E-Book Basic Hydraulic Rev 1 PDF [PDF]

Citation preview

MODUL Basic Hydraulic



HYDRAULIC Untuk Lingkungan Sendiri



PEOPLE DEVELOPMENT PT BUKIT MAKMUR MANDIRI UTAMA 2018



KATA PENGANTAR Puji syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, sehingga dapat tersusun buku “ HYDRAULIC “. Buku ini disusun untuk melengkapi bahan pelatihan di lingkungan PT. Bukit Makmur Mandiri Utama khususnya Plant Department. Buku ini disajikan dalam bentuk yang sederhana, dengan harapan dalam pemahamannya akan lebih mudah, khususnya bagi Calon Mekanik atau Junior Mekanik dibidang Alat - Alat Berat. Dengan segala kerendahan hati penyusun menyadari bahwa buku ini masih jauh dari sempurna, maka dengan keterbatasan yang ada penyusun sangat mengharap kritik dan saran dari para pembaca untuk meningkatkan kesempurnaan buku ini sehingga tidak terjadi salah persepsi untuk pemahaman dari isi dan makna terhadap buku ini. Akhirnya penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga terselesaikannya buku ini.



Balikpapan, April 2018



Penyusun Mechanic Development



2|HYDRAULIC



KEBIJAKAN K3LH BUMA



3|HYDRAULIC



VISI DAN MISI BUMA VISI VISION Menjadi perusahaan beromzet milyaran dolar yang menjadi pilihan utama pelanggan, dan bernilai bagi karyawan serta rekanan kami. To be the first choice billion dollar partner of our customers and bring value to our people.



MISI MISSION Memberikan nilai unggul melalui kemitraan strategis dan pemberdayaan komunitas, oleh tim yang kompeten dan berpola piker positif. To provide excellent value through strategic partnering and community engagement delivered by a competent and positive team.



B’EXCITE EXCELLENCE Keunggulan CARING Kepedulian INTEGRITY Integritas TEAMWORK Kerjasama



4|HYDRAULIC



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................. 2 KEBIJAKAN K3LH BUMA ..................................................................................... 3 VISI DAN MISI BUMA ......................................................................................... 4 DAFTAR ISI ......................................................................................................... 5 PENDAHULUAN................................................................................................ 10 1



DASAR – DASAR HIDROLIK ....................................................................... 12 1.1



DASAR HIDROLIK .............................................................................. 12



1.2



MENGAPA MENGGUNAKAN SISTEM HIDROLIK? ............................. 12



1.2.1



Hidrodinamik ........................................................................... 12



1.2.2



Hidrostatik ............................................................................... 12



1.3



SIFAT – SIFAT DASAR ZAT CAIR / FLUIDA ......................................... 13



1.3.1



Keunggulan Tenaga Fluida ....................................................... 16



1.3.2



Cairan mampu menyesuaikan diri sesuai bentuk wadahnya .. 16



1.3.3



Cairan tidak dapat dimampatkan ............................................ 16



1.3.4



Cairan dapat meneruskan pressure ke segala arah ................. 17



1.4



TEKANAN ......................................................................................... 17



1.4.1 1.5



BERAT FLUIDA .......................................................................... 18



ALIRAN (Q) ....................................................................................... 19



1.5.1



Aliran Laminar.......................................................................... 20



1.5.2



Aliran Turbulen ........................................................................ 20



1.6



Hukum Bernoulli .............................................................................. 23



1.7



Gaya dan Kecepatan Piston ............................................................. 24



1.8



Loss of Pressure ............................................................................... 25



5|HYDRAULIC



1.9



Orfices .............................................................................................. 26



1.10 Keuntungan dan Kerugian Sistem Hidrolik di banding Sistem Mekanis........................................................................................................ 26 2



SIRKUIT DASAR DAN KOMPONEN PADA SISTEM HIDROLIK .................... 27 2.1



Open Center Sistem ......................................................................... 27



2.2



Close Center Sistem ......................................................................... 28



2.3



TANKI HIDROLIK ............................................................................... 29



2.3.1



Fungsi Tanki Hidrolik: ............................................................... 29



2.3.2



Tangki Hidrolik dibedakan menjadi: ........................................ 29



2.3.3



Komponen tangki terdiri dari:.................................................. 29



2.4



3



HYDRAULIC PUMP............................................................................ 30



2.4.1



Non Positive Displacement Pump............................................ 30



2.4.2



Positive Displacement Pump ................................................... 30



2.4.3



Gear Pump ............................................................................... 31



2.4.4



Piston Pump ............................................................................. 36



2.4.5



Vane Pump ............................................................................... 38



HYDRAULIC CONTROL VALVE................................................................... 40 3.1



PRESSURE CONTROL VALVE ............................................................. 40



3.1.1



Tipe Poppet .............................................................................. 40



3.1.2



Tipe Piston ............................................................................... 40



3.1.3



Tipe Pilot .................................................................................. 41



3.1.4



Cracking Pressure..................................................................... 41



3.1.5



Setting Pressure ....................................................................... 41



3.1.6



Rated Pressure ......................................................................... 42



3.1.7



Set Pressure (Relief Set Pressure) ............................................ 43



6|HYDRAULIC



3.1.8



Cattering .................................................................................. 43



3.1.9



Pressure Override .................................................................... 44



3.1.10



Surge Pressure (Peak Pressure) ............................................... 44



3.2



3.2.1



Throttle Valve .......................................................................... 45



3.2.2



Suction Valve ........................................................................... 46



3.2.3



Flow Reducting Valve............................................................... 47



3.2.4



Flow Divider Valve ................................................................... 47



3.2.5



Demand Valve .......................................................................... 48



3.2.6



Quick Drop Valve ..................................................................... 48



3.2.7



Pressure Componsated Flow Control ...................................... 50



3.2.8



By-pass Pressure Compensated Flow Control Valve ............... 51



3.3



4



FLOW CONTROL VALVE ................................................................... 45



DIRECTIONAL CONTROL VALVE ....................................................... 52



3.3.1



Spool Valve .............................................................................. 52



3.3.2



Open Center Directional Control Valve in HOLD Position ....... 53



3.3.3



Open Center Directional Control Valve in RAISE Position ....... 54



3.3.4



Valve Port................................................................................. 55



3.3.5



Paralel Valve Circuit ................................................................. 56



3.3.6



Tandem Valve Circuit ............................................................... 56



3.3.7



Basic Nomenclature Spool ....................................................... 57



ACTUATOR ............................................................................................... 58 4.1



PENYEKAT / SEALS ........................................................................... 59



4.2



LINIER ACTUATOR ............................................................................ 60



4.2.1



Single Acting Cylinder .................................................................. 60



4.2.2



Double Acting Cylinder ............................................................ 61



7|HYDRAULIC



4.3



CYLINDER BRAKE, CUSHION DAN PISTON........................................ 62



4.3.1



Cylinder Brake (Stopper Stroke Cylinder) ................................ 62



4.3.2



Cushion .................................................................................... 62



4.3.3



Piston Valve.............................................................................. 62



4.4



SILINDER TELESCOPIC ...................................................................... 63



4.4.1 4.5



Gear Motor ...................................................................................... 65



4.5.1



Travel Motor ............................................................................ 66



4.5.2



Parking Brake ........................................................................... 66



4.5.3



Travel Brake Valve ................................................................... 69



4.6 5



ROTARY ACTUATOR ................................................................. 64



VANE MOTOR................................................................................... 71



SIMBOL –SIMBOL GRAFIK ........................................................................ 73 5.1



SIMBOL DASAR................................................................................. 74



5.2



SIMBOL KOMPONEN DASAR ............................................................ 75



5.3



SIMBOL LINE .................................................................................... 75



5.4



SIMBOL GRAFIK – TANKI HIDROLIK .................................................. 76



5.5



SIMBOL GRAFIK – FILTER FLUIDA ..................................................... 77



5.6



SIMBOL GRAFIK – PUMP .................................................................. 77



5.7



SIMBOL GRAFIK – LINIER ACTUATOR ............................................... 78



5.8



SIMBOL GRAFIK – ROTARY ACTUATOR ............................................ 78



5.9



SIMBOL GRAFIK – VALVE.................................................................. 78



5.10



SIMBOL GRAFIK – ROTARY ACTUATOR ............................................ 82



5.10.1



Pipe Symbol ............................................................................. 82



5.10.2



Instrument Symbol .................................................................. 83



8|HYDRAULIC



9|HYDRAULIC



PENDAHULUAN 1.



Judul Modul a. Basic Knowledge Hydraulic



Uraian Modul ini memberikan pengetahuan dasar - dasar sistem pada hidrolik. Penjelasan dari modul ini memudahkan partisipant untuk mampu mengerti, memahami struktur, fungsi dan cara kerja beberapa component pada sistem hydrolik dan perlengkapan kerja ( attachement ), juga pengetahuan untuk melakukan cara-cara penanganan, pemeriksaan, dan perawatan pada beberapa system dan component pada hidrolik. b.



Pembelajaran & Pengembangan



Untuk memudahkan penyampaian modul ini, siswa perlu dilengkapi dengan Handbook Basic Knowledge Hidrolik, Shop Manual, komponen praktek, tempat kerja yang relevan atau simulasi lingkungan kerja dan peralatan untuk pengembangan / mempraktekkan keterampilan tersebut. c.



Referensi yang di perlukan • Tidak ada rekomendasi yang di haruskan.



d.



Sumber Referensi • Komatsu Unit Instruction Manual (Hydraulic). • Training Aid. • Fundamental CAT (Hydraulic). • Handbook Hyraulic Specialist (BUMA).



Metode Penilaian Kelas dan Workshop Untuk memberikan hasil kerja yang memuaskan dari modul ini, setiap hasil pekerjaan dan penilaian akan menjadi ukuran dari penilaian modul tersebut. Dalam prakteknya, anda diharuskan untuk berpartisipasi di dalam kelas dan tempat kerja dengan mengikuti proses pembelajaran dengan baik. e.



Deskripsi Materi Pembelajaran



Materi pembelajaran Hydraulic System membahas mengenai prinsip dasar hydraulic yang meliputi: • • • • • •



Sifat-sifat fluida. Tekanan dan gaya, satuan tekanan. Hukum Pascal, Tekanan absolute dan tekanan gauge. Gaya dan kecepatan piston, loss of pressure, orifices dan hydraulic oil. Rangkaian dasar cyrcuit Hydraulic. Komponen-komponen hydraulic system, meliputi hydraulic tank, hydrauic pump, hydraulic control valve, hydraulic cylinder, dan hydraulic filter.



10 | H Y D R A U L I C



A.



DESKRIPSI PROGRAM PENDIDIKAN DAN PELATIHAN



1.



Training duration • • •



32 Hours – 4 Days 50% Inclass – Discussion 50% Practice



2.



Jumlah Siswa • Maksimal 14 orang



3.



Training Passed • Peserta dinyatakan lulus jika: a. Nilai post test: 80 b. Nilai praktek: C



4.



Pemberian Sertifikat • Sertifikat akan diberikan kepada siswa yang memenuhi kriteria kelulusan. • Surat keterangan akan diberikan kepada siswa yang memenuhi syarat kehadiran minimal tetapi tidak memenuhi syarat minimal nilai kelulusan.



5.



Sasaran pembelajaran Setelah mengikuti pembelajaran ini secara tuntas, siswa mampu menjelaskan prinsip dasar hydraulic system serta menyebutkan nama dan lokasi, juga menjelaskan fungsi komponen-komponen hydraulic.



11 | H Y D R A U L I C



1



DASAR – DASAR HIDROLIK



1.1



DASAR HIDROLIK Sistem hidrolik sangat penting artinya dalam pengoperasian berbagai alat berat. Dasardasar hidrolik dipakai dalam merancang berbagai terapan sistem hidrolik, sistem steering, sistem brake (rem), power steering, sistem power train, dan transmisi otomatis. Sebelum melanjutkan ke sistem mesin, pemahaman akan dasar-dasar hidrolik harus dikuasai terlebih dahulu. Hidrolik memegang peranan penting dalam pertambangan, konstruksi, pertanian, dan peralatan untuk mengangkat barang-barang berat. Hidrolik digunakan untuk mengoperasikan peralatan untuk mengangkat, mendorong dan menggerakkan barang-barang berat. Sebelum tahun 1950, hidrolik belum dipakai sebagai peralatan pengolah tanah. Sejak saat itulah, bentuk tenaga hidrolik ini menjadi standar pengoperasian mesin. Dalam sistem hidrolik, gaya yang diberikan terhadap fluida dialirkan ke dalam mekanisme mesin. Untuk memahami bagaimana sistem hidrolik bekerja, anda perlu memahami dasar-dasar hidrolik. Hidrolik merupakan ilmu yang mempelajari cairan terkait dengan gerakan dan tekanannyap dalam pipa dan silinder. 1.2



MENGAPA MENGGUNAKAN SISTEM HIDROLIK? Ada banyak alasan mengapa menggunakan sistem hidrolik. Beberapa diantaranya adalah bahwa sistem hidrolik ini sangat multi-guna, efisien dan sederhana untuk menghantarkan tenaga. Ini merupakan tugas sistem hidrolik, yang mengubah tenaga dari suatu bentuk menjadi bentuk yang lainnya. Ilmu hidrolik dapat dibagi menjadi dua bidang besar:



1.2.1



Hidrodinamik Hidrodinamik adalah ilmu yang mempelajari tentang pergerakan cairan. Penerapan pemanfaatan hidrodinamik: a) Kincir air atau turbin; energi yang dipergunakan adalah yang tercipta dari gerakan air. b) Torque Converter.



Gambar 1



1.2.2



Hidrostatik Hidrostatik adalah ilmu yang mempelajari tentang fluida bertekanan. Penerapan hidrostatik: a) Dongkrak hidrolik atau mesin press hidrolik. b) Silinder berpenggerak hidrolik.



12 | H Y D R A U L I C



Pada alat hidrostatik, dorongan akibat cairan yang terjebak (terbatas) menyebabkan perpindahan tenaga. Jika cairan bergerak atau mengalir di sistem, maka akan terjadi gerakan pada sistem tersebut. Misalnya, kalau mendongkrak mobil dengan dongkrak hidrolik, cairan ditekan agar dongkrak naik, mengangkat mobil. Kebanyakan mesin atau perlengkapan hidrolik yang di penggunaan saat ini beroperasi secara hidrostatik. 1.3



SIFAT – SIFAT DASAR ZAT CAIR / FLUIDA Sifat-sifat dasar zat cair/fluida antara lain adalah: 1) 2) 3) 4) 5)



Meneruskan tekanan ke semua arah. Mudah menyesuaikan bentuk. Tidak dapat dimampatkan. Mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah.



Dari sifat-sifat fluida tersebut di atas, maka muncul hukum Pascal. Hukum Pascal banyak dipakai dalam suatu sistem hidrolik. Bunyi hukum Pascal adalah “Zat cair dalam ruangan tertutup dan diam (tidak mengalir) mendapat tekanan, maka tekanan tersebut akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata dan tegak lurus bidang permukaannya“.



Karena pada dasarnya cairan tidak dapat dimampatkan, dan gaya yang disalurkan tidak berkurang ketika melalui cairan dan memberi dampak yang sama di segala daerah botol tersebut, dan karena luas area badan botol lebih besar dibanding dengan leher botol, maka badan botol akan pecah dengan adanya sedikit pressure yang diberikan pada tutupnya.



13 | H Y D R A U L I C



Gambar 3 Gambar 3, menjelaskan hubungan bidang yang menyebabkan gaya yang jauh lebih besar di badan botol daripada yang diberikan pada leher botol. Pada ilustrasi ini, leher botol mempunyai luas bidang 0.001m2. Jika tekanan yang ditimbulkan oleh gaya ini diteruskan sepanjang fluida, mempengaruhi semua bidang yang berdampingan dengan besar yang setara. Ini menunjukkan bahwa bidang yang lebih besar (jumlah inci persegi-nya lebih besar) akan mendapatkan gaya gabungan yang lebih tinggi. Dasar botol seperti diperlihatkan pada Gambar di atas mempunyai jumlah total bidang 0.02m2 dan gaya yang diberikan pada fluida adalah 50N. Sehingga, gaya gabungan pada dasar botol adalah 50N pada setiap 0.001m2. Karena luas dasar botol adalah 0.02m2 maka sebanding dengan 20 bidang dengan ukuran 0.001m2. Gaya yang bekerja pada dasar botol adalah 50N dikali 20 bidang, sehingga gaya gabungan pada bagian bawah botol adalah 20 x 50 = 1000N. Hubungan tersebut digambarkan dengan rumus berikut: Rumus hukum pascal :



F=PXA



Dimana :



F = Gaya (Force) (Kg). P = Tekanan (Pressure) (Kg/cm2) A = Luas Penampang (Area) (cm2)



14 | H Y D R A U L I C



Rumus ini dapat dipergunakan untuk mencari besarnya gaya dan tekanan dan area jika dua dari ketiganya telah diketahui



Gambar 4



15 | H Y D R A U L I C



1.3.1



Keunggulan Tenaga Fluida • • • • •



1.3.2



Melipat gandakan gaya Memindahkan energy Mengubah bentuk energy Mengubah arah energy Mengubah kecepatan gerak



Cairan mampu menyesuaikan diri sesuai bentuk wadahnya



Cairan akan selalu menyesuaikan diri dengan segala bentuk wadah yang melingkupinya. Cairan juga akan mengalir ke segala arah melalui line dan hose yang memiliki berbagai jenis ukuran dan bentuk.



1.3.3



Cairan tidak dapat dimampatkan



Oli hidrolik memampat kira-kira 0,4% pada pressure 1000 psi (6900 kPa). Untuk penerapan mesin hidrolik, oli hidrolik dianggap sangat ideal dan tidak memampat sama sekali. Jika ada suatu unsur yang memampat, maka unsur tersebut membutuhkan ruang yang lebih kecil. Cairan menempati jumlah ruangan atau volume yang sama, bahkan ketika menerima tekanan. Gas kurang sesuai untuk dipergunakan dalam sistem hidrolik karena gas akan memampat dan membutuhkan tempat yang lebih sempit.



16 | H Y D R A U L I C



1.3.4



Cairan dapat meneruskan pressure ke segala arah



Cairan mampu menyalurkan tekanan dengan merata. Tekanan jika diukur pada sembarang titik pada silinder hidrolik atau saluran akan sama besar, dimanapun pengukuran tersebut dilakukan



1.4



TEKANAN Fluida pada sistem hidrolik didorong dari reservoir melalui saluran inlet pompa akibat sejumlah tekanan yang terjadi pada fluida tersebut antara lain: a. Berat fluida b. Disebabkan oleh tekanan atmosfir c. Bisa pula karena adanya tekanan dari tanki yang dibuat bertekanan



17 | H Y D R A U L I C



1.4.1



BERAT FLUIDA



Satu meter kubik air memiliki berat kira-kira 1000kg. Berat ini terdorong kebawah akibat gaya gravitasi, dan menimbulkan tekanan. Gambar 9, menunjukkan bagaimana berat ini tersebar di sepanjang permukaan bejana. Contoh ini menunjukkan, berat keseluruhan yang ditahan oleh bidang yang berukuran satu meter dikali satu meter atau 1m2. Tekanan dengan arah ke bawah dari 1 meter kubik air ialah 9810 Pa. Jika ruang setinggi dua meter air akan menaikkan tekanan sebanyak dua kali lipat pada bidang sama yaitu sebesar 19620 Pa.



Tekanan Gauge dan Tekanan Absolute Dalam melakukan pengukuran tekanan terdapat dua macam pembacaan, yaitu: • •



Tekanan gauge adalah tekanan yang mengabaikan besarnya tekanan udara luar (tekanan atmosfer), atau nilai yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk pada alat pengukur tekanan. Tekanan absolute adalah tekanan yang dipengaruhi oleh besarnya tekanan udara luar.



18 | H Y D R A U L I C



Dengan menghilangkan seluruh tekanan atmosfir, “nilai” nol didapat, dan ini disebut “absolute zero”. Nol absolut ialah 100 kPa. Di bawah ukuran gauge pressure nol dianggap sebagai kevakuman sempurna. ( Tidak ada tekanan absolut di bawah nol). Untuk membedakan antara kedua tekanan, alat ukur yang membaca nilai absolut diberi etiket absolut. Menyatakan ini bahwa nol untuk tekanan ini adalah nol absolut, dan semua pengukuran tekanan positif mulai dari nilai ini. Jika pembacaan tekanan atmosfir mulai dari “nol”, maka tekanan tersebut disebut gauge pressure. Example: Sebuah pressure gauge menunjukkan tekanan sistem sebesar 10 kg/cm2, pada saat tekanan atmosfer 1,033 kg cm2, maka tekanan sistem yang sebenarnya adalah 11,033 kg/cm2. Jadi tekanan absolute system adalah 11,033 kg cm2. 1.5



ALIRAN (Q) Aliran adalah gerakan sejumlah fluida selama waktu tertentu. Fluida pada sistem hidrolik mengalir melalui hose, tube, reservoir dan komponen-komponen. Aliran dilambangkan dengan huruf “Q”, dan biasanya memiliki satuan liter-per menit (LPM) atau gallon per menit, namun dapat juga dengan satuan sentimeter kubik per-menit (cm3/ min) atau sentimeter kubik perdetik (cm3/sec). Dengan memakai rumus di atas, satuan yang benar harus dipergunakan agar persamaannya menjadi setara. Misalnya, jika luas dalam cm bujursangkar, lalu kecepatan dalam cm perdetik atau cm per-menit. Aliran kemudian akan menjadi sentimeter kubik (cc) per detik atau per menit.



19 | H Y D R A U L I C



Pada dasarnya aliran adalah kecepatan sejumlah fluida yang melalui titik tertentu. Untuk menggambarkannya, bayangkan luas penampang bagian dalam pipa. Jika penampang ini dialiri fluida dengan laju satu meter dalam satu detik, maka fluida akan terdorong sejauh satu meter setiap detik. Volume fluida itu adalah luas penampang dikali panjang pipa. Dari analogi diatas diperoleh rumus dasar aliran hidrolik: Aliran = Area x Velocity, atau Q = A x V



1.5.1



Aliran Laminar Aliran Laminar merupakan aliran pada sistem hidrolik yang merupakan perpindahan fluida dengan lancar dari satu titik menuju titik lain; semua partikel fluida akan bergerak parallel ke semua arah tertentu, atau disebut juga aliran laminar (gambar 11), dan ini adalah kondisi yang paling ideal.



1.5.2



Aliran Turbulen Sebenarnya, aliran pada hidrolik sistem lebih sering mengalami banyak ketidak teraturan dari pada yang diinginkan. Walaupun fluida secara umum mengalir menuju arah tertentu yang diinginkan, juga mengalir melalui saluran kecil, hambatan pada sudut yang tajam, melalui orifice, melewati tikungan tajam.



20 | H Y D R A U L I C



Pada



Gambar 12, partikel fluida mengalir dengan tidak beraturan, menyebabkan gesekan dan gerakan yang tak efisien. Aliran sejenis ini, disebut aliran turbulen, yang merupakan aliran yang tak diinginkan dan boros. Sayangnya, seekonomis apa pun suatu sistem hidrolik, pada kenyataaanya masih mengalami turbulensi aliran.



Penurunan Tekanan Ketika fluida mengalir melewati orifice, seperti terlihat pada Gambar 21, maka fluida tersebut akan kehilangan sebagian dari energinya. Ini terlihat dimana tekanan akan lebih rendah di daerah downstream orifice, seperti ditunjukkan oleh kedua pressure gauge. Perbedaan tekanan di antara di daerah upstream dan di daerah downstream disebut pressure drop, yaitu penurunan tekanan yang disebabkan oleh hambatan aliran (orifice).



21 | H Y D R A U L I C



Besarnya penurunan tekanan akan bervariasi, tergantung pada: • • •



Laju aliran melewati orifice. Ukuran orifice. Kemudahan fluida untuk mengalir (viskositas).



Aliran pada downstream harus sama dengan aliran pada downstream seperti Gambar 13, karena tidak ada keborocan aliran fluida. Namun, karena tekanan fluida di daerah downstream lebih rendah, maka tenaga dari fluida akan kurang. Hukum ilmu fisika menyebutkan bahwa tenaga tidak bisa dihilangkan, oleh karena itu pengurangan tenaga pada aliran karena terbentuknya panas akibat orifice.



Jika besarnya penurunan tekanan tergantung di banyaknya mengalir melewati restriction, sehingga dapat disimpulkan bahwa bahwa jika tidak ada aliran, akan tidak ada penurunan tekanan. Ini ditunjukkan pada Gambar 12. Tidak adanya aliran pada pipa menyebabkan tekanan akan setara pada kedua sisi. Dengan tak ada aliran dan tak ada penurunan tekanan, akan tidak ada panas yang dihasilkan dan tidak akan ada penurunan tenaga. Hubungan langsung antara aliran dan tekanan merupakan pertimbangan dalam sistem hidrolik; jika tidak ada aliran pada titik A dan titik B, maka tidak akan ada penurunan tekanan (pressure drop). Begitu juga sebaliknya, jika tidak ada perbedaan tekanan antara titik A & B maka tentunya tidak ada aliran diantara kedua titik ini.



22 | H Y D R A U L I C



1.6



Hukum Bernoulli Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah tekanan dan energi kinetic pada beberapa titik pada sistem harus konstan jika aliran konstan. Jika fluida mengalir melalui diameter yang berbeda seperti ditunjukkan pada Gambar 15, maka kecepatan alir (velocity) juga akan berbeda. Pada sisi kiri, areanya luas sehingga kecepatan alir (velocity) akan rendah. Pada bagian tengah, kecepatan alir (velocity) akan meningkat disebabkan luas area kecil. Juga pada sisi kanan, luas area meningkat kembali sama dengan yang kiri, sehingga kecepatan aliran akan turun.



Bernoulli membuktikan bahwa tekanan pada daerah C akan lebih rendah daripada tekanan di area A dan B karena peningkatan kecepatan aliran (velocity). Peningkatan kecepatan alir pada titik C berarti peningkatan energi kinetik. Energi kinetic akan meningkat hanya jika tekanan turun. Pada titik B, energi kinetic yang berlebih telah dirubah kembali menjadi tekanan dan aliran akan turun. Jika tidak ada hilang tenaga karena gesekan (friction loss), tekanan pada titik B akan sebanding dengan tekanan pada titik A.



Gambar 16 menunjukkan efek kombinasi dan perubahan kecepatan aliran. Penurunan tekanan (pressure drop) dari maksimum di C menuju nol di B. Pada D, kecepatan meningkat,



23 | H Y D R A U L I C



sehingga tekanan akan turun. Pada E, ketinggian fluida akan meningkat dan banyak energi kinetik dirubah menjadi tekanan karena kecepatan aliran (velocity) turun. Juga pada F, ketinggian fluida turun karena kecepatan aliran (velocity). Sederhananya, hokum Bernauli menyatakan bahwa: • •



1.7



Jika aliran meningkat, tekanan turun. Jika aliran turun, tekanan meningkat.



Gaya dan Kecepatan Piston



Jika sisi bottom hydraulic cylinder pada gambar di atas mendapat oil flow, maka akan timbul tekanan P1. Tekanan tersebut mengakibatkan gaya dorong F1 yang arahnya ke kanan dan besarnya adalah F1 = P1 X A. Oli yang ada di sisi head juga menghasilkan gaya dorong F2 yang arahnya ke kiri dan besarnya adalah F2 = P2 X B. Dengan demikian yang menggerakkan piston ke arah yang sesungguhnya adalah selisih antara F1 dan F2. Sesuai dengan hukum Pascal, besar kecilnya gaya dorong F bergantung pada tinggi rendahnya tekanan P atau besar kecilnya luas penampang piston A. Kecepatan gerak piston ditentukan dengan rumus : V = Q/A Dimana:



V = Kecepatan (Velocity) (cm/menit). Q = Kapasitas (Quantity) (cm3/menit). A = Luas penampang (Area) (cm2).



24 | H Y D R A U L I C



1.8



Loss of Pressure Zat cair/fluida yang mengalir mempunyai karakteristik yang berbeda dengan zat cair/fluida yang diam. Jika aliran ditutup sebagian oleh plat seperti ditunjukkan pada gambar di bawah, maka kecepatan aliran di sekitar plat akan naik. Perbedaan kecepatan aliran menyebabkan tekanan turun atau hilang (kerugian tekanan), yaitu karena viscositas zat cair/fluida itu sendiri yang menimbulkan tahanan gesek. Hal ini terjadi pada aliran zat cair/fluida yang mengalir dalam pipa yang panjang. Gesekan yang terjadi adalah persinggungan antara dinding pipa sebelah dalam dengan zat cair/fluida.



Gambar 19 menunjukan pengisian secara mendadak ke dalam saluran yang penampangnya persegi dan pembelokan arah aliran akan menaikan tahanan alir pada zat cair/fluida tersebut. Naiknya kecepatan aliran secara mendadak akan meningkatkan tahanan gesek yang diakibatkan oleh gelombang dan pusaran aliran zat cair/fluida. Peristiwa ini disebut turbulent flow. Loss of pressure dalam pipa atau saluran berbanding lurus dengan flow rate dan viscosity zat cair/fluida. Elemen kertas pada oil filter dan air cleaner memiliki lubang-lubang yang banyak jumlahnya agar oli atau udara dapat melewati filter. Jika elemen buntu, maka luasan yang dapat dilewati oli atau udara menjadi sempit, hal ini akan menyebabkan naiknya kecepatan aliran (velocity) oli atau udara, sehingga tekanan hilang semakin besar pula. Semua kerugian tekanan akan berubah menjadi panas (kalor).



25 | H Y D R A U L I C



1.9



Orfices Orifice adalah lubang kecil yang terdapat dalam pipa/saluran untuk mempersempit aliran zat cair/ fluida. Kecepatan aliran setelah melewati orifice akan meningkat jika flow-nya tetap. Naiknya kecepatan aliran akan menyebabkan turunnya tekanan yang berbanding lurus dengan flow dan berat jenis zat cair/fluida serta berbanding terbalik dengan diameter orifice.



1)



1.10



Sifat-ifat orfice: • Tekanan hilang akan tinggi jika aliran dihambat. • Tekanan hilang akan semakin tinggi jika orifice semakin panjang. • Tekanan hilang akan semakin tinggi jika jumlah aliran dan nilai berat jenis zat cair/fluida semakin besar. • Tekanan hilang akan semakin tinggi jika orifice semakin sempit. • Energi yang hilang akan dirubah menjadi panas (kalor).



Keuntungan dan Kerugian Sistem Hidrolik di banding Sistem Mekanis Dalam sebuah sistem hidrolik akan didapatkan keuntungan-keuntungan bila dibandingkan dengan sistem mekanik antara lain: 1) Pemindahan gaya dan daya lebih besar. 2) Pengaturan arah, kece atan dan tekanan dapat dilakukan dengan mudah. Sehingga gerakan bisa lebih teratur. 3) Suatu pembalikan arah secara cepat dapat dilakukan dengan mudah. 4) Pemindahan gaya dapat dilakukan ke tempat yang jauh , yaitu dengan memasang jaringan pipa, tanpa mengganggu sistem yang lain. 5) Penempatan dan pengaturan komponen-komponen hidrolik lebih sederhana dan tidak diperlukan tempat yang besar. Sedangkan kerugian-kerugiannya adalah: 1) 2) 3)



Bagian-bagian tertentu harus dibuat sangat cermat. Karena gesekan di dalam saluran-salurannya bisa menyebabkan oli panas dan ini akan menyebabkan perubahan viskositas oli. Goyangan dan penyusutan pipa-pipa dan hose karena tekanan dapat menyebabkan lepasnya sambungan-sambungan



26 | H Y D R A U L I C



2 2.1



SIRKUIT DASAR DAN KOMPONEN PADA SISTEM HIDROLIK



Open Center Sistem Pada open center system, jika control valve dalam keadaan netral, aliran oli yang di-supply oleh pompa langsung dikembalikan ke tangka hidrolik. Pada saat itu, flow-nya maksimum sedangkan pressure-nya nol.



Aplikasi open center sistem



27 | H Y D R A U L I C



2.2



Close Center Sistem Pada close center system, jika control valve dalam keadaan netral, saluran dari pompa akan tertutup. Sehingga tekanan sistem akan meningkat dan jika sudah mencapai batas yang sudah ditentukan, supply pompa dikurangi atau dihentikan sama sekali untuk menjaga tekanan dalam sistem agar tetap pada tekanan maksimum sistem.



28 | H Y D R A U L I C



2.3



2.3.1



TANKI HIDROLIK



Fungsi Tanki Hidrolik: • •



2.3.2



Tempat panampungan / penyediaan oli. Pendinginan oli yang kembali dari sistem.



Tangki Hidrolik dibedakan menjadi: 1.



Tidak berhubungan dengan udara luar ( pressurized ) • Dibatasi ( limited ) Contoh : Excavator. • Tidak dibatasi ( limited ) Contoh : Bulldozer D155A-1. 2. Berhubungan dengan udara luar ( Unpressurized ) • Contoh : Forklift.



2.3.3



Komponen tangki terdiri dari: • • • • • •



Tutup pengisian (Fill cap) Gelas takar (Sight glass) Breather (Biasanya di lengkapi dengan Pressure dan Vacum Valve) Saluran suply dan kembali (Di bagian belakang tanki) Saluran pembuangan (Drain line) Pressure dan vacum valve



29 | H Y D R A U L I C



2.4



2.4.1



HYDRAULIC PUMP Semua pompa menghasilkan aliran (flow). Prinsip operasinya disebut displacement, dimana zat cair atau fluida diambil dan dipindahkan ke tempat lain. Displacement adalah volume zat cair yang dipindahkan tiap cycle (putaran) dari pompa. Pompa mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga hidrolik. Klasifikasi Pompa Pada dasarnya pompa hidrolik terbagi menjadi menjadi non positive displacement pump dan positive displacement pump



Non Positive Displacement Pump Contoh pompa jenis ini adalah pompa impeller, pompa propeller. dan pompa sentrifugal. Pompa jenis non positive displacement memiliki karakteristik sebagai berikut: 1) Internal leakage besar. 2) Perubahan tekanan mempunyai pengaruh yang besar terhadap kapasitasnya. 3) Perubahan temperatur mempunyai pengaruh yang besar terhadap kapasitasnya.



2.4.2



Positive Displacement Pump Contoh Pompa jenis ini adalah pompa gear, pompa piston dan pompa vane. Pompa jenis positive displacement memiliki karakteristik sebagai berikut: 1) Internal leakage kecil (dibuat seal atau presisi). 2) Perubahan tekanan berpengaruh kecil terhadap kapasitasnya (dengan dibuat presisi atau seal akan melawan kebocoran pada saat tekanan naik). 3) Perubahan temperatur berpengaruh kecil terhadap kapasitasnya.



30 | H Y D R A U L I C



Positive displacement secara umum pompa jenis ini dibagi menjadi dua tipe, yaitu : 2.4.2.1



Fixed Displacement Pump Yaitu, Setiap putaran pompa menghasilkan volume oli yang sama dan tidak dapat dirubah-rubah.



2.4.2.2



Variable Displacement Pump Yaitu, Setiap putaran pompa menghasilkan volume oli yang tidak sama (bervariasi).



2.4.3



Gear Pump Pompa roda gigi ( gear pump ) banyak sekali dipergunakan pada sistem karena pompa ini sangat sederhana dan ekonomis. Pompa ini tergolong pompa fixed displacement. Gear pump digolongkan menjadi dua yaitu:



31 | H Y D R A U L I C



2.4.3.1



Internal Gear Pump



2.4.3.2



External Gear Pump



32 | H Y D R A U L I C



Gear pump yang dipergunakan pada unit-unit Komatsu berbeda-beda jenisnya disesuaikan dengan fungsinya. External gear pump diklasifikasikan kedalam lima (5) jenis, yaitu : 1. 2. 3. 4. 5.



FAL/R dengan tekanan 30 Kg/cm2. GAL/R dengan tekanan 125 Kg/cm2. PAL/R dengan tekanan 140 Kg/cm2. KAL/R dengan tekanan 175 Kg/cm2. SAL/R dengan tekanan 210 Kg/cm2.



33 | H Y D R A U L I C



2.4.3.3



Internal Oil Leakage Internal oil leakage adalah kebocoran oli dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah melalui gap atau clearance yang terdapat pada pompa. Pada pompa roda gigi (gear pump) terdapat clearance antara gear dengan case, antara gear dan side plate dan antara drive gear dengan driven gear yang memungkinkan oli bocor. Oli yang bocor ini juga dimanfaatkan untuk pelumasan. Gambar di bawah menunjukkan tempat-tempat yang memungkinkan oli bocor. Kebocoran oli ini menyebabkan jumlah oli yang di-delivery berkurang. Semakin tinggi tekanan discharge, semakin banyak oli yang bocor. Semakin besar clearance juga menyebabkan semakin banyaknya oli yang bocor. Denikian pula bila oli yang digunakan terlalu encer.



Gambar 31 Adapun sumber internal leakage tersebut adalah: -



Antara ujung gigi dengan rumahnya, disebut top clearance. Antara sisi gigi dengan sisi plat, disebut side clearance.



Berdasarkan Internal leakage tersebut dan berdasarkan konstruksinya, maka eksternal gear pump digolongkan menjadi dua, yaitu: a.



b.



Fixed side plate type Side plate pompa ini tidak dapat bergeser-geser. Kontruksinya ada yang menjadi satu dengan housing dan ada pula yang terpisah, tetapi diikat terhadap housingnya. Pompa ini mempunyai discharge pressure antara 30 Kg/cm2 sampai dengan 125 Kg/cm2 dengan volumetric efficiency 75% s/d 80%. Komatsu menamakan pompa jenis ini tipe FAL/R dan GAL/R. Movable side plate type (pressure balancing type) Side plate pompa ini dapat bergeser-geser untuk semakin menjepit gear bila tekanan naik, sehingga internal leakage dapat diperkecil sebab side clearance juga kecil. Pompa ini mempunyai discharge pressure lebih besar, yaitu mulai dari 140 Kg/cm2 dengan



34 | H Y D R A U L I C



volumetric efficiency adalah 93% pada maksimum rpm dan sekitar 88% pada setengah maksimum rpm dengan tekanan yang maksimum. Gaya yang Mendorong Gear Pump Gambar dibawah menunjukkan arah gaya yang mendorong gigi-gigi gear pump, dimana gaya yang terjadi adalah pada sisi discharge dan akan memaksa gigi-gigi bertahan ke sisi suction.



Agar pompa tahan lama, maka gaya dorong di sisi discharge harus diimbangi dengan gaya dorong lain yang berlawanan. Untuk keperluan ini ada beberapa jalan yang ditempuh antara lain V-groove, balancing line dsb. Selain itu, diperlukan juga gaya pada bagian belakang pompa untuk menekan bushing agar side clearance thdak membesar pada saat tekanan meningkat di sisi discharge. Hal ini dilakukan dengan menyalurkan oli yang bertekanan tinggi di sisi discharge ke cover untuk mendorong bushing atau side plate. Nama saluran ini adalah high pressure oil introduction hole. Bagian yang perlu tekanan terbesar adalah sisi discharge pada bushing, sedang sisi suction kecil saja untuk menyalurkan balancing pressure.



35 | H Y D R A U L I C



Sewaktu gigi-gigi pompa bertemu (mesh), ada sebagian oli yang terjebak di sela-sela gigi pompa. Ketika ruangannya menyempit dan oli terjebak di sela-selanya akan menyebabkan tekanan naik. Tekanan tinggi ini akan mendorong gigi-gigi pompa dan merusak bagian-bagian pompa.



Untuk melepaskan tekanan ini dibuatlah entrapment relief groove yang terdapat pada side plate atau pada bushing. Ada juga yang menyebut entrapment relief groove ini sebagai relief notch. Sedangkan di sisi suction, dibuat entrapment vacuum groove untuk mencegah kevakuman di sisi suction pada saat awal pompa mulai bekerja.



2.4.4



Piston Pump



Piston pump sering sekali dipakai pada sistem hidrolik yang modern, dimana digunakan kecepatan tinggi (high speed) dan tekanan tinggi (high pressure). Bagaimanapun, konstruksi piston pump adalah lebih rumit dan relatif lebih mahal dibandingkan pompa hidrolik lainnya. Piston pump dapat dibuat fixed atau variable displacement. Piston pump terbagi menjadi dua, yaitu axial piston pump dan radial piston pump. 2.4.4.1



Axial Piston Pump Pada axial piston pump, piston dipasang berbaris parallel (in line parallel) dengan shaft pompa (pump’s axis). Axial piston pump terbagi menjadi dua, yaitu in line axial piston pump dan bent axis axial piston pump.



36 | H Y D R A U L I C



•



•



In line axial piston pump In line axial piston berdasarkan konstruksinya terbagi menjadi dua, yaitu : In line axial piston pump - variable displacement Pada pompa tipe ini, langkah piston dapat berubah karena swash plate (kemiringan swash plate dapat berubah-ubah), dimana piston ditumpu dapat bergerak sehingga menentukan langkah piston. In line axial piston pump - fixed displacement Pada pompa tipe ini, kemiringan swash plate dibuat tetap (fixed), sehingga langkah piston selalu tetap. Dengan demikian konstruksi pompa lebih sederhana, karena tidak dilengkapi servo divice (alat yang mengatur sudut swash plate).



2.4.4.2 Bent axis axial piston pump Konstruksi pompa ini sudah dibuat menyudut sedemikian rupa dan sedutnya tetap. Radial Piston Pump Radial piston pump mudah dibuat dibandingkan pompa-pompa lainnya. Pompa tipe ini bisa direncanakan untuk tekanan tinggi, volume yang besar, kecepatan tinggi dan variable displacement. Radial piston pump terbagi menjadi dua, yaitu radial piston pump rotating cam dan radial piston pump rotating piston.



37 | H Y D R A U L I C



-



Radial piston pump rotating cam Pada pompa tipe ini untuk mendapatkan langkah piston, cam yang berputar. -



Radial piston pump rotating piston



Pada pompa tipe ini, piston diputar oleh drive shaft, sedangkan cam-nya tetap (tidak berputar)



2.4.5



Vane Pump Vane pump terbagi menjadi 2 (dua), yaitu balanced vane pump dan unbalanced vane pump.



38 | H Y D R A U L I C



2.4.5.1



Balance Vane Pump



Desain ini memiliki sepasang inlet dan outlet port yang berseberangan. Ketika port ditempatkan tepat berseberangan satu sama lain, Gaya yang lebih besar dihasilkan pada outlet port saling dihilangkan satu sama lain. Hal ini mencegah pembebanan samping (side-loading) pada shaft pompa pump dan bearing dan berarti bahwa shaft shaft dan bearing hanya harus memikul beban torsi dan beban luar (external). Ketika terdapat dua lobe pada cam ring setiap putaran, displacement pompa meningkat menjadi dua kali. 2.4.5.2



Unbalanced Vane Pump



Ketika rotor berputar mengitari bagian dalam displacement ring, maka vane akan keluar masuk melalui slot rotor untuk menjaga penyekatan pada displacement ring. Keitka vane keluar dari slot rotor, volume antara vane tersebut berubah. Terjadi peningkatan volume. Peningkatan volume ini menimbulkan sedikit kondisi vakum yang memungkinkan oli pada inlet terdorong ke rongga di antara vane oleh adanya tekanan atmosfir ataupun tekanan tangki . Ketika rotor terus berputar, penurunan jarak yang terjadi antara displacement ring dan rotor tersebut menyebabkan penurunan volume. Oli terdorong keluar dari bagian rotor menuju output pump.



39 | H Y D R A U L I C



3



HYDRAULIC CONTROL VALVE



Hydraulic pump menghisap oli dari hydraulic tank kemudian men-supply sistem. Aliran yang dihasilkan hydraulic pump tersebut dinaikkan tekanannya, diatur jumlah alirannya dan diatur arah alirannya untuk mengoperasikan perlengkapan kerja unit. Pengaturan ini dilaksanakan oleh hydraulic control valve (katup pengontrol hidrolik). Berdasarkan fungsinya, hydraulic control valve terbagi menjadi tiga jenis yaitu: • Pressure control valve (katup pengontrol tekanan). • Flow control valve (katup pengontrol jumlah aliran). • Directional control valve (katup pengontrol arah aliran). 3.1



PRESSURE CONTROL VALVE



Pressure control valve adalah katup yang mengatur tekanan dalam hydraulic circuit dengan mengembalikan semua atau sebagian oli ke tanki (Proses ini di sebut ''Relieving'') apabila tekanan di dalam sirkuit mencapai setting pressure-nya. Pressure control valve terbagi menjadi 3 (tiga) tipe, yaitu: 3.1.1



Tipe Poppet



Konstruksinya pressure control valve tipe poppet terdiri dari valve, spring dan adjusting screw beserta shim/nut.



3.1.2



Tipe Piston Kontruksinya pressure control valve tipe piston ditunjukan oleh gambar di bawah.



40 | H Y D R A U L I C



3.1.3



Tipe Pilot Kontruksinya pressure control valve tipe pilot ditunjukan oleh gambar di bawah.



3.1.4



Cracking Pressure Ketika gaya akibat peningkatan tekanan oli melawan gaya spring relief valve, valve bergerak melawan spring dan mulai membuka. Tekanan yang dibutuhkan supaya valve mulai membuka disebut ''cracking pressure''. Bukaan Valve hanya cukup untuk membuang kelebihan aliran oli mengalir melaluinya menuju tangki.



3.1.5



Setting Pressure Peningkatan tahanan aliran oli akan meningkatkan kelebihan volume oli dan meningkatkan tekanan sirkuit. Penignkatan tekanan sirkuit akan melawan gaya spring dan kemudian relief valve terbuka. Process ini akan berulang-ulang hingga volume maksimum oli (aliran pompa maksimal) mengalir memalui relief valve. Hal ini disebut ''Relief pressure setting''. Relief valve yang sederhana umumnya digunakan pada kondisi tingkat kelebihan volume oli rendah atau pada saat dibutuhkan response yang cepat. Hal ini menyebabkan relief valve sederhana ideal untuk membuang tekanan kejut atau sebagai safety valve.



41 | H Y D R A U L I C



Pilot operated relief valve sering dipergunakan pada sistem yang membutuhkan volume oli yang besar dan perbedaan yang kecil antara cracking pressure dan full flow pressure.Pada pilot operated relief valve, pilot valve (simple relief valve) mengontrol main unloading valve. Memiliki ukuran yang kecil dan tidak dapat mengalirkan volume oli dalam jumlah besar. Spring pada pilot valve lebih kecil sehingga memungkinkan dilakukan pengontrolan tekanan sistem dengan presisi. Hal ini menyebebkan perbedaan antara pilot valve cracking dan maximum pressure diposisi minimal. Unloading valve dapat mengalirkan semua aliran oli pompa pada kondisi maximum relief pressure. Unload valve menggunakan tekanan oli dari sistem supaya tetap tertutup. Oleh karena itu, spring unloading valve tidak dibutuhkan yang kuat dan berat dan akan memungkinkan pengontrolan tekanan bukaan lebih presisi. Oli dari sistem mengalir menuju relief valve housing, melalui unloading valve orifice dan mengisi unloading valve spring chamber. Oli pada unloading valve spring chamber menyentuh area yang kecil pada pilot valve. Hal ini memungkinkan pilot valve menggunakan spring yang kecil untuk mengontrol tekanan tinggi. Ketika tekanan oli pada sistem meningkat, tekanan pada unloading valve spring chamber juga meningkat dan tekanan oli akan sama pada kedua sisi unloading valve. Kombinasi gaya tekanan oli pada unloading valve spring chamber dan gaya spring pada bagian atas unloading valve akan memiliki nilai yang lebih besar dibanding tekanan oli dibagian bawah valve. Gaya kombinasi pada spring chamber menjaga unloading valve tertutup. Ketika tekanan oli pada sistem melampaui setting pilot valve spring setting, pilot valve terbuka. Terbukanya pilot valve memungkinkan oli pada unloading valve spring chamber mengalir menuju tangki. Pilot valve opening (orifice) lebih besar dari unloading valve orifice. Oleh karena itu, aliran oli melewati pilot valve akan lebih cepat dibanding yang melewati unloading valve orifice. Hal ini memungkinkan turunnya tekanan pada unloading valve spring chamber. Gaya karena tekanan oli sistem menggerakkan unloading valve melawan spring. Aliran oli dari pompa yang berlebihan mengalir melalui throttling hole pada unloading valve menuju tangki. Throttling hole memungkinkan unloading valve membuang sejumlah volume oli yang dibutuhkan untuk menjaga tekanan pada nilai tertentu.



3.1.6



Rated Pressure Rated pressure adalah nilai tekanan maksimum yang dihasilkan secara kontinyu (Terus-menerus/ konstan), atau biasanya kita sebut sebagai “Relief Setting Pressure”. Sebagai contoh sebuah pompa yang dapat beroperasi secara kontinyu



42 | H Y D R A U L I C



di bawah tekanan operasi 250kg/cm2, nilai rated pressurenya adalah 250kg/cm2 biarpun sebenarnya pompa tetap dapat bertahan samapi tekanan 300 Kg/cm2.



3.1.7



Set Pressure (Relief Set Pressure) Rated pressure PT, adalah dinyatakan dalam berbagai Bulu Manual termasuk Shop Manual sebagai “Set Pressure”, nilai tekanan ini dihasilkan saat output pompa mengalir melalui pressure control valve (Main relief valve, safety valve) • Grafik Cracking & Setting Pressure Grafik cracking & setting pressure pada katup pengontrol tekanan ditunjukkan pada gambar dibawah ini:



3.1.8



Cattering Chatter adaslah kondisi dimana terjadi getaran singkat pada valve (Contoh pada relief valve) yang disebabkan oleh cairan (oli) yang melewatinya. Kondisi ini menyebabkan valve seolah-olah membentur valve seat (dudukan valve), hingga mengeluarkan suara dentuman (noise) yang terjadi berulang-ulang. Ini terjadi saat valve merelief oli ke tangki, tekanan oli fluktuatif dan saat tekanan tiba-tiba turun significant valve akan menutup kembali diikuti pembukaan yang juga tibatiba (kasar). Dapat kita tarik kesimpulan bahwa terjadi kondisi buka-tutup pada valve yang terjadi dengan cepat dan tiba-tiba.



43 | H Y D R A U L I C



3.1.9



Pressure Override Main relief dan safety valve keduanya adalah pressure control valve. Salah satu karakteristik dari pressure control valve yang terlihat secara grafis pada gambar diatas. Kita asumsikan bahwa tekanan PT adalah Rated Pressure yang diperoleh saat total aliran oli dari pompa direlief melalui relief valve, tekanan Pc adalah dimana oli mulai di alirkan ke tangki yang besarnya akan lebih kecil daripada tekanan PT yang kemudian disebut “Cracking Pressure”. Perbedaan tekanan PT dan Pc yang semakin kecil menunjukkan performance valve yang baik. Hubungan tersebut dinyatakan dalam rumus



3.1.10



Surge Pressure (Peak Pressure) Surge pressure adalah nilai maksimum dari kenaikan yang tiba-tiba dan sementara tekanan dalam system hydraulic. Misalkan, jika sebuah directional control valve dalam sirkuit hydraulic bekerja pada tekanan 110 Kg/cm2 yang tibatiba tertutup, tekanan mungkin akan naik hingga 180 Kg/cm2 dalam waktu singkat. Kondisi inilah yang dimaksud dengan “Surge” pressure. Hal-hal yang bisa timbul akibat Surge Pressure adalah : •



Terhambatnya flow oli secara tiba-tiba disebabkan oleh proses menutup control valve yang kasar (Abrupt stoppage) .



44 | H Y D R A U L I C



• •



3.2



Aliran oli yang terlalu cepat saat oli mengalir dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah (Quick movement of hydraulic oil) diakibatkan oleh pembukaan control valve yang sangat cepat. Dapat mengakibatkan timbulnya kavitasi dalam system.



FLOW CONTROL VALVE Flow control valve adalah katup yang berfungsi mengatur jumlah aliran oli yang akan masuk ke actuator. Katup-katup yang termasuk kedalam katup pengontrol jumlah aliran adalah throttle valve, suction valve, flow reducing valve, flow divider valve, demand valve, dan quick drop valve.



3.2.1



Throttle Valve Konstruksi throttle valve terlihat pada gambar di bawah. Throttle valve berfungsi untuk mengalirkan oli ke dua arah dimana arah aliran kembali dipersempit, sehingga kapasitas oli yang mengalir menjadi kecil. Throttle valve banyak digunakan pada lift cylinder pada forklift. Konstruksi dari throttle valve ditunjukkan oleh gambar di bawah.



45 | H Y D R A U L I C



3.2.2



Suction Valve Nama lain suction valve adalah make-up valve, intake valve, suction return valve, vacuum valve atau antivoid valve. Suction valve berfungsi untuk mencegah



kevacuman di dalam sirkuit hidrolik. Suction valve biasanya terletak antara control valve dan actuator. Konstruksi dari suction valve ditunjukkan oleh gambar di bawah.



46 | H Y D R A U L I C



3.2.3



Flow Reducting Valve Flow reducing calve atau flow check valve berfungsi untuk mengurangi jumlah oli yang akan menuju actuator agar gerakan actuator menjadi lambat sesuai dengan load/bebannya. Lambatnya gerakan actuator tersebut mempermudah operator saat memposisikan attachment. Flow reducing valve banyak digunakan pada tilt cylinder pada bulldozer. Konstruksi dari flow reducing valve ditunjukkan oleh gambar di bawah.



3.2.4



Flow Divider Valve Flow divider valve berfungsi untuk membagi aliran oli dari satu pompa menjadi dua aliran dimana salah satu alirannya konstan. Flow devider valve banyak digunakan pada motor grader. Konstruksi dari flow devider valve ditunjukkan oleh gambar di bawah.



47 | H Y D R A U L I C



3.2.5



Demand Valve Demand valve berfungsi untuk menjaga agar aliran oli yang menuju ke sistem steering selalu konstan. Demand valve banyak digunakan pada wheel loader dan dump truck. Konstruksi dari demand valve ditunjukkan oleh gambar di bawah.



•



•



•



3.2.6



Karakteristik Demand Valve: Pada saat putaran engine masih rendah, sirkuit steering disupply oleh steering pump dan work equipment pump ( switch pump ) sehingga jumlah oli yang dibutuhkan sirkuit steering akan terpenuhi. Pada saat putaran engine sedang ( medium ), sirkuit steering disupply oleh steering pump dan sebagian work equipment pump ( switch pump ). Kelebihan oli tidak diberikan ke sirkuit, steering ini disalurkan ke work equipment circuit ( sirkuit perlengkapan kerja ). Dengan demikian jumlah oli yang dibutuhkan oleh sirkuit steering terpenuhi. Pada waktu putaran engine tinggi, sirkuit steering hanya disupply oleh steering pump. Sedangkan work equipment pump melayani work equipment circuit saja.



Quick Drop Valve Quick drop valve berfungsi untuk mempercepat penurunan blade sewaktu control valve posisi lower, dimana oli dari sisi cylinder head disalurkan ke sisi cylinder bottom. Quick drop valve banyak digunakan pada lift cylinder bulldozer. Konstruksi dari quick drop valve ditunjukkan oleh gambar di bawah



48 | H Y D R A U L I C



49 | H Y D R A U L I C



3.2.7



Pressure Componsated Flow Control Pressure compensated flow control valve dipergunakan untuk menyediakan output aliran yang konstan ke masing-masing cabang sirkuit tergantung pada tekanan input atau tekanan karena beban. Valve ini dapat berupa tipe piston atau tipe spool. Pada kedua jenis valve, tingkat aliran yang konstan dicapai dengan menggunakan spring untuk menjaga penurunan tekanan yang konstan sepanjang orifice. Ketika tekanan input meningkat, aliran output akan terhambat saat piston atau spool tertutup. Hal ini mencegah peningkatan aliran output saat terjadi peningkatan tekanan pada sisi input dengan memanfaatkan aliran untuk mendorong valve.



Ketika beban kerja meningkat, tekanan pada saluran output meningkat, sehingga dirasakan pada spring chamber yang berada disisi kanan "hydrostat" piston. Tekanan inlet disebelah kiri hydrostat piston juga akan meningkat ke nilai tertentu untuk melawan tekanan disisi kanan hydrostat, ditambah nilai spring. Pada titik ini, hydrostat akan meluncur ke kanan, memungkinkan kelebihan aliran mengalir melalui saluran tangki. Kemudian , tergantung pada tekanan disisi kanan hydrostat kemudian tekanan disebelah kiri akan lebih tinggi akibat adanya gaya spring. Hal ini memungkinkan penurunan tekanan yang konstan sepanjang orifice yang menjaga tekanan yang telah diatur mengalir ke outlet. Jika tekanan outlet yang sudah diatur melampaui settingan pilot spring dibagian dalam hydrostat, tekanan pada spring chamber akan dibatasi dan valve akan berfungsi sebagai relief valve.Desain alternative lainnya dimana aliran output dikontrol oleh sebuah orifice pada main spool. Spring disisi kanan spool menjaga penurunan tekanan yang konstan dan oleh karena itu aliran akan konstan disepanjang



50 | H Y D R A U L I C



orifice dan kelebihan aliran dibuang melalui excess flow port. Relief valve yang terpisah melindungi aliran sirkuit yang telah diatur.



3.2.8



By-pass Pressure Compensated Flow Control Valve



Gambar di atas menunjukkan pressure compensated flow control valve tipe by-pass. Pressure compensated flow control valve tipe by-pass mengontrol valve secara otomatis untuk mengatur aliran dan perubahan beban.Jumlah aliran melalui valve tergantung pada ukuran orifice. Setiap perubahan aliran oli melalui orifice menghasilkan perubahan tekanan di sisi hulu (upstream) orifice. Perubahan tekanan akan melawan dump valve dan spring. Ketika aliran dari pompa mengalir melewati orifice, gaya akibat tekanan oli di hulu (upstream) yang melawan dump valve lebih rendah dari tekanan di hilir (downstream) karena adanya gaya spring. Dump valve tetap tertutup dan semua aliran oli dari pompa akan mengalir melalui orifice. Ketika aliran pompa lebih besar dari aliran yang dapat melewati desain orifice , gaya akibat tekanan oli di hulu (upstreama)lebih besar dibanding kombinasi gaya di hilir (downstream) ditambah gaya spring. Dump valve membuka dan kelebihan oli mengalir melalui dump valve menuju tangka.



51 | H Y D R A U L I C



3.3



DIRECTIONAL CONTROL VALVE Directional control valve berfungsi untuk mengontrol arah dari gerakan silinder hidrolik atau motor hidrolik dengan merubah arah aliran oli atau memutuskan aliran oli. Directional control valve digunakan untuk mengarahkan ke circuit yang lain dalam hydraulic system. Kapasitas maksimum dari flow dan pressure drop melalui valve merupakan pertimbangan-pertimbangan utama. Directional control valve bisa dioperasikan secara manual, hydraulic, pneumatic dan electronic control. Faktor-faktor ini kebanyakan ditentukan selama initial system design. Directional control valve digunakan untuk mengarahkan oli ke actuator dalam hydraulic system.



3.3.1



Spool Valve



Valve spool, Gambar di bawah terdiri dari land dan groove. Spool land mem-blocked oil flow melalui valve body. Posisi dari spool bila tidak diaktifkan disebut “normal position”. Valve body-nya sendiri di-bor, di honing dan kadang-kadang dilakukan heat treatment. Inlet dan outlet port di-bor dan di bikin ulir. Valve spool-nya di machining dan dibuat dari baja tingkat tinggi, digosok dan dilakukan heat treatment. Ada valve spool yang dilapisi dengan chrome. Pada saat disassemble, hanya valve sajalah yang merupakan komponen yang bergerak. Pada saat sebuah “open center” valve berada pada normal position, supply oil mengalir melalui valve dan kembali ke tank. Pada saat sebuah “close center” valve berada pada normal position, supply oil di-blocked oleh valve spool.



52 | H Y D R A U L I C



Gambar 57



3.3.2



Open Center Directional Control Valve in HOLD Position Gambar berikut memperlihatkan gambar potongan untuk sebuah open center directional control valve pada posisi HOLD.



Gambar 58 Pada posisi HOLD, pump oil mengalir menuju valve body, di sekitar valve spool dan kemudian kembali ke tangki. Pump oil juga mengalir menuju load check valve. Saluran di belakang load check diisi dengan blocked oil. Blocked oil dan load check valve spring menjaga load check valve tetap tertutup. Valve spool



53 | H Y D R A U L I C



juga mem-blocked oil yang berada di saluran untuk mengalir menuju ke rod end dan head end dari cylinder.



3.3.3



Open Center Directional Control Valve in RAISE Position Gambar 59 memperlihatkan valve spool pada posisi sekejap bergerak ke posisi RAISE. Pada saat valve spool digerakkan ke posisi RAISE, valve spool memblocked oil ke tangki. Akan tetapi, pump oil flow mengalir ke load check valve. Valve spool juga menghubungkan antara oil yang berada di cylinder head end di belakang load check valve dan cylinder rod bersama-sama menuju ke tangki. Load check valve mencegah oil yang berada di cylinder head end mengalir ke pump oil passage. Pump oil flow yang di blocked menyebabkan pump oil pressure naik.



Gambar 59 Gambar 60, kenaikan pressure pada pump oil mengatasi pressure di belakang load check valve (membuat load check valve tidak duduk). Pump oil mengalir melewati load check valve dan valve spool menuju ke cylinder head end.Oil di dalam cylinder rod end mengalir melewati valve spool menuju ke tank.



54 | H Y D R A U L I C



Gambar 60



3.3.4



Valve Port Terlihat pada gambar di bawah adalah valve port yang tersambung pada working lines. Valve dengan dengan dua port biasa disebut sebagai two-way valve. Valve bisa punya beberapa posisi dan port sesuai kebutuhan. Akan tetapi kebanyakan valve position berada pada range satu sampai tiga, untuk valve port berada pada range dua sampai enam.



Gambar 61



55 | H Y D R A U L I C



Directioanal control valve terbagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu: • • •



Series valve circuit Tandem valve circuit Parallel valve circuit



Gambar 62



3.3.5



Paralel Valve Circuit Parallel valve circuit pada umumnya dipakai untuk motor grader, forklift truck, shovel dan backhoe loader.



Gambar 63



3.3.6



Tandem Valve Circuit Tandem valve circuit pada umumnya dipakai untuk dozer shovel, pay loader dan forklift truck.



Gambar 64



56 | H Y D R A U L I C



3.3.7



Basic Nomenclature Spool



Kontruksi spool dirancang untuk mendapatkan slow moving effect saat begerak tanpa resiko terjadinya cavitasi pada housing, karena jet effect terjadi didalam spool. Sedikit saya ingin mengembalikan ingatan anda tentang basic nomenclature spool, jika anda lihat spool biasanya diberi alurmelingkar, yang nama kerennya adalah Groove. Trus apa fungsinya? Ketika ada dua benda (spool & housing) yang saling bisa bergerak sliding, berarti ada clearance diantara keduanya, yang berarti ada internal leakage atau oli bisa melewati celah antara keduanya, tetapi bukanlah oli akan selalu menekan kesegala arah dan tegak lurus terhadap bidang permukaan? dan sayangnya pressure oli cenderung menekan ke spool salah satu sisi dan menjadi jammed. Kesimpulannya, groove berfungsi untuk mencegah terjadinya Hydraulic Lock pada spool dengan memposisikan spool selalu center karena pressure oli menekan disekeliling spool.



Anda pernah mendengar istilah Notch? Notch berupa coakan pada bidang bukaan spool, sehingga saat spool bergerak, sebelum bidang bukaan utama terbuka, sebagian flow oli telah bisa mengalir menuju ke actuator, sehingga gerakan actuator menjadi lebih smooth. Disamping itu, perbedaan pressure antara ke dua bidang spool relative kecil, sehingga spool tidak terdorong balik oleh reaction force yang timbul pada spool, so spool bisa digerakkan ke posisi yang diinginkan dengan smooth.



Lap didefenisikan sebagai kondisi atau jumlah (Q) kelebihan luasan land spool terhadap sliding surface dari pool land dan lubang valve body.



57 | H Y D R A U L I C



4



ACTUATOR Fungsi actuator ialah untuk menggerakkan perlengkapan kerja ( attachment ). Prinsip kerjanya adalah merubah tenaga hidrolik menjadi tenaga mekanis, baik dalam bentuk reciprocating maupun rotary. Aktuator merupakan istilah umum yang dipergunakan untuk komponen output sistem hidrolik. Aktuator terdiri dari dua jenis yaitu: 1. Rotary aktuator, yang menghasilkan tenaga putaran atau gerakan berputar. 2. Linear aktuator, yang menghasilkan tenaga gerak lurus. Silinder hidrolik merupakan tipe linear aktuator yang umum meskipun sering juga disebut sebagai "ram", "jack", atau "stroker". Istilah lainnya ini sering dipakai pada aplikasi tertentu yang memiliki arti spesifik. Seperti telah dibahas sebelumnya, tenaga pada sistem hidrolik, pada awalnya dibangkitkan dari gerakan putar yang berasal dari engine dan dirubah menjadi tenaga fluida oleh pompa. Fluida diarahkan melalui sistem tertentu menuju aktuator dimana akan dirubah kembali menjadi tenaga mekanis putaran melalui motor atau dirubah menjadi gerakan linear oleh silinder. Gaya dan gerakan lurus yang dihasilkan, dipergunakan untuk mengoperasikan implement seperti blade , bucket , ripper dan lain sebagainya.



Gambar 65



58 | H Y D R A U L I C



4.1



PENYEKAT / SEALS Semua silinder memiliki dua lokasi dimana fluida harus disekat. Yaitu, sepanjang piston, disekitar rod dan antara body dan kepala silinder. Terdapat berbagai tipe seal yang berbeda-beda tergantung pada penggunaannya. Kehandalan dan kualitas seal sangat dibutuhkan untuk memperoleh umur komponen yang diinginkan.



Gambar 66 Rod seals adalah material yang flexible, menyekat permukaan rod dari tekanan hidrolik akibat. kombinasi penekanan awal (diameter dalam seal sedikit lebih kecil disbanding diameter luar rod). “O” ring seal yang sederhana dengan back-up ring dapat dipergunakan, lip-type seal merupakan desain yang umum meskipun “U” cup atau “V” cup packing lebih sering dipergunakan. Desain seal yang umum ditunjukkan pada Gambar 66. Lip seal merupakan material yang dicetak pada logam atau rangka plastik yang keras. Sebuah coli springdipasang pada bagian dalam bibir seal untuk menyediakan kontak awal bibir seal terhadap permukaan yang berputar. Serupa dengan U-cup atau V-cup, sisi cekung seal menghadap ke fluida bertekanan, dan bibir seal tertekan terhadap permukaan yang disekat akibat tekanan fluida dan menghasilkan penyekatan yang kuat. Material yang dipergunakan sebagai seal biasanya karet sintetis, campuran karet dan campuran plastik. Kriteria utama pemilihan material adalah kecocokan material seal dengan fluida yang dipergunakan, ketahanan terhadap keausan dan ketahanan terhadap temperatur sistem. Keausan seal tergantung pada banyak faktor selain faktor material yang dipergunakan; kualitas pelumasan dan kebersihan fluida merupakan hal yang sangat penting, juga supaya seal dapat dilumasi dengan benar maka harus dalam kondisi terbasahi fluida. Penyekatan yang sempurna adalah hal utama untuk mencegah kebocoran. Namun pada kenyataanya harus tetap ada sedikit kebocoran oli untuk membentuk oli film supaya seal dengan mudah dapat meluncur pada permukaan kontak. Pada kebanyakan penggunaan, penyekat dianggap baik jika tidak terdeteksi tanda-tanda adanya sejumlah fluida yang melaluinya.



59 | H Y D R A U L I C



4.2



LINIER ACTUATOR Hydraulic cylinder dibagi dalam 2 tipe dasar yaitu: a. Single Acting b. Double Acting



4.2.1



Single Acting Cylinder



Gambar 67 Gambar 67 pada skematik menunjukkan sebuah single acting cylinder. Area dengan warna merah menunjukkan kondisi oli bertekanan dan warna hijau menunjukkan yang memiliki tekanan sama dengan tekanan tangki. Single acting silinder menggunakan tekanan oli dari satu sisi silinder dan menyediakan gaya hanya satu arah. Single acting cylinder memendek karena berat beban atau gaya tekanan spring. Single acting cylinder jarang dipergunakan pada mobile equipment.



Single acting cylinder yang sangat sederhana adalah hidrolik ram (Gambar 63).Silinder ini hanya memiliki satu ruangan fluida fluida dan bergerak hanya satu arah force. Kebanyakan dipasang sedemikian rupa sehingga dapat memendek karena gaya gravitasi. Penggunaan silinder tipe ini biasanya pada dongkrak botol (“bottle” jacks) dan mengangkat mobil ditempat cucian. Single acting cylinder memberikan gaya hanya satu arah, efek gravitasi dan beban balik yang menyebabkan silinder tersebut memendek. Perbedaan utama single acting cylinder dan ram adalah single acting cylinder menggunakan piston dan kebocoran aliran melalui piston dialirkan menuju reservoir untuk meminimalkan kebocoran fluida keluar sedangkan ram tidak memiliki saluran ke reservoir. Single-acting cylinder biasanya dipasang pada pengangkat bak truck (hoists) dan crane boom Gambar 68



60 | H Y D R A U L I C



4.2.2



Double Acting Cylinder



Gambar 69 Gambar 69 menunjukkan double acting cylinder. Warna merah menunjukkan oli yang bertekanan dan warna hijau menunjukkan oli yang memiliki tekanan sama dengan tekanan tangki. Ini merupakan hidrolik aktuator yang paling umum dipergunakan pada mobile equipment. Dipergunakan pada implement, steering dan sistem lainnya dimana silinder dibutuhkan untuk melakukan kerja pada dua arah.



Gambar 70 Double-acting cylinder (Gambar 72) merupakan tipe silinder yang paling banyak dipergunakan pada mobile equipment, Double-acting cylinder menghasilkan gaya pada kedua arah, memanjang dan memendek. Supaya memanjang, fluida dialirkan menuju cap end dan rod end port dihubungkan menuju reservoir. Sewaktu memendek, fluida dialirkan ke rod end dan saluran pada cap end port dihubungkan dengan reservoir. Double-acting cylinder juga disebut differential silinder karena perbedaan area efektif dan volume antara rod end dan cap end. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya perbedaan kecepatan ketika silinder memanjang dan memendek.



61 | H Y D R A U L I C



4.3



CYLINDER BRAKE, CUSHION DAN PISTON



4.3.1



Cylinder Brake (Stopper Stroke Cylinder)



Sentakan dan benturan yang berulang-ulang pada saat piston berhenti di ujung silinder dapat merusak silinder; silinder-silinder yang memanjang dan memendek dengan kecepatan yang tinggi dapat rusak dengan parah hanya dalam beberapa langkah saja.



4.3.2



Cushion



ratary



Gambar 71 Silinder cushion merupakan perlengkapan pada silinder mobile equipment untuk membantu melambatkan gerakan piston saat mencapai ujung langkah dan mengurangi benturan. Cushion atau sering disebut hidrolik brake dapat dijumpai pada salah satu atau kedua sisi silinder. Gambar 71 menunjukkan tipe cushion yang digunakan pada langkah pemendekan.



4.3.3



Piston Valve Piston valve yang berfungsi untuk: • Mengurangi benturan antara piston dengan silinder. • Sebagai safety ketika posisi full raise atau lower, tilt dioperasikan atau sebaliknya. • Memungkinkan beroperasi seri.’



Jika piston bergerak mendekati akhir langkahnya, piston valve akan menyentuh cylinder. Akibatnya oli pada ruang A akan mengalir ke ruang B, sehingga tekanan pada A berkurang dan benturan piston dengan cylindr dapat dikurangi.



62 | H Y D R A U L I C



4.4



SILINDER TELESCOPIC



Gambar 73 Kebanyakan telescopic silinders (Gambar 73) adalah single-acting. Telescopic cylinder memiliki rod yang dapat dipasang secara seri atau disebut juga sleeve. Masingmasing sleeve secara individual memanjang. Dapat berjumlah dua, tiga dan ada juga yang memiliki lima sleeve pada setiap silinder. Penggunaan silinder ini sangat ideal pada industrial lift truck dan pada dump truck dengan bak yang berukuran besar. Keunggulan telescopic silinder akibat urutan ukuran diameter sleeve, adalah penurunan gaya dan meningkatnya kecepatan pada setiap tahapan.



Gambar 74 Telescopic cylinder dapat juga double-acting, Gambar 74, meskipun tidak terlalu umum. Karena area untuk melakukan proses pemendekan, sangat kecil dan gaya memendek juga rendah. Double-acting telescopic cylinder umumnya dipergunakan untuk mempercepat gerakan pada gaya yang lebih besar dan pada saat langkah yang panjang dibutuhkan.



63 | H Y D R A U L I C



4.4.1



ROTARY ACTUATOR



Linear aktuator mengubah tenaga fluida menjadi gerakan linear, rotary aktuator mengubah tenaga fluida menjadi gerakan berputar. Fluida terdorong ke sisi inlet rotary aktuator dan menyebabkan output shaft berputar. Tahanan untuk berputar akibat baban external menghasilkan tekanan pada sirkuit hidrolik dan pada sisi inlet motor. Linear Actuator umumnya terbagi dalam 3 Tipe yaitu: a. b. c.



Gear motor Type Vane motor Type Piston motor Type



Gambar 75



64 | H Y D R A U L I C



4.5



Gear Motor



65 | H Y D R A U L I C



4.5.1



Travel Motor



Travel motor mengalirkan oli dari travel control valve, dan menggerakan motor piston untuk meneruskan putaran output shaft ke final drive. Arah putaran travel motor ditentukan oleh travel control valve. Dengan demikian, travel control valve merubah port input motor ke yang mentransfer oli. Motor itu sendiri berfungsi sebagai pengereman pada hidrolik excavator. Ketika travel control valve pada posisi “NETRAL”, sirkuit dari input dan output port motor tertutup oleh counterbalance valve. Hasilnya, motor tidak berputar, jadi dalam keadaan berhenti.



4.5.2



Parking Brake Rem parkir dibentuk di dalam travel motor. Ketika mesin berjalan, tekanan oli dari trvel ciruit menekan piston rem dalam keadaan “DISENGAGED”, dan travel motor berjalan, kemudian mengirimkan torsi ke sistem final drive. Ketika travel control lever kembai pada posisi “NETRAL”, tidak ada oli dari aliran travel control ke travel motor, dan piston rem tertekan oleh spring dalam posisi “ENGAGED”. Rem parkir merupakan tipe basah, piringan rem ganda dengan spring-loaded.



66 | H Y D R A U L I C



Struktur Output Shaft memiliki Splines di luarnya. Spline yang ada di luarnya cocok dengan gigi pada piringan. Di dalam wadah rem mempunyai gigi. Di gigi luar disc plate cocok dengan gigi dari wadah rem. Wadah rem kontak ke housing. discs dan disc plate mereka terhubung bergantian. Piston menggunakan tenaga dari springs untuk menekan disc dan disc plate menahan wadah rem. Wada hem bergerak seperti silinder. Pengoperasian Travel control lever pindah dari “netral” ke posisi “travel” : tekanan oli dari pompautama melalui travel control valve dan mengirim ke travel motor dan travel brake valve. Tekanan oli itu mengalir ke travel brake valve bergerak counterbalance spool oleh travel brake valve, dan aliran ke rem parkir. Tekanan oli itu memasuki ruang rem parkir terhubung ke tank drain circuit. Bagaimana cara membatasi dengan throttle, jadi tekanan naik dan menekan brake piston ke kiri. Untuk alasan ini, gaya menekan disc dan disc palte menghilang, dan output shaft kontak dengan disc menjadi terlepas. Karena itu, travel motor bisa berputar. Tambahan di dalam, brake piston menekan menahan housing, jadi outlet port dari throttle tertutup dan rem parkir terdiam bebas.



67 | H Y D R A U L I C



Tuas travel control pindah balik dari “travel” ke “netral”. Aliran oli dari travel control valve ke travel motor dan travel brake valve berhenti, jadi counterbalance spool dari travel brake valve mencoba untuk kembali ke posisi netral. Ketika itu terjadi, tekanan pada rem parkir tekanan ruang turun dan brake piston menekan kembali oleh springs. Ketika brake piston menekan kembali, terbentuk celah diantara brake piston dan housing. output port pada throttle terhubung ke bagian dalam housing, dan oli terkuras. Bagian dalam housing terhubung ke tank drain circuit. Untuk alasan ini, brake piston menekan kembali oleh springs, dan plates dan disc mendorong menahan wadah rem. Hasilnya, output shaft tidak berputar dan rem teraplikasikan.



68 | H Y D R A U L I C



4.5.3



Travel Brake Valve



69 | H Y D R A U L I C



Counterbalance



Safety valve



70 | H Y D R A U L I C



4.6



VANE MOTOR



Gambar potongan balanced vane rotating group ditunjukkan Gambar 85. Elemen yang ditunjukkan adalah cam (cam ring atau displacement ring), rotor dan vane. Output shaft motor dihubungkan dengan bagian tengah rotor. Vane meluncur masuk dan keluar pada celah rotor dan juga membuat kontak dengan permukaan cam.



Sebentuk spring, baik itu spring clip atau coli spring kecil, dipasang dibawah vane supaya vane duduk dengan mantap pada permukaan cam (Gambar 86). Sebagai tambahan, fluida inlet dialirkan juga dibawah vane untuk menyeimbangkan tekanan antara bagian atas dan bawah untuk mencegah tekanan mendorong vane mundur kembali di celah rotor. Fluida memasuki motor akan menekan pada dua sisi yang berseberangan pada rotor assembly dan fluida kembali akan keluar di dua sisi, tekanan yang sebanding selalu berseberangan satu sama lain, menyeimbangkan gaya sepanjang rotor. Hal ini akan melepas sejumlah beban dari drive shaft dan bearing yang disebabkan oleh tekanan dan gaya internal.



71 | H Y D R A U L I C



Gambar menunjukkan perbedaan tekanan sepanjang vane akan menghasilkan gaya pada vane. Jumlah vane yang terkena tekanan akan menentukan jumlah gaya yang dihasilkan (force sama dengan tekanan dikali luas area) dan jarak dari titik tengah vane yang tertekan ke titik tengah drive shaft akan menentukan torque yang dihasilkan. Oleh karena itu output torque dari vane motor tergantung pada tekanan, ukuran vane (bagian vane yang memanjang diatas rotor dan lebarnya) dan radius rotor (jarak dari titik tengah drive shaft).



72 | H Y D R A U L I C



5



SIMBOL –SIMBOL GRAFIK



Simbol-simbol grafik untuk diagram hidrolik awalnya dibuat oleh American National Standards Institute (ANSI) dan saat ini dipergunakan juga oleh International Standards Organisation (ISO). Simbol ini berguna sebagai standard komunikasi di dunia industri dan pendidikan. Dengan adanya simbol, maka desain, proses fabrikasi, analisis dan perbaikan & perawatan lebih mudah dilakukan. Simbol ini menggambarkan fungsi komponen bukan konstruksinya. Disamping itu, simbol ini memperlihatkan bagaimana komponen yang menggunakan tenaga fluida beroperasi secara pneumatik, secara hidrolik, secara elektrik, secara manual, dan sejenisnya. Aturan penggunaan sistem simbol grafis berikut harus dimengerti dan diikuti supaya hasil yang diperoleh maksimal: 1.



2. 3. 4.



5.



Simbol-simbol menunjukkan sambungan, jalur aliran, dan fungsi komponen. Simbolsimbol tersebut tidak menunjukkan kondisi yang terjadi selama perubahan suatu kondisi aliran ke kondisi aliran lainnya. Simbol-simbol juga tidak menunjukkan konstruksi atau nilai, seperti tekanan, laju aliran, dan setelan komponen. Simbol-simbol tidak menunjukkan lokasi port, lokasi spool, posisi elemen pengontrol pada kondisi sesungguhnya. Posisi atau ukuran simbol bisa diubah menjelaskan komponen dengan tidak mengubah artinya. Masing-masing simbol memperlihatkan komponen pada kondisi biasa atau netral kecuali terdapat gambar lainnya yang menunjukkan kondisi spesifik masing-masing posisi komponen. Anak panah yang dipakai dalam simbol envelop menunjukkan arah aliran pada komponen dan tanda panah di kedua sisi menunjukkan aliran yang dapat bolak-balik.



Simbol-simbol grafik menggunakan bentuk geometris dasar untuk menjelaskan komponen dan sirkuit. Simbol tersebut dapat berbentuk lingkaran, bujur sangkar, segi empat, segitiga, busur, anak panah, garis, titik dan silang



73 | H Y D R A U L I C



5.1



SIMBOL DASAR



Gambar 76 Simbol dasar pertama adalah segitiga energi (Gambar 76). Segitiga dipergunakan untuk melambangkan titik konversi tenaga dan arah aliran. Segitiga dengan warna gelap atau buram seperti terlihat disebelah kiri menunjukkan media tenaga adalah fluida, seperti hidrolik oli. Segitiga bening di sebelah kanan menunjukkan media tenaga gas. Arah menghadapnya segitiga akan menunjukkan arah tenaga mengalir, menuju atau dari komponen. Segitiga gelap yang menunjuk keluar envelop komponen akan menunjukkan komponen pengubah tenaga (seperti pompa) dan medianya adalah fluida. Contoh lain dapat berupa segitiga bening yang menunjuk ke dalam komponen, menunjukkan media tenaga adalah angin dan komponen menyerap atau mempergunakan tenaga ini untuk melakukan kerja (seperti motor pneumatik). Shaft berputar diperlihatkan dengan garis padat yang pendek, tersambung dengan garis besar komponen. Anak panah dipergunakan untuk menunjukkan arah putaran. Anak panah selalu diasumsikan didekat shaft dan dapat berputar searah atau bolak-balik.



74 | H Y D R A U L I C



5.2



SIMBOL KOMPONEN DASAR



Simbol dasar komponen yang dipergunakan berupa lingkaran, bujur sangkar, ketupat, segi empat dan beberapa bentuk geometris lainnya (Gambar 77). Lambang komponen atau envelop dasar ini kemudian ditambahkan lambang komponen atau elemen tambahan untuk menciptakan, atau menggambarkan jenis komponen secara spesifik seperti valve, pompa, atau motor. Ukuran komponen secara garis besar mungkin diubah-ubah untuk menekankan bagian tertentu atau menunjukkan perbedaan di antara bagian utama dan pembantu. Selain itu, variasi ukuran, tidak menunjukkan ukuran fisik komponen. 5.3



SIMBOL LINE Tiga tipe garis yang digunakan pada gambar simbol grafis dipergunakan untuk menunjukkan pipa( tubes, hoses dan saluran dalam) komponen hidrolik terdiri dari: 1) Working Lines



2)



Garis lurus / nyata (solid line) digunakan untuk menunjukkan jalur kerja hidrolik. Jalur kerja membawa sebagian besar aliran menuju sistem hidrolik. Pilot Lines Garis putus-putus digunakan untuk menunjukkan pilot line hidrolik. Pilot line membawa sedikit volume oli yang digunakan sebagai aliran tambahan untuk menggerakkan atau mengontrol komponen hidrolik. Panjang setiap garis putus sedikitnya sepuluh kali lebarnya.



3)



Drain Lines Garis putus-putus lainnya digunakan menunjukkan jalur pengembalian (drain line) yang mengembalikan oli ke reservoir. Panjang setiap garis putus sedikitnya lima kali lebarnya.



75 | H Y D R A U L I C



Beberapa symbol lainnya: 1)



Garis pembatas (Enclosure Lines)



2)



Enclosure line digunakan untuk menggambarkan batas daerah pada mesin, dimana terdapat komponen hidrolik, sebagai contoh tempat pengoperasian, atau setengah bagian depan artikulasi mesin. instrument Lines



Instrument line digunakan untuk menghubungkan sebuah instrument dengan sensor. Perpotongan line:



5.4



SIMBOL GRAFIK – TANKI HIDROLIK



Gambar 78 Simbol vented reservoir (Gambar 73) ditunjukkan disebelah kiri dan dilambangkan dengan kotak yang terbuka bagian atasnya. Pressurised reservoir digambarkan dengan kotak yang tertutup penuh. Return line dapat digambarkan di atas atau di bawah ketinggian fluida.



76 | H Y D R A U L I C



5.5



SIMBOL GRAFIK – FILTER FLUIDA Simbol umum yang digunakan untuk menunjukkan filter fluida berbentuk belah ketupat kosong (empty diamond) seperti ditunjukkan pada di samping. Beberapa tipe simbol fluid conditioner dapat dibuat dengan melakukan sedikit perubahan atau tambahan pada simbol dasar. Pertama adalah filter atau strainer, seperti ditunjukkan pada Gambar 45, dengan garis putus-putus vertical di dalam simbol dasar. Ini menunjukkan media penyaring dimana fluida mengalir.



Terdapat sebuah garis horizontal yang melintang pada bagian dasar simbol, seperti yang terlihat pada Gambar menggambarkan materi yang telah dipisahkan berada pada dasar tangki , misalnya air.



Garis pendek yang memanjang dari bagian bawah simbol, seperti ditunjukkan Gambar, memperlihatkan saluran pembuangan manual.



Pembuangan otomatis ditunjukkan oleh huruf ''V'' kecil yang ditempatkan dibawah garis pemisah horizontal seperti ditunjukkan Gambar. 5.6



SIMBOL GRAFIK – PUMP Symbol ISO pompa dilambangkan dengan segitiga gelap pada sebuah lingkaran, segitiga tersebut mengarah ke sisi luar lingkaran.



Gambar 79



77 | H Y D R A U L I C



5.7



SIMBOL GRAFIK – LINIER ACTUATOR Simbol dasar dari silinder hidrolik dan pneumatic ditunjukkan oleh Gambar 75. Ukuran rod dan panjang langkah tidak direfleksikan oleh ukuran simbol. Pada kedua contoh single acting silinder di bawah, silinder hanya dapat diaktifkan dengan tekanan hanya dari satu arah. Pada contoh yang bawah terlihat double acting silinder dan double rod end silinder yang dipakai pada steering silinder backhoe loader wheeled tractor scrapers.



Gambar 80 5.8



5.9



SIMBOL GRAFIK – ROTARY ACTUATOR Simbol yang digunakan motor hampir sama dengan pompa. Motor melakukan fungsi sebaliknya dari pompa yaitu mengubah energi fluida menjadi energi mekanis. Hal penting yang harus diingat adalah simbol grafis yang menunjukkan pompa dan motor tidak menunjukkan jenis pump atau motor (gear, vane atau piston type) . Simbols hanya menunjukkan tipe displacement pompa dan metode operasi. Gambar 81 SIMBOL GRAFIK – VALVE Directional control valve



Gambar 82 Simbol dasar directional control valve (Gambar 82) terdiri dari sebuah atau lebih basic envelope seperti terlihat pada gambar simbol diatas. Jumlah envelope yang dipergunakan menunjukkan jumlah posisi gerakan valve. Saluran valve (port), atau titik sambungan inlet, outlet dan jalur kerja. Simbol pertama pada gembar disebelah kiri memiliki dua port dan



78 | H Y D R A U L I C



biasanya disebut two-way valve, jangan bingung dengan two-position valve seperti terlihat pada gambar yang ditengah. Valves dapat memiliki berbagai posisi atau port sesuai kebutuhan, meskipun yang umum berkisar antara 1-3 posisi, lima posisi atau lebih sedikit. Dua simbol lainnya menunjukkan tipe port yang biasanya digunakan pada valve dengan tiga atau empat jalur. Istilah valve dengan dua, tiga dan empat jalur bukan berarti valve-nya dua,tiga atau empat buah tetapi menunjukkan jumlah port aliran yang tersedia.



Gambar 83 Garis dan panah dibagian dalam envelope digunakan untuk menunjukkan jalur dan arah aliran antara port (Gambar 83). Dua tipe valve terlihat disini, normally blocked dan normally open. Istilah ini menunjukkan kondisi aliran pada valve diposisi netral. Simbol valve selalu digambarkan pada posisi netral atau posisi sedang tidak aktif. Valve dikatakan berada pada kondisi neutral ketika tidak ada aliran atau tekanan pada sirkuit. Gerakan valve spool atau envelope pada simbol grafis harus dilakukan dengan berimajinasi. Pada skematik mesin yang lengkap, komponen selalu digambarkan pada posisi netral. Gambar simbol sebelah atas (normally block) dihalaman sebelumnya menunjukkan satu, dua dan tiga posisi valve dimana aliran normalnya terhambat pada posisi netral. Gambar simbol sebelah bawah (normally open) dihalaman sebelumnya menunjukkan satu, dua dan tiga posisi valve yang normalnya membuka aliran diposisi netral.



Gambar 84 Simbol pertama yang terlihat disebelah kiri Gambar 79 menunjukkan posisi valve normally closed. Hal ini berarti valve spool dapat digerakkan sebagian, pada berbagai macam posisi atau terbuka penuh untuk mengatur aliran melalui valve. Tanda panah menunjukkan aliran normal-nya satu arah, dari top port menuju bottom port. Simbol ditengah pada Gambar 79 menunjukkan normally closed valve dua posisi. Fungsi valve sangat mirip dengan fungsi valve yang baru saja didiskusikan. Namun disamping



79 | H Y D R A U L I C



valve spool mengatur aliran, Valve dapat berada pada posisi tertutup penuh dan terbuka penuh. Pada posisi netral, aliran ditutup, ditandai dengan simbol “T". Pada posisi terbuka penuh, yang ditunjukkan oleh envelope sebelah kanan, oli dapat mengalir pada dua arah. Hal ini ditunjukkan oleh panah dengan dua kepala. Bandingkan gambar ini dengan simbol sebelumnya dimana aliran hanya pada satu arah yang ditunjukkan dengan panah dengan satu kepala. Simbol yang terlihat disebelah kanan Gambar 79 menunjukkan posisi normally closed valve tiga posisi. Gambar ini menunjukkan aliran menyilang (cross flow) diperoleh antara port ketika spool digerakkan ke kiri. Biasanya , ketika simbol valve ditunjukkan sendirisendiri, port diberi label untuk menentukan suplai , return dan working port. Namun ketika komponen ditunjukkan pada skematik sirkuit yang komplit, garis penghubung harus ditelusuri untuk menentukan bagian mana yang merupakan supply, return dan working port. Valve dengan dua, tiga dan berbagai posisi dapat juga menunjukkan kemampuan pengaturan aliran. . Hal ini diperoleh dengan menambahkan garis horizontal yang parallel pada valve envelopes yang akan dijelaskan pada slide berikut ini. Valves yang digambarkan hanya satu tidak memerlukan penambahan garis horizontal. Gambar 85 Terlihat pada sisi kiri Gambar 80 gambar potongan directional four-way control valve pada posisi netral. Disebelah kanan terlihat simbol valve pada kondisi tengahtengah atau kondisi netral. Arti dari huruf label port adalah : P - Supply dari pompa T - Return dari tangki A - Port yang bekerja (Ke Actuator) B - Port yang bekerja (Ke Actuator) Potongan valve pada gambar kiri atas merupakan open-centred type spool. Supplai aliran dari pompa tidak terhambat dari working port “A” dan “B”, atau terhubung ke tangki. Pada kasus ini aliran suplai akan memiliki hambatan yang kecil. Simbol disebelah kanan mengindikasikan semua terhubung (titik sambungan) yang memungkinkan aliran yang bebas disemua port.



80 | H Y D R A U L I C



Potongan pada Gambar 86 menunjukkan spool tipe closed-centre. Aliran suplai pompa tertutup oleh spool valve terhadap housing sebelah kanan dan sebelah kiri working port “A” dan “B.” Port “A” dan “B” juga ditutup oleh spool terhadap tangki. Simbol sebelah kanan menggunakan lambang “T” untuk menyatakan port tertutup. Gambar potongan dan simbol menunjukkan closed centre motor spool dimana kedua port "A" dan "B" terhubung dengan tangki dan suplai pompa tertutup. Gambar potongan sebelah bawah dan simbol menunjukkan open centre valve tipe tandem. Suplai pompa terbuka ke tangki karena adanya saluran dibagian dalam spool ketika port "A" dan "B" tertutup keduanya. Meskipun tidak satupun simbol yang menunjukkan bahwa pada gambar diatas ada lubang pada spool . Sekali lagi, harus diingat bahwa simbol digunakan untuk menunjukkan fungsi komponen bukan konstruksi komponen. Valve ini disebut tandem-type valve karena selain memungkinkan aliran pompa mengalir secara langsung ke tangki melalui port “T ", dapat juga diarahkan menuju bagian valve lainnya melaui port “T." Oleh karena itu , valve dengan dua bagian disebut tandem atau seri , yang satu dibelakan yang lainnya, valve kedua diberi aliran yang keluar dari valve pertama.



Gambar 87



81 | H Y D R A U L I C



Simbol pada Gambar 83 menunjukkan single valve envelope dengan aliran normally closed. Terlihat juga tekanan sistem dirasakan melalui pilot line dan bekerja melawan gaya spring yang dapat disetel. Tidak satupun dari simbol yang menunjukkan relief valve memiliki pilot dan relief poppet, atau tekanan yang dirasakan melalui sebuah orifice.



Gambar 88 5.10



5.10.1



SIMBOL GRAFIK – ROTARY ACTUATOR



Pipe Symbol Symbol pipa saluran Symbol saluran drain (Indikasi kerusakan / kebocoran saluran) Symbol pipa flexible Semua symbol ini memnandakan arah aliran flow pada pipa Pada symbol panah (hitam) untuk aliran berupa fluida / cairan Pada symbol panah putih untuk aliran berupa gas / udara Symbol ini menunjukan bahwa pada saluran, jumlah aliran di persempit



a.



Pipe Connection Symbol Pipe Symbol ini menandakan dua pipa saling menyilang dan tidak berhubungan. Dan symbol yang menandakan dua pipa saling berhubungan.



82 | H Y D R A U L I C



Symbol ini menandakan saluran pipa berhubungan dengan drain dan berada di atas oli. Symbol ini menandakan saluran drain di benamkan pada oli.



5.10.2



Instrument Symbol



83 | H Y D R A U L I C



84 | H Y D R A U L I C



85 | H Y D R A U L I C