ANALISA TEKANAN MINYAK PELUMAS PADA BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS OLI KEMASAN DAN MINYAK PELUMAS OLI DRUM 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
Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
NIM : 080401127 NICO ALLANDA
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARAMEDAN
2012
KATA PENGANTAR
Pujian dan rasa syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat karunia-Nya, Skripsi ini dapat selesai dengan baik. Skripsi ini diajukan untuk melengkapi syarat dan melengkapi studi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini membahas tentang teknik pelumasan pada bantalan luncur yang dilumasi dengan minyak pelumas Oli kemasan dan Oli drum, yang berjudul , “Analisa Tekanan Pada Bantalan Luncur yang Menggunakan Oli Drum dan Oli Kemasan Tanpa Aditif dengan Variasi Putaran”.
Dengan terselesainya Skripsi ini, pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima-kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Orang Tua dan seluruh keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis tanpa pamrih.
2. Bapak Ir. H. A Halim Nasution, M.Sc. selaku dosen pembimbing Skripsi yang telah meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. M. Sahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir.Muifi Hazwi M.Sc selaku dosen penguji 1.
6. Bapak Ir.Alfian Hamsi M.Sc selaku dosen penguji 2.
7. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Semua mahasiswa Teknik Mesin umumnya, dan khususnya sesama rekan- rekan stambuk 2008.
Penulis telah mencoba semaksimal mungkin guna tersusunnya Skripsi ini dengan baik. Penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun. Akhir kata, Penulis mengharapkan semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 10 Maret 2012
Penulis
NICCO ALLANDA NIM : 080401127 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
TUGAS SARJANA MAHASISWA
NO: 2000 / TS / 2012
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 DR.ING.Ir. Ikhwansyah Isranuri
NIP. 196412241992111001
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 ........................................................................................11.1 Latar Belakang ............................................................................1
1.2 Maksud dan Tujuan.....................................................................3
1.3 Batasan Masalah .........................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..............................................................................5
2.1 Gesekan dan Keausan ..................................................................5
2.2 Pengertian Pelumasan ..................................................................5
2.3 Fungsi Bahan Pelumas.................................................................. 6
2.4 Tipe-tipe Pelumasan ......................................................................8
2.4.1 Pelumasan hidrodinamis .....................................................8
2.4.2 Pelumasan elastohidrodinamis ............................................10
2.4.3 Pelumasan bidang batas.......................................................10
2.4.4 Pelumasan tekanan ekstrim .................................................11
2.4.5 Pelumasan padat ..................................................................11
2.4.6 Pelumasan hidrostatis..........................................................13
2.5 Kekentalan (Viscosity) ...................................................................14
2.5.1 Kekentalan dinamik dan kekentalan kinematik....................14
2.5.2 Klasifikasi kekentalan minyak pelumas...............................18
2.5.3 Minyak pelumas multigrade .................................................21
2.5.4 Pengaruh temperatur dan tekanan terhadap kekentalan........23
2.6 Pengukuran/Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas ....................26
2.6.1 Viskometer bola jatuh (Falling Sphere Viscometers) ..........26
2.6.1.1 Viscometer Bola Jatuh Yang Memenuhi Hukum Stokes...................................................................26
2.6.1.2 Viskometer Bola Jatuh Menurut Hoeppler ...........28
2.6.2 Viskometer rotasional .........................................................29
2.6.3 Viskometer pipa kapiler ......................................................30
2.6.4 Viskometer cone and plate..................................................31
2.6.5 Viskometer Tipe lain...........................................................32
2.7 Aditif minyak Pelumas .................................................................33
2.8 Bantalan Luncur dan Pelumasan pada Bantalan Luncur ..............36
2.8.1 Bantalan Luncur ..................................................................36
2.8.2 Pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur ....................37
2.8.2.1 Teori aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat/ permukaan datar ....................................................38
2.8.2.2 Persamaan tekanan Sommerfeld untuk pelumasan Hidodinamis pada bantalan luncur .........................40
BAB III METODE PENGUJIAN ............................................................................43
