Sistem Hidrolis Kel5

ABSTRACT Hydraulic system is a power transfer system using pressurized liquid fluid as an intermediary. Hydraulic

system is used to move a component from one place to another with mechanical energy by using pressure energy obtained from a hydraulic pump driven by an electric motor mechanically causing the fluid flow, and then convert it into pressure energy and the kinetic energy in the hydraulic system and converted back into mechanical energy to work. This practicum aims to understand the characteristics of the hydraulic system so that students can assemble a simple hydraulic system. There are many tools used in these experiments, such as electric motors, hydraulic motors, circuit boards, hydraulic pumps, hose lines, flow control valves, manometers, stop watch, 4/3 hand lever valve, pressure relief valve, tachometer, ruler, calipers and actuators. Control variable in this experiment is sleeve length and diameter of the cylinder actuator. While the manipulated variable is the position of the valve opening and the response variable is pressure, rotation and time. From the experiments that have been done, when the piston rod out at the valve opening position 1, obtained at 51 bar pressure difference and the time required is 1.41 seconds. On the valve opening position 2, obtained at 53.5 bar pressure difference and the time required is 1.32 seconds. On the valve opening position 3, obtained by 54 bar pressure difference and the time required is 1.12 seconds. Meanwhile, when the piston rod comes in at the valve opening position 1, obtained at 49 bar pressure difference and the time required is 0.85 seconds. On the valve opening position 2, obtained at 54 bar pressure difference and the time required is 0.75 seconds. On the valve opening position 3, obtained for 54.5 bar pressure difference and the time required is 0.83 seconds. So, several conclusions can be made, such that the greater the valve openings, the pressure differences will be smaller. Beside that, if the greater capacity, the pressure difference and the time required by the actuator piston rod for extend and retract will be smaller. In the marine world, the hydraulic system can be applied to the steering gear, fin stabilizer, ramp door on Ro-Ro vessels, hatch open-close system and others. While on land use or aircraft industries, hydraulic systems can be found in the crane car, aircraft wings and pressure engine in the industrialized world.

ABSTRAK

Sistem hidrolis adalah suatu sistem pemindahan tenaga dengan menggunakan fluida cair yang diberi tekanan sebagai perantara. Sistem hidrolis digunakan untuk memindahkan suatu komponen dari satu tempat ke tempat lain secara energi mekanik dengan menggunakan energi tekan yang didapat dari sebuah pompa hidrolis yang digerakkan secara mekanik oleh motor listrik sehingga mengakibatkan adanya aliran fluida, kemudian mengubahnya ke dalam energi tekan dan energi kinetik di dalam sistem hidrolis dan diubah kembali ke dalam energi mekanik untuk bekerja. Praktikum ini bertujuan untuk memahami karakteristik dari sistem hidrolis sehingga mahasiswa dapat merangkai sistem hidrolis yang sederhana. Terdapat banyak peralatan yang digunakan dalam percobaan ini, seperti : motor elektris, motor hidrolis, papan rangkaian, pompa hidrolis, selang saluran, katup kontrol aliran, manometer, stop watch, katup kontrol arah 4/3, pressure relief valve, tachometer, penggaris, jangka sorong serta aktuator. Variabel kontrol pada percobaan ini adalah panjang lengan dan diameter silinder aktuator. Sedangkan variabel manipulasi adalah posisi bukaan katup dan variabel respon adalah tekanan, putaran dan waktu. Dari percobaan yang telah dilakukan, saat piston rod keluar di posisi bukaan katup 1, didapatkan beda tekanan sebesar 51 bar dan waktu yang diperlukan adalah 1.41 detik. Di posisi bukaan katup 2, didapatkan beda tekanan sebesar 53.5 bar dan waktu yang diperlukan adalah 1.32 detik. Di posisi bukaan katup 3, didapatkan beda tekanan sebesar 54 bar dan waktu yang diperlukan adalah 1.12 detik. Sedangkan saat piston rod masuk di posisi bukaan katup 1, didapatkan beda tekanan sebesar 49 bar dan waktu yang diperlukan adalah 0.85 detik. Di posisi bukaan katup 2, didapatkan beda tekanan sebesar 54 bar dan waktu yang diperlukan adalah 0.75 detik. Di posisi bukaan katup 3, didapatkan beda tekanan sebesar 54.5 bar dan waktu yang diperlukan adalah 0.83 detik. Sehingga dapat dibuat beberapa kesimpulan, diantaranya bahwa semakin besar bukaan katup maka akan semakin kecil perbedaan tekanan. Selain itu jika kapasitas semakin besar, maka perbedaan tekanan dan waktu yang dibutuhkan oleh piston rod aktuator untuk keluar dan masuk akan semakin kecil. Di dunia marine, sistem hidrolis dapat diaplikasikan pada steering gear, fin stabilizer, ramp door pada kapal Ro-Ro, sistem buka-tutup palka dan lain-lain. Sedangkan di darat maupun udara, sistem hidrolis dapat dijumpai di mobil crane, sayap pesawat dan mesin penekan di dunia industri.

