Memahami apa itu Plain Bearing serta jenis – jenisnya

Plain bearing biasanya ditahan pada pin atau shaft dengan pergerakan yang terbatas atau pada shaft yang beroperasi pada kecepatan rendah. Lapisan oli atau grease dibutuhkan untuk melumasi bearing ini secara keseluruhan, walaupun demikian pada beberapa bearing mempunyai lubang yang pemasangannya disejajarkan dengan lubang pada block engine untuk menyediakan pelumasan bagi bearing.

Pada beberapa kondisi tertentu, plain bearing digunakan pada shaft yang berputar dengan kecepatan tinggi, sebagai contoh chamshaft. Pada kondisi ini, bearing memerlukan pelumasan dengan sistem bertekanan.

Sleeve Bearing dan Bushing

Sleeve bearing termasuk plain bearing, berbentuk selongsong yang dipasang pada lubang yang dibor pada part yang dicor atau part lainnya. Beberapa sleeve bearing dilengkapi dengan logam penguat pada bagian belakangnya (tubular backing) dan logam anti gesek (antifriction metal lining) pada permukaan geseknya. Contoh penggunaan bearing ini adalah pada camshaft engine.

Bushing adalah sleeve yang digunakan sebagai bearing dengan ukuran kecil. Aplikasi yang umum adalah bushing perunggu atau nilon pada pin dan shaft yang kecil (linkage).

Split-sleeve Bearing

Split halve bearing terdiri dari dua bagian yang berpasangan (Gambar di atas) disebut juga bearing shell atau bearing insert.

Umumnya plain bearing hanya menerima beban radial, namun jika dibuat dengan flange (gambar di atas combination), bearing ini dapat menerima beban radial dan beban thrust. Thrust washer adalah bentuk dari bearing yang hanya menerima beban thrust dan terkadang dibagi menjadi dua bagian agar dapat dipasang dengan mudah.

Split-sleeve bearing digunakan pada bearing crankshaft dan connecting rod engine. Penggunaan split-sleeve bearing ini dimaksudkan karena desain crankshaft hanya memungkinkan jenis bearing ini yang dipasang.

Material Plain Bearing

Material bearing umumnya adalah tembaga atau logam campuran (alloy) berbahan dasar timah, namun saat ini banyak jenis plastik yang juga digunakan untuk bearing.

Metallic Bearing

Metallic Bearing umumnya lunak, dapat dibentuk tanpa rusak (malleable) dan dapat mengalami deformasi plastis (ductile), terdiri dari logam campuran yang keras sebagai penyangga logam yang lunak. Logam yang lebih keras ini mengurangi keausan dan tetap bertahan ketika logam yang lunak telah mengalami keausan. Keausan yang cukup besar mengakibatkan timbulnya lekukan-lekukan pada permukaan bearing namun dengan adanya material yang lebih keras, maka oli akan tertampung pada lekukan-lekukan tersebut.

Logam yang lunak menyesuaikan dengan bentuk permukaan shaft dan logam yang lebih keras berguna untuk mencegah keausan yang cepat dan berlebihan. Jika sistem pelumasan terganggu, bearing terlalu lunak untuk merusak shaft dan meleleh pada suhu rendah, oleh karena itu dengan rancangan seperti ini kerusakan pada shaft dapat diminimalkan dan hanya diperlukan penggantian bearing.

Logam Putih (White Metal) – Berbahan Dasar Timah (Tin) dan Timbal (Lead)

Bentuk yang sederhana dari bearing ini adalah solid die cast bushing atau half bearing, biasanya lubang tempat bearing dipasang memiliki ukuran yang sangat presisi sehingga memungkinkan bearing terpasang dengan sesak namun bagian dalam bearing memerlukan pengeboran pembesaran lubang, atau penghalusan pada lubang untuk mencapai ukuran yang diinginkan.

Bearing seperti ini tidak dibuat lubang dengan ukuran yang presisi dari pabrik, karena sifat lunak dari bearing yang akan mengalami sedikit deformasi saat dipasang pada posisinya. Logam berbahan dasar timah sangat baik digunakan, karena dapat dicetak lebih presisi dan logam berbahan timah lebih lemah kekuatannya terutama pada suhu yang tinggi.