3.1 Diagram Alir Pengujian Tekanan Minyak Pelumas.......................43
3.2 Variabel Pengujian Tekanan Minyak Pelumas..................................44
3.3 Peralatan Pengujian Tekanan Minyak Pelumas................................44
3.4 Pengisian Minyak Pelumas dan Pemanasan .................................48
3.5 Pengujian Karakteristik Bantalan Luncur.....................................49
3.6 Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas .......................................49
3.7 Minyak Pelumas dan Aditif yang Digunakan ...............................50
BAB IV DATA PENGUJIAN DAN ANALISA ............................................................51
4.1 Data pengujian kekentalan minyak pelumas ...............................51
4.2 Data pengujian distribusi tekanan ................................................52
4.3 Analisa hasil pengujian kekentalan minyak pelumas ....................58
4.4 Analisa pengujian distribusi tekanan pada bantalan.................... 60
4.5 Analisa Tekanan pada bantalan menggunakan persamaan Sommerfeld .................................................................................93
4.6 Analisa Beban Bantalan Luncur....................................................96
4.7 Pembahasan Terhadap Grafik Distribusi Tekanan.......................100
4.7.1 Pengaruh Putaran Poros Terhadap Tekanan Pada Bantalan Luncur.................................................................100
4.7.2 Tekanan Maksimum dan Minimum Pada Bantalan Luncur pada setiap putaran................................................100
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................104
5.1 Kesimpulan ................................................................................104
5.2 Saran ...........................................................................................105
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................106
DAFTAR GAMBAR HALAMAN
34 Gambar 2.13 Viskometer saybolt
46 Gambar 3.4 Viskometer bolajatuh menurut Hoppler merek HAAKE FISSONS
45 Gambar 3.3 Pandangan asembling peralatan bantalan lucnru TM 25
43 Gambar 3.2 Alat uji bantalan luncur tecaupment TM 25
40 Gambar 3.1 Diagram alir penguji
40 Gambar 2.18 Distribusi tekanan dan geometri bantalan luncur
38 Gambar 2.17 Mekanisme pulumasan hidrodinamis pada bantalan luncur
37 Gambar 2.16 Aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat / permukaan datar
35 Gambar 2.15 Bantalan luncur
34 Gambar 2.14 Viskometer mac michael
33 Gambar 2.12 Viskometer stormer
Gambar 2.1 Pelumasan hidrodinamis untuk gerakan meluncur pada bidang rata33 Gambar 2.11 Prinsip kerja cone-and-palte viskometer
32 Gambar 2.10 Viskometer ferranti-cone and plate viskometer
31 Gambar 2.9 Beberapa jenis tipe viskometer pipa kapiler
29 Gambar 2.8 Viskometer rotasional
28 Gambar 2.7 Viskometer bola jatuh menurut hoeppler
27 Gambar 2.6 Viskometer bola jatuh yang memenuhi hukum stokes
25 Gambar 2.5 Pengaruh temperatur terhadap minyak pelumas SAE pada tekanan atmosfer
16 Gambar 2.4 Pengaruh tekanan terhadap kekentalan, persamaan barus dan persamaan koeland
10 Gambar 2.3 Pendefinisian kekentalan dinamik menurut hukum newton tentang aliran viskos
9 Gambar 2.2 Pelumasan hidrodinamis pada roller yang bergerak relatif pada bidang rata
50
Gambar 4.1 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumasoli 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 pelumasoli 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 SAE 20W/40 putaran 1500 rpm 76
Gambar 4.11 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasanSAE 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 SAE 40W putaran 1500 rpm
87
Gambar 4.21 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas oli kemasanSAE 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 SAE 40W putaran 2000 rpm
91
DAFTAR TABEL
HALAMAN Tabel 2.1 Material yang digunakan sebagai bahan pelumas padat14 Tabel 2.2 Klasifikasi kekentalan ISO minyak pelumas pada suhu 40
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 oli drum 20W/40
56
Tabel 4.10 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunkan minyak pelumasoli 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 oli drum 40W 100
DAFTAR NOTASI
Pa l Lebar efektif bantalan m
Waktu rata-rata detik (s)
t
R Jari-jari bantalan m r jari-jari poros / journal m t Waktu detik (s)
Tekanan suplai Pa
o
Pa p
N p Tekanan minyak pelumas
Ob Titik pusat bantalan
Konstanta bola uji viskometer Haake k Angka Sommerfeld untuk bantalan luncur
Notasi Arti Satuan
Tebal minimum lapisan minyak pelumas m K
m
h, dy Tebal lapisan minyak pelumas m h
2
Dimeter poros/journal m e Eksentrisitas m g gravitasi bumi m/s
Diameter bantalan m d
2 D
A Luas permukaan m
- Oj Titik pusat poros
- P Beban pada bantalan
δ Kelonggaran radial m
ε Perbandingan Eksentrisitas
- τ Tegangan geser fluida
N/m
2
θ Sudut pengukuran radial/angular derajat ( ° ) θ
m
Sudut pengukuran radial/angular pada tekanan derajat ( ° ) maksimum u
Kecepatan relatif permukaan m/s μ Kekentalan dinamik Poise (P) ν Kekentalan kinematik Stokes (S)
Rapat massa kg/m
3 Kecepatan putaran poros / journal
rpm