Sistem Hidrolik (Hidrolik dan Pneumatik)

I. PRINSIP DASAR SISTEM HIDROLIK.


Dalam sistem hidrolik fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral adalah jenis fluida cair yang umum dipakai.

Sifat dari zat cair :
- Tidak mempunyai bentuk yang tetap, selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya.
- Zat cair tidak dapat dikompresi.
- Meneruskan tekanan ke segala arah.


Hidrolik dapat dinyatakan sebagai alat yang memindahkan tenaga dengan mendorong sejumlah cairan tertentu. Komponen pembangkit aliran fluida bertekanan disebut pompa, dan komponen pengubah tekanan hidrolik menjadi gerak mekanik (lurus/rotasi) disebut elemen kerja (silinder/motor hidroulik).

Keuntungan-keuntungan sistem hidrolik :

- Fleksibel dalam penempatan komponen transmisi tenaga.
- Gaya yang sangat kecil dapat digunakan untuk mengangkut gaya yang besar.
- Penerus gaya (oli) juga berfungsi sebagai pelumas.
- Beban dengan mudah bisa dikontrol dengan menggunakan katup pengatur tekanan (relief valve).
- Dapat dioperasikan pada kecepatan yang berubah-ubah.
- Arah operasi dapat dibalik seketika.
- Lebih aman jika beroperasi pada beban berlebih.
- Tenaga dapat disimpan dalam akumulator.

Kelemahan sistem hidrolik :

Sistem hidrolik membutuhkan suatu lingkungan yang betul-betul bersih. Komponen-komponennya sangat peka terhadap kerusakan-kerusakan yang diakibatkan oleh debu, korosi dan kotoran-kotoran lain, serta panas yang mempengaruhi sifat-sifat minyak hidrolik.



II. PERSAMAAN / RUMUS DASAR.


Tekanan adalah gaya per-satuan luas penampang.
Dalam persamaan dinyatakan dengan :


P= ; dimana P = Pressure/ Tekanan (Pascal).
F = Force/gaya (Newton).
A = Area/luas (Meter 2)

Kapasitas adalah jumlah aliran per-satuan waktu.
Dalam persamaan dinyatakan dengan :


Q = ; dimana Q = Kapasitas/Debit (M3/dt).
V = Volume Fluida (M3).
t = Waktu (dt).

Atau ; Q = A x V ; dimana A = Luas (Meter 2).
V = Kecepatan Fluida (M/dt).

Persamaan Boyle :

P1 x V1 = P2 x V2 ; dimana P = Tekanan
V = Volume

Persamaan Kontinuitas :

Q1 = Q2 A1 x V1 = A2 x V2


Konversi satuan :

- 1 Pascal = 1 Newton/ Meter2 (Pa = N/M2)
- 1 Bar = 105 Pa = 100 kPa
= 14.7 Psi (Lbf/ in2)
= 1 Kgf/ Cm2
- 1 M3/dt = 60 M3/menit
- 1 M3/menit = 1000 LPM (liter/menit).



Contoh :


Dua buah bejana yang berhubungan, Gaya pada bejana 1 (F1) = 1000 N.
Diameter bejana 1 (d1) = 10 Cm2
Diameter bejana 2 (d2) = 40 Cm2
Gaya pada bejana 2 (F2) = ………….. ?



Penyelesaian :

- Pada Bejana 1 :

Tekanan 1 (P1) =


F1 = 200 N

A1 = ; d1 = 10 Cm2 = 10 x 10-2 m2
= 0,1 m

A1 = = 7,85 x 10-3 m2


P1 = = = 127,388 x 103 N/m2


= 1,27388 x 105 N/m2

= 1,27388 x 105 Pascal = 1,27388 Bar

- Pada bejana 2 :

Menurut hukum pascal ‘Tekanan pada suatu bejana tertutup akan diteruskan kesegala arah dengan besar yang sama’.
- Tekanan di bejana 1 (dari perhitungan) = 1,27388 N/m2
- Sesuai dengan hukum pascal maka tekanan pada bejana 2 akan sama dengan tekanan pada bejana 1.
- Tekanan pada bejana 2 (P2) = P1 = 1,27388 x 105 N/m2.

- Gaya pada bejana2 (F2)

P2 = ; maka F2 = P2 x A2


P2 = 1,27388 x 105 N/m2

A2 = d2 = 40 Cm = 40 x 10-2 m2
= 0,4 m2

A2 = = 0,1256 m2


F2 = P2 x A2
= 1,27388 x 105 N/m2 x 0,1256 m2
= 16.000 N

Jadi dengan menggunakan Prinsip Hidrolik dapat disimpulkan bahwa dengan gaya yang kecil F1 (1000N) dapat dihasilkan gaya yang jauh lebih besar F2 (16000 N).



III. FLUIDA HIDROLIK.


Fungsi fluida hidrolik :

- Sebagai pemindah/penerus gaya.
- Pelumas bagian-bagian yang bergesekan.
- Pengisi celah (seal) jarak antara dua bidang yang melakukan gesekan.
- Sebagai pendingin atau penyerap panas yang timbul akibat gesekan.

Syarat fluida hidrolik :

- Mampu mencegah korosi atau kontaminasi.
- Mampu mencegah adanya pembentukan endapan.
- Tidak mudah membentuk buih-buih oli.
- Stabil & mampu menjaga nilai kekentalan.
- Dapat memisahkan kandungan air.
- Sesuai atau cocok dengan penyekat/seal dan gasket yang dipakai pada komponen.

Hal terpenting yang perlu diperhatikan dalam pemilihan fluida hidrolik adalah “Viscositas”, karena viscositas akan mempengaruhi kemampuan untuk mengalir dan melumasi bagian-bagian yang bergesakan. Viscositas fluida hidrolik dinyatakan dengan Nilai Viscositas.

Dalam pemilihan nilai viscositas oli sebaiknya mengacu pada manufactur pompa / sistem hidrolik agar sistem bekerja secara optimal.

Viscositas oli yag tinggi memberikan pengisian yang baik antara celah (gap) dari pompa, valve & motor hidrolik, tetapi jika nilai viscositas terlalu tinggi akan mengakibatkan :
- Hambatan yang besar sehingga menyebabkan seretnya gesekan elemen penggerak (actuator) dan kavitasi pompa (udara masuk ke pompa).
- Pemakaian tenaga bertambah, karena kerugian gesekan.
- Penurunan tekanan bertambah melalui saluran-saluran dan katup-katup.

Jika viscositas oli terlalu rendah, akan mengakibatkan :
- Kerugian-kerugian kebocoran dalam yang berlebihan.
- Aus berlebihan oleh karena pelumasan tidak mencukupi pada pompa dan motor.
- Menurunkan efisiensi motor dan pompa.
- Suhu oli naik atau bertambah karena kerugian-kerugian kebocoran bagian dalam.

Nilai viscositas oli dinyatakan dengan :
 Viscositas absolut : Poise atau Centipoise (Cp).
 Viscositas kinematik : Centistoke (Cst).
 Viscositas relatif : SUS (Saybolt Universal Second).
 Angka koefisien Society of Automotive Engineer (SAE).
 Derajat engler (oE)

Dalam Standard Internasional (SI) nilai viscositas dinyatakan dengan viscositas kinematik (Cst).

Contoh : ISO VG 68 -- mempunyai nilai viscositas sebesar 68 Cst pada temperature 40oC.






IV. PRESSURE REGULATING VALVE
( KATUP PENGATUR TEKANAN )


Pressure regulating valve digunakan untuk mengatur tekanan sistem atau subsistem suatu rangkaian hidrolik. Ada beberapa jenis valve tersebut yang mana fungsi dari valve tersebut didalam rangkaian dijadikan dasar untuk penamaannya.

Beberapa Valve yang digolongkan dalam rressure regulating valve adalah Pressure relief valve (Katup pelepas/pengaman tekanan), Pressure reducing valve (Katup penurun tekanan). Unloading valve, Offloanding valve, Counter balance valve dan Sequence valve

a. Pressure Relief Valve

- Digunakan untuk mengatasi tekanan maksimum sistem dalam rangkaian atau sub rangkaian, dengan demikian akan memberikan perlindungan terhadap beban berlebih.

- Simbol

valve NC


b. Pressure Reducing Valve

- Digunakan untuk mengurangi atau menurunkan batas-batas tekanan dari rangkaian utama ke tekanan yang lebih rendah pada suatu sub rangkaian.

- Simbol



c. Unloading Valve

- Digunakan untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tanki, sementara sistem harus dipertahankan (sistem unloading).
Disebut juga katup pengisi akumulator.

- Simbol.




d. Offloading Valve

- Digunakan untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki sementara tekanan sistem tidak dipertahankan (sistem off loading).

- Simbol





e. Counter Balance Valve

- Untuk memberikan perlawanan aliran fluida pada saat batas-batas tekanan yang dapat dipilih (gaya pengimbang).



- Simbol




f. Sequence Valve

- Digunakan untuk menimbulkan gerakan dalam suatu sistem dalam suatu urutan-urutan tertentu dan untuk menjaga tekanan minimum yang ditentukan sebelumnya dalam saluran primer sementara operasi sekunder tetap berlangsung.

- Simbol




V. KATUP PENGARAH.
(DIRECTIONAL VALVE)

Katup pengarah pada khususnya seperti yang dinyatakan dalam namanya adalah mengatur arah aliran fluida. Katup-katup ini dipakai dalam rangkaian-rangkaian hidrolik untuk memberikan fungsi-fungsi kontrol, seperti :
 Mengatur arah gerakan elemen penggerak.
 Memilih rangkaian-rangkaian kontrol alternatif.
 Melakukan fungsi kontrol logika.

Simbol-simbol yang digunakan untuk mewakili katup dalam diagram rangkaian hanya ditentukan oleh fungsi katup, dan bukan dinyatakan dalam prinsip rancangan pada konstruksi katup.
 Posisi pemindahan katup diwakili atau dinyatakan oleh segiempat.

 Jumlah segiempat yang berdekatan menunjukkan banyaknya posisi pemindahan yang dipunyai katup, gambar samping menunjukkan dua posisi.

 Fungsi dan prinsip kerja digambarkan di dalam kotak segiempat. Garis menunjukkan jalannya aliran fluida, dan anak panah menunjukkan arah daripada alirannya. Pada gambar menunjukkan arah aliran naik.

 Posisi menutup dinyatakan dalam kotak segiempat oleh garis siku-siku (simbol hurup – T).

 Pertemuan lubang aliran dinyatakan oleh suatu titik.

 Lubang-lubang saluran (saluran masuk dan keluar) ditunjukkan oleh garis yang tergambar pada bagian luar kotak segiempat, menunjukkan posisi normal atau posisi awal juga banyaknya lubang saluran, dalam gambar menunjukkan empat saluran.

 Posisi yang lain diperoleh dengan menggeser kotak segiempat itu sampai lubang aliran (saluran) bertemu dan sesuai dengan sambungan-sambungannya.

 Katup dengan tiga posisi pemindahan, posisi tengah = posisi netral, posisi dinyatakan oleh huruf-huruf a, b dan 0.

 Untuk menjamin bahwa katup terpasang dengan tepat, sambungan-sambungannya dinyatakan dengan huruf-huruf besar (romawi).
Saluran kerja A, B, C ……
Sambungan tenaga P ……………
Pembuangan (ke reservoar) T ……………
Saluran-saluran kontrol X, Y, Z ……


Dari dasar-dasar pembacaan simbol katup pengarah di muka dapat dikembangkan menjadi jenis-jenis katup pengarah yang banyak digunakan dalam rangkaian hidrolik. Dan dalam keterangan atau pemberian nama katup misalnya hanya disebutkan katup 4/2-way.

Contoh : Katup 4/3 – way, adalah 4 saluran sambungan , 3 posisi pemindahan (3 segiempat).

Katup 3/2 – way, adalah 3 saluran sambungan, 2 posisi pemindahan (2 segiempat).


Kotak segiempat 1, 2, 3 menunjukkan posisi pemindahan.
- P, A, B, T menunjukkan saluran.
- X,Y merupakan saluran pemandu (Hydraulik).



Katup Posisi Normal Menutup Atau Membuka :

Dalam rangkaian hidraulik sering digunakan istilah katup posisi normal membuka (Normaly Open / NO) atau katup posisi normal menutup (Normaly Close / NC). Istilah – istilah tersebut sering digunakan pada katup dengan tiga lubang saluran.



- Katup Posisi Normal Menutup (Normaly Close / NC).

Katup yang ditunjukkan pada gambar berikut adalah katup 2 posisi dengan 3 (tiga) lubang saluran




Katup yang ditunjukkan pada gambar tersebut adalah katup dua posisi dengan tiga lubang saluran, dimana pada posisi normal (gaya penekanan pegas) tidak memberi kesempatan aliran dari lubang tekanan P ke lubang saluran ke luar A.


- Katup Posisi Normal Membuka (Normaly Open / NO).

Dalam hal katup posisi normal membuka seperti gambar berikut saluran tekanan P diberi kesempatan untuk mengalir ke lubang saluran ke luar A, sementara katup berada dalam posisi normalnya.







Prinsip Kerja Katup Pengarah





Pada posisi normal (netral) semua saluran tertutup, sedangkan pada handel digerakkan maju saluran P terhubung dengan saluran A dan saluran B terhubug dengan saluran T, sedangkan jika handel digerakkkan mundur saluran P terhubung dengan saluran B dan saluran A terhubung saluran T.


Penggerak Katup

Katup dapat digerakkan oleh lima dasar metode yaitu dengan tenaga manusia, secara mekanik, secara elektrik, secara hidrolik, atau secara pnematik.

Aplikasi dalam mesin menggunakan beberapa dari apa yang disebutkan di muka, atau bahkan dengan kombinasi dari beberapa penggerak untuk memperoleh sistem pengontrolan yang optimum. Metode pengontrolan tenaga manusia menggunakan gerakan tangan atau kaki seperti tuas, tombol tekan, knop dan pedal kaki.

Berikut adalah beberapa simbul hidrolik penggerak katup, simbol hidrolik yang lainnya dapat dilihat pada lampiran.



Tuas Pedal Pegas Pemandu Hidrolik Solenoid

VI. POMPA HIDROLIK, ELEMEN PENGGERAK DAN AKUMULATOR



POMPA HIDROLIK

Fungsi daripada Pompa adalah untuk mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik dengan cara menekan fluida hidrolik ke dalam system.
Dalam system hidrolik pompa merupakan suatu alat untuk menimbulkan atau membangkitkan aliran fluida (untuk memindahkan sejumlah volume fluida) dan untuk memberikan gaya sebagaimana diperlukan

Pompa adalah pembangkit aliran bukannya tekanan.

Sering kali dianggap bahwa pompa adalah pembangkit tekanan fluida, tetapi sebenarnya tujuan utama pemakaian pompa hidrolik adalah untuk memproduksi aliran. Sedang tekanan adalah gaya persatuan luas dan ditimbulkan oleh adanya hambatan untuk mengalir.

Dilihat dari segi volume pemindahan yang dihasilkan, pompa hidrolik dibedakan menjadi dua bagian pula, yaitu :

• Pompa pemindahan tetap (fixed).
• Pompa pemindahan berubah – ubah (variable).

Pada pompa pemindahan tetap, pompa akan menggerakkan atau memindahkan sejumlah volume oil yang sama dalam setiap putaran (cycle). Volume ini hanya akan berubah apabila kecepatan putar pompa (rpm) juga diubah.
Pompa dengan pemindahan tetap biasa ditemukan dalam sistem tekanan lebih rendah atau sebagai pembantu pompa yang lain dalam suatu sistem tekanan yang lebih tinggi. Pada pompa dengan pemindahan tidak tetap (variable) dapat memberikan volume pemindahan olinya bervariasi dalam setiap putaran, bahkan pada kecepatan putaran yang sama sekalipun.

Sedangkan jika dilihat dari jenisnya pompa hirdlolik dapat dibedakan menjadi tiga yaitu roda gigi, pompa sudu-sudu , dan pompa torak.

Simbol Pompa Hidrolik :














ELEMEN PENGGERAK


Tenaga hidrolik dirubah menjadi tenaga mekanik dengan mengunakan elemen penggerak. Elemen penggerak yang digunakan pada sistim hidrolik ada tiga macam yaitu :

- Elemen penggerak linier (garis lurus) yang disebut juga silinder
- Elemen penggerak rotary (berputar) yang disebut juga motor hidrolik
- Elemen penggerak gabungan, yaitu kombinasi antara linier dan rotary.

Simbol hidrolik elemen penggerak :






Elemen penggerak yang lainya seperti silinder, motor variable dapat dilihat pada lampiran (table simbul hidrolik)



AKUMULATOR



Dalam sistem-sistem hidrolik kadang-kadang diperlukan penyimpanan fluida hidrolik bertekanan yang berfungsi sebagai sumber tekanan cadangan bila suatu saat dibutuhkan secara tiba-tiba tanpa menghiraukan sumber tekanan utama (pompa). Alat yang dipakai untuk menyimpan tekanan fluida hidrolik ini disebut “Akumulator”.

Dalam sistem hidrolik penyimpanan fluida hidrolik bertekanan menyajikan beberapa tujuan pemakaian seperti :
• Menambah hantaran pompa (menyimpan energi)
• Menjaga tekanan sistem konstan
• Sumber kebutuhan tenaga mendadak
• Meredam kejutan
• Menghilangkan bunyi (berisik)
• Meredam muai panas
• Menaikkan tekanan secara berangsur-angsur.

Akumulator yang sering dipakai di dalam system hidrolik adalah adalah akumulator jenis gas dan jenis pegas, simbul hidrolik akumulator adalah:

















VII. Studi Kasus & Cara Membaca Sirkuit Hidrolik

Kasus 1 :


jika RV1 di set 120 Bar, RV2 di set 50 Bar maka tekanan yang terukur/terbaca pada Pressure Gauge (PG) adalah :

PG1= ………… Bar , PG2= ………….. Bar, PG3= …………….. Bar

Kasus 2 :



Kasus 3 :


Kasus 4 :

Cara Membaca Sirkuit Hidrolik dan
Contoh Rangkaian Hidrolik


Sirkuit hidrolik 1 :





- Sebutkan nama-nama komponen yang dipakai dalam sirkuit tersebut
- Ceritakan bagaimana sirkulasi fluida hidrolik dalam sirkuit tersebut, dan bagaimana system tersebut bekerja, sirkuit hidrolik tersebut merukan sub sistem dari sirkuit apa ?







Sirkuit hidrolik 2 :



- Sebutkan nama-nama komponen yang dipakai dalam sirkuit tersebut
- Ceritakan bagaimana sirkulasi fluida hidrolik dalam sirkuit tersebut, dan bagaimana system tersebut bekerja, sirkuit hidrolik tersebut merukan sub sistem dari sirkuit apa ?



Sirkuit hidrolik 3 :






- Sebutkan nama-nama komponen yang dipakai dalam sirkuit tersebut
- Ceritakan bagaimana sirkulasi fluida hidrolik dalam sirkuit tersebut, dan bagaimana system tersebut bekerja, sirkuit hidrolik tersebut merukan sub sistem dari sirkuit apa ?












Sirkuit hidrolik 4:









- Sebutkan nama-nama komponen yang dipakai dalam sirkuit tersebut
- Ceritakan bagaimana sirkulasi fluida hidrolik dalam sirkuit tersebut, dan bagaimana system tersebut bekerja, sirkuit hidrolik tersebut merukan sub sistem dari sirkuit apa ?
Diposkan oleh Cecep Jaenudin di 23.32