TEORI DASAR SISTEM HIDROLIK DAN PNEUMATIK

DASAR SISTEM HIDROLIK DAN PNEUMATIK

l. Sistem Hidrolik

Hidrolik berasal dari bahasa ‘Greek’, terdiri dari kata ‘hydro’ yang berati air dan ‘aulos’ yang berarti pipa. Sehingga hydrolic dapat diartikan sebagai sistem yang menerapkan pipa dengan cairan.

Namun pada masa sekarang ini sistem hidrolik kebanyakan tidak hanya menggunakan air tetapi air bercampuran (water emulsion) atau oli saja.

Fungsi / tugas cairan hidrolik:

Fungsi atau tugas cairan hidrolik adalah :

Penerus tekanan atau penerus daya.

• Pelumas untuk bagian-bagian yang bergerak
• Pendingin
• Sebagai bantalan dari terjadinya hentakan tekanan pada akhir langkah.
• Pencegah korosi
• Penghanyut bram/chip yaitu partikel-partikel kecil yang mengelupas dari komponen.
• Sebagai pengirim isyarat (signal)

Viskositas (Kekentalan) cairan

Yang dimaksud dengan viskositas ialah berapa besarnya tahanan di dalam cairan itu untuk mengalir. Apabila cairan itu mudah mengalir dia dikatakan bahwa viskositasnya rendah.dan kondisinya encer. Jadi semakin kental kondisi cairan dikatakan viskositasnya semakin tinggi.

Satuan viskositas

Untuk mengukur besar viskositas diperlukan satuan ukuran. Dalam sistem standar internasioanal satuan viskositas ditetapkan sebagai viskositas kinematik (kinematic viscosity) dengan satuan ukuran mm2/s atau cm2/s.

VK dalam satuan 1 cm2/s = 100 mm2/s.

cm2/s juga diberi nama Stokes (St) berasal dari nama Sir Gabriel Stokes (1819-1903).

mm2/s disebut centi-Stoke ( cSt). Jadi 1 St = 100 cSt

Disamping satuan tersebut di atas terdapat satuan yang lain yang juga digunakan dalam sistem hidrolik yaitu :

• Redwood 1; satuan viskositas diukur dalam sekon dengan simbol ( R1 ).
• Saybolt Universal; satuan viskositas juga diukur dalam sekon dan dengan simbol (SU).
• Engler; satuan viskositas diukur dengan derajat engler ( 0E )
• Untuk cairan hidrolik dengan viskositas tinggi dapat digunakan faktor berikut:

VK = Viskositas Kenematik

R1 = 4,10 VK

SU = 4,635 VK

E = 0,132 VK.

Dalam standar ISO viskositas cairan hidrolik diklasifikasikan menjadi beberapa viscosity Grade dan nomor gradenya diambil kira-kira pertengahan antara viskositas minimum ke viskositas maximum.

Jadi yang digunakan untuk pemberian nomor VG adalah angka pembulatan dari pertengahan diantara viskositas min. dan viskositas max.

Misal : ISO VG 22 , angka 22 diambil dari rata-rata antara 19,80 dan 24.20.

Karena oli untuk pelumas gear box juga sering digunakan untuk instalasi hidrolik maka grade menurut SAE juga dibahas di sini. Berikut ini adalah grading berdasarkan SAE dan konversinya dengan ISO-VG. Dijelaskan juga di sini aplikasi penggunaan oli hidrolik sesuai dengan nomor gradenya.

Viscosity margins.

Maksud dari viscosity margins adalah batas-batas atas dan bawah yang perlu diketahui. Karena untuk viskositas yang terlalu rendah akan mengakibatkan daya pelumas kecil, daya perapat kecil sehingga mudah bocor. Sedangkan apabila viscositas terlalu tinggi juga akan meningkatkan gesekan dalam cairan sehingga memerlukan tekanan yang lebih tinggi .

Viscometer

Viscometer adalah alat untuk mengukur besar viskositas suatu cairan. Ada beberapa macam viscometer antara lain :

• Ball Viscometer atau Falling sphere viscometer.
• Besar viskositas kenematik adalah kecepatan bola jatuh setinggi h dibagi dengan berat jenis cairan yang sedang diukur.

Capillary viscometer

Cara pengukurannya adalah sebagai berikut:

Cairan hidrolik yang akan diukur dituangkan melalui lubang A hingga ke kontainer E yang suhunya diatur. Melalui kapiler C zat cair dihisap hingga naik pada labu D sampai garis L1, kemudian semua lubang ditutup. Untuk mengukurnya , buka bersama-sama lubang A,B dan C dan hitung waktu yang digunakan oleh cairan untuk turun sampai ke L2 . Waktu tersebut menunjukkan viskositas cairan. Makin kental cairan hidrolik akan makin lama untuk turun dan berarti viskositas makin besar.

Kesetaraan antara keempat sistem satuan

Indeks Viskositas (Viscosity Index)

Yang dimaksud dengan indeks viskositas atau viscosity index ( VI ) ialah angka yang menunjukkan rentang perubahan viskositas dari suatu cairan hidrolik berhubungan dengan perubahan suhu. Dengan demikian viscosity index ini digunakan sebagai dasar dalam menentukan karakteristik kekentalan cairan hidrolik berhubungan dengan perubahan temperatur. Mengenai viskositas indeks ini ditetapkan dalam DIN ISO 2909.

Cairan hidrolik dikatakan memiliki viscositas index tinggi apabila terjadinya perubahan viskositas kecil (stabil) dalam rentang perubahan suhu yang relatif besar. Atau dapat dikatakan bahwa cairan hidrolik ini dapat digunakan dalam rentang perubahan suhu yang cukup besar.

Cairan hidrolik terutama oli hidrolik diharapkan memiliki viscosity index (VI) = 100. Bahkan kebanyakan oli hidrolik diberi tambahan bahan (additives) yang disebut “ VI improvers “ untuk meningkatkan VI menjadi lebih tinggi dari 100. Oli hidrolik dengan indeks viskositas tinggi juga disebut multigrade oils.

Untuk mengetahui perubahan viskositas ini perhatikan Ubbelohde’s viscosity –temperature diagram berikut ini

Viscosity-pressure characteristics.

Hal ini juga penting diketahui karena dengan meningkatnya tekanan, meningkat pula viscosity index. Gambar 4 berikut ini menunjukkan diagram viscosity pressure characteristic.

Karakteristik Cairan hidrolik yang dikehendaki.

Cairan hidrolik harus memiliki karakteristik tertentu agar dapat memenuhi persyaratan dalam menjalankan fungsinya. Karakteristik atau sifat-sifat yang diperlukan antara lain adalah :

Kekentalan (Viskositas ) yang cukup.

Cairan hidrolik harus memiliki kekentalan yang cukup agar dapat memenuhi fungsinya sebagai pelumas. Apabila viskositas terlalu rendah maka film oli yang terbentuk akan sangat tipis sehingga tidak mampu untuk menahan gesekan.

Indeks Viskositas yang baik.

Dengan viscosity index yang baik maka kekentalan cairan hidrolik akan stabil digunakan pada sistem dengan perubahan suhu kerja yang cukup fluktuatif.

Tahan api ( tidak mudah terbakar )

Sistem hidrolik sering juga beroperasi di tempat-tempat yang cenderung timbul api atau berdekatan dengan api. Oleh karena itu perlu cairan yang tahan api.

Tidak berbusa ( Foaming )

Bila cairan hidrolik banyak berbusa akan berakibat banyak gelembung-gelembung udara yang terperangkap dalam cairan hidrolik sehingga akan terjadi compressable dan akan mengurangi daya transfer. Disamping itu, dengan adanya busa tadi kemungkinan terjilat api akan lebih besar.

Tahan dingin

Yang dimaksud dengan tahan dingin adalah bahwa cairan hidrolik tidak mudah membeku bila beroperasi pada suhu dingin. Titik beku atau titik cair yang kehendaki oleh cairan hidrolik berkisar antara 100 – 150 C di bawah suhu permulaan mesin dioperasikan ( start-up ). Hal ini untuk mengantisipasi terjadinya block (penyumbatan) oleh cairan hidrolik yang membeku.

Tahan korosi dan tahan aus.

Cairan hidrolik harus mampu mencegah terjadinya korosi karena dengan tidak terjadi korosi maka konstruksi akan tidak mudah aus dengan kata lain mesin akan awet.

De mulsibility ( Water separable )

Yang dimaksud dengan de-mulsibility adalah kemampuan cairan hidrolik untuk memisahkan air dari cairan hidrolik. Mengapa air harus dipisahkan dari cairan hidrolik, karena air akan mengakibatkan terjadinya korosi bila berhubungan dengan logam.

Minimal compressibility

Secara teorotis cairan adalah uncompressible (tidak dapat dikompres). Tetapi kenyataannya cairan hidrolik dapat dikompres sampai dengan 0,5 % volume untuk setiap penekanan 80 bar. Oleh karena itu dipersyaratkan bahwa cairan hidrolik agar relatif tidak dapat dikompres atau kalaupun dapat dikompres kemungkinannya sangat kecil.

Macam-macam Cairan Hidrolik

Pada dasarnya setiap cairan dapat digunakan sebagai media transfer daya. Tetapi dalam sistem hidrolik memerlukan persyaratan-persyaratan tertentu seperti telah dibahas sebelumnya berhubung dengan konstruksi dan cara kerja sistem.

Secara garis besar cairan hidrolik dikelompokkan menjadi dua yaitu :

a. Oli hidrolik (Hydraulic oils)

Oli hidrolik yang berbasis pada minyak mineral biasanya digunakan secara luas pada mesin-mesin perkakas atau juga mesin-mesin industri.

Menurut standar DIN 51524 dan 512525 dan sesuai dengan karakteristik serta komposisinya oli hidrolik dibagi menjadi tiga (3) kelas :

• Hydraulic oil HL
• Hydraulic oil HLP
• Hydraulic oil HV 

Pemberian kode dengan huruf seperti di atas artinya adalah sebagai berikut :

Misalnya oli hidrolik dengan kode : HLP 68 artinya :

H = Oli hidrolik

L = kode untuk bahan tambahan oli (additive) guna meningkatkan pencegahan korosi dan / atau peningkatan umur oli

P = kode untuk additive yang meningkatkan kemampuan menerima beban.

68 = tingkatan viskositas oli

b. Cairan Hidrolik tahan Api (Low flammabilty)

Yang dimaksud dengan cairan hidrolik tahan api ialah cairan hidrolik yang tidak mudah atau tidak dapat terbakar.

Cairan hidrolik semacam ini digunakan oleh sistem hidrolik pada tempat-tempat atau mesin-mesin yang resiko kebakarannya cukup tinggi seperti :

• Die casting machines
• Forging presses
• Hard coal mining
• Control units untuk power station turbines
• Steel works dan rolling mills.

Pada dasarnya cairan hidrolik tahan api ini dibuat dari campuran oli dengan air atau dari oli sintetis.

Pemeliharaan Cairan Hidrolik.

Cairan hidrolik termasuk barang mahal. Perlakuan yang kurang atau bahkan tidak baik terhadap cairan hidrolik akan semakin menambah mahalnya harga sistem hidrolik. Sedangkan apabila kita mentaati aturan-aturan tentang perlakuan/pemeliharaan cairan hidrolik maka kerusakan cairan maupun kerusakan komponen sistem akan terhindar dan cairan hidrolik maupun sistem akan lebih awet.

Panduan pemeliharaan cairan hidrolik

• Simpanlah cairan hidrolik (drum) pada tempat yang kering , dingin dan terlindung (dari hujan, panas dan angin).
• Pastikan menggunakan cairan hidrolik yang benar-benar bersih untuk menambah atau mengganti cairan hidrolik ke dalam sistem. Gunakan juga peralatan yang bersih untuk memasukkannya.
• Pompakanlah cairan hidrolik dari drum ke tangki hidrolik melalui saringan (pre-filter).
• Pantau (monitor) dan periksalah secara berkala dan berkesinambungan kondisi cairan hidrolik.
• Aturlah sedemikian rupa bahwa hanya titik pengisi tangki yang rapat yang digunakan untuk pengisian cairan hidrolik.
• Buatlah interval penggantian cairan hidrolik sedemikian rupa sehingga oksidasi dan kerusakan cairan dapat terhindar. ( Periksa dengan pemasok cairan hidrolik )
• Cegah jangan sampai terjadi kontaminasi, gunakan filter udara dan filter oli yang baik.
• Cegah terjadinya panas/pemanasan yang berlebihan, bila perlu pasang pendingin (cooling) atau bila terjad, periksalah penyebab terjadinya gangguan, atau pasang un-loading pump atau excessive resistance.
• Perbaikilah dengan segera bila terjadi kebocoran dan tugaskan seorang maitenance man yang terlatih.
• Bila akan mengganti cairan hidrolik (apa lagi bila cairan hidrolik yang berbeda), pasti-kan bahwa komponen dan seal-sealnya cocok dengan cairan yang baru. Demikian pula seluruh sistem harus dibilas (flushed) secara baik dan benar-benar bersih.

Jadi pemantauan atau monitoring cairan hidrolik perlu memperhatikan panduan tersebut di atas disamping harus memperhatikan lingkungan kerja maupun lingkungan penyimpanan cairan hidrolik.

Tugas

Buatlah rangkuman tentang cairan sistem hidrolik

Tes Formatif

• Sebutkan pengertian hidrolik.
• Sebutkan alat pengukuran viskositas yang kamu ketahui.
• Sebutkan besaran dan satuan dari viskositas cairan hidrolik, dan buat persamaannya.
• Apakah kepanjangan SAE dan ISO

Lembar Jawaban Tes Formatif

1. Pengertian hidrolik dari istilah berasal dari bahasa Greek. Terdiri dari kata “hydro” dan “aulos”. Hydro = cairan ; aulos = pipa.

Sehingga hydrolik dapat diartikan sebagai sistem yang menerapkan pipa dengan cairan.

2. Alat pengukuran viskositas:

• Viscometer atau Falling sphere viscometer
• Capillary viscometer

ll. Komponen-komponen hidrolik

Amati sistem hidrolik yang ada di kendaraan atau bengkel kerja, kemudian diskusikan nama bagian dan fungsinya.

Bagian-bagian utama sistem hidrolik dapat digolongkan manjadi :

1. Pompa
2. Unit pengatur
3. Aktuator

1. Pompa.

Secara garis besar pompa hidrolik ada dua macam yaitu :

• Fixed displacement Pumps
• Variable displacement Pumps.

Pada modul Hidrolik ini akan dibahas macam-macam fixed displacement pumps.

a. Pompa Roda gigi (External Gear Pump)

Pompa roda gigi luar terdiri atas bagian utama yaitu :

• Rumah pompa
• Sepasang roda gigi luar yang bertautan secara presisi di dalam rumah pompa tersebut
• Penggerak mula (prime mover) yang porosnya dikopel dengan poros driver gear.

