Istilah bantalan geser mengacu pada bantalan di mana dua permukaan bergerak relatif terhadap permukaan lainnya tanpa manfaat dari kontak bergulir. Kedua permukaan meluncur satu sama lain dan gerakan ini dapat difasilitasi dengan cara pelumas yang diperas oleh gerakan komponen dan dapat menghasilkan tekanan yang cukup untuk memisahkannya, sehingga mengurangi kontak gesekan dan keausan.
Aplikasi bantalan geser adalah untuk memungkinkan rotasi poros pembawa beban. Bagian poros pada bantalan disebut sebagai journal dan bagian stasioner, yang mendukung beban, disebut bantalan. Untuk alasan ini bantalan geser sering secara kolektif disebut sebagai bantalan journal, meskipun istilah ini mengabaikan keberadaan bantalan geser yang mendukung translasi linier komponen. Istilah umum lainnya yang sering digunakan dalam praktik adalah bantalan plain surface.
Plain surface, sliding or journal bearing.
Ada tiga rezim pelumasan untuk bantalan geser:
- Boundary lubrication,
- Mixed film lubrication,
- Full film lubrication.
Boundary lubrication biasanya terjadi pada kecepatan relatif rendah antara bearing dan permukaan bantalan dan ditandai dengan kontak fisik yang sebenarnya. Permukaan, bahkan jika digiling ke nilai kekasaran permukaan yang rendah, masih akan terdiri dari serangkaian puncak dan lembah seperti diilustrasikan secara skematis pada gambar di bawah. Meskipun beberapa pelumas dapat hadir, tekanan yang dihasilkan di dalamnya tidak akan signifikan dan gerakan relatif permukaan akan membawa puncak yang sesuai secara berkala ke dalam kontak.
Representasi skema kekasaran permukaan untuk bantalan geser dan posisi relatif tergantung pada jenis pelumasan yang terjadi.
Pelumasan film campuran/mixed film terjadi ketika gerakan relatif antara permukaan cukup untuk menghasilkan tekanan yang cukup tinggi dalam film pelumas, yang sebagian dapat memisahkan permukaan untuk jangka waktu tertentu. Masih ada kontak di tempat-tempat di sekitar keliling antara kedua komponen tersebut.
Pelumasan film penuh/full film terjadi pada kecepatan relatif yang lebih tinggi. Gerakan permukaan menghasilkan tekanan tinggi dalam pelumas, yang memisahkan dua komponen dan bantalan bisa ‘naik’ di atas irisan cairan. Semua jenis pelumasan ini dapat ditemui dalam bantalan tanpa tekanan eksternal. Jika pelumas di bawah tekanan yang cukup tinggi disuplai ke bantalan untuk memisahkan dua permukaan disebut bantalan hidrostatik.
Kinerja bantalan geser sangat berbeda tergantung pada jenis pelumasan terjadi secara fisik. Hal ini diilustrasikan pada grafik di bawah, yang menunjukkan variasi koefisien gesekan dengan sekelompok variabel yang disebut parameter bantalan yang ditentukan oleh:
μN/P
μ = viskositas pelumas (Pa.s), N = kecepatan (rpm) , P = kapasitas beban (N/m2)
P = W/LD
W = Beban yang diterapkan (N), L = panjang bearing (m), D = diameter (m)
Parameter bantalan, μN/P mengelompokkan beberapa variabel desain bantalan menjadi satu nomor. Biasanya, tentu saja, koefisien gesekan yang rendah dibutuhkan untuk memastikan bahwa hanya sedikit daya yang diperlukan untuk memutar atau menggerakkan komponen yang bersangkutan.
Representasi skematis dari variasi kinerja bantalan dengan pelumasan.
Koefisien gesekan khas untuk bantalan berpelumas batas adalah antara kira-kira 0,05 dan 0,1. Sebaliknya koefisien gesekan untuk bantalan elemen bergulir biasanya dari urutan 0,005.
Secara umum, pelumasan batas digunakan untuk aplikasi kecepatan lambat di mana permukaannya kecepatan kurang dari sekitar 1,5 m/s. Pelumasan film campuran jarang digunakan karena sulit untuk mengukur nilai sebenarnya dari koefisien gesekan dan perubahan kecil dalam, misalnya, viskositas akan menghasilkan perubahan besar dalam gesekan (perhatikan gradien curam pada Gambar 5.6 untuk zona ini).
>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Sumber:
Shigley, Joseph E, dkk. 2004. Standard Handbook of Machine Design Third Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.