan adalahAlatUjiBantalanLuncurTM25buatanTecQuipmentLtd,Inggris.

SpesifikasiAlatUjiBantalanLuncuradalahsebagaiberikut:

•DimensiAlatUji:

 990mmx970mmx2850mmdan68kg

•Kondisioperasi:

 Padatemperatur+5°Csampai+40°C

 Padajangkauankelembabanrelatifsetidaknya80%padatemperatur <31°Cdan50%padatemperatur 40°C.

•Suplaienergilistrik:

 Single-phase 230VAC50Hz atau110VAC60Hz.

•SpesifikasiBantalanLuncur:

 Diameterjournal : 50mm

 Diameterbantalan : 55mm

Keterangangambar3.3: A : Poros/journal

B : Porosmotorpenggerak C : Bantalanluncur

D : Karetdiafragma(Flexiblerubberdiaphragm) E : Piringanpenutupbantalan

F : Penunjukkesimbanganbantalan

G : Fixedframe

H : Beban

I : Batangbeban

Peralatan pengujian TM25 memiliki bantalan acrylic dan papan manometeryang besar,sehinggatekananminyakpelumaspadabantalandapat diobservasidenganjelas.Porosmotorpenggerakdanjournal memilikiputaran yangsama. Peralataninijugadilengkapidenganvariabelkecepatanputaranpada unitkontroldansensorkecepatanpadamotoruntukmelakukanpercobaanpada kecepatanyangbervariasi.

Padabantalanterdapat16(enambelas)titikobservasiuntukmengukur besarnya tekanan pada bantalan luncur. Dua belas titik berada di sekeliling

(equispaced)bantalan,yangmasing-masingberjarak/membentuksudut30°,yaitu

titik observasi yang bernomor 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, dan 16. Sedangkanempattitikberadapadaarahaksial(lebarbantalan),yaitutitik1,2,4 dan5.Titik3dapatjugadianggapberadapadaarahaksial(lihatgambar3.3).

Masing-masing titik pengujiandihubungkanketabung padapapan manometer denganpipaplastikfleksibel,sehinggadistribusitekananpadasekelilingbantalan dapatdiobservasipadamanometertersebut.Padapapanmanometerterdapat16 tabung/pipayangmenunjukkannilaitekananuntukmasing-masingtitiktersebut, dannilainyadalamsatuanmmoil.

3.4

Pengisian

Minyak

Pelumas

dan

Pemanasan

Peralatan pengujian bantalan luncur TecQuipment TM25 memiliki reservoir sebagaipenampung minyak pelumas. Reservoir dihubungkandengan duasaluransebagaipintu masukminyakpelumaskedalambantalan.Resrvoir juga dilengkapi dengan keran untuk membuka dan menutup aliran minyak pelumaskebantalan.

Sebelum melakukan pengujian tekanan pada enam belas titik pengujian harus samaagarterjadikeseimbangantekanan.Caranyadenganmembukakeranmasuk minyakpelumas.

Saat pengujian gelembung-gelembung udara harus dikeluarkan agar tidakterjadikesalahanpembacaantekanan.Salahsatucaranyaadalahdengancara melakukanpemanasanatau warm up.Pemanasandilakukandengan

menghidupkan motor dan meningkatkan kecepatan putaran secara bertahap sampai 1500 rpm, kemudian dibiarkan sampai satu jam. Setelah satu jam kecepatanputarandikurangi hinggastabilpada 1000 rpmselama kira-kira10 menit.

3.5

Pengujian

Karakteristik

(Distribusi

Tekanan)

Bantalan

Luncur

Pengujian untukmendapatkan karakteristikbantalanluncurini menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 dan SAE 40W, serta minyak pelumas oli drum dengan SAE 20W/40W dan SAE 40W tanpa penambahan adatif. Padapengujianiniditetapkanlimavariasikecepatanputaran,

yaitu: 1000 rpm, 1250 rpm, 1500 rpm, 1750 rpm, 2000 rpm. Putaran poros ditetapkansearahjarumjam(clockwise).

Setelahdilakukanpemanasan(warmup),kemudianputaranporosditetapkanpada kecepatanputaranpengujianterendah,yaitu1000rpm,laludibiarkanstabilpada putarantersebutselama10(sepuluh)menit,kemudiandilakukanpembacaanpada

papanmanometer.Demikianjugauntukputaran1250,1500,1750dan2000rpm untukmasing-masingminyakpelumas.

