LAPORAN AKHIR
ANALISA KERUSAKAN & PERAWATAN MESIN
“Modus, Penyebab Kegagalan, dan Perawatan Bantalan Gelinding”
Oleh :
Kelompok II
Marco Adris 0810912084
Widodo Tirtana 0810911015
Risman P Simarmata 0810912025
Dosen : Dr. Eng. Meifal Rusli
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG 2012
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Analisis kegagalan merupakan suatu usaha untuk mempelajari suatu kegagalan di berbagai aspek seperti aspek mekanik dan aspek manusia agar kegagalan tersebut tidak terulang lagi. Peralatan atau suatu komponen mesin akan mengalami suatu kegagalan dengan sebab yang berbeda-beda. Untuk itu sangat diperlukan suatu analisis kegagalan agar kita bisa lebih mengetahui faktor apa saja yang dapat menyebabkan kegagalan pada komponen tersebut sehingga kita dapat memikirkan perawatan yang harus dilakukan agar kegagalan tersebut tidak terjadi lagi dan komponen mesin tersebut memiliki umur yang panjang.
Pada laporan ini, kita akan membahas tentang modus, kegagalan, dan perawatan pada bantalan gelinding (bearing). Bantalan gelinding merupakan suatu bagian atau komponen yang berfungsi untuk menahan atau mendukung poros agar tetap pada kedudukannya. Komponen ini sangat penting fungsinya. Untuk, kita perlu mengetahui kegagalan apa saja yang terjadi pada bearing dan perawatan yang harus dilakukan agar memperkecil kemungkinan terjadinya kegagalan pada bearing tersebut.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui modus, penyebab kegagalan pada bantalan gelinding (bearing)
2. Untuk dapat memahami perawatan yang harus dilakukan pada bearing
1.3 Manfaat
Dengan mengetahui kegagalan yang terjadi pada bantalan gelinding, maka kita dapat memahami perawatan yang harus dilakukan pada bearinng tersebut. Perawatan tersebut akan berpengaruh terhadap umur pemakaian bantalan
gelinding (bearing) sehingga perusahaan atau industri tidak perlu
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Dasar Bantalan
2.1.1 Bantalan
Bantalan merupakan salah satu bagian elemen mesin yang memegang peranan penting karena fungsi dari bnatalan yaitu untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.
Pada umumnya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu : 1. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros
a. Bantalan luncur
Bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
Gambar 1. Bantalan Luncur
b. Bantalan Gelinding
Pada bantalan gelinding ini terjadi gesekan antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.
Gambar 1. Bantalan Luncur
2. Berdasarkan arah beban terhadap poros a. Bantalan radial (beban putar)
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros
b. Bantalan aksial (beban tekan)
c. Bantalan Gelinding Khusus
Arah beban yang dapat ditumpu oleh bantalan gelinding khusus adalah sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
2.1.2 Bantalan Gelinding
Pada bantalan gelinding ini terjadi gesekan antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat. Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil dari pada bantalan luncur, tergantung bentuk elemen gelindingnya. Keuntungan dan Kerugian Bantalan Gelinding dibandingkan bantalan luncur adalah :
Keuntungan
a. Gesekan mula yang jauh lebih kecil dan pengaruh yang lebih kecil dari jumlah putaran terhadap tekanan.
b. Gesekan kerja lebih kecil sehingga penimbulan panas lebih kecil pada pembebanan yang sama.
c. Penurunan waktu pemasukan dan pengaruh dari bahan poros.
d. Pelumasan terus-menerus yang sederhana dan hampir bebas
pemeliharaan serta jumlah bahan pelumas yang jauh lebih sedikit. e. Ketelitian (presisi), pembebanan yang diijinkan dan perhitungan
dari umur kerja, berhubungan dengan pembuatan yang bermutu tinggi dalam pabrik khusus sehingga memberikan keuntungan dalam penggunaan suku cadang.
f. Kemampuan menahan beban kejut sesaat
g. Kebersihan Kekurangan
a. Lebih berisik pada kecepatan yang sangat tinggi b. Ketahanan rendah ke shock loading
d. Desain yang lebih rumit Jenis-Jenis Bantalan Gelinding
1. Single row groove ball bearings
Bearing ini mempunyai alur dalam pada kedua cincinnya. Karena memiliki alur, maka jenis ini mempunyai kapasitas dapat menahan beban secara ideal pada arah radial dan aksial. Maksud dari beban radial adalah beban yang tegak lurus terhadap sumbu poros , sedangkan beban aksial adalah beban yang searah dengan sumbu poros.
Gambar : Single row groove ball bearings
2. Double row self aligning ball bearings
Jenis ini mempunyai dua bola, masing-masing baris mempunyai alur sendiri-sendiri pada cincin bagian dalamnya. Pada umumnya terdapat alur bola pada cincin luarnya. Cincin bagian dalamnya mampu bergerak sendiri untuk menyesuaikan posisinya. Inilah kelebihan dari jenis ini, yaitu dapat mengatasi masalah poros yang kurang sejajar (misalignment).
3. Single row angular contact ball bearings
Berdasarkan konstruksinya, jenis ini ideal dengan beban radial. Bearing ini biasanya dipasangkan dengan bearing lain, baik itu dipasang secara paralel maupun bertolak belakang, sehingga mampu juga untuk menahan beban aksial.
Gambar : Single row angular contact ball bearings
4. Double row angular contact ball bearings
Disamping dapat menahan beban radial, jenis ini juga dapat menahan beban aksial dalam dua arah. Karena konstruksinya juga, jenis ini dapat menahan beban torsi. Jenis ini juga digunakan untuk mengganti dua buah bearing jika ruangan yang tersedia tidak mencukupi.
Gambar : Double row angular contact ball bearings
5. Double row barrel roller bearings
Bearing ini mempunyai dua baris elemen roller yang pada umumnya mempunyai alur berbentuk bola pada cincin luarnya. Jenis ini memiliki
kapasitas beban radial yang besar sehingga ideal untuk menahan beban kejut.
Gambar : Double row barrel roller bearings
6. Single row cylindrical bearings
Jenis ini mempunyai dua alur pada satu cincin yang biasanya terpisah. Efek dari pemisahan ini, cincin dapat bergerak aksial dengan mengikuti cincin yang lain. Hal ini merupakan suatu keuntungan, karena apabila bearing harus mengalami perubahan bentuk karena temperatur, maka cincinnya akan dengan mudah menyesuaikan posisinya. Jenis ini
mempunyai kapasitas beban radial yang besar pula dan juga cocok untuk kecepatan tinggi.
7. Tapered roller bearings
Dilihat dari konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban aksial maupun radial. Jenis ini dapat dipisah, dimana cincin dalamnya dipasang bersama dengan rollernya dan cincin luarnya terpisah.
Gambar : Tapered roller bearings
8. Single direction thrust ball bearings
Bearing ini hanya cocok untuk menahan beban aksial dalam satu arah saja. Elemennya dapat dipisah sehingga mudah melakukan pemasangan. Beban aksial minimum yang dapat ditahan tergantung dari kecepatanny. Jenis ini sangat sensitif terhadap ketidaksebarisan (misalignment) poros terhadap rumahnya.
Gambar : Single direction thrust ball bearings
9. Double direction thrust ball bearings
Jenis ini sama seperti single direction thrust ball bearings, hanya saja bearings ini dapat diberi beban aksial dalam dua arah. Bagian-bagiannya pun juga dapat dipisahkan sehingga mudah dibongkar dan dipasang.
BAB III
KERUSAKAN DAN PERAWATAN BEARING
3.1 Kerusakan Pada Bantalan Gelinding (bearing)
Berikut adalah penyebab terjadinya kerusakan atau kegagalan pada bantalan gelinding serta cara mengatasinya :
1. Beban berlebih (Overloads)
Penyebab Solusi Gambar
Fatique Premature
Mengurangi beban atau mendesain ulang bantalan dengan menggunakan bantalan kapasitas yang lebih besar
2. Perubahan Bahan atau Warna pada Rings, Balls, dan Cages
Penyebab Solusi Gambar
Overheating
Perubahan suhu
Bahan bantalan harus memiliki koefisien ekspansi termal rendah, sehingga ketika bekerja dengan suhu yang berbeda, tidak timbul perubahan bahan
3. Adanya goresan pada permukaan lintasan cincin dalam
Pada saat
pemasangan, terdapat kotoran pada bearing
Bersihkan bantalan dengan menggunakan kuas atau lap.
4. Normal Fatigue Failure
Penyebab Solusi Gambar
Bearing sudah melebihi umur yang telah ditentukan
Bearing harus diganti.
5. Retak
Penyebab Solusi Gambar
Beban yang terjadi tidak ditumpu penuh oleh bearing (cincin luar dan cincin dalam tidak akan mampu menahan beban). Fatigue
6. Pergeseran ketika berputar (Freeting)
Penyebab Solusi Gambar
Porosnya lentur Sebagian sisi cincin
luar suaiannya longgar
Bearing harus diganti.
7. Misalignment
Penyebab Solusi Gambar
Poros Bengkok Poros harus diganti.
8. Permukaan Lintasan Mengelupas (Flaking)
Penyebab Solusi Gambar
Fatique
Overload
Mengurangi beban atau mendesain ulang bantalan dengan menggunakan bantalan kapasitas yang lebih besar
3.2 Perawatan atau Pemeliharaan Bearing
Untuk memastikan apakah bearing harus diganti atau tidak sangatlah diperlukan pemekriksaan yang akurat. Cara yang pealing mudah adalah mendengarkan suaranya ketika peralatan beroperasi atau bisa juga dengan membandingkan dengan yang baru.
Langkah pemastian bisa dilakukan dalam 3 tahap yaitu : 1. Pemeriksaan Visual
Pada pemeriksaan ini yang perlu diperiksa adalah sisi samping dan permukaan kerja dari tanda-tanda keausan. Disamping itu dapat juga memeriksa geram atau kotoran yang terjadi dengan meraba atau melihat grease yang ada di bearing.
Gambar : Pemeriksaan Visual
2. Pembersihan
Sebelum pemeriksaan fisik dilakukan, perlu dibersihkan terlebih dahulu dengan cara menghilangkan semua kotoran yang ada di bearing.
Pembersihan dapat dilakukan secara manual yaitu dengan kuas atau lap.
Gambar : Pembersihan Bearing 3. Pemeriksaan fisik
Pemeriksaan fisik ini meliputi pemeriksaan tanda-tanda keausan dan tanda kerusakan fisik yang dibandingkan dengan bearing baru.
Bunyi
Pemeriksaan dapat dilakukan dengan cara memegang cincin dalam kemudian diputar cincin luarnya. Rasakan dengan perasaan dan bandingkan dengan bearing baru.
Gambar : Pemeriksaan Bunyi pada Bearing
Pengukuran celah
Pemeriksaan celah dapat dilakukan dengan perasaan dengan cara digoyang kearah aksial atau diukur dengan feeler gauge, kemudian bandingkan dengan standar aksial yang diijinkan.
Gambar : Pemeriksaan Celah pada Bearing
Tanda Kerusakan Normal Fatique
Tanda ini menunjukkan bahwa bearing sudah melebihi umur yang telah ditentukan. Jika pada bearing sudah terdapat tanda normal fatique, maka bearing harus diganti.
Gambar : Pemeriksaan Normal Fatique
Kesalahan pemasangan pada rumah bearing
Flaking (flek) yang terdapat pada sisi yang bertolak belakang, disebabkan oleh rumah bearing yang oval. Untuk mengatasinya, rumah bearing digerinda lagi.
Gambar : Kesalahan pemasangan pada rumah bearing
Tanda kerusakan karena kotoran pada rumah bearing
Jika pada saat pemasangan terdapat kotoran pada bearing, maka permukaan lintasan cincin dalam akan terlihat tanda-tanda goresan.
Gambar : Tanda kerusakan karena kotoran pada rumah bearing
Tanda kerusakan keretakan
Jika beban yang terjadi tidak ditumpu penuh oleh bearing, cincin luar dan cincin dalam tidak akan mampu menahan beban dan akan terjadi keretakan.
Gambar : Retak pada Bearing
Tanda kerusakan creep
Kerusakan creep pada sisi bearing, terjadi karena ketidaktepatan toleransi suaian antara cincin dalam dengan poros atau cincin luar dengan lubangnya, hal ini menyebabkan bearing akan bergeser.
Gambar : Tanda kerusakan creep Kerusakan freeting
Freeting terjadi karena sebagian sisi cincin luar suaiannya longgar, sehingga terjadi pergeseran ketika berputar. Hal ini dapat
disebabkan karena porosnya lentur.
Gambar : Kerusakan freeting
Dibeberapa tempat, biasanya jika bearing sudah dilepas dari lubang atau porosnya sudah pasti bearing itu diganti. Hal ini sangat merugikan karena belum tentu bearing tersebut rusak. Bisa saja bearing rusak bukan karena pengoperasiannya, melainkan karena cara membukanya yang tidak tepat.
Untuk itu diperlukan ketelitian dan skill dalam melepas bearing, jangan sampai juga poros atau lubang jadi rusak karena pelepasan yang salah.
BAB IV
Damage Appearance Cause Action
Wear *Small
indentations around
The raceway and rolling element. Dull, worn surfaces *Grease discoloured green *Lack or cleanliness before And during mounting operation *inffective seals *lubricant contaminated by worn Particles from brass cage
*Do not unpack bearing until just Before it is to be mounted. Keep Workshop clean and use clean tools. *Check and possibly imporove the sealing *always use fresh, clean lubricant. Wipe the grease nipples. Filter the oil Indentations *Indentations in the receways of both rings with spacing equal to the distance between The rolling element *Mounting pressure to the wrong ring *excessively hard drive-up on tapered seating *overloading while not running *applay the mounting pressure to the ring with the interference fit *follow carefully the SKF instructions concerning mounting bearing on tapered seating
*avoid
overloading or use bearings with higher basic static load ratings.
Smearing Scored and
discoloured roller ends and flange faces Sliding under heavy axial loading andwith inadequate lubrication More suitable lubricant Surface Distress Initially the damage is not visible to the naked eye. Amore advanced stage is marked by small, shallow creaters with crystalline fracture surfaces. Inadequate or improper lubrication Improve lubiction
Corrosion Greyish black
streaks across the raceways, mostly coinciding with the rolling element spacing. At a later stage, pitting of raceways and other surfaces of Pressence of water, moisture or corrosive substances in the bearing over a long period of time Improve sealing, use lubricant with better rustinhibiting properties.
the bearing Damge caused by the passage of Electric current *dark brown or grayish black fluiting or craters in raceways and roller. Balls have dark discolouration only. Sometimes zigzag burns in ball bearings raceways. *localized burns in raceways and on rolling elements *passage of electric current through rotating bearing *passage of electric current through non-rotating bearing *Re-route the current to by-pass the bearing. Use insulated bearings *Re-route the current to by-pass the bearing. When welding, arrange earthing to prevent current passing through the bearing use insultated bearing
Flaking *Heavily marked
path pattern in raceways of both rings *flaking usually in the most heavily loaded zone *Preloding on account of fits being to tight *excessive drive-up on a tapered seating *single row angular contact ball bearings or taper roller bearings adjusted to give excessive preload *temperature
*after the fits or select bearing with larger internal clearance *do not drive the bearing so far up its tapered seating. Follow carefully the instruction given by SKF. *Re-adjust the bearingsto obtain lighter
differential between inner and outer rings to great preload *select bearing with larger internal clearance
Cracks Blows, with
hammer or hardened chisel, have been directed against the ring when the bearing was beaing mounted Always use a soft drift or mounting sleeve. Never subject the bearing to direct hits.