BAB I DASAR TEORI

Sistem hidrolis merupakan sistem yang berhubungan dengan tenaga fluida, yaitu untuk memindahkan dan mengontrol energi dengan menggunakan gaya tekan fluida khususnya fluida cair, biasanya oli. Sistem dan prinsip kerjanya hampir sama dengan sistem kerja pada pneumatis, bedanya hanya pada fluida yang digunakan, karena pada pneumatis fluida yang digunakan adalah gas. Sistem hidrolis memiliki komponen yang disebut dengan actuator,yaitu komponen yang berfungsi untuk mengubah tenaga fluida yang bertekanan menjadi tenaga gerak.

Umumnya, sistem hidrolis digunakan untuk memindahkan suatu komponen dari satu tempat ke tempat lain secara mechanical energy dengan menggunakan pressure energy yang didapat dari sebuah pompa hidrolis yang digerakkan secara mekanik (engine) sehingga mengakibatkan adanya aliran fluida, kemudian mengubahnya kedalam pressure energy dan kinetic energy didalam sistem hidrolis dan diubah kembali kedalam mechanical energy untuk bekerja. Sistem hidrolis ini dapat digunakan untuk otomatisasi dari sebuah sistem kerja dengan memanfaatkan torsi dan respon kerjanya. Rangkaian kerja sistem hidrolis terbagi menjadi 3 yaitu :

1. Working Cylinder Working Cylinder pada rangkaian sistem hidrolis ini adalah subsistem yang berfungsi melakukan kerja yang diperoleh dari fluida kerja. Yang termasuk dalam peralatan working device dalam praktikum ini adalah motor hidrolis dan actuator. Sebenarnya secara umum working cylinder terbagi menjadi 2 yaitu: a. Penggerak lurus (Linear Motion Actuator)

o Silinder kerja tunggal (Single Acting Cylinder)

Gambar I.1.Single Acting Cylinder

(sumber : http://t0.gstatic.com/images?q=tbn) o Silinder kerja ganda (Double Acting Cylinder)

Gambar I.2. Double Acting Cylinder

(sumber : http://dc392.4shared.com/doc/cAFQr3QB/preview008.png) b. Penggerak putar (Rotary Motion Actuator)

o Motor Hidrolik (Hydraulic Motor)

Gambar I.3. Hydraulic Motor

(sumber : http://www.northerntool.com/images/product/images/1001_lg.jpg)

o Limited Rotary Actuator

Gambar I.4. Limited Rotary Actuator

(sumber : http://img.directindustry.com/images_ pneumatic-rotary-actuator.jpg) 2. Control Device

Control Device adalah peralatan control yang berfungsi mengontrol system atau lebih tepatnya mengontrol laju aliran fluida kerja. Dalam rangkaian ini yang termasuk peralatan control device adalah katup-katup dengan segala macam jenis klasifikasinya. Klasifikasi katup berdasarkan fungsinya antara lain : o Control Valves, contoh : katup kontrol arah (Directional Control Valves)dan Katup kontrol aliran (Flow

Control Valves). Katup yang digunakan dalam praktikum sistem hidrolis adalah menggunakan katup 4/3 hand lever yaitu untuk mengatur aliran dengan 4 lubang dan 3 posisi dengan penggerak posisi katup menggunakan tuas, dimana katup ini disesuaikan dengan standart ISO 5599. Di bawah ini merupakan gambar macam-macam katup yang ada pada sistem hidrolis.

Gambar I.5. Macam-macam katup

(Syaifuddin, Laporan Praktikum 2010) o Safety Valves, contoh : Katup kontrol tekanan (Pressure Valves)dan Katup searah (Non-Return Valves)

Simbol (ISO 5599) Keterangan

2/2 normally closed

2/2 normally open

3/2 normally closed

3/2 normally open

3/3 closed centre

4/2

4/3 closed centre

4/3 open centre

5/2

5/3 closed centre

5/3 open centre

5/3 pressurised centre

1 4

13 5

1 4

13 5

2 4

13 5

2

13 5

4

2

1 3

4

2

1 3

4

2

1 3

4

2

1 3

2

1 3

2

1 3

2

1

2

1

3. Power Unit Power Unit atau Unit Daya dalam rangkaian hidrolis ini mencakup beberapa peralatan yang

mendukung kinerja sistem antara lain Electric Motor, Gear pump, Diaphragm accumulator, hydraulic pump. Secara garis besar macam dan jenis pompa hidrolik antara lain : o Fixed Displacement Pumps

Pompa yang mempunyai sebuah ruang pompa dengan volume tetap (fixed volume pumping chamber). Output-nya hanya bisa diubah dengan cara merubah kecepatan kerja (drive speed). Contoh : Gear pumps, Screw pumps, dll.

Gambar I.6. Screw Pump dan Gear Pump

(sumber : http://www.chinamachineportal.com/admin/editor.jpg) o Variable Displacement Pumps

Pompa yang mempunyai sebuah ruang pompa dengan volume yang bervariasi. Output-nya hanya bisa diubah dengan cara merubah kecepatan kerja (drive speed). Contoh: Vane pumps, piston pumps, dll.

