Pada suatu peralatan/mesin dapat dipastikan bahwa terdapat banyak komponen
yang bergerak baik dalam bentuk gerakan angular maupun gerakan linear. Gerakan relatif
antar komponen mesin akan menimbulkan gesekan, dimana gesekan ini dapat
menurunkan efisiensi mesin, meningkatnya temperatur, keausan, dan berbagai efek
negatif lainya. Gesekan antara komponen mesin tersebut dapat diminimalkan dengan
menggunakan bantalan atau bearing. Terdapat dua jenis mekanisme yang digunakan
bantalan dalam mengatasi gesekan yaitu mekanisme sliding dan mekanisme rolling.
Untuk mekanisme sliding, dimana terjadi gerakan relatif antar permukaan, maka
penggunaan pelumas memegang peranan yang sangat penting. Sedangkan mekanisme
rolling, dimana tidak boleh terjadi gerakan relatif antara pemukaan yang berkontak, peran
pelumas lebih kecil. Bentuk pelumas dapat berupa gas, cair maupun padat.
Klasifikasi dan Kriteria Pemilihan Bantalan
Secara umum bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan arah beban dan
berdasarkan konstruksi atau mekanismenya mengatasi gesekan. Berdasarkan arah
beban yang bekerja pada bantalan, seperti ditunjukkan pada gambar 11.3, bantalan dapat
diklasifikasikan menjadi :
Bantalan radial/radial bearing : menahan beban dalam arah radial
Bantalan aksial/thrust bearing : menahan beban dalam arak aksial
Bantalan yang mampu menahan kombinasi beban dalam arah radial dan arah aksial
Berdasarkan konstruksi dan mekanisme mengatasi gesekan, bantalan dapat
diklasifikasikan menjadi dua yaitu bantalan luncur (sliding bearing) dan bantalan gelinding
(rolling bearing).
Bantalan luncur yang sering disebut sliding bearing atau plain bearing
menggunakan mekanisme sliding, dimana dua permukaan komponen mesin
saling bergerak relatif. Diantara kedua permukaan terdapat pelumas sebagai
agen utama untuk mengurangi gesekan antara kedua permukaan. Bantalan
luncur untuk beban arah radial disebut journal bearing dan untuk beban arah
aksial disebut plain thrust bearing. Contoh konstruksi bantalan luncur
ditunjukkan pada gambar 11.4 (a). Berdasarkan jenis pelumasan antara
permukaan sliding, bantalan luncur juga diklasifikasikan menjadi rubbing plain
bearing, plain bearing, hydrodynamic plain bearing, dan hydrostatic plain
bearing.
Bantalan gelinding menggunakan elemen rolling untuk mengatasi gesekan
antara dua komponen yang bergerak. Diantara kedua permukaan ditempatkan
elemen gelinding seperti misalnya bola, rol, taper, dll. Kontak gelinding terjadi
antara elemen ini dengan komponen lain yang berarti pada permukaan kontak
tidak ada gerakan relatif. Contoh konstruksi bantalan gelinding ditunjukkan
pada gambar 11.4 (b). Klasifikasi bantalan gelinding berdasarkan bentuk
elemen gelinding akan dibahas pada sub-bab selanjutnya.
Variasi bentuk geometri dan fungsi bantalan untuk masing-masing tipe sangat
banyak jenisnya. Karena itu, untuk menjamin interchangeability dan simplifikasi, bantalan
telah distandardkan dan berbagai data-datanya dipresentasikan dalam katalog. Para
insinyur mesin, tidak diarahkan untuk mampu merancang bantalan (kecuali yang bekerja
pada pabrik bantalan), tetapi lebih diarahkan untuk memiliki kemampuan dalam
pemilihan bantalan.
Parameter-parameter utama yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan
bantalan antara lain adalah beban, putaran, tipe dan aliran pelumas, dimensi, jenis
aplikasi, getaran, temperatur, dan kondisi lingkungan. Gambar 11.5 menunjukkan kriteria
pemilihan bantalan yang ditampilkan dalam grafik, berdasarkan beban dan putaran
komponen mesin. Sedangkan kriteria pemilihan bantalan untuk berbagai kondisi
lingkungan . Aspek parameter pelumas, geometri, dan aspek
lainnya akan dibahas pada sub-sub bab selanjutnya.
masing-masing tipe bantalan memiliki kelebihan dan keterbatasan.
Rubbing plain bearing yang biasanya terbuat dari bahan non-metalic, hanya cocok
untuk aplikasi pada putaran yang rendah. Disamping itu juga tidak sesuai untuk
aplikasi beban yang tinggi.
Porous plain bearing yang menggunakan pelumasan dari pori-pori material, juga lebih
cocok untuk aplikasi pada putaran rendah. Performansinya akan segera menurun
pada putaran yang relatif tinggi
Rolling bearing atau bantalan gelinding memiliki jangkauan aplikasi yang paling luas,
baik dari segi putaran maupun beban yang mampu ditahan. Bantalan ini
performansinya sudah mulai menurun untuk putaran diatas 1000 rps.
Hydrodynamic plain bearing sangat cocok digunakan pada putaran yang tinggi.
Bantalan jenis ini mempunyai kemampuan menahan beban dengan jangkauan yang
luas. Kelemahannya, bantalan ini tidak dapat digunakan pada putaran rendah untuk
beban radial. Sedangkan untuk beban aksial, dapat dibuat kosntruksi khusus
sehingga dapat digunakan dengan performansi yang baik pada putaran rendah.
Bantalan Luncur (Sliding Bearing)
11.4.1. Jenis-jenis sliding bearing
Sliding bearing memerlukan geseran langsung dari elemen yang membawa beban
pada tumpuannya. Hal ini berbeda dengan rolling-element bearings, dimana bola atau
roller dipasang diantara dua permukaan geser.
Sliding bearing atau sering juga disebut plain bearing terdiri atas dua jenis yaitu:
(1) Journal atau sleeve bearing, yang bentuknya silindris dan menahan beban radial
(yang tegak lurus terhadap sumbu poros.
(2) Thrust bearing, yang bentuknya biasanya datar, dimana pada kasus poros yang
berputar, dapat menahan beban yang searah dengan sumbu poros.
Pada kasus poros yang berputar, bagian poros yang berkontak dengan bantalan disebut
journal. Bagian yang datar pada bantalan yang melawan gaya aksial disebut thrust
sufaces. Bantalan ini sendiri dapat disatukan dengan rumah atau crankcase. Tetapi
biasanya berupa shell tipis yang dapat diganti dengan mudah dan yang menyediakan
permukaan bantalan yang terbuat dari material tertentu seperti babbit atau bronze.
Ketika proses bongkar pasang tidak memerlukan pemisahan bantalan, bagian tertentu
pada bantalan dapat dibuat sebagai sebuah dinding silindris yang ditekan pada lubang di
rumah bantalan. Bagian bantalan ini disebut sebagai bushing.
11.4.2. Material bantalan luncur
Beberapa sifat yang dicari pada material bantalan adalah relative softness (untuk
menyerap partikel asing), kekuatan yang cukup, machinability (untuk mempertahankan
toleransi), lubricity, ketahanan temperatur dan korosi, dan pada beberapa kasus,
porositas (untuk menyerap pelumas). Kekerasan material bantalan tidak boleh melebihi sepertiga kekerasan material yang bergesekan dengannya untuk mempertahankan
embedability dari partikel abrasiv. Beberapa kelas material yang berbeda dapat
digunakan sebagai bantalan, biasanya yang berbasis timbal, timah, dan tembaga.
Aluminium sendiri bukan merupakan material yang baik untuk bantalan walaupun banyak
digunakan sebagai bahan paduan untuk beberapa material bantalan.
