Teknik Dasar Otomotif
1Teknik Dasar Otomotif
BAB 6PENGGUNAAN SEAL, GASKET DAN BEARING PADA KOMPONEN OTOMOTIF
Kompetensi dasar : Menggunakan seal, Gasket dan BearingIndikator :1. Menjelaskan fungsi berbagai bearing, seal dan gasket sesuai buku sumber 2. Melepas bearing, seal dan gasket dengan SOP 3. Memasang bearing, seal dan gasket dengan SOP4. Memelihara berbagai jenis bearing, seal dan gasket sesuai SOP
A. Bearing (Bantalan)Bila gerakan dua permukaan yang saling berhubungan terhambat, maka akan menimbulkan panas. Hambatan ini dikenal sebagai gesekan (friction). Gesekan yang terus menerus akan menyebabkan panas yang makin lama semakin meningkat dan menyebabkan keausan pada komponen tersebut. Gesekan yang tidak terkontrol dapat menyebabkan kerusakan pada komponen dan alat tidak bisa bekerja, untuk menghindari hal tersebut dipakailah bearing.
Defenisi dan fungsi BearingBearingadalah suatu komponen yang berfungsi untuk mengurangi gesekan padamachineatau komponen-komponen yang bergerak dan saling menekan antara satu dengan yang lainnya.Bearingdigunakan untuk menahan / menyangga komponen-komponen yang bergerak.Bearing biasanya dipakai untuk menyangga perputaran padashaft,dimana terjadi sangat banyak gesekan.oleh karena itu bearing berfungsi:1. Mengurangi gesekan, panas dan aus.2. Menahan bebanshaftdanmachine.3. Menahanradialloaddanthrustload.4. Menjaga toleransi kekencangan.5. Mempermudah pergantian dan mengurangi biaya operasional.
Jenis-Jenis BearingBearing dibagi menjadi dua bagian yaitu:1. Solid BearingPada solid bearing, shaft berputar pada permukaan bearing. Antara shaft dan bearing dipisahkan oleh lapisan tipis oli pelumas. Ketika berputar pada kecepatan operasional shaft ditahan oleh lapisan tipis oli bukan oleh bearing.
Split-half BearingTipe lain dari Solid Bearing adalah Split-half Bearing. Split-half Bearing lebih banyak dipakai pada outomotive engine yaitu pada Crankshaft dan connecting rod. Crankshaftrod bearing caps menggunakan split-half bearing yang menempel pada rod piston.
Gambar Bentuk konstruksi Split-half Bearing
Bearing ini dapat diganti bila sudah aus. Split-half bearing umumnya diberi tambahan lubang oli, sering berupa alur yang berfungsi untuk mengalirnya oli yang akan melumasi seluruh permukaan bearing. Split-half Bearing juga mempunyai locking tabs (bagian yang menonjol) yang akan ditempatkan pada notches (coakan) pada bearing caps. Tabs ini berfungsi untuk mencegah bearing bergerak horisontal pada shaft.Split-half bearing biasanya terbuat dari dua tipe metal, permukaan bearing menggunakan aluminum yang lebih lunak dari logam dan menghantarkan panas yang baik. Manfaat dari solid bearing adalah:a. Biaya penggantian lebih murah.b. Menahan berat Radial Load.
2. Anti Friction BearingsAnti Friction Bearing digunakan pada benda-benda yang berputar, untuk mengurangi gesekan dan memperkecil gesekan awal pada permukaan bearing yang rata/datar. Anti friction bearing tersusun dari beberapa komponen yaitu: Inner race, Outer race,Balls atau roller dan Cage.
Gambar konstruksi anti friction bearings
a. Inner race atau Cone: cincin baja yang dikeraskan dengan diberi alur untuk pergerakan roller atau ball di bagian luarnya, sering dipasang pada shaft yang berputar sebagai penyangga bearing.b. Outer race: Outer race hampir sama denganInner race, outer race adalah cincin baja yang dikeraskan dengan alur untuk pergerakan ball atau roller di bagian dalam.c. Balls atau Rollers: Di antara Inner race dan outer race ada komponen yang berfungsi mengurangi gesekan yang dilakukan oleh balls, rollers atau taperedrollers. Balls dan Rollers ini terbuat baja yang dikeraskan. Balls atau rollers bergerak bebas di antara inner dan outer race.d. Cage: Letak cage antara inner race dan outer race yang digunakan untuk menjaga jarak ball atau roller yang satu dengan yang lainnyaAnti Friction bearing terdiri dari:
1. Ball BearingBall bearing adalah jenis bearing yang paling umum, digunakan dibanyak aplikasi teknis, dari mesin hingga peralatan rumah tangga. Bearing ini cukup simpel tapi gerak putarnya efektif. Sehingga menjadi bearing yang paling banyak dipakai karena bisa menghandle baik beban putar (radial load) ataupun beban tekan dari samping (thrust load). tetapi, hanya dipakai untuk aplikasi yang bebannya tidak terlalu berat. di ball bearing ini, beban transfer dari bagian luar (outer race) kedalam rangkaian bola-bola dalam, lalu kebagian dalam (inner race). karena bentuk bola adalah bulat, maka kontak antara inner race dan outer race sangat minim sehingga putarannya sangat lembut.
Ball Bearing
2. Roller BearingIlustrasi paling gampang untuk bearing tipe roller ini adalah conveyor belt dimana bearing di beri beban cukup berat. sesuai namanya, roller bearing berupa roller yang berbentuk silinder. jadi kontak antara bagian dalam (inner race) dan bagian luar (outer eace) bukan bertumpu pada satu titik seperti pada ball bearing, tapi segaris (sesuai lebar roller). karena titik tumpunya lebih lebar atau lebih dari satu titik, maka kekuatan tumpuan bebannya juga lebih besar. roller bearing ini juga bervariasi termasuk needle bearing, yakni menggunakan silinder dengan diameter yang sangat kecil, karena itulah, disamakan dengan jarum (needle).
Roller Bearing
3. Ball Thrust Bearingbearing jenis ini hanya digunakan untuk aplikasi dengan putaran gerak yang rendah. tidak bisa dipakai untuk radial load. contoh benda yang biasanya menggunakan ball thurst bearing antara lain meja makan model putar.
Ball Thrust Bearing
4. Roller ThrustSesuai peruntukannya, roller thurst bearing berupa roller bearing yang bisa menahan beban cukup berat, biasa dipakai di gear set seperti transmisi atau gear box, dimana butuh rumah dan rotating shaft. gigi matahari yang dipakai ditransmisi juga butuh bearing ini.
Roller Thrust
5. Tapered RollerBearing jenis ini biasa dipakai di tromol mobil, dimana roller bearingnya punya dua bagian yang saling bersebrangan arah. dengan demikin , dua roller bearing ini bisa menahan beban (trust load) dari dua arah tersebut.
Tapered Roller
6. Magnetic Bearing Magnetic Bearing adalah bearing paling modern dengan daya kerja atau putaran tinggi. biasanya di pakai di sistem sistem dan perangkat tertentu seperti flywheel. dengan bantuan magnetic bearing ini, maka flywheel bisa terapung di medan magnet. Beberapa tipe flywheel bisa berputar lebih dari 50 ribu rpm. bandingkan dengan roller bearing biasa atau ball bearing yang akan langsung meleleh dalam kecepatan ini. Karna magnetic bearing tidak punya moving part, maka kecepatan putarnya bisa sangat cepat.
Magnetic Bearing
CARA PEMASANGAN BEARING (BANTALAN)Persiapan Sebelum Pemasangan Bearing (Bantalan)1.1. Permukaan tempat dudukan Bearing. Pertama-tama bersihkan setiap tonjolan tajam (burrs), serpihan metal (cutting chips), karat (rust) atau kotoran debu (dirt) dari permukaan tempat dudukan bearing. Pemasangan dapat dilakukan dengan mudah jika permukaan yang sudah bersih tersebut dilapisi dengan sedikit oli. 1.2. Peralatan untuk memasang Bearing.Pastikan bahwa semua pressing blocks, driving plates, hammers dan peralatan pemasangan yang lainnya dalam kondisi bersih, bebas dari tonjolan (burrs), dan ukuran nya benar.1.3. Jangan membuka Bearing sebelum bearing tersebut siap untuk dipasang.Serpihan debu maupun kotoran lain yang masuk kedalam bearing sebelum dan selama pemasangan dapat menyebabkan noise dan vibration saat bearing bekerja.
1.4. Jangan melakukan modifikasi apapun terhadap bearing Bearings dibuat dengan toleransi yang sangat ketat untuk memenuhi tingkat akurasi yang tinggi. Sehingga, penting sekali untuk memperhatikan secara khusus terhadap hal-hal yang harus diperhatikan dalam menangani bearing
PERSIAPAN SEBELUM MEMASANG BEARING
1.1. Permukaan tempat dudukan BearingPertama-tama bersihkan setiap tonjolan tajam (burrs), serpihan metal (cutting chips), karat (rust) atau kotoran debu (dirt) dari permukaan tempat dudukan bearing. Pemasangan dapat dilakukan dengan mudah jika permukaan yang sudah bersih tersebut dilapisi dengan sedikit oli.
1.2. Peralatan untuk memasang bearingPastikan bahwa semua pressing blocks, driving plates, hammers dan peralatan pemasangan yang lainnya dalam kondisi bersih, bebas dari tonjolan (burrs), dan ukuran nya benar.1.3. Jangan membuka bearing sebelum bearing tersebut siap untuk dipasang.Serpihan debu maupun kotoran lain yang masuk kedalam bearing sebelum dan selama pemasangan dapat menyebabkan noise dan vibration saat bearing bekerja.
1.4. Jangan melakukan modifikasi apapun terhadap bearing Bearings dibuat dengan toleransi yang sangat ketat untuk memenuhi tingkat akurasi yang tinggi. Sehingga, penting sekali untuk memperhatikan secara khusus terhadap hal-hal yang harus diperhatikan dalam menangani bearing.
MEMASANG BEARING1. Prosedur memasang dan contoh kerusakan bearing
2. CONTOH KERUSAKAN BEARING
3. Memasang bearing dengan menggunakan hammer dapat menyebabkan kerusakan karena tumbukan yang keras (sharp impacts). Pasanglah bearing dengan menggunakan alat press yang melingkar atau bentuk lain yang dapat menekan permukaan bearing dengan beban yang rata.
Perawatan Bearing1. Bearings sangat mudah kena beban impacts dan beban kejut (shock loads) Bearings membawa beban nya setiap waktu pada kontak permukaan yang sangat sempit diantara bagian yang berputar (roller) dan diantara permukaan inner dan outer race. Jika ada beban berlebihan atau beban kejut yang terjadi pada bagian kontak area yang sempit tersebut, akan menimbulkan luka gores dan / atau luka pantulan (brinelling and/or scarring). Kerusakan ini memicu suara yang kasar dan getaran berlebihan dan juga putaran yang kasar. (Jatuhnya bearing ke lantai dengan tegak lurus akan menyebabkan kerusakan yang sama)
2. Bearing sangat mudah terkontaminasi dengan material asing Jika material asing masuk kedalam bearing saat berputar, material asing yang masuk tersebut akan menggores sehingga menyebabkan putaran bearing terganggu dan menimbulkan suara yang kasar.
Memasang bearing dengan metode panas (Pemuaian panas pada inner ring membuat pemasangan bearing menjadi mudah) Umumnya digunakan untuk bearing yang besar dan bearing dengan interference fit yang besar.1. Merendam bearing didalam oli panas adalah cara yang paling umum.Gunakan oli bersih dan masukkan bearing kedalam oli dengan dikaitkan dengan gantungan atau dengan dudukan menggunakan metal screen untuk mencegah bersentuhan dengan elemen pemanas.
2. Suhu yang diperlukan memanaskan inner ring should tergantung pada jumlah interference fit dari permukaan bearing dengan shaft nya. Lihat grafik dibawah ini untuk menentukan berapa panas yang diperlukan.
3. Untuk mencegah adanya celah yang akan timbul antara inner ring dan shaft, bearing yang dipasang dengan cara panas terhadap shaftnya harus didiamkan dulu sampai dingin.Hal-hal yang harus diperhatikan ketika memanaskan bearinga) Bearing tidak boleh dipanaskan lebih dari 120 derajat C.b) Metode pemasangan dengan cara dipanaskan ini tidak boleh digunakan untuk bearing yang menggunakan pre-greased dan sealed bearings atau shielded bearings.
Metode pemanasan yang lain1. Bearing OvenBearing harus kering. Metode ini dapat juga digunakan untuk pre-greased bearings.Saat menggunakan metode ini untuk pre-greased bearings, jangan panaskan bearing lebih dari 120 derajat C.
2. Induction HeatingMetode ini dapat digunakan untuk inner rings dari cylindrical roller bearings. Bearings harus kering dan dapat dipanaskan dalam waktu singkat.Setelah menggunakan metode ini, lakukan demagnetizing terhadap bearing. Untuk infromasi lebih jelasnya mengenai heating methods ini, lihat rekomendasi dari pabrik pembuatnya.
PENGECEKAN SETELAH MEMASANG BEARINGUntuk memastikan bahwa bearing sudah terpasang dengan benar, lakukan tes dengan cara diputar.1. Pertama, putar shaft atau housing untuk melihat apakah ada suara yang tidak ormal.2. Selanjutnya, hubungkan bearing tanpa diberi beban. Setelah diamati pada putaran yang rendah tidak masalah, naikkan kecepatan putarannya dan beri beban sambil diperiksa apakah noise levels nya naik, timbul vibrations dan temperature nya naik.3. Jika ditemukan unusual noise selama bearing bekerja, hentikan bearing dan periksa dengan seksama.4. Pengecekan untuk unusual noise atau noise levels harus dilakukan oleh orang yang sudah familiar atau orang berpengalaman dengan kondisi suara bearing saat operasi pada kondisi standard.
MELEPAS BEARINGUntuk mencegah kerusakan pada machinery dan membahayakan pekerja ketika mengganti atau melepas bearings, selalu gunakan alat pelindung dan gunakan alat khusus untuk melepas bearing. Umumnya, penggunaan kembali bearings tidak direkomendasikan. Jika memang harus digunakan kembali, silahkan dibaca dengan seksama proses memasang bearing pada section 2, "Bearing Mounting." Proses melepas bearing adalah kebalikannya dari proses yang disebutkan pada section 2 (memasang bearing). Dalam situasi ini, perhatian yang besar harus diberikan agar tidak terjadi efek penurunan performance terhadap bearing selama proses melepas bearing. Jika bearing terpasang dengan press fit terhadap shaft, saat melepas dengan memberi gaya pada outer ring, penggunaan kembali bearing tidak direkomendasikan. Artinya untuk melepas bearing yang press fit dengan shaft, harus dilepas dengan memberi gaya pada bagian inner ringnya, bukan pada outer ringnya jika bearing tersebut ingin digunakan kembali.
B. Seal dan GasketUntuk memperhalus pengoperasian dan mengurangi keausan, hampir semuagear danbearingmemerlukan pelumasan yang terus menerus. Maka untuk menjaga keberadaan pelumas di sekeliling komponen-komponen yang bergerak dan menjaga agar cairan pelumas tersebut jangan sampai keluar dan menjaga agar kotoran dan debu jangan masuk ke sistem maka diperlukanseal. Fungsi seal pada komponen Mesin yaitu:1. Menjaga kebocoran pelumas (lubrikasi).2. Menjaga kotoran dan material lain masuk ke sistem.3. Memberikan batasan cairan supaya tidak tercampur.4. Lebih fleksibel terhadap komponen yang bergerak dan tidak bocor.5. Melapisi permukaan yang tidak rata.6. Komponen tidak cepat rusak.
Jenis jenis Seal Sealdiklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu:StaticSealdanDynamic Seal.1) StaticSealStaticSealdigunakan pada permukaan yang tidak ada gerakan pada dua permukaan yang dilapisi. Yang termasuk Static seal adalah: O-ring seal, gasket dan liquid gasket.
2) Dynamic SealDynamic seal dipakai pada komponen yang bergerak antara permukaan satu dengan yang lainya. Sedangkan yang termasuk Dynamic seal adalah: O-ring seals,Lip seals, Duo Coneseals danpackingrings.
a. Duo conesealdibuat dengan fungsi untuk menjaga kotoran tidak masuk ke dalam sistem dan menjaga kebocoran cairan pelumas pada area yang luas dalam machine.Duoconesealharus bisa menahan karat yang lebih lama dengan sedikit perawatanDuo coneseallebih bisa menahan kebengkokanshaft,end playdan beban yang tiba-tiba. Duoconesealterdiri dari dua ring yang biasanyaterbuat dari karet, dipasangkan pada dua groove metal retaining ring. Rubber ringsbekerja sama denganmetal ringsberfungsi sebagaiseal.Rubber ring juga sebagai bantalan untukmetal ringsdan menjaga kerataan permukaan pada saatshaftberputar selamamachineberoperasi. Kehalusan permukaanmetal ringsbersama-sama dengan kekentalan oli melapisishaft.
b. O-rings, SebuahO-ringadalah bentuk cincin yang sangat lunak yang terbuat dari bahan alami atau karetsyntheticatau plastik. Dalam pemakaianyaO-ringbiasanya dikompres antara dua permukaan sebagaiseal,O-ringsering digunakan sebagaistaticsealyang fungsinya sama dengangasket. Untuk penyekat pada aplikasi yang bertekanan tinggi di atas 5500 kPa (800 psi) seringO-ring ditambahkan denganback-up ringuntuk mencegah kebocoran yang ditimbulkan oleh adanya celah antara dua permukaan.Pressureback-up ringbiasanya terbuat dari bahan plastik yang berfungsi untuk memperpanjang usiaO-ring. Pada saat pemasanganO-ring seal, yakinkan semua permukaan bersih dari kotoran dan debu. PeriksaO-ring sealdari kotoran, debu, goresan (screth) dan cacat lainya yang akan menyebabkan kebocoran.
c. Lipseal adalah jenis dynamic seal yang banyak digunakan pada kontruksi alat berat. Lip seal memikul semua jenis kondisi pengoperasian dan mencegah tidak beroperasinya machine karena panas yang diakibatkan gesekan atau juga mencegah bercampurnya pelumas atau cairan. Lip Seal juga menahan perpindahan gerakan di antara dua komponen yang dibatasi.Lip seal relatif sangat mudah dilepas pada saat perbaikan atau penggantian komponen.
Jenis lip seal adalah Radial lip seal dan Dirt excluding lip seals. Dirt excluding lip seal digunakan untuk membersihkan kotoran pada cylinder. Radial lip seal digunakan untuk mencegah kebocoran pada perputaran shaft dan dibuat dengan bermacam-macam bentuk dan ukuran disesuaikan dengan aplikasi pemasangannya. Internal lip seal mempunyai bibir seal di diameter dalam.
Bentuk konstruksi Gasket
C. Gasket Gasket adalah salah satu jenis seal yang banyak digunakan pada celah yang kecil pada komponen yang diam. Beberapa tempat yang menggunakan gasket misalnya antara cylinder head dan block, antara block dan oil pan. Gasket berfungsi 1) Untuk mencegah kebocoran dari sambungan (joined) dibawah kondisi bertekanan (compression). 2) Untuk menutup / menyegel flange pada pengerjaan-pipa ataupun pada process equipment (peralatan-peralatan yang berkaitan dengan mesin).3) Untuk menutup / menyegel dua permukaan dengan cara memberikan & menyimpan energi diantara dua permukaan itu (james walker moorflax). 4) Sebagai segel mekanik (mechanical seal) yang mengisi ruang antara dua permukaan yang digabungkan,Permukaan yang memakai gasket harus rata, bersih, kering dan tidak ada goresan. Kekencangan pengikat dua permukaan yang menggunakan gasket sangat penting, selalu berpedoman pada spesifikasi torque untuk mencegah kebocoran. Berdasar material pembentuknya Gasket dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu :1) Non-Metallic2) Semi Metallic3) MetallicDari tiga macam pembagian diatas, tiap-tiap jenis memiliki kelebihannya masing-masing, baik itu dalam hal operating pressure, maupun operating temperature dll. Tentunya tiap jenis memiliki rentang penggunaan tertentu.
Bagaimana Gasket Yang Ideal1. Harus tahan terhadap cairan2. Harus memiliki daya tahan yang memadai terhadap bahan kimia untuk menghindari kerusakan3. Tidak boleh mengkontaminasi sistem4. Tidak boleh mengakibatkan korosi5. Harus dapat menahan tekanan dan tidak hancur atau banjir6. Cukup lentur sehingga tekanan dapat terbagi rata pada permukaan untuk mengimbangi ketidakselarasan7. Cukup elastis untuk dapat mempertahankan sebagian dari beban pada saat pergerakan.8. Harus menghasilkan friksi secukupnya pada saat bertemu dengan pinggiran roda guna untuk menahan pembuangan yang berlebihan9. Harus dapat dipasang dan dilepaskan dengan mudah.
Petunjuk Pemasangan Gasket1. Periksa kondisi permukaan dan pasatikan datar.2. Letakkan gasket di tengah Center the gasket on the flange.3. Kencangkan baut agar gasket terjepit dengan rata. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan pola pengencangan tertentu yang dilakukan dalam beberapa langkah.4. Gunakan torsi, pengunci yang telah dilumasi dengan baik, dan pencuci yang rata dank eras untuk memastikan pemasangan baut yang efisien.5. Jika memungkinkan, kencangkan kembali 12 hingga 24 jam setelah pemasangan pertama.6. Jangan menggunakan anti-lekat berbahan dasar minyak atau bahan dempul. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan dini.
Sumber : J.Walker.,Gasket Technology, Understanding gaskets & dimensional guidebook.,West Yorkshire, England. http://en.wikipedia.org/wiki/Gasket http://www.gapuraraya.com/gasket.html
Menggunakan Bearing,Seal, Gasket.
