ANALISA TEKANAN PADA BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS ENDURO SAE 20W/50 DAN FEDERAL SAE 20W/50 DENGAN VARIASI PUTARAN

(1)

ANALISA TEKANAN PADA BANTALAN LUNCUR

YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS

ENDURO SAE 20W/50 DAN FEDERAL SAE 20W/50

DENGAN VARIASI PUTARAN

SKRIPSI

Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

DAVID MANGIHUT HUTABARAT NIM : 100421008

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ABSTRAK

Pelumasan adalah suatu cara untuk mengurangi dan memperkecil gesekan dan keausan diantara permukaan-permukaan yang bergerak relatif satu sama lain dengan menempatkan bahan pelumas diantara kedua permukaan yang bergerak tersebut.Bahan pelumas yang umum digunakan adalah berupa cairan (liquids) dan semi-liquid, tapi dapat juga berupa padat atau gas, atau kombinasi cair padat dan gas. Bahan pelumas dalam wujud cairan sering disebut dengan minyak pelumas.

Minyak pelumas banyak digunakan pada motor bakar, baik untuk jenis pembakaran dengan busi (siklus otto) maupun untuk jenis pembakaran dengan tekanan (siklus disel dan siklus dual).Minyak pelumas juga digunakan pada sektor industri, misalnya untuk bantalan, roda gigi, pompa maupun kompresor, turbin dan lain-lain.Banyak jenis-jenis minyak pelumas yang beredar di pasaran saat ini sehingga konsumen bebas memilih jenis minyak pelumas yang digunakan sebagai bahan pelumasan. Khusus pada penelitian ini digunakan dua jenis minyak pelumas yaitu minyak pelumas Enduro SAE 20W/40 dan minyak pelumas Federal SAE 20W/40 sebagai perbandingannya. Dalam penelitian dilakukan perbandingan antara minyak pelumas oli kemasan dengan minyak pelumas oli drum untuk mengetahui pengaruh penggunaan oli drum pada bantalan luncur.

Fenomena pelumasan dapat dilihat pada hampir semua jenis bantalan luncur yang berfungsi untuk menumpu poros. Tipe yang paling umum digunakan adalah bantalan gelinding (rooler bearing) dan bantalan luncur (journal bearing), sebab konstruksinya sederhana, mudah dalam pekerjaan bongkar pasang, harga relatif murah, dan mudah dalam pengerjaannya.

(3)

KATA PENGANTAR

Pujian dan rasa syukur penulisan ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat karunia-Nya, Skripsi ini dapat selesai dengan baik. Skripsi ini diajukan untuk melengkapi syarat dn 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 Minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 dan Federal SAE 20W/50 dengan Variasi Putaran”.

Dengan terselesainya Skripsi ini, pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terimakasih 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. Mulfi Hazwi, 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)

4. Bapak Ir. M. Sahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Semua mahasiswa Teknik Mesin umumnya, dan khususnya sesame rekan-rekan stambuk 2010.

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 April 2014 Penulis

DAVID HUTABARAT

(5)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2000/TS/2014 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /2014

MEDAN PARAF :

TUGAS SARJANA

NAMA : DAVID MANGIHUT HUTABARAT

NIM : 100421008

MATA PELAJARAN : TEKNIK PELUMASAN

SPESIFIKASI : ANALISA TEKANAN MINYAK PELUMAS

PADA BANTALAN LUNCUR YANG MENGGUNAKAN MINYAK PELUMAS OLI ENDURO DAN MINYAK PELUMAS OLI FEDERAL DENGAN VARIASI PUTARAN DIBERIKAN TANGGAL : 27 / 02 / 2014

SELESAI TANGGAL : / / 2014

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN, 27 MARET 2014

DOSEN PEMBIMBING

DR. ING. IR. IKHWANSYAH ISRANURI Ir. MULFI HAZWI, M.SC

(6)

KARTU BIMBINGAN

TUGAS SARJANA MAHASISWA

NO: 2000 / TS / 2014

Sub. Program Studi : Teknik Mesin

Bidang Tugas : Teknik Pelumasan

Judul Tugas : Analisa Tekanan pada Bantalan Luncur yang menggunakan MInyak Pelumas Oli Enduro dan Minyak Pelumas Oli Federal denganVariasi Putaran

Diberikan Tgl : 27 Februari 2014 Selesai Tgl :

Dosen Pembimbing : Ir. Mulfi Hazwi, M. Sc Nama Mhs : David M Hutabarat

No Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda Tangan Dosen Pembimbing 1 27-02-2014 Konsultasi penetapan tugas

2 01-03-2014 Survey

3 04-03-2014 Spesifikasi tugas

4 27-03-2014 Pengujian kekentalan minyak pelumas

5 28-03-2014 Perbaiki Bab I dan Bab II / Lanjutkan Analisa 6 28-03-2014 Pengujian karakteristik bantalan luncur 7 18-04-2014 Perbaiki gambar viscometer dan bantalan 8 21-04-2014 Perbaiki gambar grafik dan lanjutkan analisa 9 01-05-2014 Perbaiki grafik sommerfeld

10 03-05-2014 Acc diseminarkan

Diketahui

Catatan : Ketua Departemen Teknik Mesin

1. Kartu ini harus diperlihatkan pada dosen Pembimbing Setiap asistensi

2. Kartu ini harus bersih dan rapi

(7)

NIP. 196412241992111001

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……… i

SPESIFIKASI TUGAS……… ii

KARTU BIMBINGAN……… iii

DAFTAR ISI……….……… iv

DAFTAR GAMBAR……….……….v

DAFTAR TABEL………. vi

DAFTAR NOTASI………...………… vii

BAB I PENDAHULUAN……….. 1

1. 1. Latar Belakang………... 1

1. 2. Maksud dan Tujuan………..…… 2

1. 3. Batasan Masalah……… 3

1. 4. Sistematika penulisan………..……. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA……….……….. 4

2. 1. Teknik Pelumasan……… 4

2. 2. Fungsi Bahan Pelumas………..…..… 4

2. 3. Tipe-tipe Pelumasan……….... 5

2. 4. 1. Pelumasan hidrodinamis……….…… 5

2. 4. 2. Pelumasan elastohidrodinamis……….…..……… 6

2. 4. 3. Pelumasan bidang batas……….………. 6

2. 4. 4. Pelumasan tekanan ekstrim……… 7

2. 4. 5. Pelumasan padat………. 7

2. 4. 6. Pelumasan hidrostatis………. 9

2. 4. Kekentalan (Viscosity)……….……..……. 9 2. 5. 1. Kekentalan dinamik dan kekentalan kinematic…. 9

(8)

2. 5. 2. Klasifikasi kekentalan minyak pelumas…………....…. 12

2. 5. 3. Minyak pelumas multigrade……….…….. .12

2. 5. 4. Pengaruh temperature dan tekanan terhadap kekentalan.. 12

2. 5. Pengukuran/Pengujian Kekentalan Minyak Pelumas……….… 26

2. 6. 1. Viskometer bola jatuh (Falling Sphere Viscometers)…. 16 2. 6. 1. 1. Viscometer bola jatuh yang memenuhi hikum stokes……….. 16

2. 6. 1. 2. Visckometer bola jatuh menurut hoeppler………..…. 18

2. 6. 2. Viscometer rotasional……….……. 19

2. 6. 3. Viscometer pipa kapiler……….…. 20

2. 6. 4. Viscometer cone and plate……….. 21

2. 6. 5. Viscometer tipe lain……… 21

2. 6. Aditif minyak pelumas……….….. 22

2. 7. Bantalan luncur dan pelumasan pada bantalan luncur…….………….. 22

2. 8. 1. Bantalan luncur……….….. 23

2. 8. 2. Pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur……….. 23

2. 8. 2. 1. Teori aliran hidrodinamis fluida diantara dua plat/permukaan datar………..…… 24

2. 8. 2. 2. Persamaan tekanan sommerfeld untuk pelumasan hidrodinamis pada bantalan luncur.. 24

BAB III METODE PENGUJIAN……… 27

3. 1. Diagram alir pengujian tekanan minyak pelumas………..…… 27

3. 2. Variable pengujian tekanan minyak pelumas…………..…….. 28

3. 3. Peralatan pengujian tekanan minyak pelumas………. 28

3. 4. Pengisian minyak pelumas dan pemanasan……….…. 31

3. 5. Pengujian karakteristik bantalan luncur……….… 32

3. 6. Pengujian kekentalan minyak pelumas……….…. 32

3. 7. Minyak pelumas dan aditif yang digunakan………. 33

(9)

4. 2. Data pengujian distribusi tekanan………..…….... 35

4. 3. Analisa hasil pengujian kekentalan minyak pelumas…………. 41

4. 4. Analisa pengujian distribusi tekanan pada bantalan…………... 41

4. 5. Analisa tekanan pada banatalan menggunakan persamaan sommerfeld……… 57

4. 6. Analisa beban bantalan luncur………..……….... 60

4. 7. Pembahasan terhadap grafik distribusi tekanan………..… 63

4. 7. 1. Pengaruh putaran poros terhadap tekanan pada bantalan luncur……… 63

4. 7. 2. Tekanan maksimum dan minimum pada bantalan luncur pada setiap putaran……….. 63

