ROLLING ELEMENT BEARING BAB 3 | Materi | Makalah | Teknik Mesin

Admin Elemen Mesin

ROLLING-ELEMENT BEARING

1. Jenis-jenis Rolling Element Bearing

Secara garis besar, rolling-element bearing terdiri atas dua jenis yaitu bantalan bola (ball bearing) dan bantalan rol (roller bearing). Kedua jenis ini sendiri terdiri atas bermacam macam varian.

Silahkan Download File Full DOCX dan PDF pada link Dibawah Artikel

1. Bantalan Bola (Ball Bearing)

Bantalan bola merupakan susunan bola-bola baja yang dikeraskan yang terpasang diantara dua buah cincin, dalam dan luar untuk bantalan radial, atau atas dan bawah untuk thrust bearing. Selain itu juga terdapat retainer atau separator yang menjaga jarak antarbola baja tetap disekitar cincin. Bantalan bola jenis deep groove dirancang untuk menahan beban radial dan beban aksial. Adapun jenis angular contact dirancang untuk menahan beban aksial yang lebih besar dan juga dapat menahan beban radial.

Construction And Nomenclature

Nomenklatur bantalan bola radial jenis deep-groove atau Conrad

Jenis-jenis bantalan bola

2. Bantalan Rol (Roller Bearing)

Bantalan rol menggunakan roller yang lurus, tirus, atau berkontur yang dipasang diantara dua buah cincin. Secara umum, bantalan rol dapat menahan beban statik dan dinamik yang lebih besar daripada bantalan bola disebabkan oleh kontaknya yang lebih besar. Selain itu bantalan rol ini juga lebih murah daripada bantalan bola untuk ukuran dan beban yang besar. Biasanya bantalan rol hanya dapat menahan beban dalam satu arah saja baik itu radial maupun aksial, kecuali bila roller-nya tirus atau berkontur. Secara garis besar, bantalan rol ini terbagi lagi menjadi empat jenis yaitu (1) bantalan rol silindris, (2) bantalan rol jarum, (3) bantalan rol tirus, (4) spherical roll bearing.

Bantalan rol silindris

Bantalan roll jarum (needle roller bearing)

Bantalan roll tirus (Tapered roller bearing)

Bantalan roll sperik (Spherical roller bearing)

Bantalan bola dan bantalan roll juga mempunyai jenis yang khusus dibuat untuk menahan beban aksial murni. Namun cilindrycal roller thrust bearing akan mengalami gesekan yang lebih besar daripada ball thrust bearing akibat sliding antara roller dengan cincin. Oleh karena itu biasanya roller thrust bearing ini tidak boleh digunakan untuk kecepatan tinggi.

3.Pemilihan rolling-element bearing

Pemilihan bantalan dilakukan dengan mempertimbangkan besar beban statik dan dinamik dan umur yang diinginkan.

Basic Dynamic Load Rating C

Pengujian yangtelah dilakukan oleh perusahaan-perusahaan pembuat bantalan, berdasarkan teori yang sudah dikembangkan, menunjukkan bahwa fatigue life atau umur bantalan L berbanding terbalik dengan pangkat tiga bebannya untuk bantalan bola, dan pangkat 10/3 untuk bantalan roll.

Bantalan bola :

Bantalan roll :

dimana L adalah umur bantalan dalam jutaan putaran, P adalah beban konstan yang bekerja (beban konstan pada elemen berputar akan menyebabkan beban dinamik), dan C adalah basic dynamic load rating C. Basic dynamic load rating C didefinisikan sebagai beban yang akan memberikan umur 1 juta putaran pada cincin dalam. Parameter ini biasanya sudah ditentukan dalam katalog yang dibuat oleh perusahaan pembuat bantalan.

Distribusi umur pada rolling element bearing

Basic Static Load Rating C₀

Deformasi permanen pada roller atau bola dapat terjadi bahkan pada beban yang kecil karena sangat tingginya luas kontak yang kecil. Batas beban statik pada bantalan didefinisikan sebagai beban yang akan menghasilkan deformasi permanen pada cincin dan elemen rolling pada titik kontak manapun sebesar 0,0001 kali dari diameter elemen rollingnya. Tegangan yang dibutuhkan untuk membuat deformasi statik sebesar 0,0001d pada bantalan baja adalah bervariasi mulai 4 Gpa (580 kpsi) untuk bantalan roll sampai 4,6 Gpa (667 kpsi) untuk bantalan bola. Perusahaan-perusahaan pembuat benatalan telah membuat basic static loading rating C₀ untuk setiap jenis bantalan, yang dibuat berdasarkan standar AFBMA. Biasanya dibutuhkan beban sebesar 8C₀ atau lebih besar untuk mematahkan bantalan.

Beban Kombinasi Radial dan Aksial (Thrust)

Jika beban radial dan aksial terjadu pada bantalan, beban ekuivalen harus dihitung untuk digunakan dalam perhitungan umur bantalan. AFBMA merekomendasikan persamaan berikut:

Dimana :

P = Beban ekuivalen

Fr = Beban radial konstan yang bekerja

Fa = Beban aksial konstan yang bekerja

V = Faktor perputaran

X = Faktor radial

Y = Thrust factor

Faktor V sama dengan 1 untuk bantalan yang cincin dalamnya berputar. Jika cincin luarnya juga berputar, faktor V ini naik sampai 1,2 untuk bantalan jenis tertentu. Faktor X dan Y bervariasi tergantung jenis bantalan dan biasanya ditentukan oleh perusahaan pembuat bantalan tersebut.

Prosedur Perhitungan

Langkah pertama dalam perhitungan umur bantalan adalah dengan mencari besar beban baik radial maupun aksial yang bekerja pada bantalan (biasanya diketahui dari analisis pembebanan). Dimensi aproksimasi poros juga biasanya dapat diketahui dari perhitungan tegangan dan defleksi. Kemudian digunakan katalog digunakan dengan terlebih dahulu menentukan bantalan tertentu secara coba-coba. Dengan demikian dapat diperoleh nilai C, C₀, V, X, dan Y. Kemudian dihitung beban efektif P dan akhirnya dihitung umur L dengan menggunakan nilai C yang diperoleh dari katalog.