3.6

Pengujian

Kekentalan

Minyak

Pelumas

Pengujiankekentalankekentalan minyak pelumaspadapercobaan ini menggunakanviskometerbolajatuhmenurutHoeppler,merekHAAKEFissons, buatan Jerman, yang terdapat pada Laboratorium Fisika Lanjutan Universitas SumateraUtara.Pengujiankekentalandilakukanpadatemperaturruang28°Cdan pada40°C.Namundalamanalisanilaikekentalanyangdigunakanadalahdata percobaanpadatemperatur40°C,karenakondisitemperaturoperasiperalatan bantalanadalahberkisar40°C.

MenurutbukumanualHAAKEFissons,pengujiankekentalaninisesuaidengan standarDIN53015.

Gambar3.4 Viskometer Bola Jatuh Menurut Hoepper Merek HAAKEFISSONS

3.7

Minyak

Pelumas Yang

Digunakan

Sampel minyak pelumas yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyakpelumaskemasan SAE 20W/40 danSAE40W.

BAB

IV

DATA

PENGUJIAN

DAN

ANALISA

4.1

Data

Pengujian

Kekentalan

Minyak

Pelumas

Berikut adalah data-data hasil pengujian kekentalan minyak pelumas yang dilakukan di Laboratorium Fisika Lanjutan Fakultas MIPA Universitas SumateraUtara.Sepertiyangtelahdijelaskanpadababsebelumnya,pengujian kekentalanpadapenelitianinimenggunakanviskometerbolajatuh menurut

Hoeppler.

Tabel4.1 Data hasil pengujianmassa pengukuranminyakpelumasOli Kemasan

Tabel4.2 Data hasilpengujian massa pengukuranminyakpelumasOli Drum

Bahan Volume

3

Pengukuran (cm )

Massa Pengukuran (gram)

MinyakPelumas Oli Drum

SAE20W/40 100 80,33

MinyakPelumas Oli Drum

SAE40W 100 78,66

Bahan Volume

3

Pengukuran (cm )

Massa Pengukuran (gram)

MinyakPelumas Oli Kemasan

SAE20W/40 100 79,30

MinyakPelumas Oli Kemasan

Tabel4.3 Data hasilpengukuran kekentalanminyakpelumasOli Kemasan SAE 20W/40 dengan menggunakan Viskometer Bolajatuh Menurut Hoeppler.

Temperatur Pengujian

Waktu Jatuh Bola Baja, t (detik)

t1 t 2 t 3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t

400C 4,4 4 3,8 3,8 3,8 3,6 3,6 3,4 3,4 3,4 37,2

= 3,72

Tabel4.4 Data hasilpengukuran kekentalanminyakpelumasOli Kemasan SAE 40W dengan menggunakan Viskometer Bolajatuh Menurut Hoeppler.

Temperatur Pengujian

Waktu Jatuh Bola Baja, t (detik)

t1 t 2 t 3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t

400C 4 3,8 3,6 3,6 3,4 3,4 3,2 3,2 3 3 34,2

= 3,42

Tabel4.5 Data hasilpengukuran kekentalanminyakpelumasOli Drum SAE 20W/40 dengan menggunakan Viskometer Bolajatuh Menurut Hoeppler.

Temperatur Pengujian

Waktu Jatuh Bola Baja, t (detik)

t1 t 2 t 3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t

Tabel4.6 Data hasilpengukuran kekentalanminyakpelumasOli Drum SAE 40W dengan menggunakan Viskometer Bolajatuh Menurut Hoeppler.

Temperatur Pengujian

Waktu Jatuh Bola Baja, t (detik)

t1 t 2 t 3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t

400C 4 4 3,8 3,8 3,6 3,6 3,4 3,4 3,2 3,2 36

= 3,6 Catatan :

- Semakin panas minyak pelumas semakin cepat jatuhnya bola viscometer

4.2

Data

Pengujian

Distribusi

Tekanan

Pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur dilakukan di laboratorium Mesin Fluida Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik

UniversitasSumateraUtara. Alat yang digunakan adalah Alat Uji Bantalan Luncur TM25 buatan TecQuipmen Ltd, Inggris.

Data-data hasil pembacaan tekanan pada papan manometer peralatan bantalanluncurTecQuipmentTM25menggunakanminyakpelumasoli Kemasan SAE 20W/40 dan SAE 40W, serta minyak pelumas oli Drum SAE 20W/40 dan SAE 40W.

Perludiketahuibahwatitik1,2,3,4dan5beradapadaarahaksial(lebar bantalan), sedangkan distribusi tekanan di sekeliling lingkaran (objek utama penelitianini)ditunjukkanolehtitikpengujian3,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 dan 16. Masing-masing titik pada keliling bantalan berjarak atau membentuk sudut30°.

Tabel 4.7 Data Pembacaan Manometer Pengujian Distribusi Tekanan Pada bantalan Luncur yang menggunakan Minyak Pelumas Oli Kemasan SAE 20W/40

No. Kecepatan_Poros

(rpm)

Titik Awal Pengujian

(mm oil)

Pembacaan Manometer pada Setiap Nomor Pipa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 1000 600 740 820 840 825 755 820 580 345 250 245 355 320 445 530 620 745 2 1250 600 735 860 880 865 795 890 680 350 210 205 265 315 430 535 645 765 3 1500 600 810 875 900 885 820 920 725 365 150 130 215 310 425 540 655 780 4 1750 600 820 880 905 890 830 930 745 375 125 100 190 310 425 540 660 790 5 2000 600 825 885 910 900 840 935 755 380 110 85 185 310 425 545 665 795

Tabel 4.8 Data Pembacaan Manometer Pengujian Distribusi Tekanan Pada bantalan Luncur yang menggunakan Minyak Pelumas Oli Kemasan SAE 40W

No. Kecepatan_Poros

(rpm)

Titik Awal Pengujian

(mm oil)

Pembacaan Manometer pada Setiap Nomor Pipa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 1000 600 870 950 975 960 880 975 750 430 450 430 445 430 555 650 750 870 2 1250 600 925 1025 1035 1035 990 1025 755 295 450 300 360 425 525 630 735 870 3 1500 600 940 1020 1045 1040 955 1080 875 195 455 220 320 420 530 635 750 880 4 1750 600 945 1030 1055 1045 955 1085 900 180 460 200 305 420 535 640 760 890 5 2000 600 960 1040 1060 1050 960 1090 920 165 470 180 295 415 535 645 750 900

Tabel 4.9 Data Pembacaan Manometer Pengujian Distribusi Tekanan Pada bantalan Luncur yang menggunakan Minyak Pelumas Oli Drum SAE 20W/40

No. Kecepatan

Poros (rpm)

Titik Awal Pengujian

(mm oil)

Pembacaan Manometer pada Setiap Nomor Pipa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 1000 600 870 940 965 950 905 1040 920 535 250 240 355 470 570 675 775 890 2 1250 600 950 1015 1040 1085 965 1130 995 510 175 200 335 455 575 675 780 905 3 1500 600 970 1040 1050 1035 975 1150 1010 505 170 220 255 480 580 680 785 910 4 1750 600 975 1035 1055 1045 985 1155 1020 510 180 230 370 490 590 690 790 920 5 2000 600 980 1040 1065 1050 990 1160 1020 515 180 240 375 500 600 690 800 950

Tabel 4.10 Data Pembacaan Manometer Pengujian Distribusi Tekanan Pada bantalan Luncur yang menggunakan Minyak Pelumas Oli Drum SAE 40W

No. Kecepatan

Poros (rpm)

Titik Awal Pengujian

(mm oil)

Pembacaan Manometer pada Setiap Nomor Pipa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 1000 600 840 955 975 980 860 940 660 480 450 465 470 500 560 630 730 850 2 1250 600 915 1005 1035 1010 920 1040 820 480 290 320 385 470 565 660 760 885 3 1500 600 940 1015 1035 1020 945 1075 885 495 245 265 355 465 565 670 780 900 4 1750 600 950 1020 1040 1030 960 1085 910 510 240 250 345 470 570 680 790 915 5 2000 600 960 1025 1045 1035 970 1090 920 520 245 250 350 470 580 690 800 925

μ1 = t .(

ρ

1–

ρ

2).K

μ2 = t .(

ρ

1–

ρ

2).K

μ3 = t .(

ρ

1–

ρ

2).K

4.3

Analisa

Hasil

Pengujian

Kekentalan

Minyak

Pelumas

Analisapengujiankekentalanminyakpelumasdilakukanpadadatahasil pengujiandengantemperatur 40°C.

I. Minyak Pelumas Oli Kemasan

a. Minyaqk pelumas oli kemasan SAE 20W/40

= 3,72 . (7,7 – 0,7930) . 12,54 = 3,72 . (6,907) . 12,54 = 322,2032 cP

b. Minyak pelumas oli kemasan SAE 40W

= 3,42 . (7,7 – 0,7975) . 12,54 = 3,42 . (6,9025) . 12,54 = 296,0261 cP

II. Minyak Pelumas Oli Drum

a. Minyak pelumas oli drum SAE 20W/40

= 3,84 . (7,7 – 0,8033) . 12,54 = 3,84 . (6,8967) . 12,54 = 332,1009 cP

μ3 = t .(

ρ

1–

ρ

2).K

b. Minyak pelumas oli drum 40W

= 3,6 . (7,7 – 0,7866) . 12,54 = 3,6 . (6,9134) . 12,54 = 312,0985 cP

Dimana :

1 = Massa jenis bola uji (gram/ cm3)

2 = Massa pengukuran minyak pelumas (gram/ cm3)

t = Waktu rata-rata jatuhnya bola baja (detik) K = Konstanta bola baja (gram)

μ = Kekentalan dinamik (cP)

4.4

Analisa Pengujian Distribusi Tekanan Pada Bantalan

Enambelastitik pengujian pada peralatan bantalanluncur

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:

P=ρ.g.(h1-h2) Dimana:

P=tekanan(Pa)

ρ=massajenisminyakpelumas(kg/m3) g=gayagravitasi(9,81m/det2)

h1=tinggipermukaanminyakhasilpengamatan(m)

h1=tinggimula-mulapermukaanminyakpadamanometer(m)

(Sumber : Analisa karakteristik bantalan luncur terhadap minyak pelumas, tugas sarjana, departemen teknik mesin USU, Medan 2003)

Padatitik1.

Menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40 putaran 1000 rpm P = 793 . 9,81 (0,740 – 0,6)

= 793 . 9,81 . 0,14 = 1089,1 Pa

Menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 40W putaran 1000 rpm P = 797,5 . 9,81 (0,870 – 0,6)

= 797,5 . 9,81 . 0,27 = 2112,3 Pa

Menggunakan minyak pelumas oli drum SAE 20W/40 putaran 1000 rpm P = 803,3 . 9,81 (0,870 – 0,6)

= 803,3 . 9,81 . 0,27 = 2127,7 Pa

Menggunakan minyak pelumas oli drum SAE 40W putaran 1000 rpm P = 786,6 . 9,81 (0,840 – 0,6)

= 786,6 . 9,81 . 0,24 = 1851,9 Pa

Dengancarayangsama,makanilaitekananuntuksetiapputaranporospada masing-masingtitikpengujiandalamsatuanPascalakandidapat.Hasilnya diberikandalamtabel4.11sampai dengan 4.14berikut.

Tabel4.11 Datatekananyangterjadidisekelilingbantalan yang menggunakanminyakpelumasoli kemasan SAE 20W/40

Kecepatan Poros

(rpm)

Distribusi Tekanan Pada Setiap Titik Pengujian pada Bantalan (Pa)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1000 1089,1 1711,4 1867,0 1750,3 1205,7 1711,4 -155 -1983,7 -2722,7 -2761,6 -1905,6 -2178,2 -1205,7 -554,5 155 1128

1250 1050,2 2022,6 2178,2 2061,5 1516,9 2256,0 622,3 -1750,9 -1944,8 -3072,8 -2606,0 -2217,1 -1322,4 -505,6 350,0 1283,5

1500 1633,6 3139,3 2333,7 2217,4 1711,4 2489,3 972,4 -1828,1 -3500,6 -3656,2 -2995,0 -2256,0 -1361,3 -466,7 427,8 1400,2

Putaran 1250 rpm

P max = 2256,0 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3072,8 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 1500 rpm

P max = 2489,3 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3656,2 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 1750 rpm

P max = 2567,1 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3889,6 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 2000 rpm

P max = 2606,0 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -4006,3 (pada titik 10 posisi angular 1500)



Putaran 1000 rpm Oli drum SAE 20W/40

P max = 3667,3 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -2836,6 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 1250 rpm

P max = 4176,3 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3349,1 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 1500 rpm

P max = 4334,2 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3388,5 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 1750 rpm

P max = 4373,2 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3309,7 (pada titik 10 posisi angular 1500)

Putaran 2000 rpm

P max = 4413,0 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3369,7 (pada titik 10 posisi angular 1500  Oli kemasan SAE 40W

Putaran 1000 rpm

P max = 2933,8 (pada titik 6 posisi angular 300)

P min = -1329,9 (pada titik 8,10,12 posisi angular 900,1500,2100)

Putaran 1250 rpm

P max = 3324,9 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -2386,1 (pada titik 10 posisi angular 900)

Putaran 1500 rpm

P max = 3755,2 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3168,5 (pada titik 10 posisi angular 900)

Putaran 1750 rpm

P max = 3794,3 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3285,8 (pada titik 10 posisi angular 900)

