Kelonggaran Internal Bearing: Kelas C2 hingga C5 dan Tabel

Sebuah bearing 6210 C3 meninggalkan pabrik dengan kelonggaran radial 18 hingga 36 mikrometer. Setelah dipasang dengan suaian interferensi dan beroperasi dalam kondisi panas, sebagian besar kelonggaran itu hilang bahkan sebelum mesin mencapai suhu tunak. Perbedaan antara kelonggaran yang dipesan dan kelonggaran saat bearing benar-benar beroperasi adalah alasan utama adanya kelas kelonggaran internal, sekaligus sumber sebagian besar kesalahan pemilihan.

Kelonggaran internal radial (RIC) adalah total jarak gerak radial satu cincin terhadap cincin lainnya sebelum pemasangan dan tanpa beban. ISO 5753-1 membaginya ke dalam kelompok dari kelonggaran kecil hingga besar. Panduan ini memberikan nilai mikrometer aktual untuk diameter lubang yang umum, menunjukkan bagaimana suaian interferensi dan suhu operasi menguranginya, menghitung satu contoh secara lengkap, lalu mengubah hasilnya menjadi aturan pemilihan kelas. Untuk memahami sufiks C3 pada cincin terlebih dahulu, mulailah dengan panduan kami tentang membaca nomor bearing.

Poin-Poin Utama

• Kelonggaran internal radial dikelompokkan C2 < CN (Normal) < C3 < C4 < C5 oleh ISO 5753-1. Kelompok yang sama didefinisikan secara identik dalam DIN 620-4, sehingga penandaannya berlaku lintas standar.
• CN adalah bawaan dan tidak memakai sufiks. Kode hanya muncul untuk kelompok selain Normal, seperti 6210 C3. Kelompok dengan kelonggaran lebih besar berarti kelonggaran pabrik lebih besar, bukan kualitas lebih rendah.
• Kelonggaran operasional lebih kecil daripada yang Anda pesan. Suaian interferensi mengurangi kelonggaran sebesar kira-kira 70 hingga 90% dari nilai interferensi efektif pada cincin, sedangkan cincin dalam yang lebih panas daripada cincin luar semakin mengurangi kelonggaran. Hubungannya adalah Δe = Δ0 − δf − δt.
• Bidik kelonggaran operasional yang sedikit positif. Umur kelelahan memuncak pada nilai yang sedikit negatif, tetapi perancang menjaga kelonggaran sedikit di atas nol karena kelonggaran negatif memicu prabeban, panas, dan bearing macet.
• Pilih kelas berdasarkan suaian dan suhu, bukan kebiasaan. Suaian interferensi dan operasi panas cenderung memerlukan kelas yang lebih longgar (C3, C4, atau CM); suaian ringan dan operasi yang mensyaratkan kebisingan rendah cenderung memerlukan kelas yang lebih rapat (C2).

Apa Itu Kelonggaran Internal Radial?

Kelonggaran internal radial adalah total jarak gerak radial satu cincin terhadap cincin lainnya sebelum bearing dipasang dan tanpa beban. ISO 5753-1 membaginya dari C2 (kecil), melalui CN, C3, C4, hingga C5 (besar); C1 yang jarang digunakan memiliki kelonggaran lebih kecil daripada C2. CN berada di tengah dan menjadi nilai standar ketika bearing dipesan tanpa sufiks kelonggaran.

Dua hal sering menimbulkan kebingungan. Pertama, CN tidak dicetak pada cincin. Penandaan hanya memuat kode kelonggaran jika kelompoknya bukan Normal, sehingga 6210 adalah bearing CN dan 6210 C3 adalah versi bearing yang sama dengan kelonggaran lebih besar. Hal ini sesuai dengan logika sufiks dalam panduan nomor bearing kami. Kelonggaran termasuk sedikit kode yang sama pada SKF, NSK, NTN, dan FAG karena berasal dari ISO, bukan aturan masing-masing pabrikan. Kedua, skala ini hanya membahas kelonggaran radial. Bearing kontak sudut dan bearing rol tirus diatur melalui kelonggaran internal aksial, yang untuk tipe kontak empat titik didefinisikan dalam ISO 5753-2. Bearing tersebut digunakan sebagai pasangan yang disetel atau diberi prabeban, bukan dengan memilih kelompok radial.

Karena kode itu berlaku lintas merek, kelonggaran menjadi lapis yang paling mudah diperiksa dalam sebuah penggantian, sementara sufiks seal dan sangkar milik masing-masing pabrikan menjadi yang paling sulit; panduan referensi silang bearing kami menelusuri ketiga lapis tersebut.

Satu kode khusus yang perlu diketahui adalah CM. Rentang kelonggaran yang lebih sempit ini ditujukan untuk bearing motor listrik, ketika kondisi suaian dan suhu diketahui dengan baik dan kelonggaran operasional yang lebih kecil serta konsisten membantu menekan kebisingan motor. Dalam aplikasi ini, CM merupakan rentang khusus dari pabrik yang berada di antara CN dan C3.

Tabel Kelonggaran C2 hingga C5 (µm untuk Lubang 50 mm)

Kelompok kelonggaran berbentuk rentang, bukan angka tunggal, dan rentang tersebut saling tumpang tindih. Untuk bearing bola alur dalam 6210 (diameter lubang 50 mm, diameter luar 90 mm), rentang kelonggaran internal radial menurut ISO 5753-1 ditampilkan di bawah dan juga tercantum dalam katalog teknik NTN (Katalog 2203, Tabel 8.8). Bearing C3 di dekat batas bawah rentangnya dapat bertumpang tindih dengan bearing CN di dekat batas atas rentangnya. Karena itu, pernyataan "C3 memiliki kelonggaran lebih besar daripada CN" berlaku untuk perbandingan antarkelompok, bukan selalu untuk dua bearing individual.

Rentang berubah mengikuti diameter lubang, jadi selalu gunakan baris yang sesuai dengan ukuran aktual. Tabel berikut membandingkan diameter lubang 50 mm dengan kelompok ukuran berikutnya agar perubahannya terlihat.

Nilai dalam µm, kelonggaran internal radial menurut ISO 5753-1 (Katalog NTN 2203, Tabel 8.8).

Kelas Kelonggaran Bukanlah Kelas Toleransi

Kelonggaran internal dan presisi adalah dua spesifikasi independen yang diatur oleh dua standar berbeda, dan mencampuradukkannya adalah kesalahpahaman paling umum pada topik ini. Kelonggaran internal (C2 hingga C5, didefinisikan oleh ISO 5753-1) menjelaskan seberapa jauh kedua cincin dapat bergerak relatif satu sama lain. Presisi, atau kelas toleransi (P0, P6, P5, dan skala ABEC, didefinisikan oleh ISO 492 dan ANSI/ABMA 20), menetapkan batas penyimpangan diameter lubang, diameter luar, lebar, dan akurasi putar.

Bearing C3 tidak memberi tahu apa pun tentang kelas ABEC-nya. Kedua kode merupakan parameter yang terpisah dan dapat dikombinasikan secara bebas. Penandaan seperti 6205 C3 P5 menetapkan bearing dengan kelonggaran radial di atas Normal sekaligus akurasi putar tinggi. Memesan C3 ketika yang dibutuhkan sebenarnya presisi P5, atau membayar P5 ketika aplikasi hanya membutuhkan perubahan kelonggaran, sama-sama terjadi karena kedua skala dianggap saling mewakili.

Jika Anda perlu memastikan kelonggaran bearing bekas atau tanpa penandaan, kelonggaran sisa dapat diperiksa dengan pengukur celah pada bearing yang sudah terpasang. Panduan kami tentang mengukur bearing menjelaskan metode tersebut. Untuk mengetahui perbedaan praktis antarkelas presisi dan kapan P5 atau lebih baik benar-benar diperlukan, lihat panduan kami tentang kelas ABEC pada bearing.

Mengapa Kelonggaran Operasional Lebih Kecil daripada yang Anda Pesan

Kelonggaran yang menentukan kinerja bearing bukan nilai dalam katalog, melainkan kelonggaran operasional (efektif) yang tersisa setelah bearing terpasang dan mencapai suhu operasi. Pemasangan dan panas sama-sama menguranginya melalui hubungan sederhana berikut (Katalog NTN 2203, Pers. 8.1):

Δe = Δ0 − δf − δt

Di sini Δ0 adalah kelonggaran awal dari katalog, δf adalah pengurangan akibat suaian interferensi, dan δt adalah pengurangan akibat perbedaan suhu antara kedua cincin. Ada tiga keadaan yang berbeda: kelonggaran awal sebelum pemasangan, kelonggaran sisa setelah suaian diterapkan, dan kelonggaran operasional setelah bearing memanas di bawah beban. NSK menjelaskan urutan yang sama dari kelonggaran awal ke sisa lalu efektif.

Pengurangan akibat suaian (δf). Memasang cincin dalam dengan suaian tekan pada poros akan memuaikannya, sedangkan mengepres cincin luar ke dalam rumah bearing akan memampatkannya. Keduanya mengurangi kelonggaran. NTN memperkirakan pengurangan ini sebesar 70 hingga 90% dari interferensi efektif (Pers. NTN 8.2), yaitu bentuk yang lebih tepat dari aturan praktis "sekitar 80%". Suaian yang lebih rapat meningkatkan kestabilan posisi dan mengurangi risiko cincin bergeser pada dudukannya, dengan konsekuensi berkurangnya kelonggaran radial.

Pengurangan akibat panas (δt). Pada sebagian besar mesin, cincin dalam beroperasi 5 hingga 10 °C lebih panas daripada cincin luar karena lebih dekat ke sumber panas dan lebih sulit melepaskan panas. Cincin dalam memuai lebih besar sehingga celah menyempit. SKF menyatakan pengurangannya sebagai δt = 0,012 × ΔT × dm, dengan ΔT sebagai perbedaan suhu antarcincin dalam °C dan dm sebagai diameter rata-rata bearing, (d + D) / 2, dalam milimeter. Semakin besar perbedaan suhu antarcincin, semakin besar pengaruh suku ini. Karena itu, pemilihan pelumas dan suhu operasi berkaitan langsung dengan pemilihan kelonggaran. Panduan pelumasan bearing kami membahas aspek lapisan pelumas dan suhu.

Contoh Perhitungan: Dari Kelonggaran CN ke Kelonggaran Operasional

Contoh numerik berikut menunjukkan alasan adanya kelas kelonggaran. Gunakan bearing 6210 dengan kelonggaran CN yang dipasang pada poros dengan suaian interferensi dan beroperasi dengan perbedaan suhu cincin dalam dan luar sebesar 10 °C. Diameter rata-rata dm adalah (50 + 90) / 2 = 70 mm. Perhitungan berikut menggunakan interferensi efektif ilustratif sebesar 15 µm; faktor suaian dan rumus suhu berasal dari katalog.

Δ0  (CN, titik tengah rentang)      = 15 µm
δf  (pengurangan akibat suaian)    = 0,80 × 15 ≈ 12 µm    (0,70 hingga 0,90 × interferensi efektif)
δt  (pengurangan akibat ΔT 10 °C)  = 0,012 × 10 × 70 ≈ 8,4 µm (dm = (50 + 90) / 2 = 70 mm)

Δe  = Δ0 − δf − δt = 15 − 12 − 8,4 ≈ −5,4 µm → NEGATIF: bearing mengalami prabeban

Hasil negatif berarti elemen gelinding sudah tertekan sebelum beban eksternal diterapkan. Bahkan pada batas atas rentang CN (23 µm), kelonggaran operasional hanya sedikit di atas nol, sedangkan pada batas bawah (6 µm) nilainya sangat negatif. Untuk suaian dan suhu ini, CN adalah pilihan yang salah. Diagram berikut menunjukkan bagaimana kelonggaran tersebut berkurang.

