## PERANCANGAN BUSHING METAL BRONZE PENGGANTI BEARING PADA MESIN PABRIK GULA
Aznam Barun, Hilman Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jurusan Teknik Mesin

## ABSTRAK
Bushing metal adalahalat yang digunakanuntukmenggantikan bearing dan sebagai penahanan  poros.  Supaya  poros  bisa  berputar  dan  bisa  menggiling  tebu  menjadi hancur, tipe bushing metal bronze ini yaitu bushing yang didalamnya ada alur olie yang  fungsinya  untuk  pelumasan  atau  pelicin  poros,  agar  poros  yang  berputar didalam  bushing  tersebut  bisa  bertahan  lama  dan  material  bushing  tidak  terkikis oleh poros, baik poros ataupun bushing bisa bertahan sampai bertahun – tahun, ini lebih  efesien  bila  dibandingkan  dengan  bearing  yang  harganya  lebih  mahal.Tipe bushing metal bronze ini adalah yang cocok dengan kondisi dilapangan dan sesuai dengan  kebutuhan  yang  ada  pabrik-pabrik  gula  mungkinbisa  sampai  seluruh Indonesia  bisa  memakai  alat  ini,  penelitian  yang  digunakan  adalah  dengan  cara study literature, perhitungan terhadap desain serta konsultasi dengan pembimbing dan orang yang kompeten didalam materi dan hitungan, baik hitungan rumus atau komposisi  material  tersebut.  Bushing  metal  bronze  adalah  alat  yang dapatmemudahkanbagi  maintenance  untuk  pengecekan  dan  perbaikan  dimesin- mesin  bagi  yang  memakai  alat  tersebut  yaitu  dengan  cara  pengecekan  olie dipenampungan  jangan  sampai  habis  ini  akan  mengakibatkan  gesekan  antara bushing dan poros, yang mana salah satu diantara dua bisa kalah.
Kata kunci : Bushing, bronze, bearing,

## 1.PENDAHULUAN
Ketika  mendapatkan  proyek  pembuatan  metal  bronze  khusus  nya  untuk  pabrik  gula  pada mesin – mesin untuk pengganti spare parts penggiling tebu, saya merasa tertarik dengan desain dan pembuatannya yang sederhana tetapi fungsinya sangat besar sekali yaitu untuk penggantian bearing yang sangat mahal harganya dan sangat besar bentuknya. Metal bronze merupakan suatu spare parts mesin  yang sangat  berperan pada kualitas produk gula di  PT XXX. Spare parts  ini berfungsi  untuk  menahan  poros  yang  diputar  oleh  motor  dan  melalui  gear  box,  dari  gear  box, masuk  ke  poros  yang  ditahan  oleh  metal  bronze  tersebut,  yang  mana  desain  originalnya seharusnya menggunakan bearing, akan tetapi dikarenakan banyak kendala bila memakai bearing maka itu timbul ide perancangan pengganti bearing mengunakan metal bronze.
Dengan  demikian  saya  mengangkat  judul    “PERANCANGAN  BUSHING  METAL  BRONZE PENGGANTI  BEARING PADA MESIN PABRIK GULA” dimana barang ini  akan  berfungsi sebagai      pengganti  bearing  dan  sebagai  penahan  dari  poros  yang  akan  menggiling  tebu  yang melewati  roll  atau  poros  tersebut,  jika   diperhatikan  segala   kebutuhan   manusia  dan  industri apalagi teknologi baik baja, textile  dan yang  lainnya  tidak  terlepas dari  unsur – unsur   logam, karena   hampir   semua   alat  yang  digunakan   manusia  terbuat  dari  unsur  logam,  sehingga logam   mempunyai   peranan   penting  dalam  kehidupan  manusia   dan  industri  yang  sangat menunjang teknologi   dijaman   sekarang,   Oleh   karena   itu   timbul   usaha  –  usaha   manusia
untuk   memperbaiki   sifat  – sifat   dari  logam  tersebut,  yaitu   dengan   merubah  sifat  mekanis dan  sifat  fisiknya.
Tujuan  dari  penelitian   ini   adalah  untuk  mengetahui  sampai dimana  hubungan   antara phospore  bronze  (metal  bronze)  dengan  poros  yang  berputar  setiap  harinya,  sehingga  bisa diketahui oleh setiap orang yang mau menggunakan material phospore bronze ini, dan didukung dengan  peralatan  yang  cukup  dari  setiap  pengecor,  dengan  alat  yang  cukup  sederhana  bisa menjadi  barang  sesuai  dengan  kebutuhan  yang  ada  di  industri,  apalagi  sekarang  banyak  home- home industri yang bisa mengerjakan pengecoran dan tidak kalah kualitas nya dengan industri – industri besar.

## 2.LANDASAN TEORI

## 2.1 Pembebanan pada bushing metal bronze
Karena  bushing  metal  bronze  kemungkinan  dapat  terkena  beban  axial  dan  radial,  maka bushing  metal  bronze  tersebut  dirancang  untuk  penggunaan  khusus.  Bushing  metal  bronze radialdigunakan jika hanya terdapat beban radial saja. Digunakan jika hanya terdapat beban axial ( endways )  saja.  Sejumlah  bushing  metal  bronze  ada  yang  dibuat  untuk  menahan  kedua  beban tersebut  diatas  yaitu axial dan radial. Beban tekan ( thrust  load ) dapat  dibawa oleh bantalan rol tirus  ( tapered roller  bearing s)  dan  sejumlah  bantalan  bola  dan  rol  (misalnya  jenis angular contact  ball  bearing dan spherical  roller  bearing ).  Pada  bantalan  ini,  dikarenakan  bentuknya, maka beban radial diubah menjadi beban dorong ( thrust load ).
Gambar 1. Beban yang bekerja pada bushing metal bronze
Dengan demikian menurut    arahnya, beban  yang  bekerja pada  bushing metal bronze dibedakan atas :
a. Beban radial adalah beban yang arahnya tegak lurus dengan poros
b. Beban axial/beban dorong adalah beban yang arahnya sejajar dengan sumbu poros
c. Beban kombinasi adalah  beban radial dan aksial yang terjadi secara bersamaan

## Gambar 2. Gaya-gaya yang bekerja pada bushing metal bronze
Plain Journal Bearing hanya mampu menahan gaya dengan arah radial, menjaga agar shaft tidak bergerak naik turun atau ke samping, tapi tidak dapat menahan gerak poros arah axial yaitu arah sepanjang  garis  sumbu  shaft.  Pada  shaft  yang  hanya  ditahan  secara  radial  terdapat  masalah berupa gerak maju mundur poros. Bagian-bagian utama Plain Journal Bearing terdiri dari sleeve, oil groove, oil hole dan retainer lug (pada split bush)
Gambar 3. Bagian-bagian utama Plain Journal Bearing

## 3.METODE PENELITIAN

## 3.1 Sistematika Penelitian
Systematika  penelitian  yang  dilakukan  merupakan  diagram  alir  dengan  tahapan-tahapan sebagai berikut :

## Gambar 4. diagram alir systematika penelitian

## 4.DATA DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Komposisi  material phosfor bronze yang umum digunakan diantaranya:
Tabel 1. komposisi material Zinc Tin Iron Phophorus Coper 9.9 % 2.2 % 1.9 % 0,03 % 85 – 97 %
Komposisi material ini yang umum digunakan oleh pengecor atau  home indsutria/pabrik untuk  membuat  barang  spare  parts  yang  berhubungan  dengan  bronze,  liner,  bushing,shaft,
hampir setiap pabrik industry banyak menggunakan material tersebut khususnya pabrik gula dan baja yang ada di Negeri ini.

## 4.2. Tabel kekuatan yang terdapat dimaterial bushing metal bronze adalah:
Dengan  menggunakan  komposisi  material  tersebut  diatas,  timbul  ada  kekuatan  dan kekerasan  yang  terdapat  pada  material  tersebut  yang  mana  kekuatan  dan  kekerasan  ini  bisa dituangkan dalam tabel dibawah ini.
Tabel 2. Kekuatan dan kekerasan material UTS YS E Hardness 28 – 35 Kg / mm2  10 – 16 Kg/ mm2 12 – 30 % 80 – 95 HB
Dengan penjelasan sebagai berikut :
- UTS  kepanjangannya  adalah  Ultimate  Tensile  Strength  ini  adalah  kekuatan  tarik  maksimal material  phospore  bronze,  jadi  bila  material  masuk  ke  laboratorium  dan  di  uji  tarik  ini hasilnya yaitu 28 – 35 kg/ mm2 untuk komposisi material diatas tadi.
- YS  kepanjangannya  adalah  Yield  Strength  ini  adalah  kekuatan  mulur  material  phospore bronze, dan material ini mempunyai mulur sampai 10 – 16 kg/mm2
- E  kepanjangannya  adalah  Elongation  yaitu  persentasi  pemuluran  saat  diberi  beban  tarik semakin besar nilai persentasinya maka dikatakan semakin ulet.
- HRC  kepanjangannya  adalah  hardness  ini  adalah  kekerasan  yang  terdapat  pada  komposisi material phospore bronze, dan kekerasannya mencapai maximal 95 dan minimal 80 Hb, (hot brinel)

## 4.3 Surface Tension atau Tegangan Permukaan
Surface  tension  atau  tegangan  permukaan  adalah  suatu  kecenderungan    permukaan  zat cair untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan kulit tipis. Dengan contoh :
1. Gelembung yang dihasilkan oleh air sabun merupakan salah satu contoh adanya tegangan permukaan
2. Itik  dan  angsa  dapat  berenang  dan  terapung  di  atas  permukaan  air  karena  bulu-bulunya tidak basah oleh air. Jika air dicampur dengan detergen, maka tegangan permukaan akan mengecil, itik dan angsa yang berenang bulu-bulunya akan basah sehingga itik dan angsa tersebut dapat saja tenggelam
Dengan rumus : Y = F/d Dalam kasus ini d = 21 sehingga Y = F / 21
Keterangan : Y = tegangan permukaan F = gaya tegangan permukaan
Untuk  diameter  lubang  menggunakan  simbol  toleransi  h6  sedangkan  untuk  pasangannya  yaitu menggunakan f6
Gambar 5 gambar ketebalan oil film
Ketebalan oil film adalah 0.013 mikron ini biasa digunakan untuk sliding misalnnya crane shaft dengan bushing nya.
Rumah atau frame Bushing Sumbu atau poros
Gambar 6 rumah bushing, buhing, dan sumbu
Tebal oil film
Oil film

## Dengan menggunakan symbol standar ISO
1.Bushing menggunanakan symbol H6            dengan diameter 450 H6 mikron  masuk rumah dengan cara di getok
2. Sumbu atau shaft menggunakan symbol f6               dengan diameter 450 f6 mikron masuk ke bushing dengan cara sliding.
3.bushing menggunakan symbol k6          dengan diameter 500 k6 mikron masuk kerumahnya dengan cara ringan
4. Hitungan ketebalan oil film adalah diameter 450
( H6 – f6 )
=  (+40 - (- 68 )
= 108 mikron, maka
= 0,108 mm / 2
= 0,54 mikron
Jadi ketebalan oil film mencapai 0,54 mikron sesuai dengan gambar dibawah
0,054 mikron Gambar 7. gambar bushing dan oil film
Hitungan untuk membuat oil film adalah :
1. (+ 0,0 - (-108)
108 mikron maka 0,108 mm / 2
Jadi tebal oil filmnya adalah :
- 68 -108 +45 + 3 +40 0,0 Ø 450 H6 + 40 0,0
=  0,54 mm
2. (+ 0,0 – (- 68)
= 68 mikron  0,068 mm
Jadi tebal oil filmnya adalah 0,068/2 mm
= 0,034 mm
3. ( + 40 – (-108 )
=   148 mikron,  0,148 mm / 2
Jadi tebal oil filmnya adalah
=  0,074 mm
4. (+ 40 – (- 68 )
= 108 mikron, 0,108 mm / 2 Jadi tebal oil filmnya adalah :

## = 0,054 mm
Saya  ambil  hanya  bagian  tengah,  tapi  tidak  menutup  kemungkinan  bisa  terjadi  tebal  oil  film  1 dari 4  diatas, saya ambil 0,074 mm untuk menjadikan referensi dibusing metal bronze terebut. Gaya tenaga untuk membuat oil film adalah :
Gambar 8. gambar bushing, frame dan oil film
Ukuran dari rumah atau frame lebih kecil diameter bearing dan diameter  luar menjadi diameter 500 bahan bushing menimbulkan ringan.
Ø 450 H6 Ø 450 H6 Frame Ø 500 k6 0.074 maximal
Ketebalan  0,074  mm  adalah  tebalnya  oil  film  yang  membuat  surfce  tension  yang  cukup  kuat tidak  dapat  dipecah  untuk  bertahan  sampai  ber  tahun-tahun,  dengan  syarat  mesin  tidak  boleh kekurangan oli, oli sebagai pelumas untuk mempertahankan umur bushing tersebut.
F = 45 x 7 = 315cm2
UTS = 31 Kg / mm2 – 3100 Kg/ cm2
G   = 1100 Kg/cm2 x 315 cm2
=  346500 Kg  Kekuatan bahan metal
45x 6 = 270 dengan asumsi lubang bearing 450 mm atau sama dengan 45 cm maka :
F = 45 x 6 cm2
=270 cm2
G  = 1000 kg / cm2 x 270 cm2
= 270000 kg / cm2
Jadi yang bisa memakai
P  = G x F
= 1000 x 135 cm2
= 135.000 kg
Bearing  asli  diameter    dalam  450dengan  nomor  bearing  B310-5  dengan  beban  39.000  kgf, Untuk menentukan beban bushing
P =  Ø bushing  x 45 cm x G  =
=  45 x 1000
=   45000 cm2  beban bearing no.  B310-5

## 5.KESIMPULAN
1. Bushing ukurannya jauh lebih kecil bila dibanding kan dengan bearingnya
2. Bebannya jauh lebih ringan bila diangkat oleh operator atau maintenance cukup satu atau 2 orang mesin bisa diperbaiki.
3. Kekuatan  bisamelebihi  dari  shcedule  target  yang  direncanakan  dengan  bearing  yang digantikannya sehingga jarang untuk dilakukan bila dibandingkan dengan sebelumnya.
4. Maintenance harus rajin mengecek oli yang ada dibushing untuk memperpanjang umur dari
Ø 450 70 Ø 450 60
bushing itu sendiri.
5. Memudahkan  untuk  perbaikan  dimesin  karena  bebannya  tidak  berat  dan  simpel  dalam pengecekannya.
Dengan  memakai  material  phospore  bronze  memudahkan  untuk  pembuatan  dan machiningnya  karena  bila  dibandingkan  dengan  material  yang  solid  dari  baja  misalkan  S45C, SKD 11 dan lain-lain.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Khurmi RS, Gupta JK,  2005, Machine Design, Eurasia Publishing House, New Delhi.
2. Rudenko, N,1996, Mesin Pengangkat , Erlangga, Jakarta.
3. SKF Group, Needle Roller Bearing, www.skf.com , 2010.
4. Stolk Jack, 1994, Elemen Konstruksi Bangunan Mesin , Erlangga, Jakarta.
5. Sularso,  1997, Dasar  Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen  Mesin ,  Praditya  Paramitha, Jakarta.
6. Sunggono kh, V, Ir, 1995, Buku Teknik Sipil , Nova, Bandung.