Terkadang perangkat yang paling berguna dalam fisika dan teknik adalah yang paling sederhana. Bantalan bola menunjukkan bagaimana cincin logam bisa sangat serbaguna. Seperti yang Anda lihat di banyak barang umum seperti kendaraan, sepeda, skateboard, dan mesin lain yang melibatkan bagian logam yang bergerak, manusia telah menggunakan kekuatan bantalan bola selama berabad-abad.
Penggunaan Bantalan Bola
Bayangkan meluncur di atas karpet lembut sambil mengenakan sepatu. Ini bisa sulit karena gesekan antara karpet dan sepatu Anda, yang bisa terbuat dari apa saja termasuk kulit, plastik, kayu atau karet. Jika Anda malah memakai kaus kaki, itu akan jauh lebih mudah karena gesekan antara karpet lembut dan bahan kaus kaki jauh lebih sedikit. Bantalan bola bekerja dengan cara yang sama.
Bantalan bola mengurangi jumlah gesekan antara beban yang diletakkan di atasnya. Mereka melakukan ini karena mereka adalah bola logam atau rol yang bergerak di sekitar permukaan logam halus dalam lingkaran dalam dan lingkaran luar (kadang-kadang disebut sebagai cincin). Anda dapat mempelajari banyak aplikasi bantalan bola melalui fisikanya. Bantalan bola membawa jenis beban dalam arah radial, dan beban ini menerapkan gaya tegak lurus ke sumbu rotasi bantalan bola.
Geser bola logam di sekitar loop bantalan bola menciptakan gesekan antara benda dan permukaannya yang memperlambat benda. Dalam beberapa kasus objek mendekati berhenti. Mekanisme ini memungkinkan bantalan bola memiliki kegunaan dalam sistem katrol atau sistem rotasi yang perlu dikendalikan. Misalnya, roda hub mobil menggunakan beban radial dari berat mobil dan daya dorong dari putaran.
Dalam semua kasus bantalan bola, keseimbangan antara gaya dorong dan beban radial menyebabkan bantalan bola mengurangi gesekan antara bola di cincin bagian dalam dan luar dan menangani beban benda. Bantalan bola mengambil beban dan memindahkannya dari cincin luar ke cincin dalam untuk membiarkan bola di tengah setiap cincin berputar dengan mudah.
Setiap bola dihubungkan dengan dua cincin, tetapi hanya jika diperlukan untuk mengurangi gesekan antara komponen bantalan bola itu sendiri. Untuk alasan ini, bantalan bola dibuat untuk mengurangi gesekan dan memudahkan kecepatan rotasi.
Jenis Bantalan Bola
Jenis bantalan bola sangat berbeda dengan mekanisme yang terlibat. Jenis yang paling banyak digunakan adalah baris tunggal kaku, atau bantalan bola radial. Desain ini menyebabkan bola berjalan di trek beralur dalam, dan pengaturan bantalan bola dalam alur memungkinkannya menanggung beban radial dan aksial. Versi bantalan bola yang disegel dilumasi secara permanen untuk mengurangi perawatannya.
Bantalan bola baris ganda menggunakan dua baris bola. Desainnya memberikan lebih banyak kekakuan pada gerakan bantalan itu sendiri. Mereka ditemukan di motor listrik, pompa sentrifugal dan kopling elektromagnetik. Beberapa bantalan bola menyelaraskan diri dengan cara yang memungkinkan poros memperhitungkan ketidaksejajaran pada sudut sehubungan dengan rumah bantalan bola.
Itu tipe kontak sudut bantalan bola memiliki satu sisi cincin luar terpotong untuk membiarkan lebih banyak bola masuk sendiri. Bantalan ini kemudian dapat menahan sejumlah besar beban aksial dalam satu arah serta menggunakan lebih banyak bola di bantalan itu sendiri. Ini berarti para insinyur menggunakannya berpasangan di kedua arah untuk membawa beban berat, dalam pengaturan yang membuatnya makes bantalan bola baris ganda kontak sudut. Jenis bantalan bola ini juga bervariasi berdasarkan bahannya.
Jenis Bahan Bantalan Bola
Bantalan bola bervariasi dalam bahan dengan bantalan bola baja, keramik atau plastik untuk kegunaan yang berbeda. Jenis bantalan bola ini berbeda dalam seberapa cepat mereka dapat beroperasi, berapa suhu yang dapat mereka capai dan sifat lain yang terkait dengan penggunaan bantalan bola. Memahami sisi positif dan negatif dari setiap jenis bahan akan membuat Anda membuat keputusan yang lebih bijaksana jika Anda membutuhkan bantalan bola.
Bantalan Bola Baja
Bantalan bola baja menggunakan komponen yang seluruhnya terbuat dari baja atau paduan baja dengan jejak elemen lain dalam komposisi. Mereka adalah kandidat ideal untuk menangani beban berat yang sangat berat sambil mencapai kecepatan rotasi yang hebat saat berputar.
Jenis bantalan bola ini dapat memberi Anda pengukuran yang sangat tepat karena dibuat dengan tingkat presisi yang tinggi. Sifatnya memungkinkan bantalan bola karbon baja memiliki kegunaan di kunci, sepeda, sepatu roda, troli dan mesin konveyor, antara lain.
Sayangnya, material bantalan bola baja dapat menyebabkan korosi dengan adanya air atau gas yang mengubah komposisi kimia baja itu sendiri. Jenis bantalan bola ini juga bisa sangat berat dan berisik saat digunakan di pabrik dan lingkungan lainnya.
Bantalan bola baja bisa sangat mahal, dan para insinyur juga perlu terus-menerus melumasi logam baja agar tetap bekerja secara efisien. Jika tidak dirawat dengan benar, mereka dapat menyebabkan kegagalan bantalan dan tidak akan mencapai akhir masa pakai yang dimaksudkan.
Produsen membuat dan menjual bantalan bola baja dalam gaya yang berbeda. Anda dapat membeli bola baja dengan jumlah karbon yang lebih tinggi yang terkena perlakuan panas atau telah dikeraskan melalui metode lain. Variasi kandungan karbon di antara bantalan bola baja mempengaruhi sifat mereka. Baja karbon rendah ditemukan dalam aplikasi yang harus tahan terhadap korosi, tetapi tidak harus memiliki permukaan yang mengeras.
Sementara bahan baja karbon rendah dapat digunakan dalam poros linier bantalan bola, bahan tersebut tidak bagus untuk kontak antara bola itu sendiri. Mereka umumnya digunakan dengan polimer untuk mencegah kerusakan dalam kasus ini. Bantalan bola baja dengan jumlah karbon sedang kuat, tahan air, dan tangguh, dan fitur ini membuatnya cocok untuk roda gigi, gandar, stud, dan komponen mesin lainnya. Baja karbon tinggi adalah yang terkuat dan paling keras saat menahan korosi.
Bantalan Bola Keramik
Bantalan bola keramik biasanya dibuat sebagai "hibrida" yang menggunakan cincin luar, cincin bagian dalam dan sangkar yang terbuat dari baja dengan bola itu sendiri terbuat dari keramik. Sifat keramik memungkinkan mereka beroperasi pada rotasi cepat per menit sambil menjaga suhu pengoperasian tetap dingin dan membatasi seberapa banyak kebisingan yang mereka buat.
Desain baja-keramik hibrida ini rusak oleh korosi, tetapi bola keramik itu sendiri kurang rentan terhadap korosi dari bahan baja, dan lebih tahan lama dan lebih ringan dari bola baja bantalan.
Jenis bantalan bola ini dapat digunakan dalam aplikasi listrik di mana bantalan bola baja tidak bisa karena bantalan bola keramik tidak konduktif, tetapi juga sangat mahal. Bantalan bola keramik dapat menahan suhu tinggi, membiarkannya beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi. Harga untuk beberapa bantalan bola ini mungkin umumnya mahal, tetapi Anda juga dapat menemukan versi murahnya.
Bahan keramik bantalan bola ini memberi mereka bobot kurang dari 40% dibandingkan bantalan bola baja. Insinyur biasanya memproduksinya menggunakan silikon nitrida keramik untuk menyebabkan sifat kimia dan fisik ini terjadi. Mereka digunakan dalam bantalan sudut, bantalan dorong, bantalan blok bantal, bantalan jarum dan bantalan rol. Bahan keramik mungkin lebih kuat dari baja, tetapi umumnya lebih kaku sebagai bahan bantalan bola.
Poles bola baja keramik menggunakan medan magnet dengan aliran plasma. Metode produksi ini memberi mereka tingkat rotasi yang lebih tinggi daripada bantalan bola baja. Mereka mengisolasi listrik, artinya mereka tidak menghantarkan listrik, jadi mereka tidak gagal jika ada arus dilewatkan melalui mereka, dan mereka dapat berfungsi tanpa dilumasi seperti bantalan bola baja harus menjadi.
Bantalan Bola Plastik
Inovasi terbaru telah menghasilkan bantalan bola plastik yang menggunakan cincin plastik dan sangkar plastik, dan dapat dibeli dalam bentuk bola yang terbuat dari plastik, kaca atau stainless steel. Bahan bola yang paling umum dengan jenis bantalan bola ini adalah bola stainless steel. Mereka adalah pilihan yang paling terjangkau, tetapi juga lebih berat daripada jenis plastik atau kaca. Mereka juga dapat menjadi magnet dengan mudah, yang dapat mengganggu gerak dan fisika material di dekatnya.
Bantalan bola plastik dengan bola kaca adalah pilihan yang bagus ketika Anda tidak dapat menggunakan logam. Mereka memiliki ketahanan kimia yang tinggi dan memiliki bobot yang lebih rendah daripada bola baja. Bola plastik untuk bantalan bola plastik bahkan lebih berat dan menawarkan ketahanan aus karena digunakan dari waktu ke waktu. Sebagian besar bantalan bola plastik dapat melumasi sendiri, ringan, dan tahan terhadap korosi saat beroperasi dengan tenang.
Jenis bantalan bola ini sayangnya tidak tahan terhadap suhu tinggi serta bantalan bola lainnya dan tidak dapat menangani beban setinggi mereka kadang-kadang.