BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Perancangan Roda Gigi Lurus dengan Material Plastik

2.1 Perancangan Roda Gigi Lurus dengan Material Plastik

Roda gigi lurus mempunyai gigi lurus dan tersusun paralel terhadap sumbu poros yang membawa roda gigi. Bentuk kurva pada muka gigi roda gigi lurus mempunyai geometri khusus yang disebut kurva involute. Bentuk ini

memungkinkan dua gigi bekerja sama dengan transmisi daya yang halus dan positif. Roda gigi lurus salah satu roda gigi yang palin mendasar. Gigi-giginya lurus dan sejajar dengan sumbu puros yang membawa roda gigi tersebut. Untuk menentukan diameter sebuah pinyon maka akan digunakan persamaan:

D_p=Np

Pd

(2.1)

Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus[1]

6

2.1.1 Kelebihan dan Kekurangan Roda Gigi Plastik

Bahan plastik merupakan merupakan satu penerapan untuk susunan roda gigi yang penting dan sedang berkembang. Beberapa dari kelebihan penggunaan bahan plastik dalam sistem roda gigi bila dibandingkan dengan baja dan logam lainnya adalah:

1. Ringan

2. Kelembamannya rendah

3. Kemungkinan dijalankan dengan sedikit atau tanpa pelumasan 4. Suara yang dihasilkan lebih tenang

5. Gesekan luncur yang dihasilkan rendah sehingga perhubungan antar roda gigi lebih efisien

6. Tahan terhadap zat-zat kimia dan mampu beroperasi dalam lingkungan yang korosif

7. Mempunyai kemampuan beroperasi dengan baik di bawah kondisi getaran, guncangan dan benturan yang moderat

8. Biaya pembuatannya relatif murah

9. Dapat menerima toleransi yang lebih besar karena kelentingannya 10. Keausan yang terjadi di antara beberapa plastik lebih rendah

dibandingkan dengan logam-logam dalam aplikasi tertentu

Dari kelebihan-kelebihan di atas ada juga kelemahan-kelemahan dalam penggunaan roda gigi plastik, yaitu:

1. Kekuatan bahan plastik lebih rendah dibandingkan kekuatan logam 2. Modulus elastisitasnya lebih rendah

3. Koofisien pemuaian panasnya lebih tinggi 4. Sulit dioperasikan dalam suhu tinggi

6. Luasnya jangkauan formulasi bahan plastik yang mungkin, sehingga perancangannya lebih sulit

Beberapa roda gigi dari plastik dibuat melalui proses hobbing atau pengetaman yang serupa dengan yang digunakan untuk mengerjakan roda-roda gigi dari logam, namun sebagian besar dari roda gigi plastik dihasilkan dari proses

pencetakan injeksi karena dapat dengan cepat menghasilkan produk dalam jumlah besar dengan biaya perunit lebih rendah. Pembentukan cetakan merupakan hal yang penting karena harus memperhitungkan penyusutan yang terjadi ketika cairan plastik sudah memadat. Pendekatan yang berhasil dalam memperkirakan penyusutan adalah dengan membuat rangka cetak yang lebih besar dari ukuran roda gigi yang diharapkan. Tetapi kelonggaran yang diberikan dibagian-bagian roda gigi tidaklah merata sehingga untuk menghasilkan roda-roda gigi plastik dengan keakuratan ukuran yang tinggidiperlukan data dalam jumlah yang

memadai mengenai sifat-sifat pencetakan dalam proses percetakannya. Dalam hal ini, sering digunakan perangkat lunak perancangan cetakan berbantuan komputer, cetakan roda gigi atau pisau pemotong roda gigi dirancang sedemikian sehingga menghasilkan gigi-gigi dan roda gigi dengan ukuran yang akurat dengan

ketebalan roda gigi yang terkendali, sehingga menghasilkan kelonggaran antar gigi yang yang tepat. Maka dari itu gaya yang dihasilkan pada gigi-gigi roda gigi dapat dicari dengan persamaan 2.2 di bawah ini.