Sekarang terapkan kondisi suaian dan suhu yang sama pada bearing C3:

Δ0  (C3, titik tengah rentang) = 27 µm
Δe  = 27 − 12 − 8,4 ≈ +6,6 µm → sedikit positif: sesuai sasaran

Dengan poros dan kondisi termal yang sama, hasilnya justru berlawanan. Karena itu, "cukup gunakan CN" tidak berlaku untuk aplikasi dengan suaian interferensi dan suhu operasi tinggi. Sebaliknya, "selalu naik ke C3" juga salah untuk suaian ringan pada suhu sedang karena C3 dapat menyisakan terlalu banyak kelonggaran operasional. Kelas harus disesuaikan dengan suaian dan suhu, sebagaimana dijelaskan pada bagian berikut.

Kelonggaran Terlalu Besar atau Terlalu Kecil: Dampaknya pada Umur

Kelonggaran operasional memiliki nilai optimum, dan penyimpangan ke kedua arah sama-sama merugikan. Hubungan antara kelonggaran operasional dan umur bearing adalah alasan perhitungan ini penting.

Kelonggaran yang terlalu besar memperlebar zona tanpa beban sehingga lebih sedikit elemen gelinding yang berbagi beban pada saat tertentu. Akibatnya, getaran dan kebisingan meningkat sementara umur kelelahan menurun. Karena itu, kelonggaran menjadi salah satu parameter pengendali dalam panduan kami tentang kebisingan bearing. Kelonggaran yang terlalu kecil atau negatif memberi prabeban pada elemen gelinding sebelum beban eksternal diterapkan, meningkatkan tegangan kontak dan panas, serta dalam kondisi terburuk menyebabkan kenaikan suhu tak terkendali hingga bearing macet. Secara teori, umur kelelahan paling panjang pada kelonggaran operasional yang sedikit negatif. Namun, perancang tetap menargetkan nilai positif kecil karena mempertahankan kelonggaran negatif di tengah variasi suaian dan suhu nyata terlalu berisiko.

Efek zona beban berkaitan langsung dengan penentuan kapasitas dan umur nominal bearing. Busur tanpa beban yang lebih lebar membuat beban kerja ditanggung oleh lebih sedikit elemen gelinding. Inilah alasan praktis kelonggaran operasional memengaruhi umur kelelahan, sebagaimana dibahas dalam beban dinamis dan beban statis. Jika kelonggaran salah, gejala di lapangan biasanya berupa kerusakan lintasan gelinding dan panas abnormal. Panduan kami tentang analisis kegagalan bearing menempatkan gejala tersebut dalam taksonomi lengkap ISO 15243, sedangkan analisis kegagalan bearing mesin canai strip panas menunjukkan gejala tersebut dalam kasus lapangan.

Cara Memilih Kelas Kelonggaran

Mulailah dari sasaran berupa kelonggaran operasional yang sedikit positif setelah bearing terpasang dan mencapai suhu operasi. Kemudian hitung mundur dari kondisi suaian dan suhu untuk menentukan kelas kelonggaran pabrik yang sesuai. Alur berikut merangkum kasus umum.

Kelonggaran negatif tidak selalu merupakan cacat. Jika disengaja dan dikendalikan, nilai negatif kecil disebut prabeban. Bearing kontak sudut dan bearing rol tirus menggunakannya untuk meningkatkan kekakuan sistem poros dan menghilangkan kelonggaran. Jenis bearing tersebut disetel melalui prabeban aksial, bukan dengan memilih kelompok radial. Karena itu, panduan kami tentang bearing kontak sudut dan bearing rol tirus dibandingkan rol silindris membahas prabeban sebagai penyetelan pemasangan, bukan sufiks katalog.

Terakhir, nama kelompok berlaku lintas standar sehingga spesifikasi dapat dipadankan langsung dari satu sistem ke sistem lain.

Kelompok kelonggaran internal radial didefinisikan secara identik dalam ISO 5753-1 dan DIN 620-4; nilai Amerika Utara tercantum dalam ANSI/ABMA 20.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Apa itu kelonggaran internal pada sebuah bearing?

Kelonggaran internal adalah total jarak gerak satu cincin terhadap cincin lainnya. Kelonggaran internal radial adalah gerakan tersebut dalam arah radial, diukur sebelum pemasangan dan tanpa beban. ISO 5753-1 membaginya menjadi C2 < CN (Normal) < C3 < C4 < C5, dari kelonggaran kecil ke besar.

T: Apa perbedaan antara kelonggaran C3 dan Normal (CN)?

C3 adalah kelompok kelonggaran radial yang lebih besar daripada CN. Untuk 6210 dengan diameter lubang 50 mm, CN berada pada 6 hingga 23 µm dan C3 pada 18 hingga 36 µm menurut ISO 5753-1, sehingga rentangnya bertumpang tindih. C3 dipilih jika suaian interferensi atau suhu operasi akan memperkecil kelonggaran secara berlebihan bila menggunakan CN, bukan karena C3 menandakan kualitas bearing yang lebih tinggi.

T: Apakah kelonggaran C3 selalu lebih baik daripada CN?

Tidak. Pada suaian ringan dan suhu sedang, C3 dapat menyisakan terlalu banyak kelonggaran operasional. Hal ini memperlebar zona tanpa beban, meningkatkan kebisingan dan getaran, serta mengurangi umur kelelahan. C3 hanya tepat jika suaian dan panas mengurangi kelonggaran dalam jumlah yang cukup untuk memerlukan kelonggaran awal lebih besar. Sesuaikan kelas dengan aplikasi, bukan kebiasaan untuk selalu menaikkan kelas.

T: Apa arti kelonggaran C4 dan kapan Anda membutuhkannya?

C4 adalah kelompok kelonggaran yang lebih besar daripada C3. Untuk 6210, rentangnya 30 hingga 51 µm menurut ISO 5753-1. C4 diperlukan ketika kondisi operasi mengurangi kelonggaran secara besar, misalnya suhu sangat tinggi, perbedaan suhu cincin dalam dan luar yang besar, atau interferensi besar, sehingga kelonggaran awal CN atau C3 akan menjadi negatif saat beroperasi.

T: Bagaimana suaian interferensi dan suhu operasi mengurangi kelonggaran?

Kedua faktor mengurangi nilai awal: Δe = Δ0 − δf − δt. Suaian interferensi mengurangi kelonggaran sebesar kira-kira 70 hingga 90% dari nilai interferensi efektif pada cincin (δf), sedangkan perbedaan suhu antarcincin mengurangi kelonggaran sebesar δt = 0,012 × ΔT × dm, dengan dm sebagai diameter rata-rata bearing. Kelonggaran operasional selalu lebih kecil daripada nilai katalog.

Kesimpulan

Kelonggaran internal adalah angka kecil yang menentukan apakah bearing dapat beroperasi tenang hingga umur nominalnya atau justru mengalami panas berlebih dan macet. Prinsip utamanya adalah:

• Nilai yang Anda pesan, C2 hingga C5 menurut ISO 5753-1, adalah kelonggaran awal. Kelonggaran operasional lebih kecil setelah berkurang akibat suaian dan panas.
• Pilih kelas berdasarkan suaian dan suhu. Gunakan Δe = Δ0 − δf − δt untuk menghitung kelonggaran operasional yang tersisa dan bidik nilai sedikit positif.
• CN adalah kelompok bawaan. Gunakan C3, C4, atau CM untuk suaian interferensi dan operasi panas, sedangkan C2 hanya untuk suaian ringan yang mengutamakan kebisingan rendah atau pemosisian presisi.
• Kelas kelonggaran dan kelas presisi adalah spesifikasi terpisah. Sebuah bearing C3 bisa memiliki kelas ABEC apa pun.

Jika Anda menentukan bearing untuk kondisi suaian poros dan rumah bearing, kecepatan, serta suhu tertentu dan ingin memeriksa kelasnya melalui perhitungan kelonggaran sisa sebelum memesan, kirimkan data aplikasi ke tim teknik ANDE Bearing. Kami akan memberikan rekomendasi kelompok kelonggaran beserta perkiraan kelonggaran operasional. Anda juga dapat memulai dari ukuran yang diperlukan pada halaman bearing bola alur dalam kami.

Tentang Penulis

Jeff Li menulis tentang teknik bearing dan pengadaan global untuk ANDE Bearing. Ia bekerja langsung dengan pembeli OEM dan pasar purnajual di bidang otomotif, industri berat, dan energi terbarukan. Hubungi melalui LinkedIn.