## ANALISA KERUSAKAN BANTALAN BOLA (BALL BEARING) BERDASARKAN  SIGNAL GETARAN
Muhamad Riva’i 1 , Nanda Pranandita 2
1,2 Jurusan Teknik Mesin - Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung Kawasan Industri Airkantung Sungailiat, Telp.0717-93586, Fax.0717-93585, rivai72djuhari@gmail.com

## Abstract
Measurement of the damage of elements in bearing can be by measuring the vibration generated in the form of a frequency signal when the pad is rotating. Measurement of vibration on the bearing by using vibration measuring instrument. Damage to the rolling bearing includes damage to the cage, outer ring, inner ring and balls. The rolling bearings used in this study are deep groove ball bearing type 6003 RS with internal diameter (d) = 17 mm, outer diameter (D) = 35 mm, bearing thickness (B) = 10, number of rolling elements (Nb) = 10 pieces, and the diameter of the rolling element (Bd) = 4.75 mm. In the rotation of the bearing (Fr) = 2003 rpm (33.38 Hz) we found the experimental results of bearings that have been damaged  in  the  outer  race  at  138  Hz  frequency,  inner  race  damage  at  196  Hz  frequency,  (ball)  at  a frequency of 88.8 Hz and cage damage at a frequency of 13.8 Hz
Keywords: damage, vibration, deep groove ball bearing

## Abstrak
Pengukuran  kerusakan  elemen-elemen  pada  bantalan  gelinding  dapat  dilakukan  dengan mengukur getaran yang ditimbulkan berupa sinyal frekuensi ketika bantalan tersebut berputar. Pengukur getaran pada bantalan dengan menggunakan alat ukur vibrasi. Kerusakan yang terjadi pada bantalalan gelinding meliputi kerusakan pada rangka (cage), ring luar (outer ring), ring dalam (inner ring) dan elemen gelinding  (balls).  Bantalan  gelinding  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  tipe  deep  groove  ball  bearing nomor seri 6003 RS dengan diameter dalam (d)= 17 mm, diamater luar (D)= 35 mm, tebal bearing (B) =10, jumlah elemen gelinding (Nb) = 10 buah, dan diameter elemen gelinding (Bd) = 4,75 mm. Pada putaran bantalan (Fr) = 2003 rpm ( 33.38 Hz) didapatkan hasil percobaan terhadap bantalan yang telah mengalami kerusakan pada lintasan luar pada frekuensi 138 Hz, kerusakan lintasan dalam pada frekuensi 196 Hz, kerusakan pada bola bantalan pada  frekuensi 88,8 Hz dan kerusakan pada pemisah pada frekuensi 13,8 Hz.
Kata kunci: kerusakan, getaran, deep groove ball bearing

## 1. PENDAHULUAN
Setiap mesin yang menggunakan penggerak motor listrik atau pun motor bakar akan mengalami getaran.  Getaran  tersebut  akan  mempengaruhi  kinerja  dari  sebuah  mesin.  Getaran  dapat  terjadi dikarenakan  beberapa  hal  seperti miss  alignment maupun unbalance. Pada  penelitian  ini,  merupakan pengujian  terhadap  sebuah  alat  bantu  untuk  mengetahui  getaran  yang  diakibatkan  kerusakan  elemen bantalan.  Bantalan  gelinding  yang  digunakan  yaitu  tipe deep  groove  ball  bearing nomor  seri  6003  RS dengan dengan diameter dalam (d)= 17 mm, diamater luar (D)= 35 mm, tebal bearing (B) =10, jumlah elemen gelinding (Nb) = 10 buah, dan diameter elemen gelinding (Bd) = 4,75 mm. Pada dasarnya sebuah bantalan gelinding diproduksi dengan standar yang tinggi dan material yang terkontrol. Ukuran diameter bola dan roler pada bearing dibuat dengan toleransi 0,001 inchi (0,00245 mm) atau lebih. Normal bola ( ball )  dan roller bearing terdiri dari dua ring baja yang dikeraskan, bola-bola ( balls ) atau roller bearing dipisahkan oleh rangka ( cage ) yang berfungsi untuk mengurangi gesekan [1]. Sebagai ilustrasi ditampilkan gambar bagian-bagian dari sebuah bantalan gelinding deep groove ball bearing yang ditunjukkan Gambar 1 .
Gambar 2. Bagian-bagian Bantalan Gelinding
Kerusakan  pada  sebuah  bantalan  ( bearing )  dapat  diindikasikan  dan  dianalisis  secara  visual dengan mata telanjang setelah bantalan dilepas dari sebuah poros atau rumah ( housing ) bantalan. Ada beberapa  kasus  kerusakan  bearing  yang  dapat  dianalisis  dengan  secara  visual,  yakni  akibat  kelebihan beban, panas yang berlebihan, pemasangan yang salah, kontaminasi, kesalahan pelumas dan lain-lainnya. Teknologi mutakhir telah menyediakan alat untuk analisis kerusakan elemen-elemen pada sebuah bearing berdasarkan getaran yang ditimbulkan. Pengukuran getaran yang ditimbulkan oleh sebuah bearing harus dilakukan pada saat mesin beroperasi.
Pengukuran getaran ( vibration ) pada bearing dapat dilakukan dengan menggunakan vibration test .  Kerusakan  lokal  pada bearing terjadinya  terjadi  karena  adanya impuls getaran  pada  saat  terjadi tumbukan  antara  elemen  yang  berputar  dengan  cacat  lokal.  Nilai  frekuensi impuls yang  digunakan tergantung  pada  letak  cacat  lokal  pada bearing tersebut.  Setiap  kerusakan  yang  terjadi  pada bearing memiliki  frekuensi  yang  spesifik.  Misalnya  frekuensi  kerusakan  pada cage yang  disebut  dengan  istilah Fundamental  Train  Frequency  (FTF) yang  besarnya  dapat  ditentukan  dengan  teoritis  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut;
𝐹𝑇𝐹 = 𝑓𝑟 2 𝑥  (1 − 𝐵𝑑 𝑃𝑑 𝑥  cos ∝) .................................................................................... (1)
Kerusakan pada  lintasan dalam ( inner  race )  atau ball pass  frequency inner race (BPFI) dapat ditentukan secara teori dengan persamaan berikut dibawah ini 𝐵𝑃𝐹𝐼 = 𝑁𝑏 2 𝑓𝑟  (1 + 𝐵𝑑 𝑃𝑑 cos ∝) (2)
Kerusakan pada lintasan luar ( outer race ) disebut dengan ball pas frequency outer race ( BPFO) yang dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
𝐵𝑃𝐹𝑂 = 𝑁𝑏 2 𝑓𝑟  (1 − 𝐵𝑑 𝑃𝑑 cos ∝) ............................................................................... .(3)
Kerusakan pada elemen gelinding  ( rolling element ) atau disebut juga dengan ball spin frequency (BSF) dapat dihitung dengan persamaan berikut :
𝐵𝑆𝐹 = 𝑁𝑏 2.𝐵𝑑 . 𝑓𝑟 4) .......................................................................................................... (4) Keterangan :
fr = Frekuensi motor (Hz)
Nb
= Jumlah bola
Pd = Diameter picth (mm)
Bd
= Diameter bola (mm)
∝
= Sudut kontak bola (º)
Ketika  mengidentifikasikan  apa  penyebab  kerusakan  sebuah bearing perlu  diperhatikan bagaimana  pembebanan  terhadap bearing dan  apakah  diterapkan  untuk  membawa  beban.  Ketika menganalisis getaran yang terjadi pada daerah bantalan ( bearing ) yang menjadi dugaan permasalahan, jangan  langsung  menghilangkan  kemungkinan  penyebab-penyebab  yang  lainnnya  seperti
ketidakseimbangan ( unbalance ), ketidaksumbuan poros ( misalignment ) dan pemasangan bearing setelah ada penggantian [2].

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Tahapan Penelitian
Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam diagram alir pada Gambar 2.
Gambar 3. Diagram Alir Tahapan Penelitian

## 2.2 Perancangan dan Pembuatan Alat Bantu
Pada  penelitian  ini,  dibuat  media/alat  bantu  yang  akan  digunakan  sebagai  media  pengujian kerusakan bearing yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 4. Alat Bantu Pengujian Start Studi Literatur Perancangan Alat Bantu Pembuatan Alat Bantu Uji Coba Hasil Pengujian Selesai Ya Tidak
Data teknis bearing yang digunakan pada pengujian adalah sebagai berikut:
Nomor seri bantalan : 6003 RS Tipe bantalan : Deep groove ball bearing Diameter luar (Do) : 35 mm Diameter dalam (Di) : 17 mm Diameter pitch (Pd) : 26 mm Jumlah bola (Nb) : 10 Diameter bola (Bd) : 4,75 mm Sudut kontak (α) : 0°
Data-data  teknis  bantalan  yang  digunakan  pada  percobaan    ini  merujuk  dari  katalog  yang dikeluarkan oleh pabrik bantalan SKF.

## 2.3 Uji Coba
Sebelum percobaan dapat dilakukan, alat bantu pengujian yang dibuat harus dapat dipastikan kesejajarannya ( alignment ) dan kesetimbangannya ( balance ). Setelah kedua proses tersebut dilaksanakan maka  dapat  dilanjutkan  dengan  uji  coba  pengukuran  getaran  yang  timbul  pada  posisi  vertikal  dan horizontal dengan beberapa jenis cacat elemen pada bearing . Putaran yang digunakan sebesar 2003 rpm (33,38 Hz). Pengujian terhadap  alat yang telah dibuat seperti yang ditampilkan pada Gambar 4 sebagai berikut.
Gambar 4. Proses Pengujian Alat
Hasil Pengukuran getaran yang terjadi terhadap bearing mulai dari kerusakan cage, outer race, inner race, dan ball bearing ditunjukkan pada Gambar 5  s.d Gambar 8.
Gambar 5. Getaran Akibat Kerusakan pada Cage
Gambar 6. Getaran Akibat Kerusakan pada Outer Race
Gambar 7  Getaran Akibat Kerusakan pada Inner Race
Gambar 8. Getaran Akibat Kerusakan pada Ball Bearing

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil uji coba, frekuensi spesifik kerusakan pada bearing dihitung secara teoritik, yang ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Perhitungan Teoritik Spesifik Kerusakan Elemen Bearing Putaran (Hz) Jenis Kerusakan Hasil Perhitungan (Hz) 33,38 FTF 13,64 BSF 88,31 BPFO 136,41 BPFI 197,32

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengukuran  dapat  diketahui  bahwa  pada  putaran  bantalan  (Fr)  =  2003  rpm (33.38 Hz) didapatkan hasil percobaan terhadap bantalan yang telah mengalami kerusakan pada lintasan luar ( outer race ) di frekuensi 138 Hz, kerusakan lintasan dalam ( inner race) di frekuensi 196 Hz, kerusakan pada bola bantalan ( ball ) di frekuensi 88,8 Hz dan kerusakan pada pemisah ( cage ) pada frekuensi 13,8 Hz.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. B. M. Basaraba and J. A. Archer, Power Transmission System, 11th ed., Canada: IPT Publishing and Training Ltd., 2011.
[2]. B. M. Basaraba and J. A. Archer, Machinery Reability and Condition Monitoring, 4th ed., Canada: IPT Publishing and Training Ltd., 2006.
[3]. T.-J. Lin and et al, "Finite Element Analysis for Dynamic Characteristic of a Deep-Groove Ball Bearing in Motion Process," Journal of Vibration and Shock, vol. 1, no. 1, p. 028, 2009