Analisis dan Penanganan Kerusakan Bantalan Gelinding pada Transmisi Cycloidal Disc Mesin Co-Extruder
Entus Abi Darda 1 , Indra Tedjakumala 2, a
1,2 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Trisakti, Jakarta, Indonesia
a elprima@cbn.net
Abstract. This research is discribe about the analysis and damage handling of rolling bearings in the Cycloidal  Disc  transmission  of  Co-Extruder  machine.  Analysis  of  damage  process  is  include  all factors  that  cause  damage  to  the  bearings  and  identified  by  using  a  causal  diagram.  The identification results showed that the most dominant factor for damage to the bearings and eccentric bearings supporting the transmission of Cycloidal Disc of Co-Extruder machine is the lifespan of the bearings  that  are  short.  In  the  calculation  of  dynamic  loading,  the  bearing  support  has  a  weight 21312.5  N  and  eccentric  bearings  have  a  load  of  42.625  N  with  the  age  of  4.9  months  and  15.9 months. Therefore, the investigation was done by load calculation that was to replace the pads with age calculation 20.000 work hours. From the calculation results obtained the supporting bearings and eccentric loading has age of 31.9 months and 62.4 months.
Keywords. Analysis, Damage, Rolling bearing, Cycloidal Disc, Co-Extruder.
Abstrak. Penelitian  ini  membahas  analisis  dan  penanganan  kerusakan  bantalan  gelinding  pada transmisi Cycloidal Disc mesin Co-Extruder . Proses analisis kerusakan meliputi faktor-faktor yang menyebabkan  kerusakan  pada  bantalan  dan  diidentifikasikan  dengan  menggunakan  diagram  sebab akibat.  Hasil  identifikasi  menunjukkan  bahwa  faktor  yang  paling  dominan  untuk  kerusakan  pada bantalan pendukung dan bantalan eksentrik transmisi Cycloidal Disc mesin Co-Extruder adalah umur dari  bantalan  yang  sangat  singkat.  Pada  perhitungan  pembebanan  dinamis,  bantalan  pendukung mempunyai  beban  seberat  21312,5  N  dan  bantalan  eksentrik  mempunyai  beban  sebesar  42.625  N dengan umur 4,9 bulan dan 15,9 bulan. Oleh karena itu dilakukan penanganan dengan  melakukan perhitungan beban yang ada untuk mengganti bantalan dengan perhitungan umur 20.000 jam kerja. Dari  hasil  perhitungan  yang  didapatkan  untuk  pembebanan  bantalan  pendukung  dan  eksentrik mempunyai umur 31,9 bulan dan 62,4 bulan.
Kata kunci. Analisis, Kerusakan, Bantalan Gelinding, Cycloidal Disc, Co-Extruder .

## Latar Belakang
Pada proses pembuatan pipa-pipa HDPE menggunakan mesin Extruder , berawal dari bahan baku yang berbentuk pellet dimasukan kedalam Hopper. Didalam Hopper bahan tersebut dipanaskan pada temperatur 60 o C sebagai pemanasan awal. Setelah proses pemanasan awal, bahan tersebut dimasukan kedalam screw yang terdapat didalam barrel untuk dipanaskan lebih lanjut mencapai suhu dengan temperatur ±200 o C. Selama proses pemanasan lanjut,  bahan  perlahan-lahan  dipadatkan  dan  keluar melalui lubang pada braker plate yang berada di ujung barrel menuju cetakan ( die ). Didalam cetakan terdapat dua lubang alur yang berbeda, yaitu alur Extruder dan alur Co-Extruder.
Alur Extruder adalah  tempat  keluarnya  bahan  yang  di  dorong  oleh screw ke  cetakan  sehingga menjadi pipa, sedangkan alur dari Co-Extruder adalah tempat keluarnya bahan yang didorong oleh screw ke cetakan untuk membuat garis pada pipa. Pada proses kerjanya, Co-Extruder sama dengan Extruder. Proses ini dilakukan secara bersamaan hingga menjadi satu di dalam cetakan.
Setelah  melewati  cetakan  keluarlah  pipa  yang  bergaris,  kemudian  diteruskan  melalui  proses pendinginan dengan Chilled Water . Selanjutnya setelah melalui proses pendinginan, pipa diberi lebel informasi ukuran dan perusahaan. Pada tahap akhir dilakukan proses pemotongan.
Beberapa  bulan  ini  mesin Co-Extruder dengan  menggunakan  transmisi Cycloidal  Disc sering mengalami kerusakan. Kerusakan yang terjadi pada tipe bantalan gelinding yaitu bantalan eksentrik dan  bantalan  pendukung  dikedua  ujung  poros.  Akibat  dari  kerusakan  tersebut  proses  produksi menjadi  terhambat.  Maka  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  melakukan  analisis  penanganan  pada kerusakan  yang  terjadi  pada  bantalan  gelinding  transmisi Cycloidal  Disc mesin Co-Extruder serta dilakukan penanganannya.