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN……….. 64

5. 1. Kesimpulan ……….. 64

5. 2. Saran………. 65 DAFTAR PUSTAKA

(10)

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN Gambar 2.1 Pelumasan hidrodinamis untuk gerakan meluncur

pada bidang rata 6

Gambar 2.2 Pelumasan hidrodinamis pada roller yang bergerak

relatif pada bidang rata 6

Gambar 2.3 Pendefenisian kekentalan dinamik menurut hokum

newton tentang aliran viskos 10

Gambar 2.4 Kekentalan minyak pelumas menurut dokumen

ISO 3448 Pada tekanan atmosfer 13 Gambar 2.5 Viskometer bola jatuh yang memenuhi hukum stokes 17 Gambar 2.6 Viskometer bola jatuh menurut hoeppler 18

Gambar 2.7 Viskometer rotasional 20

Gambar 2.8 Beberapa jenis tipe viskometer pipa kapiler 21

Gambar 2.9 Penampang pipa kapiler 21

Gambar 2.10 Bantalan luncur dan tata namanya 24

Gambar 3.1 Diagram alir penguji 27

Gambar 3.2 Alat uji bantalan luncur tecaumpment TM 25 29 Gambar 3.3 Pandangan assembling bantalan luncur TM 25 30 Gambar 3.4 Viskometer bola jatuh menurut hoeppler merek

HAAKE FISSIONS 33

Gambar 4.1 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak

pelumas Enduro SAE 20W/50 38

Gambar 4.2 Grafik distribusi tekanan lapisan minyak pelumas arah aksial pada bantalan luncur menggunakan minyak

(11)

Enduro SAE 20W/50 putaran 1000 rpm 46 Gambar 4.4 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen

pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 putaran 1250 rpm 47 Gambar 4.5 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen

pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas

Federal SAE 20W/50 putaran 1000 rpm 51 Gambar 4.9 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen

pada bantalan luncur menggunakan minyak pelumas Federal SAE 20W/50 putaran 1500 rpm 53 Gambar 4.11 Grafik distribusi tekanan sommerfeld hasil eksperimen

(12)

DAFTAR TABEL

HALAMAN Tabel 2.1 Material yang digunakan sebagai bahan pelumas

padat 14

Tabel 2.2 Klasifikasi kekentalan ISO minyak pelumas pada

suhu 400 20

Tabel 2.3 Derajat kekentalan SAE untuk minyak pelumas mesin (SAE J300 Engine oil viscosity

classification) 22 Tabel 2.4 Klasifikasi multigrade SAE crankcase oil viscosity 23

Tabel 4.1 Data hasil pengujian masa pengukuran minyak

Tabel 4.2 Data hasil pengujian masa pengukuran minyak pelumas

Federal SAE 20W/50 34

Tabel 4.3 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas

Enduro SAE 20W/50 34

Tabel 4.4 Data hasil pengukuran kekentalan minyak pelumas

Tabel 4.5 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas

Tabel 4.6 Data pembacaan manometer pengujian distribusi tekanan pada bantalan luncur yang menggunakan minyak pelumas

Tabel 4.7 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan

menggunakan minyak pelumas Enduro SAE 20W/50 44 Tabel 4.8 Data tekanan yang terjadi disekeliling bantalan

menggunakan minyak pelumas Federal SAE 20W/50 45 Tabel 4.9 Nilai ε dan k terhadap minyak pelumas Enduro

(13)

Tabel 4.10 Nilai ε dan k terhadap minyak pelumas Federal

SAE 20W/50 59

Tabel 4.11 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas

Tabel 4.12 Beban total pada bantalan luncur terhadap minyak pelumas

(14)

DAFTAR NOTASI

NOTASI ARTI SATUAN

A Luas permukaan m2

D Diameter bantalan m

D Diameter poros/journal m

E Eksentrisitas m

g gravitasi bumi m/s2

h, dy Tebal lapisan minyak pelumas m

hm Tebal minimum lepiasn minyak pelumas m

K Konstanta bola uji viskometer Haake

k Angka Sommerfeld untuk bantalan luncur Pa

l Lebar efektif bantalan m

Ob Titik pusat bantalan -

Oj Titik pusat poros -

P Beban pada bantalan ` N

p Tekanan minyak pelumas Pa

po Tekanan suplai Pa

R Jari-jari bantalan m

r jari-jari poros / journal m

t Waktu detik(s)

t Waktu rata-rata detik(s)

δ Kelonggaran radial m

ε Perbandingan Eksentrisitas -

τ Tegangan geser fluida N/m2

θ Sudut pengukuran radial/angular dera( 0)

θm Sudut pengukuran radial/angular pada tekanan dera( 0)

u Kecepatan relatif permukaan m/s

µ Kekentalan dinamik Pois(P)