Viskositas Pada Pelumasan

Pada gambar di bawah pelat A bergerak dengan kecepatan U pada lapisan pelumas dengan ketebalan h. Bayangkan film terdiri dari serangkaian lapisan horizontal dan gaya F yang menyebabkan lapisan-lapisan ini berubah bentuk atau bergeser satu sama lain seperti setumpuk kartu. Lapisan dalam kontak dengan pelat yang bergerak diasumsikan memiliki kecepatan U; mereka yang berhubungan dengan permukaan stasioner diasumsikan memiliki kecepatan nol. Lapisan menengah memiliki kecepatan yang bergantung pada jarak y dari permukaan stasioner. Efek viscous/kekentalan Newton menyatakan bahwa tegangan geser dalam fluida sebanding dengan laju perubahan kecepatan terhadap y. Dengan demikian:

τ = F/A = μ (du/dy)

μ adalah konstanta proporsionalitas dan mendefinisikan viskositas absolut, juga disebut viskositas dinamis. Turunan du/dy adalah laju perubahan kecepatan dengan jarak dan dapat disebut laju geser, atau gradien kecepatan. Dengan demikian viskositas adalah ukuran tahanan gesek internal fluida. Untuk sebagian besar cairan pelumas, laju geser adalah konstan, dan du/dy = U/ h. Jadi dapat dituliskan juga:

τ = F/A = μ (U/h)

Fluida yang menunjukkan karakteristik ini disebut sebagai fluida Newtonian. Satuan viskositas dalam sistem ips adalah pound-force-detik per inci persegi; hal ini sama sebagai tegangan atau tekanan dikalikan dengan waktu. Satuan ips disebut reyn, untuk menghormati Sir Osborne Reynolds.

Viskositas absolut diukur dengan pascal-detik (Pa·s) dalam SI; ini adalah sama dengan Newton-detik per meter persegi. Konversi dari satuan ips ke SI adalah sama untuk tegangan. Misalnya, kalikan viskositas absolut dalam reyn dengan 6890 untuk mengubah satuan Pa·s.

American Society of Mechanical Engineers (ASME) telah menerbitkan daftar satuan cgs yang tidak digunakan dalam dokumen ASME. Daftar ini dihasilkan dari rekomendasi amandemen oleh International Committee of Weights and Measures (CIPM) bahwa penggunaan unit cgs dengan nama khusus tidak dianjurkan. Termasuk dalam daftar ini adalah satuan gaya disebut dyne (dyn), satuan viskositas dinamis yang disebut poise (P), dan satuan viskositas kinematik yang disebut stoke (St). Semua unit ini telah, dan masih digunakan secara ekstensif dalam studi pelumasan.

Poise adalah satuan cgs dari viskositas dinamis atau absolut, dan satuannya adalah dynesecond per sentimeter persegi (dyn · s/cm2). Sudah menjadi kebiasaan menggunakan centipoise (cP) dalam analisis, karena nilainya lebih cocok. Jika viskositas dinyatakan dalam centipoises, dilambangkan dengan Z. Konversi dari satuan cgs ke satuan SI dan ips adalah sebagai berikut:

μ (Pa.s) = (10)-3 Z (cP)
μ (reyn) = Z (cP) / 6.89(10)6
μ(mPa·s) = 6.89 μ’ (μreyn)

Dalam menggunakan unit ips, microreyn (μreyn) seringkali lebih cocok. Simbol μ’ akan digunakan untuk menyatakan viskositas dalam reyn sedemikian rupa sehingga μ = μ’ /(106).

Metode standar ASTM untuk menentukan viskositas menggunakan alat yang disebut Saybolt Universal Viscosimeter. Metode ini terdiri dari mengukur waktu dalam detik untuk 60 mL pelumas pada suhu tertentu untuk dijalankan melalui tabung 17,6 mm in diameter dan panjang 12,25 mm. Hasilnya disebut viskositas kinematik, dan di masa lalu satuan sentimeter persegi per detik telah digunakan. Satu sentimeter persegi per detik didefinisikan sebagai stoke. Dengan menggunakan hukum Hagen-Poiseuille, viskositas kinematik berdasarkan detik Saybolt, juga disebut Saybolt Universal viskositas (SUV) dalam detik, adalah

Zk = [0,22t – (180/t)]

di mana Zk dalam centistokes (cSt) dan t adalah jumlah detik Saybolt.

Perbandingan viskositas pada berbagai macam fluida

Dalam SI, viskositas kinematik memiliki satuan meter persegi per detik (m2/s), dan konversinya adalah ν (m2/s) = 10-6 Zk (cSt)

jadi ν = [0,22t – (180/t)] (10-6)

Untuk mengubah ke viskositas dinamis, kita mengalikan dengan massa jenis dalam satuan SI. Penunjukan massa jenis sebagai dengan satuan kilogram per meter kubik, jadi

μ = ρ [0,22t – (180/t)] (10-6)

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments