Kontaminasi (14%) dan pelumasan buruk (36%) secara bersama-sama menyumbang separuh dari seluruh kegagalan bearing prematur (SKF/STLE, 2019). Perbedaan antara metal shield seharga sekitar Rp8.000 dan rubber seal seharga sekitar Rp12.500 menentukan apakah sebuah bearing bertahan enam bulan atau dua tahun lebih di konveyor berdebu. Namun pilihannya bukan "seal selalu lebih baik" karena bearing seal mengorbankan sekitar 40% kecepatan maksimum yang diizinkan demi perlindungan tersebut.
Panduan ini membandingkan bearing seal dan shield dengan data teknik terukur: faktor reduksi RPM, batas suhu berdasarkan material seal, koefisien gesekan, dan matriks keputusan berdasarkan aplikasi. Jika Anda masih menentukan jenis bearing mana yang dibutuhkan aplikasi Anda, mulailah dari sana; artikel ini mengasumsikan Anda sudah memilih deep groove ball bearing dan perlu menentukan jenis penutupnya.
Poin-Poin Utama
- Bearing shield (ZZ) berjalan pada kecepatan katalog penuh (tanpa penalti gesekan dari shield non-kontak) dan memungkinkan pelumasan ulang melalui celah 0,1-0,3 mm. Cocok untuk lingkungan bersih dan kecepatan tinggi.
- Bearing seal (2RS) memberikan pengurangan kecepatan ~40% di semua jenis pelumas, tetapi memperpanjang umur pakai hingga 4x di lingkungan terkontaminasi (SMB Bearings, 2025).
- Seal NBR standar gagal di atas 100°C; tingkatkan ke FKM/Viton untuk aplikasi hingga 200°C (SKF, 2025).
- Empat kategori kegagalan SKF: pelumasan 36%, fatigue 34%, pemasangan 16%, kontaminasi 14%; dua kategori yang dapat dicegah oleh seal berjumlah separuh dari seluruh kegagalan prematur (SKF/STLE, 2019).
Apa Perbedaan Antara Bearing Seal dan Shield?
Shield (ditandai ZZ atau 2Z) adalah cakram baja tekan yang terpasang pada alur di ring luar, menyisakan celah radial 0,1-0,3 mm antara tepi dalam shield dan ring dalam. Seal (ditandai 2RS, 2RSR, LLU, atau DDU tergantung produsen) adalah bibir karet atau sintetis yang bersentuhan dengan ring dalam, atau berjalan di atasnya dengan jarak hampir nol, membentuk penghalang yang hampir kedap udara.
Satu perbedaan struktural itu, celah versus kontak, berdampak pada setiap trade-off performa antara kedua konfigurasi tersebut.
| Fitur | Shield (ZZ / 2Z) | Seal (2RS / 2RSR) |
|---|---|---|
| Material | Baja tekan (SPCC) | Bibir karet (NBR, HNBR, atau FKM) pada tulangan baja |
| Kontak | Non-kontak (celah radial) | Kontak atau labirin jarak-rendah |
| Penghalang kontaminasi | Menghalangi partikel besar; debu halus dapat menembus | Menghalangi partikel, kelembapan, dan sebagian besar cairan |
| Gesekan tambahan | Mendekati nol | Terukur (hambatan bibir seal) |
| Penalti kecepatan | Tidak ada (non-kontak, tanpa gesekan tambahan) | ~40% pengurangan di semua pelumas |
| Pelumasan ulang | Ya; grease gun melalui celah | Dirancang sebagai "dilumasi seumur hidup" |
| Designasi umum | 6205-ZZ, 6305-2Z | 6205-2RS, 6305-2RSR |
Konvensi penamaan bervariasi antar produsen. SKF menggunakan "2RS1" dan "2Z". NSK menggunakan "DDU" (contact seal) dan "ZZ" (shield). NTN menggunakan "LLU" dan "ZZ". FAG/Schaeffler menggunakan "2RSR" dan "2Z". Terlepas dari akhiran yang dipakai, prinsip fisikanya sama: cakram logam dengan celah, atau bibir karet dengan kontak.
Berapa Besar Penurunan Kecepatan Bearing Seal?
Pada tahun 2025, SMB Bearings menerbitkan faktor reduksi kecepatan yang menunjukkan bahwa contact seal mengurangi kecepatan maksimum yang diizinkan sekitar 40%, sementara non-contact shield (ZZ) tidak memberikan pengurangan kecepatan sama sekali karena shield tidak menyentuh ring yang berputar (SMB Bearings, Maximum Bearing Speed, 2025). Penyebab utama penalti bearing seal adalah panas gesekan: bibir karet yang bergesekan dengan ring dalam yang berputar menghasilkan energi termal yang cukup untuk mendegradasi material seal maupun grease di belakangnya.
Batas kecepatan datang dari kecepatan geser bibir. Machine Design melaporkan bahwa bibir contact seal tidak boleh melebihi kecepatan geser 8-10 m/s sebelum panas yang dihasilkan merusak seal (Machine Design, 2024). Sebagai contoh: bearing 6205 memiliki diameter seal land ring dalam sekitar 32 mm; menerapkan V = pi.d.n/60, batas 8-10 m/s setara dengan sekitar 4.800-6.000 RPM sebelum seal itu sendiri menjadi faktor pembatas umur.
Berikut implikasi praktisnya. Tabel di bawah ini menerapkan faktor reduksi SMB pada kecepatan batas katalog 6205 (~14.000 RPM dengan grease, konfigurasi terbuka) sebagai contoh ilustratif:
| Konfigurasi | Faktor kecepatan (ring dalam berputar) | Estimasi kecepatan batas 6205 |
|---|---|---|
| Terbuka (tanpa penutup) | 1,0 (referensi) | ~14.000 RPM (grease) |
| Shield ZZ | 1,0 (non-kontak; tanpa penalti gesekan) | ~14.000 RPM |
| Seal 2RS (semua pelumas) | 0,6 | ~8.400 RPM |
Jika aplikasi Anda membutuhkan setiap RPM yang ditawarkan katalog, shield menang. Jika aplikasi Anda berjalan jauh di bawah kecepatan batas, misalnya konveyor pada 1.200 RPM, penalti 40% tersebut tidak relevan dan seal tidak mengorbankan performa apa pun.
Berapa Suhu yang Dapat Ditahan Bearing Seal?
Pada tahun 2025, SKF menerbitkan spesifikasi material seal yang menunjukkan bahwa seal NBR (nitril) standar beroperasi dari -40°C hingga +100°C, dengan toleransi paparan singkat hingga 120°C. Untuk suhu lebih tinggi, HNBR mencapai 150°C, dan FKM/Viton mencapai 200°C dengan lonjakan singkat hingga 230°C (SKF, Seal Temperature Limits, 2025). Metal shield, sebaliknya, tidak memiliki batasan suhu material; hanya grease yang menentukan batas termalnya.
Perbedaan ini penting karena seal biasanya merupakan komponen pertama yang gagal pada aplikasi suhu tinggi. Karet NBR mengeras di atas 100°C, kehilangan elastisitas, retak, dan berhenti menyegel. Pada titik itu, bearing "seal" Anda menjadi bearing terbuka dengan potongan karet yang terdegradasi di dalamnya.
| Material seal | Suhu min | Maks kontinu | Paparan singkat | Aplikasi umum |
|---|---|---|---|---|
| NBR (nitril) | -40°C | +100°C | +120°C | Serbaguna, dalam ruangan |
| HNBR (hydrogenated nitrile) | -40°C | +150°C | +170°C | Otomotif, panas sedang |
| FKM / Viton | -20°C | +200°C | +230°C | Oven, kiln, ruang mesin |
| Metal shield (baja SPCC) | -60°C | +250°C+ | Dibatasi oleh grease | Kipas suhu tinggi, pengering |
Kesimpulan praktisnya: jika suhu operasi Anda tetap di bawah 80°C, seal NBR standar sudah cukup dan paling murah. Antara 80-130°C, spesifikasikan HNBR. Di atas 130°C, gunakan seal FKM (mahal) atau beralih ke bearing shield dengan grease suhu tinggi; opsi terakhir sering kali lebih ekonomis.
Berapa Kali Lebih Lama Umur Bearing Seal?
Di lingkungan terkontaminasi, bearing seal secara rutin melampaui umur bearing shield setara dengan faktor 4x atau lebih. Pola umum di pabrik material-handling berdebu: bearing shield konveyor gagal setiap interval 6 bulan, sementara pengganti seal berjalan 2+ tahun tanpa perubahan sistem lainnya. Mekanismenya langsung; partikel abrasif halus masuk melalui celah radial 0,1-0,3 mm shield, tertanam dalam grease, dan mengabrasi raceway hingga spalling dimulai.
Ini tidak mengejutkan jika Anda melihat statistik kegagalan bearing. Pada tahun 2019, analisis kerusakan bearing SKF melaporkan bahwa kegagalan bearing prematur terbagi menjadi empat akar penyebab: pelumasan 36%, fatigue 34%, pemasangan/penanganan 16%, dan kontaminasi 14% (SKF/STLE, Bearing Damage and Failure Analysis, D. Devalia, 2019). Kontaminasi saja menyumbang 14%, tetapi kontaminasi juga mempercepat degradasi pelumasan. Menjumlahkan kedua kategori tersebut menghasilkan 50% kegagalan prematur yang disebabkan oleh apa yang masuk ke dalam bearing atau apa yang mengering di dalamnya.
Seal mengatasi kedua mekanisme secara bersamaan: menjaga kontaminan tetap di luar DAN menjaga pelumas tetap di dalam. Shield hanya mengatasi yang pertama secara parsial dan tidak melakukan apa pun untuk yang kedua.
Air sangat merusak. Cantley (1977) menguji tapered roller bearing dengan kontaminasi air 25, 100, dan 400 ppm dan menemukan korelasi terbalik yang kuat antara kandungan air dan umur fatigue; pada 100-300 ppm, umur turun sekitar separuhnya dibandingkan pelumas kering (Cantley, "The Effect of Water in Lubricant on Bearing Fatigue Life," ASLE Transactions, vol. 20, no. 3, 1977). Shield tidak menawarkan perlindungan terhadap masuknya air; seal menawarkannya.
Namun umur panjang tidak otomatis. Pelumas bearing seal terbatas; diisi pabrik biasanya 25-35% dari volume rongga internal sesuai praktik standar produsen. Begitu grease tersebut terdegradasi (karena panas, oksidasi, atau waktu), bearing seal tidak dapat dengan mudah dilumasi ulang tanpa melepas seal-nya. Di lingkungan bersih dan terawat baik di mana Anda secara konsisten melumasi ulang sesuai jadwal, bearing shield dapat menyamai atau melampaui umur bearing seal karena pelumasnya selalu segar.
Gesekan dan Rugi Daya: Apakah Seal Menghabiskan Energi?
Koefisien gesekan dasar untuk deep groove ball bearing adalah mu = 0,0010-0,0015 (Koyo/JTEKT, Bearing Engineering Data, Bagian 8, 2025); sudah jauh lebih rendah dari rentang mu = 0,05-0,20 pada plain bushing. Angka tersebut berlaku untuk elemen gelinding dan raceway tanpa penutup apa pun. Menambahkan metal shield meningkatkan gesekan secara tidak signifikan (shield tidak menyentuh apa pun). Menambahkan rubber contact seal meningkatkan gesekan secara terukur; biasanya menambahkan mu = 0,001-0,003 di atas nilai dasar, tergantung preload bibir seal, kecepatan, dan pelumasan.
Apakah itu penting? Tergantung aplikasinya:
- Motor listrik dan spindle — Setiap watt gesekan berubah menjadi panas di dalam housing. Pada 10.000 RPM di bearing 6205, gesekan seal dapat menambah 5-15 watt rugi parasitik. Panas tersebut menaikkan suhu operasi, mendegradasi grease lebih cepat, dan memperpendek umur. Shield (atau bearing terbuka dengan sealing eksternal) adalah standar.
- Roller konveyor idler — Berjalan pada 600 RPM dengan bore 20 mm, gesekan seal menambah di bawah 1 watt. Tidak relevan. Perlindungan lebih penting daripada rugi daya.
- Roda skateboard dan aplikasi hobi — Para penggemar terobsesi dengan waktu "free spin" tetapi hambatan gelinding dunia nyata didominasi oleh deformasi roda, bukan gesekan bearing. Tidak berpengaruh.
Biaya energi dari contact seal itu nyata tetapi kecil. Ia hanya menjadi faktor pembatas desain pada aplikasi kecepatan tinggi atau presisi di mana manajemen termal sudah menantang.
Perawatan: Bisakah Bearing Seal Dilumasi Ulang?
Bearing shield menerima grease segar melalui celah radial tanpa pembongkaran. Anda dapat menjalankan grease gun pada fitting zerk dan pelumas baru terdorong melalui celah shield ke dalam rongga bearing. Ini menjadikannya standar pada aplikasi dengan program perawatan terjadwal; motor industri, pompa, gearbox, dan apa pun yang memiliki jalur pelumasan.
Bearing seal dirancang sebagai "dilumasi seumur hidup." Pabrik mengisinya dengan grease (biasanya 25-35% dari volume internal) dan seal menahannya. Tidak ada celah bagi grease gun untuk mendorong pelumas masuk.
Bisakah Anda melumasi ulang? Ya; dengan mencongkel satu seal menggunakan pisau tipis, mengisi grease segar, dan memasang kembali seal-nya. Tetapi ini memperkenalkan tiga risiko:
- Masuknya kontaminasi selama periode terbuka
- Kerusakan seal akibat pencongkelan (bibir bengkok = seal terganggu)
- Pengisian berlebih; terlalu banyak grease meningkatkan suhu internal dan mempercepat degradasi
Untuk sebagian besar aplikasi, pendekatan yang benar adalah: jalankan bearing seal hingga akhir umur, lalu ganti. Total biaya bearing baru sering kali lebih murah daripada biaya tenaga kerja untuk melumasi ulang.
Kapan "dilumasi seumur hidup" sebenarnya tidak berarti seumur hidup? Ketika grease memiliki umur pakai lebih pendek dari bearing itu sendiri. Grease lithium standar dalam bearing seal pada 70°C mungkin bertahan 20.000-30.000 jam operasi. Jika mesin Anda berjalan 8.000 jam/tahun, itu 2,5-3,7 tahun. Jika umur fatigue L10 bearing yang dihitung adalah 10 tahun, grease gagal duluan; dan Anda harus mengganti bearing lebih awal atau merencanakan siklus pelumasan ulang.
Kapan Memilih Seal vs Shield: Matriks Keputusan
Aturan pemilihannya sederhana: sesuaikan penutup bearing dengan lingkungan, bukan dengan hierarki "lebih baik/lebih buruk" yang generik. Bearing seal di cleanroom membuang uang untuk perlindungan yang tidak dibutuhkan sambil membayar penalti kecepatan dan gesekan. Bearing shield di konveyor luar ruangan akan gagal akibat kontaminasi dalam hitungan bulan.
| Lingkungan | Rekomendasi | Alasan |
|---|---|---|
| Bersih, kering, dalam ruangan (motor listrik, kipas HVAC, peralatan kantor) | Shield (ZZ) | Tidak ada ancaman kontaminasi; kecepatan penuh tersedia; pelumasan ulang mudah |
| Debu sedang (konveyor gudang, mesin pengemasan) | Seal (2RS) | Partikel debu terlalu halus untuk shield; peningkatan umur 4x terdokumentasi |
| Kontaminasi berat (pertambangan, semen, agregat, pengolahan makanan) | Seal (2RS) dengan FKM atau seal khusus | Perlindungan kontaminasi maksimal; spesifikasikan FKM food-grade untuk kepatuhan FDA |
| Kelembapan tinggi / washdown (pompa, peralatan luar ruangan, kelautan) | Seal (2RS) | Shield tidak menawarkan perlindungan air; seal mencegah masuknya air yang memotong umur bearing separuhnya |
| Suhu tinggi (>100°C) (oven, pengering, kiln) | Shield (ZZ) + grease suhu tinggi, ATAU seal dengan FKM | Seal NBR gagal di atas 100°C; shield + grease Polyurea sering lebih murah daripada seal FKM |
| Kecepatan tinggi (>70% batas katalog) (spindle, turbin, handpiece dental) | Shield (ZZ) atau terbuka + labirin | Gesekan seal menghasilkan terlalu banyak panas; sealing eksternal lebih disukai |
| Perawatan jarang (peralatan terpencil, solar tracker, posisi sulit dijangkau) | Seal (2RS) | Tidak ada akses pelumasan ulang; seal mempertahankan grease selama umur pakai bearing |
Dari katalog kami: ANDE 6205-2RS menggunakan seal NBR yang diperingkatkan untuk operasi kontinu hingga 100°C dan opsi clearance C3 untuk aplikasi di mana ekspansi termal akan memberikan preload pada bearing seal clearance standar. Varian C3 menambahkan sekitar 8-12% pada harga dibandingkan clearance CN.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Bisakah bearing seal dilumasi ulang?
Ya, tetapi tidak direkomendasikan sebagai perawatan rutin. Congkel satu seal, isi grease hingga 25-35% kapasitas, dan pasang kembali. Risikonya adalah masuknya kontaminasi dan kerusakan seal selama prosedur. Untuk sebagian besar aplikasi, ganti bearing saja; 6205-2RS baru lebih murah daripada biaya tenaga kerja untuk pelumasan ulang yang hati-hati.
T: Apakah bearing shield tahan air?
Tidak. Celah radial 0,1-0,3 mm antara shield dan ring dalam memungkinkan air masuk. Pada tahun 1977, Cantley menunjukkan bahwa air bebas dalam pelumas dapat mengurangi umur fatigue bearing sekitar 50% (Cantley, ASLE Transactions). Untuk lingkungan basah, spesifikasikan seal (2RS) atau gunakan bearing shield di dalam housing yang disegel secara terpisah.
T: Apakah bearing seal lebih awet dari bearing shield?
Di lingkungan terkontaminasi, ya; peningkatan lapangan 4x atau lebih umum dilaporkan. Di lingkungan bersih dengan pelumasan ulang teratur, bearing shield menyamai atau melampaui umur bearing seal karena pasokan grease-nya dapat diperbarui, bukan terbatas.
T: Apa perbedaan antara designasi bearing 2RS dan ZZ?
ZZ (atau 2Z) menunjukkan dua metal shield; cakram baja non-kontak dengan celah radial. 2RS (atau 2RSR, DDU, LLU) menunjukkan dua rubber contact seal. Huruf setelah designasi bervariasi antar produsen (SKF, NSK, NTN, FAG) tetapi prinsip fisikanya identik dalam setiap kategori. Akhiran penutup terpisah dari kelas presisi ABEC; 6205-2RS bisa ABEC 1 atau ABEC 5; seal tidak mengubah kelas toleransi.
T: Haruskah saya menggunakan bearing seal atau shield di pengolahan makanan?
Seal; khususnya dengan seal FKM (Viton) yang memenuhi FDA 21 CFR 177.2600 untuk kontak makanan. Seal mencegah masuknya kontaminan ke dalam bearing sekaligus mencegah kebocoran pelumas ke produk. Bearing shield di lingkungan makanan berisiko migrasi grease melalui celah dan kontaminasi jalur proses.
Kesimpulan
Keputusan seal-vs-shield bermuara pada satu pertanyaan: apakah lingkungan operasi Anda cukup bersih untuk celah 0,1-0,3 mm?
- Jika debu, kelembapan, atau cairan proses ada; gunakan seal (2RS). Terima pengurangan kecepatan 40% dan umur grease terbatas sebagai gantinya umur pakai hingga 4x lebih lama.
- Jika lingkungan bersih, kecepatan penting, dan Anda memiliki program perawatan; gunakan shield (ZZ). Kecepatan katalog penuh, penalti gesekan mendekati nol, pelumasan terbarukan.
- Jika suhu melebihi 100°C; tingkatkan ke seal FKM atau gunakan shield dengan grease suhu tinggi. Jalankan perbandingan biaya; shield + grease khusus sering menang dari segi harga.
Jangan over-seal aplikasi bersih. Jangan under-protect aplikasi kotor. Sesuaikan penutup dengan lingkungan; dan jika Anda tidak yakin kondisi apa yang sebenarnya dialami aplikasi ball bearing Anda, karakterisasikan terlebih dahulu sebelum menentukan spesifikasi.
Untuk dukungan teknis aplikasi dalam memilih bearing seal atau shield untuk kondisi spesifik Anda, hubungi ANDE Bearing; kami menyediakan kedua konfigurasi di seluruh rangkaian deep groove ball bearing (seri 6000-6300) dengan opsi seal NBR, HNBR, dan FKM.