Wt=

(126000).(P) (np .Dp)

8

2.1.2 Bahan-Bahan Plastik untuk Roda Gigi

Bahan plastik yang tersedia begitu beragam sehingga sulit untuk memilih bahan yang tepat karena itu selama proses perancangan sistem roda gigi

disarankan untuk berkonsultasi dengan penyalur bahan. Beberapa dari banyak jenis bahan yang sudah terkenal yang biasa digunakan untuk roda gigi diantaranya ABS (acrylonitrile butadiene styrene), acetal, nylon, polycarbonate, polyster, dan polyurethane. Perancang harus mengusahakan keseimbangan dari berbagai karakteristik bahan yang tepet untuk aplikasi diantaranya sebagai berikut:

1. Kekuatan lentur terhadap kondisi-kondisi lelah 2. Modulus elastisitas yang tinggi untuk kekuatan 3. Kekuatan terhadap tumbukan dan ketangguahan 4. Ketahan terhadap keausan dan goresan

5. Kestabilan ukuran terhadap suhu

6. Kestabilan ukuran terhadap zat dan kelembaban 7. Kondisi operasi terhadap lingkungan yang bergetar 8. Biaya pengadaan

9. Kemudahan pemrosesan dan pembuatan 10. Kemudahan perakitan dan pembongkaran

11. Kecocokan dengan elemen-elemen yang berhubungan dengannya 12. Kemampuan menghambat nyala api

Bahan-bahan plastik dasar yang didaftarkan sebelumnya adalah contoh-contoh bahan yang dapat dimodifikasi dengan unsur pengisian zat-zat aditif untuk memproleh sifat-sifat pasca pencetakan yang optimal.

2.1.3 Kekuatan Perancangan untuk Roda Gigi Plastik

plastik. Namun verifikasi mengenai sifat-sifat bahan yang sunguh-sungguh akan digunakan dalam penerapan komersial, kaitannya dengan kondisi operasi, harus diperoleh dari penyalur bahan. Pengaruh suhu terhadap kekuatan, modulus, ketangguhan, stabilitas kimia, dan kepresisian ukuran merupakan aspek yang penting untuk diperhatikan.

Tabel 2.1 mendaftarkan beberapa tegangan lengkung izin terpilih untuk roda gigi dari plastik. Sebagai catatan, bahwa peningkatan tegangan izin yang signifikan dapat dihasilkan dengan penambahan unsur kaca. Gabungan serat kaca dan matriks plastik dasar ini menyerupai bahan komposit, dengan sejumlah unsur pengisi yang lazimnya berkisar 20% sampai 50%.

Penyalur bahan ini mungkin dapat memberikan data kelelahan untuk plastik dalam bentuk diagram seperti dalam gambar 2.2, yang menunjukan hubungan antara tegangan lengkung izin dan jumlah siklus hingga gagal untuk bahan resin nylon DuPont Zytel dab resin acetal Derlin. Data ini disediakan untuk roda gigi cetak yang beroperasi pada suhu kamar pada jarak bagi diametral seperti yang ditunjukan dengan pelumasan kontinu. Dimana tabel tebgangan lengkung pendekatan untuk roda-roda gigi plastik dapat dilihat dibawah ini.

10

Gambar 2.2 Data Umur Lelah Dua Jenis Plastik Pada Roda Gigi[3]

2.1.4 Geometri Gigi

Kemampuan penyalur untuk menyediakan jarak bagi di luar standar harus dibuktikan.

Para perancang kadang-kadang menggunakan bentuk gigi khusus untuk menjahit kekuatan gigi-gigi roda gigi dari plastik untuk menjawab tuntutan penerapan khusus. Sistem roda gigi dengan pemotongan kepala dengan sudut tekan 20º memberikan gigi yang lebih pendek dan lebih luas dari sistem

kedalaman penuh dengan sudut tekan 20º, sehingga dapat mengurangi tegangan lengkung pada gigi.