Dari perputaran sepasang roda gigi terjadilah daya hisap (tanda kotak) kemudian cairan (oli) ditangkap di antara celah gigi dan rumah pompa dan diteruskan ke saluran tekan (outlet). Gambar 5 berikut menunjukkan external gear pump.

Dapat kita lihat bahwa tekanan yang cukup besar terjadi pada sisi saluran tekan yang juga akan berakibat menekan pada poros roda gigi dan bearingnya. Hal ini akan menjadikan gesekan mekanik pada bearing pun semakin besar.Juga akan terjadi tekanan lebih seal (perapat) pada poros. Untuk mengatasi hal ini maka dibuatlah drain duct (saluran pencerat) untuk mengurangi tekanan lebih.

b. Pompa roda gigi dalam tipe CRESCENT.

Pompa ini cocok untuk tekanan tinggi dan untuk cairan hidrolik yang bervariasi. Ukurannya lebih kecil dari external gear pump pada penghasilan pompa yang sama dan tingkat kebisingannya lebih kecil.

Seperti external gear pump, pompa ini juga termasuk pressure unbalanced.

Keterangan :

1. Saluran oli masuk ( inlet) 
2. Oli masuk oleh sedotan roda gigi yang berputar.
3. Penyedotan terjadi kerena adanya rongga antara gigi iner dan outer ring gear
4. Terjadinya penyedotan di ruang No: 4 ini.
5. Di titik No 5 ini oli didesak/ditekan oleh pasangan gigi.
6. Saluran tekan ( outlet )

c. Pompa roda gigi dalam type gear-rotor

Pompa ini terdiri atas inner rotor yang dipasak dengan poros penggerak dan rotor ring. Rotor ring atau outer rotor yang merupakan roda gigi dalam diputar oleh inner rotor yang mempunyai jumlah gigi satu lebih kecil dari jumlah gigi outer ring gear. Ini bertujuan untuk membentuk rongga pemompaan. Inner rotor dan outer rotor berputar searah.

d. Balanced Vane (Pompa Kipas balanced)

Pompa ini menggunakan rumah pompa yang bagian dalamnya berbentuk elips dan terdapat dua buah lubang pemasukan ( inlet ) serta dua buah lubang pengeluaran outlet yang posisinya saling berlawanan arah. Dibuat demikian agar tekanan radial dari cairan hidrolik saling meniadakan sehingga terjadilah keseimbangan ( balanced )

Vane (kipas) yang bentuknya seperti gambar 8b dipasang pada poros beralur (slots) dan karena adanya gaya sentrifugal selama rotor berputar maka vane selalu merapat pada rumah pompa sehingga terjadilah proses pemompaan.

e. Pompa Torak Radial (Radial Piston Pump)

Pompa piston ini gerakan pemompaannya radial yaitu tegak lurus poros. Piston digerakkan oleh sebuah poros engkol (eccentric crankshaft) sehingga besar langkah piston adalah sebesar jari-jari poros engkol. Penghisapan terjadi pada waktu piston terbuka sehingga oli hidrolik dari crankshaft masuk ke dalam silinder. Pada langkah pemompaan cairan ditekan dari setiap silinder melalui check valve ke saluran tekan.

Pompa ini dapat mencapai tekanan hingga 63 MPa.

f. Bent axis piston pump (Pompa torak dengan poros tekuk)

Pada pompa ini blok silinder berputar pada suatu sudut untuk dapat memutar poros. Batang torak dipasang pada flens poros penggerak dengan menggunakan ball joint. Besar langkah piston tergantung pada besar sudut tekuk. Untuk fixed displacement piston pump besar sudut (offset engle) berkisar 250 .

Gerakan langkah torak dapat kita lihat pada gambar 10b.

Langkah maksimum -- sudut maksimum 

Pengurangan Langkah -- sudut berkurang

Tanpa Langkah -- lurus

Pemilihan pompa hidrolik dapat dengan melihat karakteristik dari macam-macam pompa. Karakter ini dapat dilihat pada tabel perbandingan karakteristik bermacam-macam pompa hidrolik

Instalasi pompa hidrolik

Kopling

Kopling adalah komponen penyambung yang menghubungkan penggerak mula (motor listrik) dengan pompa hidrolik. Kopling ini mentransfer momen puntir dari motor ke pompa hidrolik. Juga kopling ini merupakan bantalan di antara motor dan pompa.yang akan mencegah terjadinya hentakan/getaran selama motor mentransfer daya ke pompa dan selama pompa mengalami hentakan tekanan yang juga akan sampai ke motor. Kopling juga menyeimbangkan dan mentolerir adanya error alignment (ketidak sentrisan yaitu antara sumbu poros motor dengan sumbu poros pompa tidak segaris).

Untuk memenuhi persyaratan tersebut di atas maka pada umumnya kopling dibuat dari bahan :

• Karet (Rubber couplings)
• Roda gigi payung ( Spiral bevel gear couplings )
• Clutch dengan perapat plastik ( Square tooth clutch with plastic inserts )

Tangki hidrolik ( Reservoir )

Tangki hidrolik (Reservoir) merupakan bagian dari instalasi unit tenaga yang konsruksinya ada bermacam-macam, ada yang berbentuk silindris dan ada pula yang berbentuk kotak.

Fungsi/tugas tangki hidrolik

• Sebagai tempat atau tandon cairan hidrolik.
• Tempat pemisahan air, udara dan partikel-partikel padat yang hanyut dalam cairan hidrolik.
• Menghilangkan panas dengan menyebarkan panas ke seluruh badan tangki.
• Tempat memasang komponen unit tenaga seperti pompa, penggerak mula, katup-katup, akumulator dan lain-lain.

Ukuran tangki hidrolik berkisar antara 3 s/d 5 kali penghasilan pompa dalam liter/menit dan ruang udara di atas permukaan cairan maksimum berkisar antara 10% s/d 15 %.

Baffle Plate

Baffle Plate berfungsi sebagai pemisah antara cairan hidrolik yang baru datang dari sirkulasi dan cairan hidrolik yang akan dihisap oleh pompa. Juga berfungsi untuk memutar cairan yang baru datang sehingga memiliki kesempatan lebih lama untuk menyebarkan panas, untuk mengendapkan kotoran dan juga untuk memisahkan udara serta air sebelum dihisap kembali ke pompa.

Filter (Saringan )

Filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran atau kontaminan yang berasal dari komponen sistem hidrolik seperti bagian-bagian kecil yang mengelupas, kontaminasi akibat oksidasi dan sebagainya.

Sesuai dengan tempat pemasangannya, ada macam-macam Filter yaitu :

• Suction filter, dipasang pada saluran hisap dan kemungkinannya di dalam tangki.Pressure line filter, dipasang pada saluran tekan dan berfungsi untuk mengamankan komponen-komponen yang dianggap penting.
• Return line filter, dipasang pada saluran balik untuk menyaring agar kotoran jangan masuk ke dalam tangki.

Kebanyakan sistem hidrolik selalu memasang suction filter. Gambar 12a,12b dan 12c menunjukkkan proses penyaringan.

Pengetesan Efisiensi Pompa hidrolik.

Yang dimaksud dengan efisiensi ialah perbandingan antara output dan input dan dinyatakan dalam persen ( % )

Terjadinya perbedaan antara output dan input dikarenakan adanya kerugian-kerugian diantaranya terjadinya kebocoran di dalam pompa sehingga akan mengurangi volume output. Secara keseluruhan, kebocran dapat terjadi pada pompa hidrolik, katup-katup, aktuator dan pada setiap konektor. Sehingga dalam hal ini perbandingan antara volume cairan hidrolik yang secara efisien menghasilkan daya di banding dengan penghasilan pompa teoritis disebut efisiensi volumetrik.(hv )

Penghasilan pompa (misal:pompa roda gigi) secara teoritis dapat dihitung dengan rumus :

Q = n . V

Q = penghasilan pompa teoritis ( l/min.)

n = putaran pompa ( r.p.m )

V = volume caiaran yang dipindahkan tiap putaran ( cm3 )

Penghasilan pompa tergantung pada besar tekanan kerja sistem hidrolik. Semakin besar tekanan, penghasilan pompa (Q) akan semakin berkurang.

Apabila p = 0 , penghasilan pompa Q penuh ( Q teoritis)

Apabila p > 0 , penghasilan pompa berkurang karena adanya kebocoran dan secara logika semakin tinggi tekanan akan semakin besar pula kebocoran.

Garis lengkung pada diagram menunjukkan efisiensi volumetrik pompa ( hv )

Contoh :

Untuk pompa yang baru , kebocoran 6 % pada p = 230 bar.

Q( p=0) = 10 l/min.

Q(p=230) = 9,4 l/min.

QL = 0,6 l/min.

Jadi efisiensi volumetrik ( hv ) = 94 %

Untuk pompa yang lama, kebocoran mencapai 13 % pada p = 230 bar

Q(p=0) = 10 l/min.

Q(p=230) = 8,7 l/min.

QL = 1,3 l/min. 

Jadi efisiensi volumetrik ( hv ) = 87 %

2. Unit Pengatur (Valve)

Cara-cara pengaturan/pengendalian di dalam sistem hidrolik susunan urutannya dapat kita jelaskan sebagai berikut :

• Isyarat (Signal) masukan atau input element mendapat energi langsung dari pembangkit aliran fluida ( pompa hidrolik ) yang kemudian diteruskan ke pemroses sinyal.
• Isyarat pemroses atau processing element yang memproses sinyal masukan secara logic untuk diteruskan ke final control element.
• Sinyal pengendali akhir ( Final control element ), akan mengarahkan out put yaitu arah gerakan aktuator ( Working element ) dan ini merupakan hasil akhir dari sistem hidrolik .

Komponen-komponen kontrol tersebut di atas biasa disebut katup-katup ( Valves ).

Menurut kontruksinya katup-katup tersebut dikelompokkan sebagai berikut :

a. Katup Poppet (Poppet Valves)

Yaitu apabila untuk menutup katup tersebut dengan cara menekan anak katup (bola atau kones atau piringan) pada dudukan .

Menurut jenis anak katupnya, katup poppet digolongkan menjadi :

• Katup bola ( Ball seat valves )
• Katup kones ( Cone popet valves )
• Katup Piringan ( Disc seat valves )

b. Katup Geser ( Slide valves )

• Longitudinal Slide
• Plate Slide (Rotary slide valve)

Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sebagai berikut :

1. Katup pengarah ( Directional control valves )
2. Katup satu arah ( Non return valves )
3. Katup pengatur tekanan ( Pressure cotrol valves )
4. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves )
5. Katup buka-tutup ( Shut-off valves )

1). Katup Pengarah ( Directional Control Valves )

Katup ini berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah cairan hidrolik yang akan bekerja menggerakkan aktuator. Dengan kata lain, katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan aktuator .

Katup pengarah diberi nama berdasarkan :

• Jumlah lubang / saluran kerja ( port )
• Jumlah posisi kerja
• Jenis penggerak katup
• Nama tambahan lain sesuai dengan karakteristik katup.

2). Katub satu arah (Non Return Valves)

Katup ini berfungsi untuk mengatur aliran fluida hanya satu arah saja yaitu bila fluida telah melewati katup tersebut maka fluida tidak dapat berbalik arah.

Macacam-macam katup searah:

a. Lockable non-return valve

b. Lockable double non-return valve

2. Katup searah konis (check valve)

Cairan hidrolik dengan tekanan p1 akan mengangkat popet kones sehingga cairan dapat mengalir .

Agar tekanan p1 dapat mengangkat popet maka p1 > p2 + pF

3). Katup pengatur aliran (Flow Control Valve)

Katup ini berfungsi untuk mengontrol /mengendalikan besar kecilnya aliran cairan hidrolik .Hal ini diasumsikan bahwa besarnya aliran yaitu jumlah volume cairan hidrolik yang mengalir akan mempengaruhi kecepatan gerak aktuator.

Macam-macam flow control :

• Fix flow control yaitu besarnya lubang laluan tetap ( tidak dapat disetel )
• Adjustable flow control yaitu lubang laluan dapat disetel dengan baut penyetel .
• Adjustable flow control dengan check valve by pass.

Konstruksi pokok dari flow control ada dua macam yaitu :

• Restrictor (Gambar 23a).
• Orifice (Gambar 23b)

3). Katup Pengatur Tekanan

Ada beberapa macam antara lain :

a. Pressure Relief Valve

Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja maksimum pada sistem (pengaman). Apabila terjadi tekanan lebih maka katup out-let akan terbuka dan tekanan fluida lebih dibuang ke tangki. Jadi tekanan fluida yang mengalir ke sistem tetap aman. Katup ini juga dapat berfungsi sebagai sequence valve yaitu apabila dia dihubungkan dengan aktuator lain. Bila saluran pada aktuator pertama telah mencapai tekanan penuh maka katup akan membuka saluran ke aktuator kedua.

b. Pressure Regulator

Pressure regulator berfungsi untuk mengurangi tekanan input atau tekanan kerja menjadi tekanan tertentu. Hal ini digunakan apabila dalam satu sistem terdapat perbedaan kebutuhan tekanan bagi setiap aktuatornya. Sering juga ini disebut sebagai reducing valve.

3. Aktuator (Unit penggerak)

Unit ini berfungsi untuk menghasilkan gerak atau usaha yang merupakan hasil akhir atau out put dari sistem hidrolik .

Macam-macam aktuator :

a. Linear motion actuator ( Penggerak lurus )

• Single acting cylinder ( Silinder kerja tunggal )
• Double acting cylinder ( Silinder kerja ganda )

b. Rotary motion actuator ( Penggerak putar )

• Hydraulic Motor ( Motor Hidrolik )
• Limited Rotary actuator

Pemilihan jenis aktuator tentu saja disesuaikan dengan fungsi, beban dan tujuan penggunaan sistem hidrolik tersebut

Single Acting Cylinder

Silinder ini mendapat suplai udara hanya dari satu sisi saja. Untuk mengembalikan ke posisi semula biasanya digunakan pegas atau kembali karena beratnya sendiri atau beban.. Silinder kerja tunggal hanya dapat memberikan tenaga pada satu sisi saja. Salah satu contoh single acting cylinder telah kita lihat dan kita bahas pada modul “Dasar-dasar sistem Tenaga Fluida“.

Double Acting Cylinder (Silinder Kerja Ganda)

Silinder ini mendapat suplai aliran liquid dari dua sisi. Konstruksinya hampir sama dengan silinder kerja tunggal. Keuntungannya adalah bahwa silinder ini dapat memberikan tenaga pada kedua belah sisinya. Silinder kerja ganda ada yang memiliki batang torak ( piston rod ) pada satu sisi dan ada pula yang pada kedua sisi. Konstruksi mana yang akan dipilih tentu saja harus disesuaikan dengan kebutuhan.

Hydraulic Motor ( Motor Hidrolik )

Motor hidrolik mengubah energi fluida (aliran liquid) menjadi gerakan putar mekanik yang kontinyu. Motor hidrolik ini telah cukup berkembang dan penggunaannya telah cukup meluas.

Macam-macam motor hidrolik adalah sebagai berikut :

• Piston Hydraulic Motor
• Sliding Vane Motor
• Gear Motor

Berikut ini adalah contoh-contoh motor hidrolik :

Cairan hidrolik masuk mendorong piston, kemudian piston berputar memutarkan poros engkol dan poros engkol memutar poros (drive shaft). Dapat berputar bolak-balik.

Cairan hidrolik masuk mendorong vane (kipas) yang dapat keluar-masuk alur karena gaya sentrifugal dan selalu merapat pada dinding motor. Dengan vane yang berputar ini maka poros ikut terputar sehingga timbulah putaran motor.

Tugas

Buatlah rangkuman tentang Komponen-komponen hidrolik

Tes Formatif

1. Sebutkan komponen-komponen utama sistem hidrolik dan fungsinya.
2. Sebutkan macam-macam fixed displacement pump
3. Sebutkan macam-macam unit pengatur/valve control
4. Sebutkan macam-macam aktuator
5. Apakah fungsi tanki hidrolik

Lembar Jawaban Tes Formatif

1. Komponen-komponen utama sistem hidrolik adalah:

• Pompa sebagai penghasil aliran dan tekanan
• Unit pengatur sebagai pengatur arah aliran cairan
• Aktuator sebagi penerima aliran dan tekanan sehingga bergerak sesuai kerja unit pengatur yang dioperasikan oleh operator.

2. Macam-macam fixed displacement pump

• Gear (internal/external gear pump)
• Balance vane
• Piston (Radial/axial/bent axis)

3. Sebutkan macam-macam unit pengatur/valve control

Katup Poppet (Poppet Valves)

• Katup bola ( Ball seat valves )
• Katup kones ( Cone popet valves )
• Katup Piringan ( Disc seat valves )

Katup Geser ( Slide valves )

• Longitudinal Slide
• Plate Slide (Rotary slide valve)

4. Sebutkan macam-macam aktuator

Linear motion actuator ( Penggerak lurus )

• Single acting cylinder ( Silinder kerja tunggal )
• Double acting cylinder ( Silinder kerja ganda )

Rotary motion actuator ( Penggerak putar )

• Hydraulic Motor ( Motor Hidrolik )
• Limited Rotary actuator

5. Fungsi tanki hidrolik:

• Sebagai tempat atau tandon cairan hidrolik.
• Tempat pemisahan air, udara dan partikel-partikel padat yang hanyut dalam cairan hidrolik.
• Menghilangkan panas dengan menyebarkan panas ke seluruh badan tangki.

 Lembar Kerja Siswa

Mengidentifikasi sistem hidrolik pada kendaraan yang ada di bengkel sekolah, mencatat fungsinya dan memeriksa kodisinya.

lll. Sistem Pneumatik

Amati peralatan pneumatik yang ada dibengkel sekolah, kemudian diskusikan nama alat, fungsi dan cara kerjanya.

1. Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini siswa diharapkan dapat mengenal, memahami peralatan pneumatik dan sistem-sistem pneumatik sehingga dapat melakukan perawatan.

2. Uraian Materi

Pengertian Pneumatik

Pneumatik berasal dari bahasa Yunani “pneuma” yang berarti tiupan atau hembusan. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara bertekanan. 

Definisi pneumatik adalah salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari fenomena udara yang dimampatkan sehingga tekanan yang terjadi akan menghasilkan gaya sebagai penyebab gerak atau aktuasi pada aktuator.

Pneumatik dalam otomasi industri merupakan peralatan yang bergerak dengan menggunakan media udara bertekanan, gerakan tersebut diakibatkan adanya perbedaan tekanan antara sisi masukan dan sisi keluaran. Gerakan yang dihasilkan dapat berupa gerakan linier (silinder) atau gerakan putar (motor). Silinder dan motor pneumatik dapat bergerak membutuhkan peralatan pengendali (katup pneumatik). Jadi pneumatik disini meliputi semua komponen mesin atau peralatan, yang di dalamnya terjadi proses-proses pneumatik. Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut :

• Catu daya (energy supply)
• Elemen masukan (sensors)
• Elemen pengolah (processors)
• Elemen kerja (actuators)

Elemen kerja dari sistem pneumatik dapat dioperasikan dengan menggunakan elemen pengolah dan elemen masukan dengan menggunakan media pneumatik atau elektrik. 

Sistem pneumatik itu sendiri mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan yang dipengaruhi terutama oleh sifat udara bertekanan sebagai penggeraknya. Sifat-sifat udara yang mempengaruhi pengontrolan sistem pneumatik antara lain :

• Udara tidak mempunyai bentuk khusus. Bentuknya selalu sesuai dengan tempatnya/wadahnya.
• Dapat dimampatkan /kompresible
• Memenuhi semua ruang dengan sama rata
• Dapat dikontrol baik laju alirannya maupun tekanan dan gaya yang bekerja.

Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar, tetapi dalam praktik dianjurkan beroperasi pada tekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang ekonomis. 

Beberapa bidang aplikasi di industri yang menggunakan media pneumatik dalam hal penangan material adalah sebagai berikut :

• Pencekaman benda kerja
• Penggeseran benda kerja
• Pengaturan posisi benda kerja
• Pengaturan arah benda kerja

Penerapan pneumatik secara umum :

• Pengemasan (packaging)
• Pemakanan (feeding)
• Pengukuran (metering)
• Pengaturan buka dan tutup (door or chute control)
• Pemindahan material (transfer of materials)
• Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of parts)
• Pemilahan bahan (sorting of parts)
• Penyusunan benda kerja (stacking of components)
• Pencetakan benda kerja (stamping and embosing of components)

Prinsip dasar pneumatik

Sistem Satuan

Sistem satuan yang digunakan dalam buku ini adalah “Sistem Satuan Internasional”, disingkat SI. Ada 6 besaran dasar dan satuannya seperti terlihat pada tabel1.

Tekanan

Setiap gaya yang bekerja pada permukaan suatu benda akan memberikan tekanan. Begitu juga jika gaya bekerja pada sebuah bidang, gaya tersebut akan memberikan tekanan. Selain pada zat padat, gaya juga menimbulkan tekanan pada fluida, seperti zat cair dan gas.

Tekanan yang ditimbulkan pada setiap wujud zat berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh besarnya gaya dan luas bidang, tempat gaya bekerja. Jika gaya bekerja pada sebuah bidang yang luas, tekanan yang ditimbulkan akan lebih kecil. Sebaliknya, jika gaya bekerja pada bidang yang sempit tekanan yang ditimbulkannya akan lebih besar. Jadi dapat dikatakan bahwa tekanan berbanding terbalik dengan luas bidang permukaan. Jika gaya besar bekerja pada sebuah benda, maka tekanan pada benda itu besar. Jadi dapat dikatakan bahwa tekanan sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu. Hubungan antara tekanan dengan gaya dan luas bidang dirumuskan dengan persamaan :

dimana :

p = tekanan (N/m2), F = gaya (N) dan

A = luas bidang (m2 )

Satuan tekanan adalah Pascal (Pa). 1 (satu) pascal sama dengan tekanan vertikal dari gaya sebesar 1N  pada bidang 1m .

Dalam pemakaian di industri satuan pascal terlalu kecil, sehingga dipergunakan satuan lain yaitu bar yang besarnya sama dengan 100kPa. 

1 bar = 105 Pa =100.000 Pa= 0,1MPa.

Di negara-negara yang tidak menggunakan satuan SI menggunakan satuan lain yaitu pounds force per square inch (psi). Jika dikonversikan dengan bar atau pascal menjadi sebagai berikut :

1 bar = 14,5 psi 

1psi = 0,6895 bar = 0,7 bar = 7000 Pa

Karena segala sesuatu di bumi ini menerima tekanan yaitu tekanan absolut atmosfir (p ), maka tekanan ini tidak bisa dirasakan. Pada umumnya tekanan atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedangkan yang bervariasi (akibat penyimpangan nilai) adalah:

Tekanan ukur (tekanan relatif) = pg

Tekanan vakum = pv

Hal ini digambarkan pada diagram gambar 7.1. Tekanan atmosfir tidak mempunyai nilai yang konstan. Variasi nilainya tergantung pada letak geografis dan iklimnya. Daerah dari garis nol tekanan absolut sampai garis tekanan atmosfir disebut daerah vakum dan di atas garis tekanan atmosfir adalah daerah tekanan. 

Tekanan absolut terdiri atas tekanan atmosfir p dan tekanan ukur p . Tekanan absolut biasanya 1 bar (100 kPa) lebih besar dari tekanan relatif p .

3. Tugas

Buatlah rangkuman tentang sistem pneumatik

4. Tes Formatif

5. Sebutkan pengertian pneumatik. 

6. Sebutkan satuan-satuan dasar dan turunan.

7. Sebutkan penerapan pneumatik dibengkel kerja

5. Lembar Jawaban Tes Formatif

5. Pneumatik berasal dari bahasa Yunani “pneuma” yang berarti tiupan atau hembusan. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara bertekanan 

6. Satuan Dasar

7. Penerapan pneumatik di bengkel kerja ototronik adalah sistem angin dari kompresor yang digunakan untuk mengecat, membersihkan debu, memompa ban.

TEORI DASAR SISTEM HIDROLIK DAN PNEUMATIK 2017-10-17T09:30:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf