_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

SUBJEK: SME

TAJUK: KREN HIDRAULIK

PELAJAR:

MUSA AYOB 850226-10-5595 SX070791MMJ04

PENSYARAH: P.M YAHAYA RAMLI

_____________________________________________________________________ 1

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

ISI KANDUNGAN

1.Tajuk……………………………………………………………………………….

2.Pengenalan……………………………………………………………………..

3.Objektif………………………………………………………………………..

4.Teori………………………………………………………………………………Litar asas hidraulik………………………………………………………..Carta alir sistem hidraulik………………………………………………..Silinder hidraulik…………………………………………………………Kuasa penghantaran………………………………………………………

5.Gambarajah Kren…………………………………………………………….

6.Litar Skematik kren……………………………………………………………

7.Spesifikasi bagi kren…………………………………………………………piping spesifikasi…………………………………………………….Pump Spesifikasi………………………………………………………Valve spesifikasi……………………………………………………..Filter Spesifikasi……………………………………………………Resevoir?tangki spesifikasi…………………………………………..Hoist spesifikasi…………………………………………………….

8.Analisa………………………………………………………………………….Pump analisa………………………………………………………….Analisa tangki…………………………………………………………

9.Perbincangan……………………………………………………………………

10.Kesimpulan………………………………………………………………….

11.Rujukan………………………………………………………………………….

_____________________________________________________________________ 2

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

“KREN HIDRAULIK “

_____________________________________________________________________ 3

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

1.0 PENGENALAN

Kren pengangkut adalah salah satu aplikasi yang menggunakan sistem hidraulik.

Dengan adanya pelbagai jenis kren pengangkut, proses pengangkutan dan penghantaran

barang-barang dari suatu tempat ke suatu tempat telah dapat memaksimumkan

penggunaan tenaga manusia. Kebanyakkan sistem kren ini digunakan di kawasan

pelabuhan dan juga di atas kapal. Pemindahan barang atau bekalan dari kapal ke jeti,

kapal ke kapal atau jeti ke kapal memerlukan kuasa yang banyak bagi menampung beban

yang hendak diangkat. Terutamanya dalam kes ini, kami teiah mengkaji masalah

pemindahan barang dari kapai ke atas jeti memang sangat memerlukan satu tenaga yang

tidak mampu dilakukan oleh manusia. Masalah seperti barang jatuh ke dalam laut ,atau

sungai mungkin selalu terjadi jika tenaga manusia masih digunakan untuk melakukan

kerja-kerja mengangkat di pelabuhan atau kerja-kerja marin. Oleh itu pelbagai jenis kren

yang mengunakan sistem hidraulik atau motor elektrik telah direka khas. Kebiasaannya

sistem hidraulik lebih logik untuk digunakan dalam kejuruteraan marin dan maritim.

Pemindahan barang atau bekalan dari kapal ke jeti,kapal ke kapal atau dari jeti ke kapal

memerlukan kuasa yang kuat bagi menampung beban yang hendak diangkat. Seperti

yang diketahui ketumpatan cecair hanya berubah sedikit sahaja pada perubahan suhu dan

haba maka sistem hidraulik dapat memberikan tenaga yang maksimium dalam membuat

sesuatu kerja. Penggunaan kuasa hidraulik merangkumi dari bicu kereta ke katil

hospital,dari penekan yang mengenakan daya beribu-ribu tan ke robot dengan kejituan

yang terukur dalam mikrometer.

'Kren Hidraulik' adalah berasaskan sistem elektro hidraulik di mana sistem

kawalan menggunakan litar elektrik manakala aktuator menggunakan silinder hidraulik

dan motor hidraulik. Kren akan dapat bergerak ke atas dan ke bawah, berputar sehingga

360°, dan penggulungan kabel menggunakan motor hidraulik. Terdapat butang kawalan

untuk menggerakkan lengan kren, memanjangkan tangan kren, menggulung dan

mengeluarkan kabel untuk boom dan kawalan motor elektrik untuk memutarkan badan

_____________________________________________________________________ 4

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

kren sehingga 360°. Pengawalan butang tersebut adalah secara manual iaitu memerlukan

pengawalan manusia. Penggunaan kren dalam marin adalah untuk memudahkan proses

pemindahan barang ccntohnya seperti dalam skop kapal perang, kren digunakan untuk

mengangkat atau mcnurunkan hot penyelamat atau hot combat dari kapal induk ke laut

atau dari laut ke atas kapal induk. Kren juga digunakan untuk mengangkat bekalan

makanan untuk anak kapal atau barangan kcperluan harian anak kapal.

Kren hidraulik yang digunakan di pelantar minyak

Dalam skop operasi atau peperangan pula kren boleh juga menjadi mekanisma

untuk memindahkan peluru-peluru, bom-bom dan persenjataan lain dari depot bekalan

senjata ke atas kapal. Di sini keselamatan amat dititikberatkan maka penggunaan kuasa

hidraulik amat di perlukan bagi menjamin kerja yang dilakukan serta keselamatannya.

Dengan itu, model kren hidraulik ini dapat menunjukkan bagaimana pengaplikasian kren

hidrauhk dalam penggunaan marin dan maritim khususnya pada kapal-kapal dan bot-bot.

Banyak contoh-contoh kren yang menjadi rujukan kami seperti kren MORRINI,SCHAT,

MTU, BLOKM AND VOSS. Dll. Kesemua kren ini kebvanyakkan menggunakan sistem

yang sama,perbezaannya hanya dari segi rekabentuk dan struktur badan kren.

_____________________________________________________________________ 5

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Kren hidraulik yang digunakan untuk mengangkut barang

Kren pada kapal perang

2.0 OBJEKTIF

Tujuan menjalankan tugasan ini adalah untuk memahami satu konsep model kren

hidraulik seperti kren hidraulik yang sebenar dalam kejuruteraan marin dan maritim.

Model ini akan menunjukkan bagaimana aktuator menggunakan silinder hidraulik dan

motor hidraulik diaplikasikan dalam sistem kren hidraulik dan rekabentuk kren tersebut.

Tugasan ini juga dapat menunjukkan bagaimana penggunaan kren hidraulik sebenar di

atas kapal-kapal atau bot-bot. Untuk kapal perang kren dapat digunakan untuk

mengangkat atau memindankan barang seperti senjata-senjata, bekalan-bekalan makanan

dan keperluan harian dan bot-bot penyelamat atau combat. Untuk kapal industri

perikanan'pula,kren dapat digunakan untuk memindahkan hasil tangkapan dari kapal ke

pelabuhan atau digunakan untuk mengangkat pukat dari dalam laut. Untuk kapal-kapal

penyelidikan atau pengukuran ridrografi laut pula, kren digunakan untuk menaikkan atau

menurunkan alat-alat pengukuran atau kapal selam kecil untuk kajian.

Selain itu, objektif projek ini ialah untuk mengaplikasi dan menganalisa

spesifikasi yang terdapat dalam sistem hidraulik yang digunakan oleh kren. Model ini

juga bertujuan untuk menjadi bahan pembelajaran atau rujukan kepada sistem kren yang

sebenar digunakan di atas kapal-kapal dimana teori yang digunakan adalah sama sperti

kren yang terdapat di dalam industri- industri terutamanya industri marin. Kren hidraulik

_____________________________________________________________________ 6

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

juga merupakan salah satu silibus di dalam kejuruteraan marin dimana ia dikategorikan

didalam 'Deck Machinery'.

Di samping itu, objektif kami memilih kren hidraulik sebagai rujukan kepada

tugasan kami ialah:

Memahami dengan lebih jelas fungsi-fungsi setiap komponen sistem

hidraulik.

Mengetahui tempat sebenar komponen-komponen hidraulik diaplikasikan.

Memahami kaedah-kaedah sebenar penggunaan sistem kren hidraulik

dalam kejuruteraan marin.

Mendedahkan pelajar-pelajar dengan skop penggunaan sistem hidraulik di

dalam industri.

Membuat analisa dari segi spesifikasi seperti motor hidrauli, penggerak ,

tanki dan sebaigainya di mana ianya benar-benar mengikut spesifikasi

yang diberi.

Model Kren Hidraulik

3.0TEORI

Penggunaan penghantaran dan pengawalan kuasa dengan menggunakan bendalir

bertekanan tinggi telah berkembang luas dalam semua bidang industri. Pneumatik

berkenaan dengan penggunaan udara manakala kuasa hidraulik menggunakan minyak

atau cecair lain. Konsep hidraulik adalah mudah iaitu pemindahan daya dari satu titik ke

_____________________________________________________________________ 7

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

satu titik yang lain melalui bendalir. Kebanyakan mesin hidraulik menggunakan bendalir

yang mempunyai ketumpatan maksimum supaya ia tidak mudah dimampatkan.

Kuasa hidraulik dapat diterangkan melalui hukum pascal dimana,

Tekanan adalah sama di mana jua dalam bendalir pegun asalkan kesan berat

benda diabaikan.

Tekanan statik ini bertindak sama rata dalam semua arah pada waktu yang sama.

Tekanan sentiasa bertindak pada sudut tepat ke sebarang permukaan yang

bersentuh dengan bendalir.

Dalam sistem hidraulik diatas menunjukkan beban W diimbangi oleh daya F pada omboh

pengepam.

Tekanan yang disebabkan oleh beban W

Tekanan = Beban / Luas = W/A

Tekanan yang disebabkan daya F

Tekanan = Daya/Luas = F/A

_____________________________________________________________________ 8

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Bagi sistem untuk berada dalam keseimbangan tekanan mestilah sama dalam pelantak

besar dan kecil iaitu

W/A = F/A

Untuk mengangkat beban W sistem hidraulik mesti mengalirkan bendalir dari pelantak

kecil ke pelantak besar. Aliran ini terjadi kerana adanya perbezaan tekanan merentasi

paip yang menyambungkan kedua-dua pelantak tersebut. Oleh itu, untuk mengangkat

beban W dayaF mestilah ditambah dengan sedikit penambahan daya sebesar F.

Untuk mengangkat beban W sejarak L, bendalir mestilah dialirkan dari pelantak

kecil ke pelantak besar sebanyak

Isipadu teralih V = A x L = a x l

Kerja dilakukan adalah bersamaan dengan perkalian daya dengan jarak yang ditempuhi,

dalam kes ini perkalian berat dengan ketinggian yang diangkat.

Kerja yang dilakukan pada beban = W x L tetapi

Tekanan P = W/A oleh itu W = P x A

Maka daya yang dilakukan pada beban ialah

P x A x L

Merupakan perkalian tekanan dengan isipadu.

Kerja yang dilakukan oleh suatu daya ditakrifkan sebagai:

Kerja yang dilakukan = Daya x Jarak yang ditempuh

Katakan luas omboh silinder hidraulik ialah A, tekanan berkesan yang bertindak pada

omboh adalah P dan lejang omboh adalah L, maka:

Daya pada omboh = Tekanan x Luas = P x A

_____________________________________________________________________ 9

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Maka kerja yang dilakukan adalah P x A x L

Ax L adalah isipadu V bendalir yang mengalir masuk ke silinder untuk memacu

omboh ke hadapan, maka :

Kerja yang dilakukan = P x V

= Tekanan x Isipadu

Jika tekanan diukur dalam pascal (N/m2) dan isipadu dalam meter padu (m3) maka

Kerja yang dilakukan = P x V (N/m2 x m3)

= P x V (Nm)

Maka,kerja yang dilakukan adalah dalam Newton meter (Nm).

Kuasa adalah kadar kerja yang dilakukan, iaitu kerja yang dilakukan dalam seunit waktu

atau P x V seunit waktu adalah kadar alir Q.

Maka ;

Kuasa hidraulik = P x Q (N/m2 x m3/s)

= P x Q (Nm/s)

= P x Q (watt)

Nota: 1 Nm/s = 1 watt.

Biasanya, dinyatakan kadar alir dalam liter / min dan tekanan dalam bar. Untuk

mengira kuasa hidraulik dalam unit ini,penukaran hendaklah digunakan. Maka:

Q (l/min) = Q / 60 (l/s)

= Q / 60 x 103(m3/s)

Dan

P (bar) = P x 105 (N/m2)

_____________________________________________________________________ 10

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Kuasa hidraulik adalah

Q (l/min) x P (bar) x 1 x 10 -5 (m3/s x N/m2) 60 x 103

= Q x P x 10-5 /600 (Nm/s)

= Q x P x 10-5 / 600 (watt)

= Q x P / 600 (kW)

Maka kuasa hidraulik (kW) adalah

Aliran (l/min) x tekanan (bar) 600

Litar asas Hidraulik

_____________________________________________________________________ 11

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Carta alir sistem hidraulik

Tangki Penapis Pam

Injap kawalan terus

Injap kawalan pelega

Injap periksa Injap kawalan

airan

Silinder

Motor Hidraulik

Silinder hidraulik

Silinder hidraulik boleh dibahagi kepada tiga kumpulan iaitu :

Anjakan (Displacement)

Tindakan Tunggal (Single Acting)

Tindakan Kembar (Double Acting)

Dalam projek ini silinder tindakan kembar (Double Acting) digunakan.

_____________________________________________________________________ 12

Sumber tenaga

Kawalan tenaga

Aktuator

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Silinder jenis ini digerakkan secara hidraulik dalam kedua-dua arah dengan mengenakan

tekanan bendalir ke bahagian tertentu omboh. Silinder terdiri daripada laras atau tiub

terlelas yang hujung tertutup secara kimpal skru atau dipegang oleh rod pengikat.

Sekurang-kurangnya sebuah tukup hujung akan mengandungi galas, kedapan dan cincin

pengelap untuk menyesuaikan rod omboh.

Kelajuan silinder tidakan kembar

Anggapkan

D =garis pusat omboh

d =garis pusat rod

A = luas omboh

a = luas rod omboh

Q = kadar alir masuk ke dalam hujung gerek silinder semasa keluar

q = kadar alir dari hujung anulus silinder semasa keluar

V = halaju keluar silinder

v = halaju kembali silinder

P1 = tekanan di hujung gerek

P2 = tekanan di hujung gerek

_____________________________________________________________________ 13

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Luas gerek A = π D2/4

Luas Anulus (A-a) = (π/4) (D2 – d2)

Apabila rod omboh keluar

Halaju omboh, V = Q / A = q / (A-a)

Dan oleh itu

Q = Q (A-a) / A

Maka semasa rod omboh keluar, kadar alir bendalir meninggalkan silinder adalah kurang

daripada kadar alir masuk.

Katakan q sebagai aliran ke dalam hujung anulus silinder dan Q kini sebagai aliran dari

hujung silinder.

_____________________________________________________________________ 14

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Maka ;

Halaju omboh, V = q / (A - a)

= Q / A

Atau

Q = q x A / (A – a)

Maka apabila rod omboh kembali kadar alir bendalir yang meninggalkan silinder adalah

lebih besar daripada kadar alir bendalir yang masuk

Kuasa Penghantaran

Rod besi dan tiub mempunyai keratan rentas berbentuk bulatan yang digunakan untuk

memindahkan kuasa daripada mesin. Kaedah ini merujuk kepada tork yang bergantung

kepada kuasa yang dihasilkan mesin dan kelajuan pusingan rod besi. Kuasa terhasil

daripada kerja yang dilakukan per unit masa. Kerja yang dipindahkan melalui pusingan

rod besi bersamaan dengan tork yang dihasilkan mengikut darjah pusingan. Kuasa boleh

di kira melalui rumus :

P = Tω

Dimana, P = kuasa (Nm/s)

T = tork (Nm)

ω = kelajuan sudut (rad/s)

_____________________________________________________________________ 15

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

Untuk pemesinan, frekuensi untuk pusingan rod ialah ƒ, itu merupakan ukuran revolusi

atau psingan rod per saat dan ditunjukkan dalam hertz (1 Hz = 1/T), dimana 1 pusingan =

2 πrad, kemudian ω = 2 πƒ dan persamaan di atas diubah kepada:

P = 2 πƒT

Apabila pemindahan kuasa terjadi melalui rod dan nilai frekuensi telah diketahui,

persamaan di atas boleh digunakan tetapi untuk nilai T dan tegasan ricih, τ allow yang

diberi untuk sesuatu bahan, nilai keratin rentas boleh diperolehi melalui formula kilasan.

Persamaan tersebut ialah:

J = T c τ allow

_____________________________________________________________________ 16

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

4.0 GAMBARAJAH KREN DAN GAMBARAJAH LITAR

_____________________________________________________________________ 17

Boom (Silinder 2) Note:- Silinder terdapat di dalam struktur

boom.

Lengan (Silinder 1)

Winch (Motor Hidraulik)

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

5.0 LITAR SKEMATIK

_____________________________________________________________________ 18

Litar Hidraulik

Bahagian yang dianalisa (hoist)

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

6.0 SPESIFIKASI

6.1 PIPING SPESIFIKASI

6.2 PUMP SPESIFIKASI

_____________________________________________________________________ 19

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

6.3 VALVE SPESIFIKASI

6.4 FILTER SPESIFIKASI

6.5 RESEVOIR / TANGKI SPESIFIKASI

6.6 HOIST SPESIFIKASI

6.7 BOOM SPESIFIKASI

_____________________________________________________________________ 20

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

7.0 ANALISA / PENGIRAAN

1.PUMP ANALISIS:

MAX PRESSURE = 2500PSI

ANGGAP, ηV = 0.85, ηM = 0.90, DMAKS = 40m, DIAMETER DRUM = 0.5m , LOAD MAX = 175KG / 1.7kN, Qa= 626 liter/min

OLEH ITU LOAD TORQUE , T = 1.7KN x 0.25m = 0.425 KNm.

Motor displacement , Dm = (2π x T) / (P x ηM ) = 1.19m

_____________________________________________________________________ 21

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

2.ANALISA TANGKI:-

Qa= 626 liter/min

Oleh itu Qt = 626/0.85 = 736.47liter/min

Bedasarkan nilai Qt = 736.47liter/min

1)isipadu tangki, V ialah 736.47 liter/min x 2min = 1472.94Liter

2) isipadu tangki, V ialah 736.47 liter/min x(3-4min) = 2209.41liter

2945.88liter

_____________________________________________________________________ 22

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

8.0 PERBINCANGAN

Daripada analisa yang telah diperolehi,

Isipadu tangki tidak sama dengan spesifikasi yang diperolehi iaitu

1472.94Liter untuk 2min manakala nilai spesifikasi merupakan 632liter.Ini

mungkin kerana pengeluar ingin mengecilkan saiz tangki mengikut saiz kren yang

ingin dikeluarkan/dipasarkan.

Manakala limit pergerakan motor untuk menggerakkan hoist adalah

sebanyak 1.19meter dan beban kilasan(load torque) adalah sebanyak 0.425 KNm.

Antara kebaikan yang terdapat dalam sistem kren hidraulik ini ialah:-

(i) Mampu melakukan kerja berat.

(ii) Pergerakan beban adalah berterusan dan lancar

penukaran arah gerakan beban mudah dikawal.

(iii) Sistem kren hidraulik ini menggunakan “open circuit”

dimana litar seperti ini kurang sensitiviti berbanding

sistem yang menggunakan “close circuit”. 10.0

KESIMPULAN Secara keseluruhannya, objektif

projek ini tercapai iaitu kren hidraulik untuk penggunaan marin, di

mana kami dapat menunjukkan bagaimana system kren hidraulik

yang sebenar berfungsi. Kami juga berjaya mengaplikasikan dan

membuat analisa sistem hidraulik dan mengenalpasti litar skematik

sistem hidraulik yang telah kami pelajari daripada sepanjang

pengajian. Projek ini juga dapat menunjukkan bagaimana

penggunaan kren hidraulik sebenar di ats kapal-kapal atau bot-bot.

Untuk kapal industri perikanan pula, kren dapat digunakan untuk

memindahkan hasil tangkapan dari kapal ke pelabuhan atau

digunakan untuk mengangkat pukat dari dalam laut. Untuk kapal-

kapal peneyelidikan atau pengukuran hidrografi laut pula, kren

digunakan untukmenaikkan atau menurunkan alat-alat pengukuran

atau kapal selam kecil untuk kajian.RUJUKAN

1.Werner Gotz (1998). “Hydraulics. Theory and Applications”. Bosch Rexroth

_____________________________________________________________________ 23

_______________________________________________________ KREN HIDRAULIK

AG. Ditzingen, Germany.

2. W. Backé, Hydraulic drives with high efficiency,Fluid Power Systems and

Technology ASME 1995,FPST-Vol. 2, 45-73.

3.Prof. Madya Yahaya b. Ramli.”siri nota kuliah dan modul sistem hidraulik dan

pneumatik”.Universiti Teknologi Malaysia,Skudai.

_____________________________________________________________________ 24