12

Gambar 2.3 Kelonggaran Antar Gigi Disarankan untuk Roda Gigi Plastik[1]

2.1.5 Penyusutan pada Roda Gigi Plastik

Selama pembuatan roda gigi plastik melalui pencetakan injeksi,

pembesaran jarak bagi diametral efektif dan diameter jarak bagi gigi-gigi pada cetakan adalah untuk menyediakan penyusutan. Tekanan yang diberikan juga harus diatur. Koreksi-koreksi nominalnya dapat dihitung sebagai berikut:

P_dc= Pd

(1+S) (2.3)

cosΦ₁=cosΦ

D_c= N

P_dc (2.5)

Setelah pencetakan gigi-gigi harus diperiksa apakah benar-benar telah mendekati geometri standarnya. Pengaturan-pengaturan tambahan kadang-kadang harus dilakukan, dengan cara menghilangkan tepi gigi-gigi untuk mendapatkan penghubungan yang lebih halus dan menambah lebar gigi di bagian dasar dekat titik yang mengalami tegangan lengkung palin tinggi.

2.1.6 Analisis Tegangan

Analisis tegangan lengkung untuk roda-roda gigi plastik didasarkan oleh faktor-faktor pemodifikasi yang disarankan oleh standar AGMA untuk roda gigi dari baja tidak ditetapkan untuk roda-roda gigi plastik. Kita dapat memasukan faktor ketidaktentuan atau faktor pembebanan kejut dengan memasukan sebuah faktor keamanan. Dimana persamaan tegangan lengkung dapat dilihat dibawah ini.

σ_t=WtPd(SF)

FY (2.6)

Dari persamaan analisis tegangan diatas maka terdapat pula faktor bentuk gigi untuk menetapkan bentuk gigi. Maka dari itu untuk menentukan faktor bentuk gigi yang diinginkan maka dapat dilihat pada tabel 2.2 di bawah ini.

14

Nilai-nilai untuk faktor bentuk Lewis, Y, yang ditunjuk dalam Tabel 2.2, menjelaskan gigi involut yang bekerja seperti sebuah kantilever dengan beban yang diberikan di sekitar titik jarak baginya. Dengan demikian persamaan 2.6 menunjukan tegangan lengkung di akar gigi. Sebagian besar perancangan roda gigi plastik dianjurkan untuk memberikan jari-jari filet diantara awal profil involut yang aktif pada muka gigi bagian bawah dan akar gigi, sehingga dapat

memperkecil konsentrasi tegangan.

Keausan permukaan-permukaan dalam gigi-gigi roda gigi dari plastik adalah sebuah fungsi tegangan kontak di antara gigi-gigi yang bertautan

sebagaimana juga dengan gigi-gigi dari logam. Dalam kenyataannya, pelumasan dan penggabungan bahan-bahan pada roda gigi yang bertautan ikut berperan dalam menentukan umur keausan pasangan roda gigi tersebut. Yang ditampilkan disini adalah beberapa pedoman umum. Tetapi disarankan untuk berkonsultasi dengan penyalur bahan dan menguji perancangan yang diusulkan diantaranya:

A. Susunan roda gigi yang terlumasi secara terus meneruslah yang akan memberikan umur paling panjang.

B. Dengan pelumasan terus menerus dan beban yang ringan, maka faktor yang menentukan umur roda gigi adalah ketahanan lelahnya. C. Roda gigi tanpa pelumasan cenderung gagal akibat keausan,

sehingga perancangan yang tepat untuk tegangan lengkung yang tersedia harus digunakan.

D. Apabila pelumasan yang terus menerus tidak dapat diterapkan, maka pelumasan awal pada roda gigi dengan mempelancar proses penggerakannya dan lebih berumur panjang dibandingkan dengan roda gigi yang tidak diberi pelumas.

E. Apabila pelumasan terus menerus tidak dapat diterapkan, maka pemakaian kombinasi roda gigi dengan pinyon dari nylon dan roda gigi yang digerakan dari acetal memperlihatkan gesekan dan keausan yang rendah.

16

2.1.8 Bentuk-Bentuk Roda Gigi dan Perakitannya

Banyak anjuran untuk perancangan geometri roda-roda gigi ditinjau dari kekuatan, kelembaban, dan kondisi-kondisi pencetakan. Banyak roda gigi kecil secara sederhana dibuat dengan ketebalan yang merata sama dengan lebar muka gigi-gigi roda gigi. Roda-roda gigi besar sering kali memiliki bingkai untuk menjaga gigi-gigi, rusuk yang ditipiskan agar ringan dan menghemat bahan, serta naf untuk memfasilitasi pemasangannya pada poros. Gambar 2.4 menunjukan proposi yang dianjurkan. Penampan-penampang lintang yang simetris adalah yang paling disukai, bersama dengan ketebalan penampang yang seimbang untuk mendapatkan aliran bahan yang bagus dan memperkecil penyimpangan.

Gambar 2.4 Proporsi Roda Gigi Plastik yang dianjurkan[3]

sedikit sesak pada porosnya dan dilakukan secara hati-hati untuk menjamin bahwa torsi yang memadai dapat ditransmisikan, tetapi naf dari plastik tidak bertekanan lebih.

2.1.9 Faktor Keamanan SF

Penentuan faktor keamanan (SF) pada sebuah mesin ditentukan oleh banyak variabel, baik dalam perancanganroda gigi iti sendiri atau dakam perancangan poros, bantalan, rumah bantalan, dan struktur yang dibuat untuk pemasangan transmisi troda gigi tersebut. Oleh karena itu faktor keamanan ini merupakan salah satu dari sebagian besar faktor yang sukar untuk ditetapkan.

Tabel 2.3 Faktor Keamanan SF. Menurut Beban yang Diberikan[1]

Sumber Daya Mesin yang Digerakan

Seragam Kejutan Ringan Kejutan Sedang Kejutan Berat

Seragam 1.00 1.25 1.50 1.75

Kejutan Ringan 1.20 1.40 1.75 2.25

Kejutan Sedang 1.30 1.70 2.00 2.75

18

Rantai adalah elemen transmisi daya yang tersusun sebagai sebuah deretan penghubung dengan sambungan pena. Rancangan ini menyediakan fleksibelitas disamping juga memungkinkan rantai mentransmisikan gaya tarik yang besar. Ketika mentransmisikan daya antara poros-poros yang berputar,rantai

berhubungan terpadu dengan roda gigi yang disebut sproket. Gambar 2.5 memperlihatkan transmisi rantai pada umumnya.

Jenis rantai yang paling umum disebut rantai rol (roller chain), dimana rol-rol pada setiap pena menyediakan gesekan yang sangat kecil diantara rantai dan sproket. Jenis lainnya meliputi berbagai rancangan penhubung yang dapat diperpanjang. Rantai rol digolongkan berdasarkan jarak bagi (pitch)-nya, jarak antara penghubung-penghubung yang berdekatan. Jarak bagi biasanya

diilustrasikan sebagai jaraj antara pusat-pusat pena yang berdekatan. Rantai rol standar mempunyai ukuran tertentu dari 40 sampai 240, seperti terdapat dalam tabel 2.4. angka-angka tersebut menunjukan jarak bagi rantai dalam seperdelapan inci seperti dalam tabel. Penandaan untuk keperluan pekerjaan berat

menggunakan akhiran H (60H-240H), yang mempunyai ukuran dasar yang sama dengan ukuran rantai standar berdasar penomorannya kecuali isi platnya lebih tebal.

yang digunakan dalam aplikasi seperti diatas. Untuk pentransmisian daya, tingkatan ukuran rantai harus ditentukan sebagai fungsi kecepatan putar.

Gambar 2.5 Transmisi Rantai Rol[4]

20

Tabel 2.4 Ukuran-ukuran Rantai Rol[1]

Ada berbagai alat bantu pemasangan yang tersedia untuk mendukung penggunaan rantai rol dalam mengangkat dan mengangkut beban. Biasanya dalam bentuk plat yang diperpanjang atau bilah-bilah pelat yang berlubang yang

memudahkan penghubunga rantai ke tangkai-tangkai, sangkar, komponen pendorong, peralatan pendorong, atau slat-slat konveyor. Dimana gambar 2.7 menunjukan beberapa alat bantu pemasangan.

Berbagai macam rantai, khususnya yang digunakan untuk aplikasi-aplikasipengangkutan dan sejenisnya. Rantai-rantai tersebut umumnya

Gambar 2.7 Alat Bantu Pemasangan Rantai[4]

2.2.1 Perancangan Transmisi Rantai

Penilaian kapasitas transmisi daya rantai mempertimbangkan tiga model kegagalan yaitu kelelahan pelat penghubung akibat mengalami tegangan tarik perilang pada sisi kencang, tumbukan rol-rol saat berhubungan dengan gigi sproket, dan cacat muka antara pena-pena pada setiap pengubung dan bus-bus pada pena.

22

Variabel-variabel penting adalah jarak bagi rantai serta ukuran serta kecepatan sproket kecil.pelumasan merupakan hal yang sangat penting agar transmisi rantai dapat beroperasi dengan baik.pabrik menganjurkan jenis-jenis metode pelumasan menurut kombinasi ukuran rantai, ukuran sproket, dan kecepatan. Gambar 2.8, 2.9 dan 2.10 menunjukan daya nominal untik tiga ukuran rantai standar no. 40 (1/2 in), no. 60 (3/4 in), dan no 80 (1,00 in). Ada jenis data khusus yang dapat digunakan untuk semua ukuran rantai dalam katalog pabrik. Adapun sifat-sifat data adalah sebagai berikut:

1. Penilaian berdasarkan pada kecepatan sproket kecil dan umur pakai yang diharapkan mendekati 1500 jam.

2. Untuk kecepatan yang diberikan, kapasitas daya meningkat sebanding dengan jumlah gigi pada sproket. Tentu saja lebih besar jumlah sproket lebih besar pula diameter sproket. Perhatikan bahwa penggunaan rantai dengan jarak bagi kecil pada sproket besar menghasilkan pergerakan yang lebih halus.

3. Untuk ukuran sproket tertentu, kapasitas daya akan meningkat jika kecepatan meningkat pada nilai tertentu, kemudian akan menurun. Kelelahan akibat tegangan tarik pada rantai berpengaruh pada kecepatan rendah hingga menengah, tumbukan pada sproket-sproket nerpengaruh pada kecepatan tinggi.setiap ukutan saproket mempunyai kecepatan batas. 4. Penilaian diberikan untuk rantai baris tunggal. Meskipun pengadaan

Kalikan kapasitas dalam tabel dengan foktor-faktor pengali dimana dua baris 1,7 tiga baris 2,5, dan empat baris 3,3.

5. Penilaian berikut untuk faktor layanan atas dasar macam penggunaan menurut tabel 2.4.

Dimana daya nominal untuk rantai yang diinginkan dapat dilihat pada tabel dibawah ini yang menunjukan jarak bagi untk kecepatan putar yang dihasilkan oleh sproket kecil dalam putaran/menit dengan jumlah gigi sproket kecil yang telah ditentukan. Dan beberapa tipe pelumasan diantaranya :

A. Pelumasan manual atau tetes B. Pelumasan celup atau cincin C. Pelumasan alir minyak

Tabel 2.5 Tabel Nominal Rantai Rol Baris Tunggal No 40[5]

24

Tabel 2.8 Faktor Layanan untuk Transmisi Rantai[1]

26

Ketersediaan pelumasan yang memadai untuk transmisi rantai merupakan sebuah keharusan. Di dalam rantai ada banyak bagian yang berputar dan ada interaksi antara rantai dan gigi sproket. Perancang harus menentukan sifat-sifat pelumasan dan metode pelumasan.

Sifat-sifat pelumasan dianjurkan supaya memakai minyak berbasis petroleum yang serupa dengan minyak untuk motor bakar. Viskositasnya harus memungkinkan mengalir dengan cepat diantara permukaan rantai yang bergerak relatif satu terhadap yang lain, sambil memberi pelumasan yang memadai.minyak harus bersih dari kandungan air. Tabel 2.5 memberikan pelumasan yang

dianjurkan untuk suhu lingkungan berbeda.

Tabel 2.9 Pelumasan yang Dianjurkan Untuk Transmisi Rantai[1]

Metode pelumasan menganjurkan tiga jenis pelumasan, yang bergantung pada kecepatan operasi dan daya yang ditransmisikan diantaranya:

Tipe A pelumasan manual atau tetes. Untuk pelumasan manual, minyak diberikan dengan jumlah berlebih memakai sikat atau kaleng penyemprot, paling tidak satu kali pada setiap 8 jam operasi. Untuk pelumasan umpan tetes, minyak diumpan secara langsung ke pelat-pelat penghubung setiap baris rantai.

ke sebuah talang diatas rantai bagian bawah. Talang ini selanjutnya mengalirkan minyak ke rantai.

Tipe C pelumasan alir. Pompa minyak menghantarkan aliran minyak secara terus menerus kebagian rantai yang lebih rendah.

Gambar 2.8 Metode pelumasan pada rantai[5]

28

Tujuan sebuah bantalan adalah untuk menumpu suatu beban, tetapi tetap memberikan keleluasaan gerak relatif antara dua elemen dalam sebuah mesin. Istilah bantalan gelinding mengacu pada berbagai jenis bantalan yang

menggunakan elemen-elemen gelinding berbentuk bola bundar atau berbagai jenis rol lainnya antara bagian-bagian mesin yang diam dan yang bergerak. Jenis bantalan yang paling umum digunakan untuk menumpu sebuah poros yang berputar, menahan beban radial murni atau gabungan beban radial dan aksial. Beberapa bantalan dirancang hanya untuk menahan beban aksial. Kebanyakan bantalan digunakan dalam banyak aplikasi yang berkaitan dengan gerakan berputar, tetapi beberapa lainnya digunakan dalam aplikasi gerakan lurus.

Komponen-komponen sebuah bantalan gelinding yang lazim adalah cincin dalam, cincin luar, dan elemen-elemen gelinding. Gambar 2.1 menunjukkan bantalan bola alur dalam, baris tunggal. Biasanya cincin luar tidak bergerak dan ditahan oleh rumah mesin. Cincin dalam dipasang ketat ke poros yang berputar sehingga berputar bersama poros. Kemudian bola-bola berputar di antara cincin luar dan cincin dalam. Beban diteruskan dari poros ke cincin dalam, ke bola-bola, kemudian ke cincin luar, dan akhirnya sampai ke rumah mesin. Bola-bola

Carilah produk-produk, mesin industri, atau alat-alat angkutan (mobil, truk, sepeda, dan sebagainya), dan catatlah beberapa di antaranya yang

menggunakan bantalan gelinding. Pastikan mesin dalam keadaan mati, kemudian berusahalah sehingga dapat menemukan poros-poros penggerak mekanis yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari sebuah motor atau mesin tenaga ke beberapa komponen mesin yang bergerak.

Gambar 2.9 Bantalan bola alur dalam baris tunggal[6]

2.3.1 Bantalan Bola Alur Dalam Baris Tunggal

30

oleh penahan atau “sangkar“. Walaupun pada dasarnya dirancang agar mampu memikul beban radial, tetapi alur dalam ini juga memperbolehkan memikul beban aksial dalam ukuran sedang. Beban aksial diteruskan oleh bahu poros ke salah satu ke salah satu sisi cincin dalam bantalan. Beban ini menjalar ke sisi alur, melalui, melalui bola, menuju ke sisi yang berhadapan yaitu sisi cincin luar, dan selanjutnya menuju rumah mesin. Jari-jari bola sedikit lebih kecil daripada jari-jari alur agar bola-bola tersebut dapat berputar bebas. Kontak atau persinggungan antara sebuah bola dan cincin secara teori berupa sebuah titik, tetapi sebenarnya kontak tersebut terjadi dalam sebuah area kecil akibat deformasi elemen. Karena beban diberikan pada area kecil, maka terjadi tegangan kontak lokal yang sangat tinggi. Untuk menaikkan kemampuan bantalan baris tunggal, maka perlu

digunakan sebuah bantalan dengan jumlah bola yang lebih banyak, atau bola berukuran lebih besar yang beroperasi dalam cincin-cincin berdiameter lebih besar.

2.3.2 Bahan-Bahan Bantalan

Beban pada bantalan gelinding bekerja pada satu area kecil. Tegangan kontak yang dihasilkan cukup tinggi, apapun jenis bantalannya. Tegangan kontak sekitar 300000 psi bukanlah hal yang luar biasa terjadi pada bantalan-bantalan yang tersedia secara komersial. Untuk menahan tegangan-tegangan semacam itu, bola, rol, dan cincin dibuat dari baja atau keramik berkekuatan sangat tinggi dan sangat keras. Adapun tabel untuk tipe bantalan bola alur dalam baris tunggal.

32

agar diperoleh kekerasan permukaan yang tinggi sebagaimana yang dibutuhkan, tetapi tetap mempertahankan bagian inti yang tangguh. Dibutuhkan kendali kedalaman kulit yang seksama karena tegangan kritis yang terjadi pada daerah sedikit di bagian dalam permukaan. Beberapa bantalan yang berbeban lebih ringan dan yang terpapar pada lingkungan yang korosif menggunakan unsur-unsurbaja tahan karat AISI 440C.

Elemen-elemen gelinding dan komponen-komponen lainnya dapat dibuat dari bahan-bahan keramik, seperti silikon nitrida (Si3N4). Meskipun biayanya lebih mahal bila dibandingkan dengan baja, keramik menawarkan kekuatan yang siginifikan dan kemampuan terhadap suhu yang tinggi sehingga membuatnya lebih disukai untuk aplikasi luar angkasa, mesin tenaga, militer, dan aplikasi lainnya.

[image:30.595.119.571.121.560.2]

34

[image:31.595.119.559.118.664.2]

36

2.3.3 Hubungan Beban dan Umur

Meskipun menggunakan baja dengan kekuatan sangat tinggi,semua bantalan memiliki unsur terbatas dan akhirnya akan rusak dikarenakan kelelahan (fatigue) karena tegangan kontak yang tinggi. Tetapi yang pasti semakin ringan beban semakin lama umurnya, begitu juga sebaliknya.

Prosedur untuk penghitungan tingkat beban dinamis dasar yang dibutuhkan, C , untuk suatu beban rancangan yagn diberikan, Pd, dan umur

rancangan yang diberikan, Ld, jika data beban yang dilaporkan dalam literatur

pabrikan adalah 106 _{putaran, maka persamaannya dapat ditulis sebagai :}

Ld= (C/Pd)k(106) (2.7)

C yang dibutuhkan untuk suatu beban rancangan yang diberikan dan umurnya akan menjadi

C = Pd(Ld/ 106)lik (2.8)

Kebanyakan orang tidak berpikir dalam pengertian jumlah putaran yang dilakukan sebuah poros, melainkan kecepatan putaran poros, biasanya dalam rpm, dan umur rancangan mesin, biasanya dalam jam operasi. Umur rancangan ditentukan oleh perancang, yakni dengan mempertimbangkan aplikasnya, sekarang untuk umur rancangan yang ditetapkan dalam jam (hour), dan kecepatan putaran dalam rpm, jumlah putaran rancangan untuk bantalan menjadi :

Ld= (h)(rpm)(60 min/h) (2.9)

Dimana tabel untuk umur perancangan dapat dilihat pada tabel 2.12 dibawah ini.

38

Aplikasi Umur Rancangan

Ld, jam

Peralatan rumah tangga 1000-2000

Mesin pesawat terbang 1000-4000

Otomotof 1500-5000

Alat-alat pertanian 3000-6000

Elevator, kipas angin, gigi perseneling u/ multitujuan 5000-15000

Motor listrik, blower industri 20000-30000