BALL NUT

BAB I
PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang
Ball nut merupakan suatu komponen dari suatu system kemudi yang berupa bola dan rumah dudukan untuk worm shaft. Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan Ball Nut pada sumbu yang benar sehingga worm shaft dapat berputar dengan baik dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.
Selain harus memiliki konstruksi yang tepat, terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang timbul akibat perputaran dan gesekan antar Ball Nut.
Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan pemenuhan kriteria yang dibutuhkan, maka bermaksud menganalisa komponen tersebut sebagai objek pembuatan proposal TugasAkhir.

1.2    Rumusan Masalah
Adapun masalah utama yang akan dibahas mengenai komponen point utama adalah :
Perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah:
Berapa beban maksimal yang diterima oleh ball nut ?
Beberapa jenis ball nut ?
Berapa kekuatan ball nut pada system kemudi ?
1.3    Batasan Masalah
Tugas akhir dibatasi hanya melakukan perhitungan pada ball nut tanpa melakukan perencanaannya.
Tidak melakukan analisa bahan.
Tidak meneliti cara pembuatan ball nut.


1.4    Tujuan Penulisan
Tujuan dari Penulisan ini ialah :
Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk memahami dan menganalisa kekuatan komponen yang ada pada steering system pada komponen gear box (ball nut) pada mobil listrik

1.5    Manfaat Penulisan
    Manfaat yang diperoleh dari penulisan proposal tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Dapat menambah pengetahuan, wawasan, dan pengalaman tentang ball nut.
Sebagai referensi untuk inovasi pembuatan ball nut.
1.5    Metode Penulisan
    Metodologi penulisan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
Metode Studi Literatur
Metode ini dilakukan dengan cara pengumpulan literatur, buku, artikel dan jurnal yang berkaitan dengan bidang ilmu untuk dapat mendukung penyusunan tugas akhir ini.
Metode Konsultasi dan Diskusi
Konsultasi dan diskusi dilakukan dengan dosen pembimbing dan atau dengan pihak-pihak yang terkait dengan tugas akhir ini.
3.    Metode wawancara
Metode ini dilakukan dengan mengajukan pertanyaan secara langsung kepada nara sumber atau kepada pihak pihak lain yang dapat memberikan informasi sehingga membantu dalam penulian proposal ini.




BAB II
LANDASAN TEORI

2.1    Pengertian Mobil Listrik
Mobil listrik adalah mobil yang digerakkan dengan motor listrik, menggunakan energi listrik yang disimpan dalam baterai atau tempat penyimpan energi lainnya. Mobil listrik sangat populer pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, tapi kemudian popularitasnya meredup karena teknologi mesin pembakaran dalam yang semakin maju dan harga kendaraan berbahan bakar bensin yang semakin murah. Krisis energi pada tahun 1970-an dan 1980-an pernah membangkitkan sedikit minat pada mobil-mobil listrik, tapi baru pada tahun 2000-an lah para produsen kendaraan baru menaruh perhatian yang serius pada kendaraan listrik listrik. Hal ini disebabkan karena harga minyak yang melambung tinggi pada tahun 2000-an serta banyak masyarakat dunia yang sudah sadar akan buruknya dampak emisigas rumah kaca.
 
Gambar 2.1 Mobil Listrik Nissan Leaf

2.2    Sejarah Mobil Listrik
Mobil listrik pertama kali dikenalkan oleh Robert Anderson dari Skotlandia pada tahun 1832-1839, namun pada saat itu harga bahan bakar minyak (BBM) relatif murah sehingga masyarakat dunia cenderung mengembangkan Motor Bakar yang menggunakan BBM.


Gambar 2.2 Robert Anderson

Adapun komponen system penggerak yang merupakan system komponen utama dalam pembuatan mobil listrik. Dalam system penggerak terdapat beberapa komponen yang saling berkaitan, diantaranya motor penggerak, garden dan roda. Ketiga komponen tersebut termasuk komponen utama agar mobil listrik dapat melaju. Selain system penggerak, pada mobil listrik sangat diperlukan rem untuk menghentikan laju dari mobill istrik tersebut. Dalam system pengereman untuk roda depan dan roda belakang menggunakan rem tromol (drum brake), selain kedua komponen tersebut terdapat system kemudi yang mengatur arah kendaraan dengan cara membelokan roda depan.

2.4    Kelebihan dan Kekurangan Mobil Listrik
2.4.1    Keunggulan mobil listrik
Mobil listrik memiliki beberapa keunggulan atas mobil berbahan bakar tradisional. Yang paling jelas dan yang paling sering dibicarakan adalah mobil listrik 100 persen bebas emisi. Hal ini berarti tidak seperti mobil berbahan bakar konvensional lain, mobil listrik tidak memberikan kontribusi terhadap dampak perubahan iklim.
Mobil listrik jauh lebih hemat energi dibandingkan dengan mobil berbahan bakar konvensional. Efisiensi keseluruhan mobil listrik adalah 48 persen, secara signifikan lebih baik dibandingkan dengan mobil berbahan bakar konvensional yang mencapai efisiensi sekitar 25%.

Beberapa kelemahan mobil listrik
Harga baterai mobil listrik masih tinggi, lebih dari $ 10000. Baterai yang mahal ini masih menjadi alasan utama di balik tingginya harga mobil listrik secara keseluruhan.
Fakta bahwa mobil listrik tidak bersuara saat hidup tak selalu merupakan suatu keuntungan karena senyapnya suara mobil bisa menimbulkan bahaya bagi orang buta, orang tua dan anak-anak.

Sistem Kemudi
Sistem kemudi merupakan suatu mekanisme pada kendaraan yang berfungsi untuk mengaturarah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan serta untuk mengatur arah jalan kendaraan sesuai dengan kemauan sipengemudi dengan cara memutar roda kemudi.
Pada perkembangannya pengaturan arah roda belakang untuk membantu belok atau bahkan sebagai pengatur utama belok juga.


Gambar 2.3 Steering

2.12    Definisi Ball Nut
Ball nut adalah bagian dari komponen gear box pada system kemudi untuk tipe recirculating – ball. Kedua ujung stering worm ditopang oleh bantalan – bantalan. Ball nut “berjalan” pada worm dengan dilandasi oleh peluru – peluru di dalam alur spiral dari worm dan didalam mur (nut).

2.12    Fungsi Ball Nut
Sebagai landasan untuk pergerakan dari worm gear yang akan menggerakan sector shaft. Ball nut berfungsi juga sebagai sirkulasi peluru – peluru pada alur spiral dari worm, yang mana fungsi utama dari ball nut mempermudah pergerakan worm yang dihasilkan dari putaran atau gerakan steering yang diteruskan ke steering column dan steering gear, diposisi inilah ball nut mulai bekerja.


Gamabar 2.4 Ball Nut

Peluru – peluru tersebut berputar di dalam alur, dan alur tersebut dirancang dengan bentuk seperti terlihat pada gambar di bawah dengan tujuan supaya peluru – peluru dapat bersirkulasi terus menerus di dalamnya.
Sector shaft dipasang pada gear housing melalui bantalan – bantalan needle roller. Pada saat steering worm diputar, bagian sector shaft bersinggungan dengan gigi-gigi pada ball nut dan ball nut berjalan disepanjang worm. Gerakan ini menyebabkan sector shaft berputar dan menggerakan pitman arm.


Gambar 2.5 Recirculating – ball nut

Kontruksi kemudi tipe recirculating – ball memberikan preload pada sector shaft dan ball nut masing – masing ± 50 kekiri dan kekanan (pada sudut putaran sector shaft bila kemudi pada posisi lurus).

2.14    Ball (Bola)
Komponen peluru yang ditopang oleh nut yang bergerak pada landasan worm dan nut. Berfungsi untuk memberikan pergerakan atau laju melandasnya worm bergerak sliding.


2.15    Nut
Rumah atau sebagai dudukan / penopang serta resirkulasi pergerakan ball. Berfungsi sebagai penerus pergerakan worm yang diteruskan ke sector shaft dan pitman arm oleh gerigi pada nut.

2.16    Tujuan Preload (Beban)
Bertujuan untuk memperoleh berat baban pada roda kemudi pada posisi lurus agar pengemudian menjadi stabil dan untuk memperbaiki respon kemudi dengan membatasi black – lash antara sector shaft dengan ball nut.
Total preload dan kebebasan kemudi (steering free play) pada gigi kemudi harus selalu diperiksa pada posisi lurus (posisi dimana ball nut dan sector shaft gear bersinggungan di tengah).
Penyetalan diluar posisi tengah akan mengakibatkan preload yang berlebihan dan mengakibatkan kemudi menjadi berat serta bagian – bagian roda gigi cepat aus.

2.17    Rumus Yang Digunakan
1.    BALL NUT (mur bola)
Pada dasarnya Ball pada komponen yang ada di gear box kemudi dapat mengalami daya gesek yang sangat kuat pada waktu proses sistem kemudi bagian komponen worm shaft bergerak meneruskan putaran dari steering column ke gear bo xmunuju worm shaft.
    Dapat dipastikan bahwa BALL hanya mendapat gesekan dan beban saja.
Diameter bola : (sularso; 134, 4.46, 4.47, 4.48)
Untuk diameter bola 25,4 (mm) atau kurang : (sularso; 134, 4.46)
C = fc (i cos α)0,7Z2/3Da1,8     (4.46)
Untuk diameter bola lebih dari 25,4 (mm) : (sularso; 134, 4.47)
C = fc (i cos α)0,7Z2/3 x 3,647Da1,4     (4.47)
Untuk bantalan rol : (sularso; 134, 4.48)
C = fc (ila  cos α)7/9Z3/4Da29/27     (4.48)
Dimana :
    C    : kapasitas nominal dinamis spesifik,
    i    : jumlah baris bola dalam satu bantalan,
    α    : sudut kontak nominal,
    Da: diameter bola.,
    fc    : factor yamg besarnya tergantung pada jenis , kelas ketelitian, dan bahan dari bagian – bagian bantalan,
    la    : panajang efektifrol.

Beban ekivalen dinamis P (kg) : (sularso; 135, 4.49, 4.50)
Untuk bantalan radial (kecuali banatalan rol silinder)
    Pr = XVFr  + YFa     (4.49)
Untuk bantalan aksial
    P = XFr  + YFa     (4.50)




BAB III
METODE PENELITIAN

3.1    Metode Penelitian (Flowchart)
    Metode penelitian adalah urutan langkah dalam proses pembuatan produk atau mesin yang berpola Flowchart.

MULAI


BALL NUT PADA SISTEM KEMUDI


PERHITUNGAN KEKUATAN



GESEKAN
BEBAN PUNTIR
KEKUATAN BALL NUT



HASIL & PERHITUNGAN


ANALISA & DATA


KESIMPULAN


SELESAI

UMUR BEARING

PENINGKATAN UMUR BEARING PADA POMPA CENTRIFUGAL DENGAN OPTIMASI PENGGUNAAN ANGULAR CONTACT BALL BEARING

Abstract

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi dan/ atau posisi yang lebih rendah ke posisi yang lebih tinggi. Salah satu jenis pompa yang banyak dipakai untuk kebutuhan industri adalah pompa sentrifugal. Pada pompa centrifugal salah satu komponen yang penting adalah bearing sebagai penumpu poros untuk menggerakkan impeler pada pompa centrifugal. Akibat adanya  gaya-gaya yang timbul sebagai akibat dari putaran pada impeler pompa, timbul gaya aksial yang menyebabkan bantalan/ bearing tipe 6305 mudah mengalami  kerusakan. Oleh sebab itu, digunakan bantalan/ bearing tipe 7305 BE sebagai pengganti bantalan tipe 6305 yang sanggup menerima gaya-gaya aksial yang ditimbulkan akibat putaran pada poros impeler pompa. Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat diketahui bahwa Akibat putaran dari impeller maka timbul juga gaya aksial sehingga bearing tipe 6305 tidak dapat mengatasi gaya-gaya yang timbul tersebut. Penggunaan angular contact ball bearing tipe 7305 BE menggantikan deep groove ball bearing tipe 6305 pada pompa centrifugal produksi RRC tipe XA40/26 dapat meningkatkan umur bearing hingga 200%.

Kata kunci : pompa centrifugal, angular contact ball bearing, gaya aksial.

1.         Pendahuluan

Dewasa ini pompa semakin banyak digunakan dan penggunaannya semakin bermacam-macam. Dahulu pompa hanya digunakan untuk memindahkan air saja tetapi sekarang penggunaannya semakin luas yaitu juga digunakan untuk memindahkan bahan-bahan  kimia serta benda cair lainnya. Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk mempermudah kerja manusia terutama untuk memindahkan benda yang berupa fluida cair.

Gambar 1. Pompa Air Industri

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida cair dari tekanan rendah ke tekanan dan / atau posisi yang rendah ke posisi yang tinggi. Pompa centrifugal mempunyai sebuah impeler  untuk mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler didalam zat cair, maka zat cair yang ada di dalam impeler oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar.

Bearing yang dipasang pada pompa harus benar agar bearing tersebut dapat tahan lama dan berfungsi sebagaimana mestinya yaitu untuk menopang poros pada saat berputar. Pada pemilihan dan pemasangan bearing harus dicermati terlebih dahulu gaya apa saja yang terjadi pada poros tersebut agar dapat dipilih bearing yang sesuai dengan kebutuhan tersebut.

2.   Alat-alat Percobaan

2.1 Pompa centrifugal buatan RRC tipe XA 40/26 dengan spesifikasi:

·                                 Total Head: 40 m

·                                 Kapasitas:26 m³/jam

2.2 Elektromotor dengan spesifikasi:

·                                 Daya 18 KW

·                                 Putaran 3000 rpm

·                                 Jumlah kutub 2 kutub

2.3 Deep Groove ball bearing tipe 6305

·                                 Principal dimensions :

Diameter luar = 40 mm

Diameter dalam = 90 mm

Tebal = 23 mm

·                                 Basic load rating :

Dynamic (C) = 41000 N

Static (Co) = 24000 N

·                                 Fatigue load limit (pu) = 1020 N

·                                 Speed ratings :

Lubrication grease = 7500 rpm

Lubrication Oil = 9000 rpm

·                                 Mass = 0,63 kg

2.4 Angular contact ball bearing tipe 7305 BE

·                                 Principal dimensions :

Diameter luar = 40 mm

Diameter dalam = 90 mm

Tebal = 23 mm

·                                 Basic load rating :

Dynamic (C) = 49400 N

Static (Co) = 33500 N

·                                 Fatigue load limit (pu) = 1400 N

·                                 Speed ratings :

Lubrication grease = 6700 rpm

Lubrication Oil = 9000 rpm

·                                 Mass = 0,63 kg

3.         Teori Dasar

3.1  Bantalan/ Bearing

Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan 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. Berikut ini adalah gambar jenis-jenis bantalan Deep groove ball bearings dan Angular contact ball bearing :

Gambar 2.  Gambar perbedaan antara dua bearing yang dipergunakan

Deep groove ball bearing(1), Angular contact ball bearing (2).

Sumber: www.skf.com

Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu.

a.   Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros

·        Bantalan luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

·        Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.

b.   Berdasarkan arah beban terhadap poros

·        Bantalan radial

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu.

·        Bantalan aksial

Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

·        Bantalan gelinding khusus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Meskipun bantalan gelinding menguntungkan, orang tetap memilih bantalan luncur dalam hal tertentu, contohnya bila kebisingan bantalan menggangu, pada kejutan yang kuat dalam putaran bebas.

I.     Kerusakan bantalan

Kerusakan bantalan gelinding dapat disebabkan karena:

§  Kesalahan bahan (faktor produsen) yaitu retaknya bantalan setelah produksi baik retak halus maupun berat, kesalahan tolransi, kesalahan celah bantalan.

§  Kesalahan pada saat pemasangan.

Ø  Pemasangan yang terlalu longgar yang akibatnya cincin dalam atau cincin luar yang berputar yang menimbulkan gesekan denga housing/poros.

Ø  Pemasangan yang terlalu erat yang akibatnya ventilasi atau celah yang kurang sehingga pada saat berputar suhu bantalan akan cepat meningkat dan terjadi konsentrasi tegangan yang lebih.

Ø  Terjadi pembenjolan pada jalur jalan atau pada roll sehingga bantalan saat berputar akan tersendat-sendat.

§  Kesalahan operasi seperti.

Ø  Bahan pelumas yang tidak sesuai akibatnya akan terjadi korosi atau penggumpalan pelumas yang dapat menghambat berputarnya bantalan.

Ø  Pengotoran dari debu atau daerah sekitarnya yang akibatnya bantalan akan mengalami keausan dan berputarnya dengan bushing.

Ø  Pemasangan yang tidak sejajar maka akan menimbulkan guncangan pada saat berputar yang dapat merusak bantalan.

II.      Pembacaan nomor nominal pada bantalan gelinding.

Dalam praktek, bantalan gelinding standart dipilih dari katalog bantalan. Ukuran utama bantalan adalah

- Diameter lubang

- Diameter luar

- lebar

- Lengkungan sudut

Nomor nominal bantalan gelinding terdiri dari nomor dasar dan nomor pelengkap. Nomor dasar yang ada merupakan lambang jenis, lambang ukuran(lambang lebar, diameter luar). Nomor diameter lubang dan lambang sudut kontak penulisannya bervariasi tergantung produsen bearing yang ada.

Bagian Nomor nominal

            A B C D

A menyatakan jenis dari bantalan yang ada.

Jika A berharga

0 maka hal tersebut menunjukkan jenis Angular contact ball bearings, double row.

1 maka hal tersebut menunjukkan jenis Self-aligning ball bearing.

2 maka hal tersebut menunjukkan jenis spherical roller bearings and spherical roller thrust bearings.

3 maka hal tersebut menunjukkan jenis taper roller bearings.

4 maka hal tersebut menunjukkan jenis Deep groove ball bearings, double row.

5 maka hal tersebut menunjukkan jenis thrust ball bearings.

6 maka hal tersebut menunjukkan jenis Deep groove ball bearings, single row.

7 maka hal tersebut menunjukkan jenis Angular contact ball bearings, single row.

8 maka hal tersebut menunjukkan jenis cylindrical roller thrust bearings.

            B menyatakan lambang diameter luar.

Jika B berharga 0 dan 1 menyatakan penggunaan untuk beban yang sangat ringan.

Jika B berharga 2 menyatakan penggunaan untuk beban yang ringan.

Jika B berharga 3 menyatakan penggunaan untuk beban yang sedang.

Jika B berharga 4 menyatakan penggunaan untuk beban yang berat.

           

            C D menyatakan lambang diameter dalam

Untuk bearing yang berdiameter 20 - 500 mm, kalikanlah 2 angka lambang tersebut untuk mendapatkan diameter lubang sesungguhnya dalam mm. Nomor tersebut biasanya bertingkat dengan kenaikan 5 mm tiap tingkatnya.

III.   Pengoperasian yang  bebas dari kerusakan (Trouble Free Operation)

Untuk dapat melaksanakan TFO maka faktor-faktor penting perlu diperhatikan:

1.      Kualitas. Kualitas yang dimaksud adalah kualitas dari bearing yang ada yang dipengaruhi oleh: 

-    Pemilihan desain. Pemilihan desain ini meliputi perhitungan penggambaran dan perencanaan.

-    Dukungan teknik dari produsen yang meliputi informasi dan pelatihan.

-    Training atau seminar tentang bearing kepada konsumen sehingga dapat memahami karakteristik dari bearing.

-    R & D produsen untuk mengembangan produknya sesuai dengan kebutuhan konsumen.

-    Quality Control.

-    Bahan dasar bearing.

2.      Proses pemasangan bearing.

-       Proses balancing. Pemasangan bearing pada komponen mesin, komponen tersebut pertama-tama harus benar-benar balance agar bearing dapat bertahan dengan baik.

-       Alignment (pengaturan sumbu poros pada mesin harus benar-benar sejajar).

-       Proses pemberian beban. Pemberian beban ini harus sesuai dengan jenis bearing yang digunakan apakah itu beban radial atau beban aksial.

-       Pengaturan posisi bearing pada poros.

-       Clearance bearing. Metode pemasangan dan peralatan yang digunakan.

-       Toleransi dan ketepatan yang diperlukan. Pada saat pemasangan bearing pada poros, maka toleransi poros pada proses pembubutan harus diperhatikan karena hal tersebut mempengaruhi keadaan bearing.

3.      Environment/lingkungan tempat bearing dioperasikan.

-       Pemberian Seal pada bearing agar bebas terhadap debu atau air.

-       Sistem pendinginan bearing jika beroperasi pada suhu tinggi.

-       Sistem pemanasan jika beroperasi pada suhu rendah.

-       Penyimpanan bearing.

4.      Maintenance atau perawatannya yang terbagi menjadi

-       Sistem pelumasannya menggunakan olie atau grease.

-       Pemeriksaaan visual.

-       Pemonitoran dari kondisi yang ada seperti :

·         Kondisi getarannya.

·         Analisis olinya.

·         Aliran, tekanan dan arus yang mungkin timbul.

·         Pemonitoran secara kontinyu.

·         Sistem perlindungannya seperti rumah bearing, dan lain-lain.

Untuk proses mounting & dismounting atau pemasangan dan pelepasan bearing dapat dilihat langsung bagian berikut ini.

Gambar 3. Pemasangan dan pelepasan bearing

Sumber: www.vista-bearing.com

Pada prakteknya untuk memilih bantalan, bantalan tersebut harus dihitung umur pada bantalan selama menerima gaya-gaya yang terjadi

Perhitungan untuk umur bantalan adalah sebagai berikut :

Dimana :

                                                                                                                             (i)

C = gaya yang bekerja pada poros (tabel)

                   P = beban ekivalen

                   n = putaran poros

                

     P = v.x.Fr + y.Fa

Dimana :                 

Fr = gaya radial

Fa = gaya aksial

v = faktor ring

     1 jika ring dalam berputar

     1,2 jika ring luar berputar

y = gaya aksial (y)

x = gaya radial (x)

3.2 Pompa

Dalam sebuah pompa unjuk kerja dari setiap pompa ditentukan oleh ukuran-ukuran dasar sebagai berikut :

·        Tinggi kenaikan isap (suction head), tinggi kenaikan tekan (delivery head) dan tinggi kenaikan total (total head)

·        Kapasitas

Kapasitas adalah jumlah fluida yang ditransfer oleh pompa selama satuan waktu tertentu.

·        Daya

·        Efisiensi

Pompa sentrifugal terdiri dari bermacam-macam komponen dan bagian. Pada gambar 4 terlihat pompa sentrifugal dan bagian-bagian penyusunnya :

Gambar 4. Pompa sentrifugal dan bagian-bagiannya

Sumber: www.lytron.com

Pada gambar 5 terlihat bahwa pada saat impeller berputar, ruang pada pompa mempunyai tekanan P1  pada ruang inlet  yang lebih rendah dari tekanan P2 pada bagian outlet. Jika tidak ada gerakan berputar, maka tekanan pada celah-celah 1 dan 2 seperti terlihat pada gambar 5 tersebut sama dengan P2. Tetapi karena pengaruh viskositas cairan dan putaran impeller, distribusi tekanan pada celah 1 dan 2 tidak uniform seperti terlihat pada gambar 5 di bawah ini.

Tekanan cairan yang terjadi pada bidang lingkaran dengan lebar D2-D0 , dari kiri dan kanan impeller adalah sama dan berlawanan arah sehingga saling meniadakan. Jadi, yang tidak sama adalah gaya-gaya R1 dan R2 yang bekerja dari kanan dan kiri bidang lingkaran sebelah D0-dsh.

Gambar 5. Irisan pompa centrifugal

Sumber: www.fao.org

Jika tekanan yang bekerja pada bagian inlet adalah sebesar P1 dan pada celah 2 adalah P2, maka :

R’ = R₂ – R₁                                                                                                (ii)

Dimana R’ adalah cairan masuk ke dalam impeller secara aksial dan selanjutnya melalui impeller arahnya dirubah menjadi radial pada saat keluar impeller. Akibatnya, terjadi gaya aksial R₃ dari kiri ke kanan. Dengan rumus momentum, didapatkan:

                                                                                                             (iii)

Keterangan :

R₃ = gaya axial pada daerah 3

m = massa fluida

 = volume jenis fluida

Q₃ = kapasitas fluida

g = percepatan gravitasi

C₀ = kecepatan aliran pada saat memasuki impeller

Maka gaya-gaya resultan yang terjadi :

                        R = R’ – R₃

Pada pompa multistage, gaya axial total sama dengan jumlah seluruh gaya-gaya axial masing-masing impeller dan ini bisa mencapai beberapa ton.

Cara membalans gaya-gaya axial tersebut :

·        Memakai peralatan pembalans tipe hydraulis

·        Memakai bantalan aksial

·        Memakai pemasukan ganda (double admission) paralel dari pada cairan yang masuk ke dalam impeller.

4.      Hasil Percobaan dan Analisa

         

·         Data waktu pergantian bearing tipe 6305 pada pompa ke -1 :

Tahun	2004		2005
Bulan	Maret	Desember	April	Agustus

·        Data waktu pergantian bearing tipe 7305 BE pada pompa ke -1:

Tahun	2005		2006
Bulan	Agustus	September

·         Data waktu pergantian bearing tipe 6305 pada pompa ke -2 :

Tahun	2004		2005
Bulan	Maret	November	April	September

·        Data waktu pergantian bearing tipe 7305 BE pada pompa ke -2:

Tahun	2005	2006
Bulan	September	Oktober

·         Data waktu pergantian bearing tipe 6305 pada pompa ke -3 :

Tahun	2004		2005
Bulan	Februari	November	April	September

·        Data waktu pergantian bearing tipe 7305 BE pada pompa ke -3:

Tahun	2005	2006
Bulan	September	September

Percobaan dan pengamatan yang dilakukan  adalah dengan melakukan pengamatan selama pompa  tersebut bekerja pada keadaan normal (14 jam/ hari). Kemudian kerusakan bearing pada ke tiga  pompa yang diuji  dalam kurun waktu tiga tahun dicatat dan didapatkan hasil seperti tabel diatas

Berikut ini adalah tabel perbandingan umur rata-rata penggunaan bearing tipe 6305 dan bearing tipe 7305 BE:

Pompa ke	Bearing 6305	Bearing 7305 BE
1	6,5 bulan	13   bulan
2	6,5 bulan	13    bulan
3	7    bulan	12    bulan
Rata-rata	6,7 bulan	12,7 bulan

Gambar 6. Diagram pergantian bantalan

·        Dari data-data di atas dapat dilihat bahwa bearing tipe 7305 BE angular contact ball bearing lebih baik dibandingkan tipe 6305 deep groove ball bearing. Untuk lebih jelas dapat dilihat diagram batangnya pada gambar 6. Hal ini disebabkan bearing tipe 7305 BE sanggup menerima beban axial yang timbul karena adanya putaran dari impeler.

·        Pemakaian bearing tipe 6305 pada pompa centrifugal tipe XA 40/26 mempunyai rata rata umur bearing 6,7 bulan yang dimana umur tersebut terlalu singkat. Umur bearing yang singkat tersebut disebabkan oleh adanya ketidak balansan gaya-gaya axial yang terjadi pada pompa, sehingga perlu dilakukan cara untuk membalans gaya-gaya axial tersebut antara lain dengan memakai peralatan pembalans tipe hidrolis, memakai pemasukan fluida ganda dan memakai bantalan yang tahan terhadap gaya axial (bantalan axial). Dari tipe-tipe peralatan pembalans yang ada, dipilih memakai bantalan yang tahan terhadap gaya axial (bantalan axial) karena yang dilakukan dalam cara tersebut sangat sederhana yaitu hanya mengganti bearing tipe deep groove ball bearing dengan anggular contact ball bearing serta tidak perlu alat-alat tambahan dan tidak perlu melakukan modifikasi yang sulit pada pompa tersebut.

5.   Kesimpulan

Dari pengamatan, pengukuran dan pengujian yang dilakukan didapat :

·    Akibat putaran dari impeller maka timbul juga gaya aksial sehingga bearing tipe 6305 tidak dapat mengatasi gaya yang timbul tersebut dan perlu dilakukan penggantian dengan bearing tipe 7305 BE  yaitu suatu pemecahan yang paling sederhana dan paling mudah cara membalans gaya-gaya yang terjadi pada pompa centrifugal yang sedang beroperasi.

·    Pengguanan Angular contact ball bearing tipe 7305 BE lebih baik dan memiliki umur yang lebih panjang dibandingkan dengan deep groove ball bearing tipe 6305 pada pompa centrifugal tipe XA 40/26.

·    Angular contact ball bearing tipe 7305 BE mempunyai ketahanan axial yang lebih baik sehingga mempengaruhi umur bearing rata-rata lebih lama menjadi 13.4 bulan yang semula hanya berumur 6,7 bulan jika memakai bearing tipe 6305 pada pompa XA 40/26.

6.   Daftar Pustaka

1. SKF GeneralKatalog, Media-Print Informationstechnologie, Paderborn,1994.
2. Torishima Pump Handbook, P.T. Torishima Guna Indonesia, 1994.
3. Ir. I Made Arya Djoni, Msc, Pompa dan compressor. Jurusan teknik mesin, FTI – ITS, 1984.
4. Ir. Joni Dewanto, Msc, Jurnal Dimensi vol.34 Nopember 1998 , LPPM UKP, Surabaya
5. Sularso, Haruo Tahara, Pompa & Kompresor, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 2000.
6. Ferdinand P. Beer, E. Russell Jonston, Mechanics for Engineers, Mc. Graw-Hill, 1987.
7. A.R Holowenko, Dynamics of Machinery, John Wiley & Son, 1955.
8. William T. Thomson, Teori Getaran Dengan Penerapan, Diterjemahkan oleh Lea Prasetyo, Penerbit Erlangga, Surabaya, 1981.
9. John W.Dufour, William E.Nelson , “Centrifugal Pump Sourcebook”, Mc Graw-Hill, Inc, 1992
10. Corley, James E., “The Vibration Analysis of Pumps, A Tutorial,” Texas A & M University, Huston, Tex, 1987
11. M.D.Aisentein, “A New Method of Separating the Hydroulic Losses in a Centrifugal Pump,” A.S.M.E, 1927
12. J.Lichtenstein,”A Method of Analyzing the Performance of Centrifugal Pumps,” A.S.M.E, 1927
13. “Cavitation Characteristics of Centrifugal Pumps Described by Sjmilarity Considerations,” A.S.M.E, 1939
14. L.H.Garnar,”NPSH and the Centrifugal Pump,” Refiner & Natural Gasoline Manufacturer, 1996
15. A.J. Stepanoff, ”Pumping Viscous Oils with Centrifugal Pumps,” Oil and Gas Journal, 1940
16. M.D. Aisenstein, “Characteristics of Performance of Centrifugal Pumps when Pumping Oil,” Gouls Pumps, Inc., Buletin 126
17. R.L. Daugherty, “A Further Investigation of the Performance of Centrifugal Pumps when Pumping Oil,” Goulds Pumps, Inc., Buletin 130,1926
18. Austine H.Church, Zulkifli Harahap, “Pompa dan Blower Sentrifugal,” Erlangga, 1944.