High Lead dan Standard Copper Lead

Pada sistem dengan pelumasan penuh, copper-lead bearing lebih tahan terhadap beban yang besar tanpa adanya bahaya kerusakan mekanis. Namun, karena kekerasannya (dibandingkan dengan logam putih) ketebalan oil film antara journal dan bearing harus benar- benar diperhatikan, dan kehati-hatian yang tinggi dibutuhkan saat melakukan machining untuk mendapat clearance yang tepat. Clearance ini umumnya lebih besar dibandingkan dengan clearance untuk white metal bearing untuk memudahkan masuknya oli yang lebih kental. Berguna untuk menghindari kerusakan, oli harus disaring dan didinginkan.

Pada beberapa kasus, lapisan timbal yang tipis dilapiskan pada permukaan bearing. Permukaan lunak ini dapat dengan mudah mengalami deformasi untuk menyesuaikan diri apabila terjadi sedikit kesalahan ukuran pada proses machining dan juga memudahkan shaft berputar sesaat untuk pertama kali ketika pelumasan belum mencukupi.

Copper-lead bearing ini sangat cocok untuk shaft yang dikeraskan. Umumnya memiliki lapisan baja dibagian belakangnya untuk memberikan kekuatan extra untuk menjaga agar pemasangan tetap kuat dalam housing.

Fosfor – Bronze

Digunakan untuk pembebanan yang sangat berat. Phosphor-Bronze merupakan material yang keras dan hanya digunakan pada shaft atau journal yang dikeraskan permukaannya. Penggunaan material ini tidak diperbolehkan adanya misalignment dan harus ada pelumasan.

Pada kondisi beban yang sangat berat, bahan yang lebih lunak juga dapat dipergunakan sebagai bearing seperti logam putih berbahan dasar lead dan tin.

Tidak seperti halnya fosfor bronze, logam berbahan lunak tetap dapat bekerja dengan baik jika terjadi sedikit misalignment dan kondisi oli yang kotor hingga tingkat tertentu dan sangat baik dipergunakan pada shaft yang terbuat dari besi, baja dan besi cor. Keterbatasannya adalah tidak tahan terhadap suhu tinggi.

Sintered Bearing

Bearing ini dibuat dengan cara powder metallurgy, yaitu perlakuan panas pada bubuk metal di dalam gas atmosfir yang bertekanan dan terkontrol. Kebanyakan jenisnya adalah yang berpori-pori dan mampu menahan oli yang cukup untuk melindungi jika sistem pelumasan tidak berfungsi.

Non Metallic Bearing

Jika pelumasan oli secara konvensional atau dengan grease tidak mungkin dilakukan dan dalam kondisi dimana oil film tidak dapat dipertahankan, seperti pada gerakan mengayun ke depan dan ke belakang, maka banyak digunakan bearing yang permukaannya diberi lapisan plastik atau karbon. Banyak digunakan pada industri automotive. Ketika dipergunakan pada kondisi sedikit atau tidak ada pelumasan, bearing ini memiliki keterbatasan kemampuan terhadap panas dan kecepatan putaran.

Selain mampu beroperasi dengan pelumasan minimal atau tanpa pelumasan, bearing ini dapat tahan terhadap berbagai cairan seperti cutting fluid dan cairan berbahan dasar minyak tanah dibanding bearing konvensional. Non metallic bearing dapat juga menggunakan pelumas yang tidak umum seperti cairan berbahan dasar minyak tanah sehingga dapat memikul beban yang lebih berat dan kecepatan yang lebih tinggi dibanding dalam kondisi kering.