Babbit
Semua famili logam berbasis timbal dan timah yang dikombinasikan dengan unsur lain
sangat efektif terutama jika diproses dengan electroplatting dalam bentuk lapisan tipis
pada substrat yang lebih kuat seperti baja. Babbit meupakan contoh yang sangat umu
pada famili ini dan biasa digunakan pada bantalan crankshaft dan camshaft. Lapisan
babbit yang tipis akan mempunyai ketahanan fatigue yang lebih baik daripada lapisan
babbit yang tebal, tetapi tidak dapat melekatkan partikel asing dengan baik. Karena babbit
ini mempunyai temperatur peleburan yang rendah dan akan cepat rusak dalam kondisi
pelumasan batas (boundary lubrication), maka diperlukan pelumasan hidrodinamik atau
hidrostatik yang baik.
Bronzes
Famili paduan tembaga, terutama bronze, merupakan pilihan yang sangat baik untuk
melawan baja atau besi cor. Bronze lebih lunak dibanding material ferrous tetapi
mempunyai kekuatan, machinability, dan ketahanan korosi yang baik serta bekerja
dengan baik melawan paduan besi jika dilumasi. Ada lima macam paduan tembaga yang
biasa digunakan sebagai bantalan yaitu, copper-lead, leaded bronze, tin bronze,
aluminium bronze, dan berrylium copper. Kekerasan paduan tembaga ini bervariasi mulai
dari yang nilainya hampir sama dengan babbit sampai dengan yang hampir sama dengan
baja. Bushing bronze ini dapat bertahan dalam kondisi pelumasan batas (boundary
lubrication) dan dapat menahan beban tinggi dan temperatur tinggi.
Besi Cor Kelabu dan Baja
Besi cor kelabu dan baja merupakan material bantalan yang cukup baik untuk digunakan
melawan sesamanya dalam kecepatan rendah. Grafit bebas pada besi cor menambah
sifat lubricity tetpi pelumas cair tetap dibutuhkan. Baja juga dapat digunakan melawan
baja jika keduanya dikeraskan dan diberi pelumasan. Ini merupakan pilihan yang biasa
digunakan pada rolling contact di bantalan rolling-element. Bahakan baja dapat melawan
semua material lain jika diberi pelumasan yang sesuai.
Sintered Materials
Material seperti ini dibuat dari serbuk dan secara mikroskopik tetap berpori setelah
perlakuan panas. Porositas ini memungkinkan material ini untuk menyimpan pelumas
dengan aksi kapilaritas, dan kemudian melepaskannya ke bantalan jika panas. Sintered
bronze digunakan secara luas untuk digunakan melawan baja atau besi cor.
Material Non-Logam
Beberapa jenis material non-logam memberikan kemungkinan untuk bekerja dalam
kondisi kering jika meterial ini mempunyai sifat lubricity yang baik. Contohnya adalah
grafit. Beberapa jenis material termoplastik seperti nilon, acetal, dan teflon memberikan
koefisien gesek yang rendah terhadap logam manapun tetapi mempunyai kekeuatan dan
temperatur leleh yang rendah, yang jika digabungkan dengan konduktivitas panasnya
yang buruk akan membatasi beban dan kecepatan yang bisa ditahan. Teflon mempunyai
koefisien gesek yang rendah tetapi harus diberi filler untuk meningkatkan kekuatannya.
Adapun filler yang biasa digunakan pada teflon adalah inorganic fillers seperti talc atau
serat kaca yang dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan, serbuk grafit dan MoS
yang dapat meningkatkan lubricity, kekuatan serta ketahanan temperaturnya. Kombinasi
material poros dengan bantalan yang biasa digunakan pada prakteknya sangat terbatas.
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 bermacammacam
varian.
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.
1. sebutkan kerugian-kerugian yang diakibatkan gesekan antar komponen mesin
2. sebutkan fungsi dari bantalan/bearing
3.sebutkan klasifikasi dan kriteria pemilihan bantalan
4.jelaskan perbedaan bantalan luncur dengan bantalan gelinding
5.sebutkan parameter-parameter utama yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan bantalan
6.jelaskan tentang hydrodinamic bearing
7.sebutkan jenis-jenis bantalan luncur/sliding
8. sebutkan komponen mesin yang menggunakan sliding bearing
9. sebutkan material dari sliding bearing
10. sebutkan komponen mesin yang menggunakan rolling bearing
