2.6.2 Pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur
Ada berbagai jenis bantalan luncur, dan bantalan-bantalan tersebut dapat dilumasi dengan minyak pelumas, gas bahkan dengan minyak gemuk. Namun tipe
pelumasan yang paling efektif dan paling banyak digunakan adalah dengan minyak pelumas dengan tipe pelumasan hidrodinamis.
Seperti yang telah dijelaskan diatas, teori pelumasan hidrodinamis ini berasal dari penelitian Beauchamp Tower, yang dianalisa oleh Osborne Reynolds.
2.6.2.1 Teori aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat permukaan datar
Gambar 2.16 Aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat permukaan datar
Lihat lapisan minyak pelumas diantara dua plat AB dan CD, salah satu permukaan bergerak dengan kecepatan V, dan permukaan yang satunya CD diam, seperti
pada gambar 2.16. Kecepatan minyak saat kontak dengan CD adalah nol saat CD diam. Gaya pada minyak yang digambarkan dalam elemen kubus dx,dy,dz pada
Universitas Sumatera Utara
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 =
2.19
Dimana µ = koefisien kekentalan dan v = kecepatan pada arah x
Anggap elemen dx.dy.dz berada dalam gerakan seragam pada arah x dan =
y p
δ δ
p adalah independent terhadap y, sehingga solusi gaya:
. .
=
+
− +
− +
dz dy
dx x
p p
p dz
dx F
dy y
F F
δ δ
δ δ
2.20
Sehingga hasilnya: x
p y
F δ
δ δ
δ =
Substitusi nilai F:
y F
y y
v δ
δ δ
δ µδ
δ =
Maka: y
F δ
δ =
2 2
y v
δ µδ
2 2
y v
x p
y F
δ µδ
δ δ
δ δ
= =
2.21 Kemudian kita Integralkan persamaan 2.21 sehingga kita mendapatkan
persamaan 2.22:
2 1
2
2 1
C y
C y
x p
v +
+ =
µδ δ
2.22 Lalu kita tentukan kondisi v=V ketika y=0 dan v=0 ketika y=h, didapat:
Universitas Sumatera Utara
hy h
y x
p h
y V
v
− −
−
= 1
2 1
1 µδ
δ 2.23
catatan: Kondisi yang diterapkan untuk menentukan konstanta C
1
dan C
2
− dy
y F
F δ
δ adalah
karena y diukur berlawanan dengan arah yang diindikasikan. Dari sini fungsi internal pada persamaan 2.20 harus bernilai
pengganti
+
dy y
F F
δ δ
, sehingga :
x p
y F
δ δ
δ 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 2.24
2.6.2.2 Persamaan Tekanan Sommerfeld untuk Pelumasan Hidrodinamis pada Bantalan Luncur
Gambar 2.17 Bantalan luncur dan tata namanya
Universitas Sumatera Utara
Pada tahun 1904, A. J. W. Sommerfeld 1869-1951 menemukan suatu persamaan yang dapat menganalisa tekanan pada lapisan tipis minyak pelumas
pada bantalan luncur, yang dikenal dengan persamaan Sommerfeld, yaitu:
2 2
2 2
cos 1
2 cos
2 sin
6 p
r p
+
+
+ +
=
θ ε
ε θ
ε θ
ε δ
ω µ
2.25
Dapat juga ditulis:
+ +
+ =
−
2 2
2 2
cos 1
2 cos
2 sin
6
θ ε
ε θ
ε θ
ε δ
ω µ
r p
p
2.26
Dimana:
p
= tekanan pada minyak pelumas Pa p = tekanan suplai Pa
ω = kecepatan putaran poros journal rpm R = radius bantalan m
r = radius poros m δ = kelonggaran radial R-r
e = eksentrisitas ε = perbandingan eksentrisitas
= δ e
µ = viskositas minyak pelumas h = tebal lapisan minyak pelumas
θ = posisi angular °
Universitas Sumatera Utara
dimana lapisan film minyak pelumas minimum adalah: h =
δ1-ε.cosθ
Sommerfeld juga memberikan solusi untuk beban total di sepanjang bantalan , yaitu sebagai berikut:
1 2
. .
. 12
2 2
2 3
ε ε
δ ε
π ω
µ −
+ =
l r
P
1 .
. 2
2
ε π
− =
r l
k P
2.27
Dimana:
P = Beban total di sepanjang bantalan N k = angka sommerfeld Pa
l = panjang bantalan m r = jari-jari poros m
ε = perbandingan eksentrisitas
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Pengujian
Gambar 3.1 Diagram Alir Pengujian Putaran
1750 rpm Putaran
2000 rpm Putaran
2500 rpm Putaran
1500 rpm Putaran
1000 rpm Pengujian
kekentalan minyak pelumas
Pengujian Karakteristik Bantalan Luncur
Pencatatan Data
Analisa Hasil Pengujian
Minyak Pelumas
Pengisian Minyak dan Pemanasan Warm Up
Universitas Sumatera Utara
Kategori