ANALISIS PENYEBAB GETARAN PADA BANTALAN GELINDING (BEARING) MESIN GERINDA BANGKU

A.    Landasan Teori.

1.      Getaran Akibat Kerusakan Bantalan.

Getaran dalam bentuk waveform difokuskan pada hubungan antara percepatan sebagai fungsi dari waktu, yang berasal dari sifat fisik komponen dinamika mesin dan komponen bantalan. Hasil eksperimental merupakan getaran yang berasal dari sifat fisik komponen mesin akibat gaya-gaya dari komponen mesin yang berdinamika dan menyebabkan komponen bantalan gelinding menghasilkan frekuensi getaran seperti ball pass frequency outer (BPFO), ball pass frequency inner (BPFI), ball spin frequency (BSF),  (FTF). Komponen-komponen bantalan tersebut dapat digambarkan seperti pada gambar 1 berikut :

frekuensi yang dihasilkan oleh masing-masing komponen bantalan akibat kelonggaran dapat dihitung dengan rumus-rumus berikut :

1.      Pembebanan Pada Bantalan

Ketika bantalan mengalami beban radial, maka beban didistribusikan sekitar sepertiga pada setiap putaran bantalan. Daerah yang mendukung beban disebut zona beban bantalan (load zone). Setiap titik pada permukaan di mana beban didukung oleh bantalan adalah beban yang membawa titik kontak pada permukaan, seperti yang terlihat pada gambar A.2 berikut ini :

Besarnya load zone tergantung pada besaran berikut yaitu (1) nilai gaya yang bekerja, (2) geometri bearing dan (3) nilai diametral clearance (Cd).

Pengukuran Kelonggaran Bantalan.

Guna menjamin kebebasan berotasi, maka ball bearing harus mempunyai kelonggaran antara raceway dan bola yang disebut bearing internal clearance. Tanpa adanya kelonggaran, bola akan mengalami kesulitan untuk berputar dan disisi lain bila kelonggaran terlalu besar akan menimbulkan kebisingan dan membuat bantalan tidak stabil sewaktu berotasi yang selanjutnya akan berpengaruh pada poros. Karena itu ABMA dan ISO (ISO 5375) telah membuat klasifikasi standard untuk mengatur internal clearance bearing tersebut dengan tanpa beban yang meliputi : C2, normal, C3, C4 dan C5. Clearance ditentukan berdasarkan diameter nominal bearing dari ranges minimal hingga maksimal saperti terlihat pada tabel 1 berikut ini :

Clearances dapat dihitung :

0,5 (ϕ alur outer race - ϕ alur inner race - ϕ bola),     ………….. (5)

Bantalan diukur pada satu titik di bagian dalam cincin dan pada titik lain pada lingkaran luar, secara langsung berlawanan (lihat panah besar). Pengukuran diadakan bersama-sama untuk memastikan radial kontak antara inner raceway, bola, dan outer raceway. Hal ini memungkinkan pengukuran clearance internal bearing pada sebuah titik terhadap sisi berlawanan dari bantalan -180 ° - dari mana titik kontak sedang dibuat. Celah kecil antara bagian atas bola dan bantalan mewakili raceway's radial clearance internal. Group C2 sampai C5 didefinisikan lebih lanjut dalam rentang minimum dan maksimum, menurut ukuran bantalan.

A.    Pengujian

Eksperimen dilakukan pada mesin gerinda bangku (bench grinding machine), karena mesin ini tidak mempunyai komponen yang bergerak translasi, sehingga dapat diisolasi bahwa getaran yang terjadi hanya karena kerusakan bantalan. Data teknis mesin gerinda bangku (bench drilling machine) : Merk KRISBOW tipe MD 150 F, Putaran : 2950 rpm (49.17 Hz) Daya motor : 250 Watt. Dimensi Batu gerinda : (d_o x D_i x t) =150mm x 20mm x12.7mm, seperti gambar B.1 berikut ini :

Bantalan yang digunakan pada mesin tersebut adalah bantalan bola yang memiliki spesifikasi sebagai berikut : Nomor 6205, jenis/tipe: ball bearing, diameter dalam (di): 25 ”mm”, diametar luar (do): 50 ”mm”, Diameter pitch (dp): 39,3 ”mm”, diameter ball (D): 7,7 ”mm”, Jumlah elemen roll : 9 buah sudut kontak (α): 150 seperti gambar B.2  di bawah ini :

Cara pengukuran

Alat ukur yang digunakan adalah jangka sorong dan mikrometer digital (dalam dan luar) dengan ketelitian 0,001 mm. Pengukuran komponen bantalan dilakukan beberapa kali untuk tiap komponen guna mendapatkan ukuran yang akurat dan hasilnya diambil rata-rata. Proses pengukuannya dapat diamati pada gambar 7 berikut :

A.    Hasil dan Pembahasan

1. Frekuensi komponen bantalan.

Frekuensi getaran yang ditimbulkan oleh masing-masing komponen bantalan gelinding akan mempengaruhi karakteristik sinyal getaran tersebut dan berdasarkan rumus (1) sampai (4) dapat dihitung yang hasilnya adalah : BPFO = 54,6405 Hz, BPFI = 80,27 Hz, 36,9115 Hz dan FTF = 6,711 Hz. Jadi frekuensi bantalan yang terbesar terjadi pada inner race dan outer race, dibanding dengan frekuensi mesin 49,17 Hz. Hal inilah yang menimbulkan getaran pada mesin.

2. Hasil pengukuran komponen bantalan dan perhitungan clearance bantalan.

Pengukuran dilakukan terhadap kedua bantalan yang ada pada mesin gerinda bangku (B-1 dan B-2). Pengukuran dilkukan terhadap komponen inner race, outer race dan bola dengan menggunakan alat ukur jangka sorong dan mikrometer digital seperti yang terlihat pada gambar 5 yang hasil-hasilnya dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini :

Tabel 2 : Hasil pengukuran komponen bantalan

Berdasarkan rumus (5), maka clearance antara outer race dan bola dari kedua bantalan tersebut dapat dihitung dan hasilnya adalah :

B-1 = 0.02825 mm (28,25 μm)

B-2 = 0.06175 mm (61,75 μm)

Dari hasil perhitungan yang terlihat pada tabel 2, clereance antara bola dan outer race dari bantalan B-1, masih berada di bawah ranges yang diijinkan yaitu (0.030 – 0.053) mm, sedangkan bantalan B-2 < 0.030 mm di atas ranges (> 0.053 mm). Dengan demikian berdasarkan tabel 1, maka hasil perhitungan di atas masuk pada kriteria C5, yaitu bantalan dengan diameter 24 – 30 mm, clearance yang diperbolehkan antara minimal 30 μm dan maksimal 53 μm yang diperlihatkan pada tabel 3 dibawah ini :

Jadi getaran terjadi akibat clearance antara outer race dan bola pada bantalan B-2 dengan diameter 25 mm adalah 0.06175 mm (61,75 μm) telah melebihi standar yang telah ditetapkan (30 - 53 μm). Dengan demikian bantalan 1 (B-1) masih dapat digunakan dan bantalan 2 (B-2) harus diganti agar mesin dapat beroperasi seperti semula.