Putaran 2000 rpm

P max = 3835,5 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -3403,2 (pada titik 10 posisi angular 900)

 Oli drum SAE 40W Putaran 1000 rpm

P max = 2623,6 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -1157,4 (pada titik 10 posisi angular 1200)

Putaran 1250 rpm

P max = 3395,2 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -2392,1 (pada titik 10 posisi angular 1200)

Putaran 1500 rpm

P max = 3665,3 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -2739,3 (pada titik 10 posisi angular 1200)

Putaran 1750 rpm

P max = 3742,5 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -2777,9 (pada titik 10 posisi angular 1200)

Putaran 2000 rpm

P max = 3781,1 (pada titik 6 posisi angular 300) P min = -2739,3 (pada titik 10 posisi angular 1200)

BAB

V

KESIMPULAN

DAN

SARAN

5.1

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujia tekanan minyak pelumas pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasan SAE 20W/40, SAE 40W dan oli drum SAE 20W/40, SAE 40W adalah sebagai berikut :

1. Kekentalan (Viscositas) minyak pelumas oli kemasan dengan oli drum berbeda, walaupun memiliki SAE yang sama. Dari hasil penelitian atau pengujian kekentalan (Viscositas) minyak pelumas oli drum lebih tinggi dibandingkan dengan oli kemasan.

2. Perbedaan kekentalan antara minyak pelumasan oli kemasan dengan oli drum terjadi karena ada kemungkinan penambahan aditif yang terlalu banyak atau berlebihan yang dilakukan oleh produsen karena penambahan aditif harus sesuai dengan rekomendasi pabrikan pembuat aditif tersebut.

Karena aditif dapat memberikan sifat yang baru pada minyak pelumas yang tidak dimiliki sebelumnya.

3. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh karakteristik distribusi tekanan minyak pelumas oli kemasan dan minyak pelumas oli drum yaitu :

a. Karakteristik di stribusi tekanan minyak pelumas oli kemasan

SAE 20W/40 pada bantalan luncur lebih baik dibandingkan dengan jenis minyak pelumas yang lainnya yang telah diuji.

b. Tekanan yang semakin kecil akibat putaran poros ditingkatkan mengakibatkan titik tengah poros dan bantalan semakin memusat. Sehingga lapisan tipis minyak pelumas pada bantalan akan semakin tebal, yang mengakibatkan berkurangnya tekanan pada dinding bantalan luncur.

4. Peningkatan tekanan terjadi pada minyak pelumas oli drum. Dengan peningkata tekanan minyak pelumas pada bantalan luncur dapat mengakibatkan usia bantalan

luncur menjadi lebih singkat.

5. Berdasarkan hasil penelitian, dari grafik distribusi tekanan sommerfeld terlihat jelas bahwa tekanan minyak pelumas oli drum lebih tinggi dibandingkan dengan minyak pelumas oli kemasan.

5.2

Saran

1. Pengaruh temperatur sangat besar terhadap kekentalan minyak pelumas, oleh karena itu diperlukan alat untuk mengukur kekentalan minyak pelumas saat mesin beroprasi.

2. Getaran yang terjadi pada alat uji dapat mengganggu pembacaan tekanan pada manometer, oleh karena itu diharapkan pada penilitian selanjutnya diperlukan analisa untuk mengetahui pengaruh getaran tersebut.

3. Diperlukan penelitian lanjutan pada bantalan luncur untuk mengetahui pengaruh penambahan aditif pada minyak pelumas

DAFTARPUSTAKA

1. Junivall,Robert C. dan Marshek,Kurt M, ”Fundamentals Of Machine

Component Design” Jhon Wiley and Sons,1991.

2. Nasution,A.Halim., ”PrinsipPelumasandanMinyakPelumasMineral

-DiktatKuliah”,DepartemenTeknikMesinFakultasTeknikUSU,Medan,

2011.

3. O’Connor,JamesJ.danBoyd,John, “StandardHandbookofLubrication

Engineering”McGraw-Hill,Inc.,NewYork,1968.

4. Sinurat,Amechrisler, ”AnalisaKarakteristikBantalanLuncurTerhadap

VariasiMinyakPelumasMultigrade”,TugasSarjana,DepartemenTeknik

MesinUSU,Medan,2003.

5. L.Mott,Robert, ”Elemen – Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis”,

Universiti of Dyton, Andi, Yokyakarta.

6. Sularso, Kiyatsu Suga, “Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”,

PradnyaParamita,Jakarta,2004.

7. Zemansky, Sears, “Fisika Untuk Universitas”, edisi ke-7, jilid 1,

Binacipta,Bandung,1991.