## Metode Penelitian
Kendala  yang  terjadi  pada  kasus  ini  adalah  Bantalan  Gelinding  yang  terdapat  pada  transmisi Cycloidal  Disc seringkali  mengalami  kerusakan.  Berikut  Tabel  1  riwayat  kerusakan  mesin  yang terjadi dilapangan.
Tabel 1.  Riwayat Kerusakan Mesin (Sumber : Laporan Maintenance PT. Pralon) Tanggal Kendala Penanganan Jam Perbaikan 23 April 2013 Co. Extruder tiba-tiba mati  Mengganti Bantalan dan Grease - 02 Mei 2013 Co. Extruder Overload Perbaikan Gear box diluar 08.00 19 Juni 2013 Co. Extruder Overtemp Mengganti Bantalan dan Grease 07.00 04 Juli 2013 Co. Extruder Overload Mengganti Bantalan dan Grease - *Data maintenance terhitung hingga awal september
Berikut  adalah  kondisi  kerusakan  yang  terjadi  pada  bantalan,  kerusakan  tersebut  terletak  pada bagian roller dari bantalan yang ditunjukan pada Gambar 1.
Gambar 1. Kerusakan Roller pada Bantalan Gelinding
Penanganan kendala, bahwa faktor yang dominan untuk bantalan gelinding transmisi rusak adalah Temperatur tinggi.
Umur dari bantalan tersebut sangat singkat (pendek).
Penanganan yang paling tepat untuk masalah kerusakan bantalan gelinding tersebut mengacu pada penanganan kendala yaitu :
Pelumasan ditingkatkan sesuai rekomendasi.
Penggantian bantalan yang sesuai dengan menentukan umur bantalan yang tepat dan efesien sesuai kondisi, perhitungan dan data.
Adapun penggantian bantalan dan pelumasan mengacu pada parameter penggantian bantalan yang terdapat pada Tabel 2 dengan kondisi data yang didapat sebagai berikut :
Tabel 2. Parameter Penggantian bantalan sesuai kondisi dan data No. Parameter Keterangan 1. Beban bantalan Perhitungan beban yang mampu diterima bantalan untuk spesifikasi yang diinginkan. 2. Putaran Mesin Sesuai dengan spesifikasi Mesin 3. Tipe Bantalan Pemilihan tipe bantalan sesuai kondisi dan perhitungan 4. Jenis Pelumasan Pelumasan pada transmisi Cycloidal Disc sesuai rekomendasi yaitu Grease NLGI #2 5. Dimensi Dimensi bantalan sesuai dengan bantalan terdahulu 6. Jenis Aplikasi Aplikasi bantalan diperuntukan mesin produksi dengan waktu kerja 24 jam

## Hasil dan Diskusi
Perhitungan Bantalan pendukung
Diketahui dari data spesifikasi mesin : Torsi   : 7 Nm : 700 Ncm : 7000 Nmm Daya   : 1,1 kW
Menghitung putaran mesin untuk menentukan faktor putaran dengan menggunakan rumus momen puntir, yaitu :
Dimana : Mp   : Moment Puntir (Torsi) (N cm).
N : Daya (kW).
: Putaran Mesin (rpm).
Menghitung reaksi pembebanan bantalan pada transmisi Cycloidal Disc dengan menggunakan rumus reaksi pembebanan bantalan.
Diketahui data dari perhitungan, gambar [Lampiran V] dan jurnal acuan :
Momen Puntir/Torsi ( ) : 700 Ncm : 7000 Nmm Eksentrisitas ( ) : 4 mm Posisi sudut output roller ( ) : 120 o
Sudut gaya Fe arah eksentrisitas ( ) : 0 o – 30 o
Dari hasil perhitungan reaksi pembebanan bantalan pada transmisi Cycloidal Disc , didapat hasil pada Tabel 3 dengan jarak sudut : 0 o -30 o dan dinyatakan dalam grafik yang terdapat pada Gambar 2.
Tabel 3. Hasil Reaksi Pembebanan Bantalan Transmisi Cycloidal Disc ε (Derajat) Fe (N) ε (Derajat) Fe (N) 0 3500 20 2284 5 3051 25 2136 10 2722 30 2020 15 2474
Catatan :
T 1 : Mp (Torsi).
Pembebanan yang paling tertinggi terjadi pada sudut : 0 O .
Gambar 2. Grafik Reaksi Bantalan
Menghitung persamaan reaksi bantalan terhadap poros
Diketahui data dari perhitungan reaksi pembebanan bantalan dan pengukuran poros mesin seperti pada sketsa Gambar 3 yaitu :
L poros : 40 mm
F e : 3500 N
Dari data yang diperoleh, kita dapat menghitung persamaan reaksi bantalan terhadap poros dengan rumus persamaan reaksi bantalan terhadap poros, yaitu :

## Gambar 3. Sketsa reaksi bantalan terhadap poros
Menghitung Beban Equivalen
Diketahui data untuk bantalan pendukung yang digunakan pada transmisi Cycloidal Disc yaitu : Tipe FAG 6302-2RSR-C3 Deep groove ball bearing [Lampiran VI] dengan perbandingan gaya aksial dan radial untuk bantalan Deep groove ball bearing , .
Diketahui nilai Faktor X dan Y dari diktat Indratedja (2008), Dasar Perancangan Elemen Mesin, yaitu : Faktor X : 1, Faktor Y : 0 dengan Nilai R : 1750 N.
Pada transmisi Cycloidal Disc , hanya terdapat gaya radial untuk bantan pendukung dan eksentrik. Sedangkan gaya aksial sudah diredam oleh bantalan aksial ( thrust bearing ).
Maka, kita dapat menghitung beban equivalen dengan rumus beban equivalen, sebagai berikut :
Menghitung beban dinamis
Diketahui data dari perhitungan putaran mesin dan beban equivalen yaitu :
P : 1750 N
: 1500 rpm
L h : 20.000 jam (ditentukan)
Dengan menggunakan rumus beban dinamis, kita dapat menghitung beban dinamis dari data yang sudah didapat, sebagai berikut :
Dari  perhitungan  beban  dinamis,  maka  didapatkan  nilai  pada  Tabel  4  Faktor  Umur  dari  Umur Bantalan dan Tabel 5 Beban Dinamis dari Umur Bantalan, yaitu :
Tabel 4. Faktor umur dari umur bantalan
Tabel 5. Beban Dinamis dari Umur Bantalan
Lh C Lh C Lh C Lh C 2000 9875 12000 18000 22000 22062,5 32000 25000 4000 12500 14000 18937,5 24000 22687,5 34000 25500 6000 14250 16000 19812,5 26000 23312,5 36000 26000 8000 15687,5 18000 20625 28000 23875 38000 26437,5 10000 16937,5 20000 21312,5 30000 24437,5 40000 26875
Nilai  dari  Tabel  4  Faktor  Umur  dari  Umur  Bantalan  dan  Tabel  5  Beban  Dinamis  dari  Umur Bantalan dinyatakan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 4 Grafik Umur Bantalan dan Gambar 5 Grafik Beban Dinamis Bantalan , sebagai berikut :
Lh ƒ l Lh ƒ l Lh ƒ l Lh ƒ l 2000 1,58 12000 2,88 22000 3,53 32000 4 4000 2 14000 3,03 24000 3,63 34000 4,08 6000 2,28 16000 3,17 26000 3,73 36000 4,16 8000 2,51 18000 3,3 28000 3,82 38000 4,23 10000 2,71 20000 3,41 30000 3,91 40000 4,3

## Gambar 4. Grafik Umur Bantalan
Gambar 5. Grafik Beban Dinamis Bantalan

## Catatan :
Bantalan pendukung terdahulu adalah tipe bantalan FAG 6302-2RSR-C3 Deep groove ball bearing mempunyai nilai beban dinamis bantalan (C) : 12.000.
Faktor putaran ( ) : 0.28 (konstan).
Dari  hasil  perhitungan  diketahui,  nilai  C  bantalan  (12000  N)  <  nilai  C  perhitungan  (21312  N), Maka bantalan tidak memenuhi persyaratan untuk L h : 20000 jam. Didapatkan dari katalog bantalan SKF 30302 J2 Tapered roller bearing [Lampiran VII] dengan Nilai C : 22400 N. Berikut Gambar 6 adalah tampilan sebelum dan sesudah perubahan.

## Sebelum

## Sesudah

## Gambar 6. Seblum dan Sesudah perubahan
Perhitungan Bantalan Eksentrik
Pada perhitungan bantalan eksentrik ini tidak ada persamaan reaksi bantalan terhadap poros, karena beban pada bantalan eksentrik terpusat ditengah.
Diketahui dari data yang sudah diperhitungkan pada perhitungan sebelumnya, yaitu :
Reaksi pembebanan bantalan Cycloidal Disc (F e ) : 3500 N
Faktor umur untuk 20000 jam ( ) : 3,41
Faktor Putaran untuk 1500 rpm ( ) : 0,28
Pada transmisi Cycloidal Disc , hanya terdapat gaya radial untuk bantan pendukung dan eksentrik. Sedangkan gaya aksial sudah diredam oleh bantalan aksial ( thrust bearing )
Maka, kita dapat mengetahui nilai beban dinamis pada bantalan eksentrik, dengan memasukan data kedalam rumus beban dinamis bantalan sebagai berikut :
Dari perhitungan nilai beban dinamis bantalan eksentrik, maka didapatkan nilai pada Tabel 6. Beban Dinamis Bantalan Eksentrik dari Umur Bantalan, yaitu :
Tabel 6. Beban Dinamis Bantalan Eksentrik dari Umur Bantalan
Lh C Lh C Lh C Lh C 2000 19750 12000 36000 22000 44125 32000 50000 4000 25000 14000 37875 24000 45375 34000 51000 6000 28500 16000 39625 26000 46625 36000 52000 8000 31375 18000 41250 28000 47750 38000 52875 10000 33875 20000 42625 30000 48875 40000 53750
Nilai dari Tabel 6 Beban Dinamis Bantalan Eksentrik dari Umur Bantalan, dinyatakan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 7 Grafik Beban Dinamis Bantalan Eksentrik, yaitu :
Gambar 7. Grafik Beban Dinamis Bantalan Eksentrik
Catatan :
Bantalan Eksentrik terdahulu adalah tipe bantalan NSK N 207 Cylindrical roller bearing [Lampiran VIII] mempunyai nilai beban dinamis bantalan (C) : 35500 N.
Faktor putaran ( ) : 0.28 (konstan).
Hasil perhitungan diketahui, nilai C bantalan (35500 N) < nilai C perhitungan (42625 N). Maka bantalan tidak memenuhi persyaratan untuk L h : 20000 jam. Didapatkan dari katalog bantalan SKF N 207 ECP Cylindrical roller bearing [Lampiran VII] dengan nilai C : 56000 N.
Bedasarkan hasil perhitungan analisis keseluruhan didapat data sebagai berikut :

## Tabel 7. Hasil Analisis data perhitungan

## DATA BANTALAN
No Spesifikasi Nama Bantalan FAG 6302 -2RSR -C3 De ep Groov e ball be arin g S KF 30302 J2 Tape re d rol ler be arin g NSK N 207 C yli n drical rol ler be arin g S KF N 207 ECP C yli n drical rol ler be arin g 1. D Ime nsi B antala n (mm) Ø d 15
15 35 35 Ø D 42 42 72 72 B 13 13 17 17 C - - - - T - 14,25 - - Beban Dinamis (N) 12000 22400 35500 56000 2. Beban Dinamis (N) Perhitungan 21312,5 21312,5 42625 42625 3. Pembebanan Bantalan (N) 1750 1750 3500 3500 4. Putaran Mesin (rpm) 1500 1500 1500 1500 5. Umur Bantalan (bulan) 1 Hari  = 24 jam 1 Bulan = 30 Hari 20.000 Jam = 27,7 Bulan 4,9 31,9 15,9 62,4 6. Keterangan Sangat singkat Baik Sangat singkat Baik

## Kesimpulan
1. Kerusakan yang terjadi telah diklasifikasikan dan dianalisa melalui Diagram sebab akibat ( Cause and Effect Diagram ) .
2. Kerusakan yang terjadi disebabkan karena temperatur tinggi dan umur bantalan yang pendek (tidak sesuai).
3. Untuk  penanganan  kerusakan  pada  bantalan  gelinding  yaitu:  pelumasan  ditingkatkan  dan mengganti  bantalan  yang  sesuai  dengan  perhitungan  pembebanan  bantalan,  untuk  bantalan pendukung mempunyai pembebanan dinamis bantalan sebesar 21312,5 N dan bantalan eksentrik sebesar 42625 N.
4. Penggantian bantalan ditentukan untuk umur 20.000 jam kerja.
5. Bedasarkan hasil analisa dan perhitungan, didapat penggunaan bantalan sebagai berikut: bantalan yang digunakan untuk bantalan pendukung adalah SKF 30302 J2 Tapered roller bearing, bantalan yang digunakan untuk bantalan eksentrik adalah SKF N 207 ECP Cylindrical roller bearing.

## Daftar Pustaka
[1]  Blagojević,  Mirko  et  al.  2011.  “Stress  and  State  of  Single  Stage  Cycloidal  Speed  Reducer”. dalam  Jurnal:  The  7th  International  Conference  Research  and  Development  of  Mechanical Elements and Systems. Serbia.
[2]  Darali.  2012.  “What  a  Cycloidal  Speed  Reducer?”.  dalam  Darali  Drives  ISO  9002.  Taiwan: Darali Group.
[3]  FAG. 2014. “Online Catalogue”. Germany: Schaeffler.
[4]  Ferdinand.  2008.  “Perancangan  Transmisi  Cycloidal  Disc  dengan  VDI  2221”.  dalam  Skripsi. Januari. Jakarta.
[5]  Kabra Extrusiontechnik Ltd. 2012. Pipe Extrusion Lines. India.
[6]  Kumala, Indratedja. 2008. Dasar Perencanaan Elemen Mesin. Jakarta: Universitas Trisakti.
[7]  NSK. 2013. Rolling Bearings Catalogue. Japan: NSK Ltd.
[8]  PT. Pralon. 2013. “Laporan Maintenance”. Karawang.
[9]  SKF. 2013. Rolling Bearings Catalogue. Sweden: SKF Group.
[10] Sumitomo  Drive  Technologies.  SM-CYCLO  Gearmotors  4000  Series  Technical  Information.
USA.