LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIK KONTROL RANGKAIAN PENGGERAK AKTUATOR “SILINDER AKSI GANDA”

Kelompok : Genap

Anggota Kelompok :

1. Adri Pribagusdri

2. Annisa Anugra Heni

3. Dodo Susanto

4. Endang Rohendi

5. Fajry Ramadhan

6. Galih Arwy H.

7. Irma Tri Puspita Sari

Kelas : 5E

PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2014

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Tujuan

1. Tujuan Kompetensi Umum

Mahasiswa/i memahami Rangkaian Penggerak Aktuator

2. Tujuan Kompetensi Khusus

- Mahasiswa/i dapat menggambar RPA Silinder Aksi Ganda

- Mahasiswa/i dapat merangkai RPA Silinder Aksi Ganda

- Mahasiswa/i dapat mengoperasikan hasil rangkaian Silinder Aksi Ganda

- Mahasiswa/i dapat menganalisis hasil praktikum Silinder Aksi Ganda

- Mahasiswa/i dapat membuat laporan praktikum Silinder Aksi Ganda

3. Tujuan Praktikum

- Mahasiswa/i dapat menghitung diameter dalam dari data praktikum Silinder

Aksi Ganda

2

BAB II

DASAR TEORI

A. Hidrolik Kontrol

Suatu sistem hidrolik kontrol membutuhkan beberapa alat, diantaranya:

1. Power Unit

Merupakan suatu “modal” atau komponen terpenting dari hidrolik kontrol.

Terdiri dari stabilizer, motor, PRV (Pressure Reducing Valve), pompa dan tangki.

Gambar 2.1Rangkaian Power Pack

Proses konversi energi dalam power pack

E.listrik E.mekanik E.fluida E.mekanik

motor listrik Pompa hidrolik RPM

V x I x t Torsi P x Q x t

(Nm) (Nm) (Nm)

2. Safety Unit

Merupakan unit yang berfungsi memproteksi sistem hidrolik kontrol, terdiri

dari alat ukur berupa manometer (Pressure Relief Valve/PRV )1 untuk membaca

tekanan pada sistem hidrolik kontrol agar tekanan pada sistem ini. bisa diawasi

sehingga tida melebihi batas aman.

1PRV untuk dinamize

3

Gambar 2.2 Pressure Relife Valve

3. Valve Unit

Merupakan sistem katup yang berfungsi untuk mengatur arah fluida yang

mengalir. Terdiri dari 2 bagian yaitu port (posisi) dan way (lubang). Terdapat 2

sistem pembacaan port dan way yaitu sistem Amerika dan Eropa, dimana sistem

Amerika pembacaan port diikuti pembacaan way. Sedangkan sistem Eropa

berkebalikan dengan sistem Amerika, pembacaan way terlebih dahulu lalu

diikuti pembacaan port.

Gambar 2.3 Contoh Valve Unit, terdiri dari 3 port (posisi) dan 4 way (lubang)

sistem Amerika (3/2); sistem Eropa (2/3)

4. Cylinder Unit

Cylindermerupakan pewujud energi hidrolik.

Gambar 2.4 cylinder pada single acting cylinder

Gambar 2.5 cylinder pada single acting motor

5. Tank

4

Tempat penyimpanan fluida untuk dialirkan melalui pompa, maupun sebagai

tempat penyimpanan fluida saat sistem hidrolik komtrol selesai digunakan.

B. Silinder Aksi Ganda

1. Konstruksi

Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi

tidak mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran

(saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder

dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan

bagian penyambungan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 2.6 Bagian-bagian/konstruksi silinder

Biasanya tabung silinder terbuat dari tabung baja tanpa sambungan. Untuk

memperpanjang usia komponen seal permukaan dalam tabung silinder dikerjakan

dengan mesin yang presisi. Untuk aplikasi khusus tabung silinder bisa dibuat dari

aluminium , kuningan dan baja pada permukaan yang bergeser dilapisi chrom keras.

Rancangan khusus dipasang pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi.

5

Penutup akhir tabung adalah bagian paling penting yang terbuat dari bahan cetak

seperti aluminium besi tuang. Kedua penutup bisa diikatkan pada tabung silinder

dengan batang pengikat yang mempunyai baut dan mur.

Batang piston terbuat dari baja yang bertemperatur tinggi. Untuk menghindari

korosi dan menjaga kelangsungan kerjanya, batang piston harus dilapisi chrom.

Ring seal dipasang pada ujung tabung untuk mencegah kebocoran udara.

Bantalan penyangga gerakan batang piston terbuat dari PVC, atau perunggu. Di

depan bantalan ada sebuah ring pengikis yang berfungsi mencegah debu dan

butiran kecil yang akan masuk ke permukaan dalam silinder.

2. Prinsip Kerja

Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah

maju) , sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya

diberikan pada sisi permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan

terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder

kembali masuk, diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston (arah

mundur) dan sisi permukaan piston (arah maju) udaranya terbuka ke atmosfir.

Keuntungan silinder kerja ganda dapat dibebani pada kedua arah gerakan

batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang

diberikan pada batang piston gerakan keluar lebih besar daripada gerakan masuk.

Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas

permukaan batang piston

Silinder aktif adalah dibawah kontrol suplai udara pada kedua arah gerakannya.

Pada prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan

bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti silinder kerja

tunggal, pada silinder kerja ganda piston dipasang dengan seal jenis cincin O atau

membran.

Diameter dalam dinding dalam Silinder Aksi Ganda dapat diketahui dengan jalan

pengukuran baik secara langsung maupun tidak langsung; pengukuran secara

6

langsung kurang memungkinkan untuk dilakukan sebab silinder harus dibuka

(piston dalan keadaan diam) dan di pasang kembali dengan keterampilan dan

menggunakan alat yang berketelitian tinggi.

Pada pengukuran tidak langsung, menggunakan pendekapan teori aplikatif dan

teori empiris, yakni piston dalam keadaan bergerak, sehingga fenomena operasi

yang muncul sebagai data dapat digunakan sebagai elemen rumusan teori aplikatif

yaitu tekanan, debit, dan waktu tempuhnya; sedangkan teori empiris tidak perlu

memperhatikan tekanan.

Silinder Aksi Ganda bekerja dengan sistem 3 port dan 2 way. Mekanisme kerja

Silinder Aksi Ganda adalah saat motor listrik dalam kondisi on, maka pompa akan

bekerja dan mengalirkan fluida berupa oli ke dalam sistem hidrolik.

(a ) (b)

Gambar 2.7 (a) 3/4 port way Silinder Aksi Ganda;

(b) cylinder Silinder Aksi Ganda

Setelah oli mengalir ke sistem dan katup maju digerakkan, maka cilinder akan

maju dan bisa berhenti pada end position. Lalu pada kondisi katup mundur

digerakkan, maka cylinder akan bergerak mundur.

3. Pemasangan Silinder

Jenis pemasangan silinder ditentukan oleh cara cara gerakan silinder yang

ditempatkan pada sebuah mesin atau peralatan. Silinder bisa dirancang

dengan jenis pemasanganpermanen jika tidak harus diatur setiap saat. Alternatif

lain, silinder bisa menggunakan jenis pemasangan yang diatur, yang bisa diubah

dengan menggunakan perlengkapan yang cocok pada prinsip konstruksi modul.

Alasan ini adalah penyederhanaan yang penting sekali dalam penyimpanan, lebih

khusus lagi dimana silinder pneumatik dengan jumlah besar digunakan seperti

7

halnya silinder dasar dan bagian pemasangan dipilih secara bebas membutuhkan

untuk disimpan.

Pemasangan silinder dan kopling batang piston harus digabungkan dengan hati-

hati pada penerapan yang relevan, karena silinder harus dibebani hanya pada arah

aksial. Secepat gaya dipindahkan ke sebuah mesin, secepat itu pula tekanan terjadi

pada silinder. Jika sumbu salah gabung dan tidak segaris dipasang, tekanan bantalan

pada tabung silinder dan batang piston dapat diterima. Sebagai akibatnya adalah :

Tekanan samping yang besar pada bantalan silinder memberikan indikasi

bahwa pemakaian silinder meningkat.

Tekanan samping pada batang piston akan mengikis bantalan

Tekanan tidak seimbang pada seal piston dan batang piston

Tekanan samping ini sering mendahului faktor pengurangan perawatan silinder

yang sudah direncanakan sebelumnya. Pemasangan bantalan silinder yang dapat

diatur dalam tiga dimensi membuat kemungkinan untuk menghindari tekanan

bantalan yang berlebihan pada silinder. Momen bengkok yang akan terjadi

selanjutnya dibatasi oleh penggesekan yang bergeser pada bantalan. Ini bertujuan

bahwa silinder diutamakan bekerja hanya pada tekanan yang sudah direncanakan,

sehingga bisa mencapai secara maksimum perawatan yang sudah direncanakan

4. Teori Analisis

Tujuan dari praktek kali ini yaitu mencari diameter dinding dalam.

Hukum Newton 1. Kelembaban

2. Gerak

3. Aksi – Reaksi

Diameter dalam

Anded bar

Langsung Dd TA

Diameter dalam Dd

Tidak Langsung gerak Dd Fop

Dd Dd TA

Dd Fop

8

Tahan Dorong

Hk. Newton II ( Gerak )∑ F = m . a

Fd – Fl = m . aPd . Ad – Pt . At = m . a…(1)

Dimana,

So = Vo t + 12at2

S = 0 + 12at2; a =

2. St2

; a = 2.0 .2[m ]

s2= 0,4 m/s2 …(2)

F = k δP xQ x t

S … (3)

kg = k N /m2 xm3/ s x sm

k = δP xQ x t

S

k = ( 105N

m2 )( 10−3m3

60 s )0.2m

8,333 …(4)

Q= Ao. St

Q= Ao. St

Gaya Teori Empiris

F maju=kδ P1 x Q1 x t1

SQ =

Ast

F mundur=kδ P2 xQ2 x t 2

SQ =

π4

( D2−d2 ) s /4 t

D = √ 4Qtπs

+d2

Teori Empiris

Ddfop= √ 4Q1 t1π s

+d2(gerak maju)

9

Ddfop= √ 4Q2 t2π s

(gerak mundur)

BAB III

PROSEDUR PRAKTIKUM

A. Lokasi dan Waktu

Tanggal : 1 Oktober 2014

Lokasi : Laboratorium Mesin, Politeknik Negeri Jakarta

B. Peralatan Praktikum

No. Alat

1.

Seperangkat elemen

sistem hidrolik kontrol

dengan pressure gauge

dan flow meter

2. Stop watch

C. Langkah Praktikum

1. Membuat gambar rangkaian sistem Hidrolik Kontrol Silinder Aksi Ganda

10

2. Merangkai Penggerak Aktuator Silinder Aksi Ganda sesuai dengan gambar pada

nomor 1

3. Operasikan motor listrik agar pompa mendapatkan daya.

4. Atur tekanan pressure gauge pada angka 10 bar, lalu gerakkan katup maju. Catat

waktu yang ditempuh saat silinder bergerak maju hingga mencapai end position.

5. Lihat dan catat berapa perubahan tekanan dan laju aliran fluida yang terbaca

pada alat ukur.

6. Gerakkan katup mundur, Catat waktu yang ditempuh saat silinder bergerak maju

hingga mencapai end position dan lihat dan catat berapa perubahan tekanan dan

laju aliran fluida yang terbaca pada alat ukur.

7. Ulangi langkah kerja nomor 4-6 dengan pengambilan data sebanyak 6 kali

(jumlah praktikan 7), dengan interval kenaikan tekanan setting sebanyak 4 bar.

11

BAB IV

PENYAJIAN DATA PRAKTIKUM

No Nama PraktikanPresset [bar]

∆P → [bar]

∆P ← [bar]

Debit [l/m] Waktu [s]q1 → q2 ← t1 → t2 ←

1 Adri Pribagusdri 10 5 2 4 5 4.08 4.472 Annisa Anugra 14 6.5 3.5 5 6 2.65 3.183 Dodo 18 7 4 6 7 2.52 2.764 Endang 22 8 5 7 8 2.28 2.195 Fajry Ramadhan 26 8.5 6.5 7 8 1.95 2.366 Galih Arwy 30 12 8 8 9 1.7 1.717 Irma Tri 34 15 8 8 10 1.79 1.56

Catatan : g = 9.81 m/s2, S = 200 mm, d = 20 mm

12

BAB V

ANALISA PERHITUNGAN DATA

NoNama

PraktikanPresset [bar]

∆P → [bar]

∆P ← [bar]

Debit [l/m] Waktu [s] Data Empiris [m] F [N]q1 → q2 ← t1 → t2 ← Ddfop→ Ddfop← F→ F←

1Adri Pribagusdri 10 5 2 4 5 4.08 4.47 0.042 0.049

679.728

372.351

2 Annisa Anugra 14 6.5 3.5 5 6 2.65 3.18 0.038 0.045717.42

1556.27

7

3 Dodo 18 7 4 6 7 2.52 2.76 0.040 0.045881.64

7643.74

2

4 Endang 22 8 5 7 8 2.28 2.19 0.041 0.0431063.5

7729.70

8

5Fajry Ramadhan 26 8.5 6.5 7 8 1.95 2.36 0.038 0.045

966.488

1022.26

6 Galih Arwy 30 12 8 8 9 1.7 1.71 0.038 0.0401359.4

61025.5

9

7 Irma Tri 34 15 8 8 10 1.79 1.56 0.039 0.0411789.2

81039.5

8

13

A. Contoh Perhitungan Data

1. Nama Praktikan : Adri Pribagusdri

Gerak maju

Preset = 10 bar Q1 = 4 L/m

P Δ = 5bar t1 = 4,08 sekon

- Ddfop= √ 4Q1 t1π s

+d2

Ddfop= √ (4 )(4 x0,001 m3

s ) (4,08 sekon )

(3,14 ) (200 x 0,001m) (60 sekon )+ (20 x 0,001m )2

Ddfop= 0,042 m 42 mm

- Fmaju = k δ P1x Q1 x t 1

S

Fmaju = (8,333)(5)(4)(4,08)

Fmaju = 679,728 N

Gerak mundur

Preset = 10 bar Q2 = 5 L/m

P Δ = 2 bar t2 = 4,47 sekon

- Ddfop= √ 4Q2 t2π s

Ddfop= √ (4 )(5 x 0,001m3

s )(4,47 sekon)

(3,14 ) (200x 0,001m)(60sekon)

Ddfop= 0,049 m 49mm

- Fmundur = k δ P2x Q2 x t2

S

Fmundur = (8,333)(2)(5)(4,47)

Fmundur = 372,351 N

14

B. Grafik

0 2 4 6 8 10 12 14 160

200400600800

100012001400160018002000

Hubungan ∆P dengan Gaya

MajuMundur

∆P [bar]

Gaya

[N]

15

BAB VIKESIMPULAN

Dari data dan analisa yang dapat kami simpulkan adalah tekanan pada saat

gerak saat maju lebih besar bila dibandingkan dengan tekanan pada saat gerak

mundur, hal ini disebabkan karena luas permukaan yang terkena fluida pada

saat gerak pejal maju lebih besar daripada luas permukaan saat gerak mundur,

waktu gerak silinder dipengaruhi oleh perbedaan tekanan antara bagian depan

dan belakang silinder, besarnya debit yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh

perbedaan tekanan, selain itu debit juga di pengaruhi oleh kecepatan gerak

aktuator, waktu piston bergerak mundur lebih lama karena tekanan mundur

lebih kecil.

16