Gambar I.7. Piston Pump dan Vane Pump

(sumber : http://pimg.tradeindia.com/00500209/b/4.jpg) Hal yang paling utama dalam sebuah sistem hidrolis ini adalah kerja dari fluida itu sendiri. Oleh karena

itu, dalam melakukan pemilihan fluida kerja ada beberapa persyaratanyang harus diperhatikan, antara lain : a. Fluida kerja harus memiliki sifat-sifat pelumas yang baik, meskipun terjadi perubahan temperatur dan

tekanan kerja. b. Harus memiliki ketahanan yang tinggi terhadap putusnya lapisan film. c. Fluida kerja harus tetap stabil dan tidak kehilangan sifat kimiawinya, dapatmempertahankan sifat

kimiawinya walaupun terjadi perubahan tekanan dantemperatur kerja. d. Fluida kerja harus memeiliki viskositas yang merata, tidak boleh bergantungpada temperatur. Artinya

fluida tersebut harus mempunyai nilai viskositas yangmenguntungkan yaitu antara 0,2 sampai 0,3. e. Tegangan permukaan minyak tidak boleh terlalu besar, agar terbentuknya buihdapat dibatasi. f. Fluida kerja hanya boleh membentuk emulsi dengan sedikit air saja (palingbanyak 1%) agar tidak

mengalami perubahan sifat yang terlampau banyak. g. Pada temperatur kerja tidak boleh terbentuk uap yang merugikan. h. Fluida kerja harus memiliki kalor jenis yang tinggi. Dengan demikian fluidadapat secara singkat

mengadakan kontak dengan bagian yang mempunyai temperatur lebih dari 100 derajat. i. Kadar zat padat yang ada dalam fluida kerja hanya diperbolehkan dalam jumlah yang terbatas. j. Fluida kerja harus dapat melindungi bagian komponen sistem hodrolik dari korosi. k. Pada saat pemanasan, fluida kerja tidak boleh terlalu cepat teroksidasi. l. Tahan terhadap proses penuaan. m. Tidak boleh menyerap dan menahan udara yang menyebabkanterbentuknya buih. n. Memiliki titik nyala yang tinggi. o. Titik bekunya harus rendah.

Mengacu pada karakteristik fluida yang digunakan dalam sistem hidrolis, maka oli menjadi lebih tepat sebagai pilihan fluida. Oleh karena itu, diperlukan beberapa tambahan pengetahuan mengenai fluida oli atau pelumas. Agar dapat menentukan pilihan pelumas, di bawah ini terdapat beberapa sifat-sifat pelumas :

a. Viskositas Viskositas atau kekentalan adalah sifat dasar (property) terpenting dari pelumas. Pelumas dengan

kekentalan yang sesuai akan membentuk lapisan film (pelumas) yang kuat pada celah bantalan (bearing clearance) dan meminimalkan gesekan serta kebocoran. Tingkat kekentalan oli yang juga disebut “viscosity grade” adalah ukuran kekentalan dan kemampuan pelumas untuk mengalir pada temperatur tertentu menjadi prioritas terpenting dalam memilih oli.

Gambar I.8. Nilai-nilai SAE

(sumber : http://pelumas.net/wp-content/uploads//2010/08/sae-viscosity-oli-motor.gif) Kode pengenal oli adalah berupa huruf SAE yang merupakan singkatan dari Society of Automotive

Engineers. Selanjutnya angka yang mengikuti dibelakangnya, menunjukkan tingkat kekentalan oli tersebut. SAE 40 atau SAE 15W-50, semakin besar angka yang mengikuti Kode oli menandakan semakin kentalnya oli tersebut. Sedangkan huruf W yang terdapat dibelakang angka awal, merupakan singkatan dari Winter. SAE 15W-50, berarti oli tersebut memiliki tingkat kekentalan SAE 15 untuk kondisi suhu dingin dan SAE 50 pada kondisi suhu panas. Dengan kondisi seperti ini, oli akan memberikan perlindungan optimal saat mesin start pada kondisi ekstrim sekalipun. Sementara itu dalam kondisi panas normal, idealnya oli akan bekerja pada kisaran angka kekentalan 40-50 menurut standar SAE.

b. Total Nilai Basa TBN (Total Base Number) Menunjukkan tinggi rendahnya ketahanan minyak pelumas terhadap

pengaruh pengasaman, biasanya pada minyak pelumas baru (fresh oil). Setelah minyak pelumas tersebut dipakai dalam jangka waktu tertentu, maka nilai TBN ini akan menurun. Untuk mesin bensin atau diesel, penurunan TBN ini tidak boleh sedemikian rupa hingga kurang dari 1, lebih baik diganti dengan minyak pelumas baru, karena ketahanan dari minyak pelumas tersebut sudah tidak ada.

Gambar I.9. Data penurunan TBN

(sumber : http://emeraldinsight.com/contentimages/fig/0180490301004.png)

Berikut ini adalah beberapa persamaan yang digunakan pada praktikum sistem hidrolis :

1. Rapat Massa Zat Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis

suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.

Gambar I.10. Ilustrasi Rapat Massa Zat

(sumber : http://1.bp.blogspot.com/- 2Bprbdaan.JPG) 흆 = 풎

푽

Keterangan : 흆= rapat massa/ massa jenis (푘푔 푚⁄ ) m = massa ( kg ) V= volume ( m3 )

(Tim Lab. Mesflu dan Sistem, Modul Praktikum Mesflu dan Sistem 2011)

2. Berat Jenis Zat Berat jenis adalah berat benda per satuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu. Berat jenis

suatu benda adalah hasil kali antara rapat massa dan percepatan gravitasi.

Gambar I.11. Ilustrasi Berat Jenis Zat

(sumber : duniafisikaasyik.wordpress.com) 휸 = 흆.품

Keterangan : 휸 = berat jenis (푘푔 푚 푠⁄ )

흆 = rapat massa/ massa jenis ( 푘푔 푚⁄ ) g = percepatan gravitasi ( 푚 푠⁄ )


3. Rapat Relatif Zat Rapat relatif zat adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat dan rapat massa air, atau

perbandingan antara berat jenis suatu zat dengan berat jenis air. 풔 =

흆풄풂풊풓흆풂풊풓

=휸풄풂풊풓휸풂풊풓


4. Viskositas Zat Cair Kekentalan (viskositas) adalah sifat dari zat cair untuk melawan tegangan geser pada waktu

begerak atau mengalir. Kekentalan disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekul–molekul yang begerak. Zat cair ideal tidak memiliki kekentalan.

Gambar I.12. Viskositas Zat Cair

(sumber :http://ediblesciencefaire.files.wordpress.comscience_viscosity.jpg) Adapun didalam satuan internasional (SI) satuan viskositas ditetapkan sebagai viskositas kinematik

yang besarnya dipengaruhi oleh temperature (T). Berikut ini adalah persamaannya. 풗 =

흁흆

Keterangan : 풗 = viskositas kinematik ( c푚 푠⁄ ) 흆 = rapat massa/ massa jenis ( 푘푔 푐푚⁄ ) 흁 = viskositas dinamis ( 푃푎. 푠 푐푚⁄ )


5. Hukum Kontinuitas Fluida yang mengalir melalui suatu penampang akan selalau memenuhi hukum kontinuitas yaitu laju

massa fluida yang masuk 풎̇풎풂풔풖풌akan selalau sama dengan laju massa fluida yang keluar 풎̇풌풆풍풖풂풓.

Gambar I.13. Ilustrasi Hukum Kontinuitas

(sumber : http://4.bp.blogspot.com/persamaan+kontinuitas.jpg) Persamaan kontinuitas adalah sebagai berikut :

풎̇풎풂풔풖풌 = 풎̇풌풆풍풖풂풓 [흆푨풗]ퟏ = [흆푨풗]ퟐ

Untuk aliran fluida cair (takmampu-mampat), maka 흆ퟏ = 흆ퟐ sehingga : [풗푨]ퟏ = [풗푨]ퟐ 푸ퟏ = 푸ퟐ

Keterangan : 푸ퟏ,ퟐ = kapasitas fluida (masuk, keluar) ( m3/s )

흆ퟏ,ퟐ = massa jenis fluida (masuk, keluar) (kg/m3) 푨ퟏ,ퟐ = luas penampang (masuk, keluar) ( m2 ) 풗ퟏ,ퟐ= kecepatan aliran fluida (masuk, keluar) ( m/s )


6. Hukum Pascal Fluida yang mengalir jika diberikan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah

dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya.

Gambar I.14. Ilustrasi Hukum Pascal

(sumber : http://blog.uad.ac.id/melioktafiani/files/2011/12/image010.png) Persamaan dari Hukum Pascal adalah sebagai berikut :

푷ퟏ = 푷ퟐ 푭ퟏ푨ퟏ

=푭ퟐ푨ퟐ

Keterangan : 푷 = pressure (tekanan) ( 푁 푚⁄ )

푭 = force (gaya) (푁) 푨 = area (luas penampang) ( 푚 )


7. Hukum Bernoulli Fluida yang mengalir melalui suatu penampang saluran jumlah energi pada setiap titik pada sistem

aliran fluida tersebut adalah konstan.

Gambar I.15. Ilustrasi Hukum Bernoulli

(sumber :http://2.bp.blogspot.com/Fb7g/s1600/bernoul.gif) Maka persamaan Bernoulli adalah :

푷+ ퟏ ퟐ흆풗ퟐ + 흆품풉 = 풌

Keterangan : 푷 = energi tekan (Hidrostatic Energy) ( N/m ) ퟏퟐ 흆풗

ퟐ = energi kinetik (Hydrodynamic Energy) (kg.s2/m3) 흆품풉 = energi potensial (Gravitational Energy) (Kg/ms)


Seperti halnya sistem–sistem yang lain, misalnya sistem pneumatis, sistem hidrolik ini memiliki keuntungan dan kerugian, yaitu : Keuntungan :

Fluida yang bergerak dalam sistem hidrolik juga bekerja sebagai pelumas, sehingga dapat memindahkan panas pada sistem untuk pendinginan.

Dengan ukuran actuator yang kecil, sistem hidrolis dapat menghasilkan torsi yang lebih besar jika dibandingkan sistem pneumatis, karena fluida cair adalah zat yang tidak mampu-mampat (incompressible)sehingga tidak perlu waktu lama untuk mengkompresi.