Jika bearing bekerja melampaui kapasitas hingga terjadi overheating dan terjadi kerusakan, yang dibutuhkan hanyalah mengganti bearing saja karena shaft logam biasanya tidak akan rusak. Bearing plastik umumnya lebih ringan dibandingkan dengan metallic bearing dan pada unit-unit yang lebih besar, dapat memudahkan proses perawatan dan perakitan. Jenis bearing yang berpermukaan plastik dan bagian belakangnya logam, biasanya sudah dihaluskan permukaanya di pabrik dan tidak boleh di-machining, tetapi ada juga jenis bearing yang dapat dilakukan proses machining yaitu jenis bearing dari plastik homogen dan karbon, jenis bearing plastik yang lain menggunakan sebagian permukaanya untuk melingkupi permukaan part sehingga memudahkan pemasangan pada tempat yang sulit terjangkau

Apabila sering terjadi keausan yang terus-menerus pada bearing yang tidak memerlukan pelumas dan terpasang pada shaft dengan logam yang keras, bahan bearing acetal resin-nylon (acetal- organic compound dicampur alkohol) dapat dipergunakan sebagai pengganti disamping tingkat kehalusan permukaan shaft juga harus diperhatikan guna meminimalkan keausan.

Karena tidak ada pelindung korosi dari oli pelumas, shaft harus terbuat dari stainless atau memiliki lapisan pelindung korosi. Apabila dipergunakan shaft baja biasa pada daerah yang terdapat kandungan air atau zat-zat korosif lainnya maka korosi yang terjadi dapat mengakibatkan kekasaran permukaan dan keausan.

Kerugian menggunakan bearing dengan bahan plastik, adalah konduktivitas panasnya yang rendah dibandingkan dengan logam, yang mana dibatasi oleh pembuangan panas yang tertahan/tersendat akibat kapasitas kecepatan penyerapannya yang rendah. Dan juga karena kebanyakan unfilled plastics mempunyai koefisien expansi thermal yang tinggi, maka direkomendasikan agar ketebalan dari plastik bearing yang solid harus dibuat sekecil mungkin.

Pada beberapa bearing, konduktivitas panas rendah dan pemuaian yang tinggi telah dikompensasi sebagian dengan menggunakan filler yang sesuai atau dengan menggunakan bahan plastik dengan permukaan belakangnya terbuat dari lapisan logam tipis.

Koefisien pemuaian panas tinggi dan kemampuan plastik untuk menyerap air dan cairan lainnya menjadikan running clearance lebih besar dibandingkan dengan metallic bearing, biasanya sekitar 0.005 mm untuk setiap 1 mm dimensi shaft.

Nylon dan Acetal

Nylon,  acetal  resin  dan  PTFE  (polytetrafluoroethylene)  dengan  atau  tanpa  filler  adalah thermo-plastic yang paling umum digunakan dalam aplikasi bearing kering. Solid unfilled nylon dan acetal yang dicetak dapat dihasilkan dalam jumlah banyak dan biaya yang rendah ketika di machining ke dalam bentuk bushing, thrust washer, dll dan banyak digunakan untuk aplikasi berbeban ringan. Nylon dan acetal memiliki ketahanan beban yang sebanding.

Unfilled nylon dipilih untuk bearing dengan ketahanan abrasi yang tinggi dalam kondisi kotor dan tidak berisik.

Acetal memiliki sifat antifriksi yang lebih baik, khususnya, friksi statis rendah. Tidak sepertinylon, acetal tidak memiliki sifat menyerap panas yang baik.

Glass-filled nylon memiliki pemuaian panas yang lebih rendah dan kekuatan rambat yang lebih tinggi dan dapat digunakan pada beban-beban dan suhu kerja yang lebih tinggi, tetapi lebih berisik. Aplikasi yang tidak biasa ditemukan pada glass-filled nylon adalah dalam drylon bearing. Secara sederhana glass-filled nylon dipasang bersama pada inner dan outer race dipadukan dengan bola stainless steel. Pertama dikembangkan untuk roda roller skate, drylon bearing sekarang diaplikasikan untuk roller conveyor dan bearing steering column.

Polyurethane Bushing

Bushing ini digunakan untuk gerakan rotasi dan maju-mundur berkecepatan rendah dalam area yang kotor dimana dibutuhkan ketahanan terhadap abrasi misalnya, prescollan bushing digunakan pada paddle arm dari mesin pencampur beton, selain resistansi abrasi yang tinggi, polyurethane memberikan friksi yang rendah dengan daya lenting yang baik untuk mengakomodasi misalignment.

PTFE Bearing

Hal yang menarik dari polytetrafluoroethylene (PTFE) adalah sifat antifriksinya dan resistansi terhadap zat kimia yang baik pada kisaran suhu yang sangat luas, dari sekitar -200ºC sampai lebih dari 250ºC. Namun, Unfilled PTFE memiliki kekuatan mekanis dan resistansi keausan yang kurang baik, dan umumnya digunakan untuk tugas-tugas ringan dan sering diaplikasikan pada sliding bearing berkecepatan rendah yang membawa beban berat.

Karena konstruksi ini, bearing memiliki kekuatan kompresif yang tinggi, pengantar panas yang baik dan resistansi yang sempurna terhadap keausan pada tingkat tekanan dan kecepatan yang tinggi. Bekerja dengan baik pada lingkungan dengan tingkat korosif sedang. Standard spherical bearings dan rod end joint, cadmium plated, dapat beroperasi dengan baik pada synthetic hydraulic fluid seperti Skydrol, lubricating oil and anti-freeze compound. Secara luas dipergunakan pada control linkage, automobile suspension, dan permesinan.

Carbon/Graphite Bearing

Bearing ini dipergunakan untuk aplikasi suhu tinggi di atas kapasitas plastik, dapat bekerja pada suhu yang bervariasi seperti pada suhu 500 0C

Berbeda dengan bearing PTFE, koefisien gesek kering akan menurun dengan meningkatnya beban. Meskipun kapasitas beban statis tidak tinggi, pada tingkat keausan tertentu, bearing carbon yang tidak perlu dilumasi dapat beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bearing kering yang lain. Untuk bearing berkinerja tinggi, alignment yang baik adalah hal yang penting. Karena carbon memiliki inersia yang tinggi, bearing dari carbon/graphite dapat dilumasi dengan air, bensin atau zat pelarut.

Aplikasi yang umum untuk carbon bearing kering antara lain:

  • Tungku pembakaran
  • Boiler plant bearing,
  • Bearing conveyor makanan, dimana oli atau grease dilarang,
  • Mesin veneer dan pengering kertas,
  • Dalam operasi basah,
  • Bearing rotor pompa yang masuk ke dalam bahan bakar yang bersirkulasi,
  • Bearing dalam pabrik pembersih botol yang terkena cairan pembersih
  • Impeller bearing yang dipasang pada mesin pencuci otomatis.

Flexible Rubber Bearing

Non metallic bearing yang dipergunakan untuk gerakan berosilasi memiliki jenis yang berbeda dan paling banyak digunakan dalam industri otomotif namun juga dalam mesin- mesin industri. Bearing ini adalah bushing karet fleksibel seperti kelompok metalastik yaitu logam yang dilapisi karet. Bearing seperti ini cocok digunakan pada shaft yang berputar pada sudut tertentu dan terdapat distorsi torsional dari karet. Keuntungan dari jenis bearing ini adalah dapat dirancang untuk memberikan tingkat fleksibilitas ke semua arah serta meminimalkan kebisingan dan getaran.

Thermoset Fabric Bearing

Bahan yang dilapisi kapas atau kain asbes yang dicelup dengan thermo-setting resin dapat di dibentuk atau di machining untuk digunakan sebagai bearing kering, dan dapat juga digunakan dalam aplikasi yang berpelumas, baik dengan jenis oli, grease pelumas, menggunakan cairan atau air yang diproses sebagai pendingin atau pelumas.

Bearing ini bersifat tahan terhadap bensin, oli, grease, sebagian besar asam dan alkali. Bearing ini membutuhkan rangka pendukung, karena cukup sensitif terhadap kesalahan misalignment dan mempunyai konduktifitas panas yang rendah.

Rangkuman Material Plain Bearing

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

%d bloggers like this: