ANALISA PENGARUH VISKOSITAS LUBRICANT PADA BEARING TERHADAP JUMLAH PUTARAN DAN DAYA YANG DITRANSMISIKAN
Jhonni Rahman, Afri Antona
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Islam Riau E-mail: jr_jhoman@yahoo.com
Abstrak
Tujuan pemberian lubricant pada bearing motor adalah untuk menyelesaikan masalah- masalah ditimbulkan seperti, getaran, kebisingan, kerusakan benda gesek, dan lain-lain yang diakibatkan oleh adanya peristiwa gesekan yang terjadi. Akan tetapi pemberian lubricant atau pelumas pada bearing juga akan memberi efek terhadap kinerja motor berupa besar putaran dan daya serta efesiensi, yang masih perlu diinfestigasi untuk mendapatkan jenis dan kekentalan (viskositas) yang cocok untuk digunakan. Jadi, penelitian ini dilakukan untuk menganalisa pengaruh dari variasi kekentalan lubricant pada bearing terhadap kinerja motor, berupa pengaruhnya terhadap jumlah putaran, dan dayanya. Penelitian ini menggunakan sebuah motor yang dikondisikan berkerja selama 20 menit untuk setiap experiment. Adapun mengenai pelumas, digunakan 5 jenis lubricant SAE (Society of Automotive Engineers) dengan kekentalan yang berbeda, dan sebagai bantalan (bearing) adalah bearing ball (NTN 6205). Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi viskositas lubricant yang digunakan maka jumlah putaran yang terjadi semakin turun.
Kondisi ini juga menunjukkan bahwa penurunan efesiesi menjadi semakin miningkat. Jika ditinjau dari sisi daya motor yang dapat ditransmisikan, maka untuk mendapatkan output daya yang diinginkan maka daya motor input harus ditingkatkan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar tinggi kekentalan pelumas yang digunakan maka untuk jumlah putaran dan output daya yang dihasilkan menjadi semaking berkurang.
Kata kunci: lubricant, viskositas, bearing, SAE, daya.
Latar belakang
Dalam dunia industri dan transportasi, sudah menjadi hal yang pasti bahwa didalam sebuah mesin terdapat banyak elemen-elemen mesin yang berkaitan dan saling bergerak satu sama lain baik itu gerakan putar maupun gerakan linear. Gerakan relatif antar komponen/elemen mesin ini dapat menimbulkan terjadinya gesekan yang mengakibatkan timbulnya beberapa masalah yang harus ditanggulangi. Salah satu komponen/elemen mesin yang berperan penting dalam menanggulangi masalah gesekan antar komponen pada mesin adalah bearing. Bearing biasa digunakan untuk menopang dan mendukung gerakan elemen mesin lainnya. Prinsip kerjanya adalah memindahkan gesekan antar komponen-komponen mesin kepada bearing itu sendiri. Namun penggunaan bearing begitu saja tidaklah cukup untuk mengurangi gesekan secara sempurna. Selain itu juga akan mengakibatkan terjadinya aus yang pada akhirnya akan menyebabkan terjadinya penurunan ketahanan dan umur dari bearing itu sendiri.
Oleh karena itu dibutuhkan pelumasan untuk menurunkan gesekan sekecil mungkin pada bearing. Tetapi, tidak semua pelumas bisa berkerja maksimal pada setiap kondisi.
Banyak hal yang harus diperhatikan untuk mendapatkan karakteristik pelumas yang baik dan cocok untuk digunakan pada kondisi tertentu. Diantara hal-hal yang mempengaruhi kinerja pelumas pada suatu elemen mesin adalah temperatur, kekentalan pelumas, jenis pelumas dan lain-lain. Untuk itu diperlukan penelitian untuk mencari tau karakterastik pelumas seperti apa yang baik digunakan pada kondisi-kondisi tertentu, serta efek samping apa yang dapat ditimbulkan akibat penggunaan pelumas tersebut. Dan penelitian ini memerlukan waktu yang cukup lama untuk bisa menguak seluruh mamfaat dan efek samping dari penggunaan pelumas tersebut.
Penelitian ini merupakan penelitian pertama penulis dalam menganalisa penggunaan lubricant/pelumas pada bearing. Dalam penelitian pertama ini penulis mengangkat judul “Analisa pengaruh viskositas lubricant pada bearing terhadap jumlah putaran poros dan daya yang ditransmisikan”. Penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi bagaimana pengaruh lubricant terhadap jumlah putaran poros dan bagaimana pula
pengaruhnya terhadap daya output yang dapat ditransmisikan. Selain itu juga penelitian ini juga ditujukan untuk melihat bagaimana hubungan antara variasi viskositas pelumas terhadap jumlah putaran, efisiesnsi, dan daya transmisi.
Metodologi Penelitian.
a. Bahan dan Alat
Dalam penelitian ini bahan utama yang digunakan adalah bearing ball radial alur baris tunggal (NTN 6205) seperti yang ditunjukkan pada gambar 1 dibawah.
Gambar 1. Bearing Ball
Adapun mengenai pelumas/lubricant yang digunakan dalam penelitian ini adalah pelumas SAE dengan 5 jenis viskositas yang berbeda yaitu SAE 5, SAE 10, SAE 20, SAE 40, SAE 90.
Gambar 2. grafik perbandingan viskositas
Gambar 2 diatas adalah grafik perbandingan beberapa jenis pelumas terhadap nilai viskositas kinematik. Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa peningkatan nilai pada grade SAE menunjukkan peningkatan nilai viskositas.
Peralatan pengujian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Motor listrik yang telah disetting dengan apparatus penelitian lainnya.
2. Tachometer digital untuk mengukur kecepatan/jumlah putaran.
3. Kamera untuk melihat kondisi permukaan inner case, ball, dan outer case.
b. Prosedur Penelitian
Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan motor listrik yang telah disusun/disetting sebagaimana yang diinginkan.
Langkah-langkah pengujian:
1. Pelumas dimasukkan kedalam tempat pada apparatus penelitian sebagai pelumas bearing sesuai dengan ukuran/jumlah yang telah ditetapkan.
2. Menghidupkan motor listrik dan biarkan beberapa saat sampai keadaan motor konstan.
3. Kemudian dengan menggunakan tachometer hitung kecepatan putaran poros yang sedang bergerak.
4. Perhitungan ini dilakukan pada saat kondisi mesin sudah stabil sehingga didapatkan hasil perhitungan yang akurat.
5. Data hasil pengujian kemudian dilakukan analisis untuk mendapatkan data penurunan efisiensi dan besar daya yang mampu ditransmisikan.
Hasil dan Pembahasan
Tabel 1 adalah tabel data yang didapatkan dari hasil pengujian pada bearing yang ditunjukkan dalam bentuk jumlah putaran poros pada setiap pelumas yang digunakan.
Tabel 1. Jumlah Putaran poros No Jenis
Pelumas
Jumlah Putaran dengan Pelumasan (rpm)
Pengurangan efesiensi karena pelumasan (%)
1 SAE 5 1490 0,67
2 SAE 10 1486 0,93
3 SAE 20 1485 1,00
4 SAE 40 1484 1,07
5 SAE 90 1480 1,33
*Jumlah putaran tanpa pelumasan 1500 rpm.
a. Jumlah Putaran
Gambar 3. Kurva Jumlah Putaran - Viskositas Pelumas
Gambar 3 menunjukkan kurva hubungan antara jumlah putaran dengan pelumas yang digunakan. Pada kurva di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi nilai SAE pelumas yang digunakan maka jumlah putaran yang dihasilkan pada poros tersebut akan semakin berkurang. Hal ini dikarenakan semakin tinggi nilai SAE menunjukkan kekentalan pelumas semakin tinggi pula sebagaimana yang ditunjukkan pada grafik perbandingan viskositas pada gambar 2. Pada pelumasan, viskositas pelumas yang tinggi menunjukkan gaya tahanan pelumas terhadap benda (rotor) yang bergerak adalah tinggi. Sehingga menyebabkan kecepatan benda yang bergerak tersebut menurun. Begitu juga sebaliknya, nilai viskositas pelumas yang rendah menunjukkan sifat tahanan pelumas tersebut benda yang bergerak adalah rendah. Sehingga kemampuannya mengurangi kecepatan benda yang bergerak pun akan menurun.
b. Penurunan Efesiensi
Gambar 4. Kurva Penurunan Efisiensi Akibat Penggunaan Pelumas.
Gambar 4 menunjukkan penurunan efisiensi mesin yang diakibatkan oleh menurunnya jumlah putaran poros. Pada kurva ini terlihat dengan jelas bahwa penurunan efisiensinya semakin meningkat dengan semakin menurunnya jumlah putaran poros.
Kondisi ini merupakan kebalikan dari kondisi pada kurva pada gambar 3 yang menunjukkan grafik penurunan. Karena memang jumlah putaran poros berbanding yang terbalik terhadap koefisien penurunan efisiensi benda(mesin). Sehingga apabila jumlah putaran sebuah mesin berkurang karena suatu hal maka efisiensinya pun akan menurun karena koefisien penurunan efisiensinya bertambah besar.
c. Daya Transmisi
Gambar 5. Kurva Daya Transmisi
Kurva di atas menunjukkan hubungan antara daya yang ditransmisikan terhadap pelumas yang digunakan. Kurva pada gambar 5 diatas memperlihatkan bentuk grafik yang mirip dengan kurva pada gambar 2. Hal ini dikarenakan dalam perhitungan, daya dan jumlah putaran berbanding lurus. Sehingga apabila terjadi penurunan pada jumlah putaran, ini berarti daya yang akan ditransmisikan akan berkurang. Dilihat dari segi besar daya yang dapat dihasilkan/ditransmisikan, maka akan lebih menguntungkan apabila menggunakan pelumas yang memiliki nilai viskositas yang rendah. Namun apabila ditinjau dari segi ketahanan dan umur pemakaian bearing maka diperlukan penelitian yang lebih spesifik lagi pada bearing tersebut.
Pada kurva gambar 4 ini penulis juga memasukkan hasil pengujian tanpa menggunakan pelumas untuk melihat sejauh dan sebesar apa penurunan daya yang terjadi. NP adalah simbol yang menunjukkan pengujian tanpa menggunakan pelumas apapun.
Kesimpulan
Dari penelitian yang dilakukan untuk menganalisa pengaruh kekentalan pelumas terhadap jumlah putaran dan daya yang dapat ditransmisikan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
a) Semakin tinggi nilai viskositas pelumas yang digunakan maka jumlah putaran dan daya yang mampu ditransmisikan akan semakin berkurang.
b) Semakin tinggi nilai viskositas menunjukkan gaya tahanan yang ditimbulkan pelumas terhadap benda yang bergerak semakin besar.
c) Penurunan jumlah putaran menyebabkan meningkatnya koefisien penurunan efisiensi.
d) Daya yang ditransmisikan akan lebih besar pada penggunaan pelumas dengan viskositas yang lebih rendah.
Daftar pustaka
Budianto, Anwar. “Metode Penentuan Koefisiensi Kekentalan Zat Cair dengan menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes”. Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir Yogyakarta. 2008. ISSN 1978-0176.
Michael M. Khonsari, E. Richard Booser, 2011, “Applied Tribology – Bearing Design and Lubrication”.
Mujiman. “ Simulasi Pengukuran Nilai Viskositas Oli Mesran SAE 10-40 Dengan penampil LCD”. Telkomnika Vol. 6, No. 1. April 2008 : 49-56.
Muraki S., “ Tribology, friction and lubricant technology ”. (in Japanese)
Sularso, Kyokatsu Suga, 2000, “Dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin”.
Jakarta.
http://www.kewengineering.co.uk/Auto_oils/oil_viscosity_explained.htm, diakses 28 Desember 2013