Respon yang tinggi untuk kondisi start, stop dan reverse. Kerugian :

Biaya instalasi lebih tinggi bila dibandingkan dengan sistem pneumatis dalam performance yang sama. Tingkat kesulitan dalam pemeliharaan, sistem ini cenderung rumit karena sistem hidrolis harus bebas

dari kebocoran. Jika terjadi ketidakstabilan sistem, maka kerja sistem dapat langsung berhenti

Berikut ini merupakan tabel perbedaan antara sistem hidrolis dengan sistem pneumatis.

Tabel I.1. Perbedaan Sistem Hidrolis dan Pneumatis

NO PERBEDAAN HIDROLIS PNEUMATIS

1 Fluida yang digunakan Cair Gas

2 SIfat fluida yang digunakan Incompressible Compressible

3 Tekanan kerja

Tergantung dari bejana

tekan (compressor)

kurang dari 40 bar

Sampai 200 bar, atau

lebih

4 Rangkaian Close Loop Open Loop

5 Material Kuat Lemah

6 Deteksi kebocoran Mudah (dapat dilihat

secara visual) Susah

7 Biaya Installasi / Perawatan Mahal Murah

8 Mesin Fluida Pompa hidrolis Kompresor

9 Reaksi Cepat (karna fluida

incompressible)

Lama (fluida yg

digunakan bersifat

compressible)

10 Ketersediaan Fluida Susah (butuh biaya) Mudah (melimpah)

Aplikasi sistem hidrolis di dunia marine :

1. Steering Gear Pada steering gear, prinsip dasar adalah mengatur arah aliran fluida sehingga dapat mengatur arah

benda dalam hal ini adalah cycle (daun kemudi). Arah aliran dikontrol oleh kemudi, dalam hal ini adalah kemudi tangan, dimana ada aliran masuk dan aliran keluar yang mana dapat mengontrol pergerakan daun kemudi (cycle).

Gambar I.16. Steering Gear

(Sumber : http://static.ddmcdn.com/gif/steering-ball-gear.jpg)

2. Fin Stabilizer

Prinsip kerja fin stabilizer adalah berdasarkan kemiringan kapal, dimana dalam sistem ini terdapat sensor kemiringan, yang mana bila sensor ini bekerja maka akan menggerakkan actuator, dilanjutkan ke sistem hidrolis kemudian ke fin sehingga fin dapat memberikan momen penyeimbang pada kapal.

Gambar I.17. Fin Stabilizer

(sumber :http://www.simplexmarine.com.sg/marine/fin.jpg) 3. Controllable Pitch Propeller (CPP)

Prinsip kerjanya menggunakan sistem hidrolis yaitu dengan mengalirkan fluida minyak menuju suatu rumahan yang terletak pada bos baling-baling, pada rumahan tersebut terdapat rotor yang dihubungkan dengan daun baling-baling (blade), sehingga jika dialirkan fluida ke arah maju maka minyak akan mendorong sirip pemisah pada rotor dan mendorongnya sehingga memutar daun baling-baling dengan sudut tertentu, jika arah aliran dibalik maka daun baling-baling akan berputar kearah sebaliknya.

Gambar I.18. Controllable Pitch Propeller

(sumber : http://t0.gstatic.com/images?q=tbn-l0DPs)

4. Buka Tutup Palkah Sistem hidrolis bisa berfungsi sebagai sistem penggerak untuk membuka atau menutup palkah,

yaitu dengan mendorong bagian roll pada palkah sehingga palkah membuka dengan melipat-lipat bagian-bagian palkah.

Gambar I.19. Sistem Buka Tutup Palkah

(sumber : http://4.bp.blogspot.com/_ewzTC.png)

5. Buka Tutup Ramp Door pada Kapal Ro-Ro Sistem hidrolis bisa berfungsi sebagai sistem penggerak untuk membuka ramp pada kapal Ro-Ro,

yaitu untuk mendorong pintu ramp agar dapat memutar poros engsel sehingga ramp bisa membuka atau menutup.

Gambar I.20. Sistem Buka Tutup Ramp Door pada Kapal Ro-Ro

(sumber :http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS)

Aplikasi sistem hidrolis di darat dan udara :

1. Crane Mobil Sebuah crane mobil yang dapat menjangkau dari posisi-posisi yang sangat sulit pun dapat

dilakukan melalui kontrol pengemudi maupuncontrol portable dengan sistem otomatic level pada kabin operator, sehingga memudahkan dalam pengecekan keadaan dibawah jembatan.

Gambar I.21. Aplikasi Hidrolis pada Mobil Crane

(sumber : http://3.bp.blogspot.com/DSC00504.JPG) 2. Pesawat Udara

Pada sebuah pesawat udara penggunaan hidrolis terdapat pada damper roda, pintu-pintu, sayap dan lain-lain. Pada wings (sayap pesawat) juga dikontrol menggunakan hidrolis sebagai fungsi pengaturan arah udara yang mengalir melalui sayap pada saat akan melakukan penerbangan (Take Off) atau pada saat akan melakukan pendaratan (Landing) juga pada roda saat pendaratan.

Gambar I.22. Aplikasi Hidrolis pada Sayap Pesawat Udara

(sumber : http://2.bp.blogspot.com/wing+hydraulic.JPG)

3. Mesin Tekanan dan Pencetakan (Injeksi) Jika kita menggunakan peralatan dari plastik, kursi plastik, ember, mainan anak-anak,botol-botol

plastik, dan lain-lain, kita jarang ingat pada suatu alat/mesin yang memproduksi peralatan tersebut. Ada bermacam-macam mesin pemrosesan bahan plastik. Mesin-mesin tersebut dilengkapi dengan sistem perpindahan tenaga secara hidrolis untuk melakukan penginjeksian, gerakan-gerakan yang teratur, pemegang perkakasnya dan untuk penyetelan kecepatan injeksinya (stepless injection). Pada mesin pencetak injeksi ini gaya-gaya penutup yang diperlukan adalah sekitar 20-280 Ton , tergantung dari ukuran mesinnya.

Gambar I.23. Aplikasi Hidrolis pada Mesin Tekanan dan Pencetakan (Injeksi)

(sumber :http://3.bp.blogspot.com/DSC00502.JPG)

BAB II TAHAPAN PRAKTIKUM

2.1 Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum ini adalah : 1. Dapat merangkai sistem hidrolis secara sederhana. 2. Dapat memahami karakteristik dari sistem hidrolis.

2.2 Peralatan Praktikum Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

Tabel II.1. Peralatan Praktikum

NO PERALATAN GAMBAR FUNGSI

1. Motor Elektris

Untuk memutar poros yang tersambung pada pompa.

2. Papan Rangkaian

Tempat untuk komponen-komponen Sistem Hidrolis.

3. Pompa Hidrolis

Untuk mengalirkan fluida kerja.

4. Selang saluran (Hose)

Untuk menyalurkan fluida antar komponen.

5. Katup Kontrol Aliran (Flow Control Valve)

Mengendalikan besar kecilnya aliran fluida.

6. Manometer

Mengukur tekanan fluida kerja.

7. Stop watch

Mengukur waktu tempuh torak saat posisi keluar atau masuk.

8. Katup Kontrol Arah 4/3 (4/3 Hand Lever valve)

Mengendalikan arah aliran fluida kerja.

9. Pressure Relief Valve

Katup untuk membatasi tekanan sistem (safety valve).

10. Tachometer

Untuk mengukur putaran pada motor hidrolis.

11. Penggaris

Untuk mengukur panjang lengan aktuator.

12. Aktuator

Mentransmisikan pressure energy ke mechanical energy. (gerak translasi)

13. Motor Hidrolis

Mentransmisikan pressure energy ke mechanical energy. (gerak rotasi)

14. Jangka sorong

Mengukur diameter silinder actuator

2.3 Gambar Rangkaian 2.3.1 Percobaan 1 (Actuator)

2.3.2 Percobaan 2 (Motor Hidrolis)

2.4 Prosedur Praktikum 2.4.1 Percobaan 1 menggunakan Actuator (Hidrolis cylinder)

1. Semua saluran dan kondisi katup diperiksa. 2. Sistem hidrolik dirangkaikan sesuai modul praktikum. 3. Pompa hidrolis dihubungkan dengan reservoir fluida kerja. 4. Pompa hidrolis dinyalakan. 5. Posisi bukaan katup divariasikan. 6. Posisi tuas katup pengarah aliran atur. 7. Kinerja rangkaian sistem tersebut diamati.

2.4.2 Percobaan 2 menggunakan Motor hidrolis 1. Semua saluran dan kondisi katup diperiksa. 2. Sistem hidrolik dirangkaikan sesuai modul praktikum. 3. Pompa hidrolis dihubungkan dengan reservoir fluida kerja. 4. Pompa hidrolis dinyalakan. 5. Posisi bukaan katup divariasikan. 6. Posisi tuas katup pengarah aliran atur. 7. Kinerja rangkaian sistem tersebut diamati.

2.5 Data Hasil Praktikum 2.5.1 Percobaan 1 menggunakan actuator

Piston rod keluar (extend) No. Posisi bukaan katup Pin (Bar) Pout(Bar) Waktu (s)

1 1 51 0 1.41

2 2 53.5 0 1.32

3 3 54 0 1.12

Piston rod masuk (retract)

No. Posisi bukaan katup Pin (Bar) Pout(Bar) Waktu (s)

1 1 0 49 0.85

2 2 0 54 0.75

3 3 0 54.5 0.83

Panjang lengan aktuator ( L ) 21 cm

Diameter silinder aktuator ( d1 ) 2.305 cm

Diameter rod aktuator ( d2 ) 1.001 cm

Surabaya, 30 April 2013

GRADER I,

Yolanda Putri Yuda 4210 100 005

GRADER II,

Nur Salim Aris 4209 100 032

BAB III

ANALISA DATA 3.1 Perhitungan

3.1.1 Percobaan Saat Piston Rod Keluar (Extend) Contoh perhitungan di posisi bukaan katup 1, diketahui : Panjang Lengan Aktuator ( L ) = 21 cm = 0.21 m Diameter Silinder Aktuator (d1) = 2.305 cm = 0.02305 m Diameter Rod Aktuator (d2) = 1.001 cm = 0.01001 m

Dicari : A = Asilinder

= 1/4 x π x d12

= 1/4 x 3.14 x 0.023052 = 0.000417 m2

ΔP = Pin - Pout = 51 – 0 = 51 N/mm2

= 5100000 N/m2 F = ΔP x A

= 5100000 x 0.000417 = 2126.7 N

v = L / t = 0.21 / 1.41 = 0.1489 m/s

Q = v x A = 0.1489 x 0.000417 = 0.0000620913 m3/s

No Bukaan Katup

Pin (bar)

Pout (bar)

Waktu (s)

ΔP (N/m2)

A (m2) F(N) v (m/s) Q (m3/s)

1 1 51 0 1.41 5100000 0.000417 2126.7 0.1489362 6.20x10-5 2 2 53.5 0 1.32 5350000 0.000417 2230.95 0.1590909 6.63x10-5 3 3 54 0 1.12 5400000 0.000417 2251.8 0.1875 7.82x10-5

Perhitungan pada posisi bukaan katup 2 : ΔP = Pin - Pout

= 53.5 – 0 = 53.5 N/mm2

= 5350000 N/m2 F = ΔP x A

= 5350000 x 0.000417 = 2230.95 N

v = L / t = 0.21 / 1.32 = 0.1590909 m/s

Q = v x A = 0.1590909 x 0.000417 = 6.63x10-5 m3/s

Perhitungan pada posisi bukaan katup 3 : ΔP = Pin - Pout

= 54 – 0 = 54 N/mm2

= 5400000 N/m2

F = ΔP x A = 5400000 x 0.000417 = 2251.8 N

v = L / t = 0.21 / 1.12 = 0.1875 m/s

Q = v x A = 0.1875 x 0.000417 = 7.82x10-5 m3/s

3.1.2 Percobaan Saat Piston Rod Masuk (Retract) Contoh perhitungan di posisi bukaan katup 1, diketahui : Panjang Lengan Aktuator ( L ) = 21 cm = 0.21 m Diameter Silinder Aktuator (d1) = 2.305 cm = 0.02305 m Diameter Rod Aktuator (d2) = 1.001 cm = 0.01001 m

Dicari : A = Asilinder – Arod

= (1/4 x π x d12)- (1/4 x π x d2

2) = (1/4 x 3.14 x 0.023052)-(1/4 x 3.14 x 0.010012) = 0.000417-0.0000786570785 = 0.000338 m2

ΔP = Pin – Pout = 0 – 49 = 49 N/mm2

= 4900000 N/m2 F = ΔP x A

= 4900000 x 0.000338 = 1656.2 N

v = L / t = 0.21 / 0.85 = 0.2470588 m/s

Q = v x A = 0.2470588 x 0.000338 = 8.3506x10-5 m3/s

No Bukaan Katup

Pin (bar)

Pout (bar)

Waktu (s)

ΔP (N/m2) A (m2) F(N) v(m/s) Q (m3/s)

1 1 0 49 0.85 4900000 0.000338 1656.2 0.2470588 8.3506x10-5 2 2 0 54 0.75 5400000 0.000338 1825.2 0.28 9.4640x10-5

3 3 0 54.5 0.83 5450000 0.000338 1842.1 0.253012 8.5518x10-5 Perhitungan pada posisi bukaan katup 2 : ΔP = Pin – Pout

= 0 – 54 = 54 N/mm2

= 5400000 N/m2 F = ΔP x A

= 5400000 x 0.000338 = 1825.2 N

v = L / t = 0.21 / 0.75 = 0.28 m/s

Q = v x A = 0.28 x 0.000338 = 9.4640x10-5 m3/s

Perhitungan pada posisi bukaan katup 3 : ΔP = Pin – Pout

= 0 – 54.5 = 54.5 N/mm2

= 5450000 N/m2 F = ΔP x A

= 5450000 x 0.000338 = 1842.1 N

v = L / t = 0.21 / 0.83 = 0.253012 m/s

Q = v x A = 0.253012 x 0.000338 = 8.5518x10-5 m3/s

3.2 Analisa Grafik 3.2.1 Grafik Perbandingan Gaya (F) dengan Beda Tekanan (ΔP)

Dari grafik diatas, dapat dianalisa bahwa dengan perbedaan tekanan yang semakin

meningkat, gaya yang dihasilkan juga akan semakin meningkat, sesuai dengan rumus F = ΔP x A. Analisa tersebut berlaku di dua keadaan, yakni saat piston rod aktuator bergerak keluar maupun masuk.

3.2.2 Grafik Perbandingan Beda Tekanan (ΔP) dengan Bukaan Katup

4800000

4900000

5000000

5100000

5200000

5300000

5400000

5500000

1500 1700 1900 2100 2300

Beda

Tek

anan

(N/m

2)

Gaya (N)

Grafik Gaya Terhadap Beda Tekanan

aktuator keluar(extend)

aktuator masuk(retract)

0

1

2

3

4800000 5000000 5200000 5400000 5600000

Buka

an K

atup

Beda Tekanan (N/m2)

Grafik Beda Tekanan Terhadap Bukaan Katup



Dari grafik diatas, dapat dianalisa bahwa dengan bukaan katup yang semakin besar, maka akan dihasilkan beda tekanan yang semakin besar pula. Bahkan hal ini dapat dilihat di dua keadaan (piston rod aktuator keluar dan masuk). Jika dilihat dari rumus ΔP= F / A, dengan F= m x v/t, maka ΔP=(m x v)/(A x t). Artinya ΔP (beda tekanan) berbanding lurus dengan v (kecepatan). Jika dari persamaan Q= v x A, Q (kapasitas) berbanding lurus dengan v (kecepatan), maka ΔP juga akan berbanding lurus dengan Q (kapasitas) yang besar kecilnya ditentukan oleh bukaan katup. Jadi, grafik di atas menunjukkan kesesuaian antara teori dan praktikum, yakni semakin besar bukaan katup maka semakin besar pula beda tekanan yang dihasilkan.

3.2.3 Grafik Perbandingan Beda Tekanan (ΔP) dengan Kapasitas (Q)

Dari grafik diatas dapat dianalisa bahwa pada saat extend, hubungan antara beda tekanan dan kapasitas adalah berbanding lurus. Namun tidak pada saat retract, hubungan antara beda tekanan dan kapasitas tidak beraturan. Menurut teori, hubungan antara beda tekanan dan kapasitas adalah berbanding lurus, sesuai dengan rumus ΔP= F / A, dengan F= m x v/t, maka ΔP=(m x v)/(A x t). Artinya ΔP berbanding lurus dengan v. Jika dari persamaan Q= v x A, Q (kapasitas) berbanding lurus dengan v, maka ΔP juga akan berbanding lurus dengan Q. Kesalahan yang terjadi pada saat retract di posisi bukaan katup 3 kemungkinan bisa disebabkan karena faktor-faktor luar seperti kebocoran dalam instalasi atau salah pada saat pembacaan hasil.

3.2.4 Grafik Perbandingan Kapasitas (Q) dengan Waktu (t)

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

0.0000600 0.0000800 0.0001000

Wak

tu

Kapasitas (m3/s)

Grafik Kapasitas Terhadap Waktu



0.0000600

0.0000650

0.0000700

0.0000750

0.0000800

0.0000850

0.0000900

0.0000950

4800000 5000000 5200000 5400000 5600000

Kapa

sita

s (m

3 /s)

Beda Tekanan (N/m2)

Grafik Beda Tekanan Terhadap Kapasitas



Pada dasarnya sesuai dengan teori dan rumus, semakin besar kapasitas yang masuk dalam sistem hidrolis, maka waktu yang dihasilkan akan semakin singkat, sedangkan sebaliknya jika kapasitas rendah akan membutuhkan waktu yang lama. Artinya semakin besar kapasitas maka semakin sedikit waktu yang dibutuhkan oleh torak pada aktuator untuk keluar masuk. Hal tersebut sesuai dengan rumus Q=vxA, dengan v=L/t. L merupakan panjang lengan aktuator. Grafik di atas menunjukkan kesesuaian antara teori dan praktikum, yakni semakin besar kapasitas maka semakin sedikit waktu yang dibutuhkan oleh torak pada aktuator untuk keluar masuk.

BAB IV

KESIMPULAN Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Untuk percobaan aktuator double acting Semakin besar gaya, maka perbedaan tekanan yang dihasilkan juga akan semakin besar sesuai

dengan rumus F = ΔP x A Semakin besar bukaan katup, maka perbedaan tekanan akan semakin besar sesuai dengan rumus

ΔP=(m x v)/(A x t), dengan v=Q/A. Semakin besar kapasitas, maka perbedaan tekanan akan semakin besar sesuai dengan rumus

ΔP=(m x v)/(A x t), dengan v=Q/A. Semakin besar kapasitas, maka waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan lengan aktuator akan

semakin kecil sesuai dengan rumus Q = P x A / t. 2. Pada grafik perbandingan beda tekanan terhadap kapasitas, letila retract di posisi bukaan katup 3 terjadi

ketidakcocokan antara teori dan praktek. Ini bisa disebabkan oleh beberapa hal. Memang ketika praktikum, salah satu dari 2 sambungan antara saluran fluida dan lubang inlet mengalami kebocoran. Hal ini mengakibatkan manometer tidak bisa bekerja dengan baik, sehingga besaran nilai beda tekanan bisa dikatakan tidak akurat. Dan pasti akan berakibat pada besaran nilai yang lain juga. Hal yang lain adalah karena salah dalam pembacaan data hasil praktikum.

DAFTAR PUSTAKA Duta, Anto. 2013. Memilih Pelumas yang Baik dan Benar. http://gudangpelumas.wordpress.com (diakses pada tanggal 06 Mei 2013)

Lubes, Clinic. 2008. Parameter Utama Analisa Pelumas. http://www.ebahagia.com (diakses pada tanggal 06 Mei 2013)

Ribowo, Agung. 2011. Sistem Hidrolik dan Kompresor. http://agungribowo-otomotif.blogspot.com (diakses pada tanggal 23 April 2013)

Sanuri, Semin. 2003. Bahan Kuliah Hidrolis. Surabaya : Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK ITS

Tahara, Haruo & Sularso. 2000. Pompa dan Kompresor. Jakarta : PT Pradnya Paramita

Tim laboratorium Mesin Fluida dan Sistem. 2011. Modul Praktikum Mesin Fluida dan Sistem. Surabaya : Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK ITS

LAMPIRAN

Documents

Sistem Hidrolis Kel5