SISTEM HODRAULIS & PNEUMATIS

Beberapa organisasi yang profesional dalam pembuatan standard yang mempunyai kaitan dengan sistem hidraulis & pneumatis antara lain :

NFPA = The National Fluid Power AssociationSAE = Socieety of Automotive EngineersAPI = American Petrolium InstituteANSI = American National Standards Institute (Article B93 ~ Fluid Power)ISO = International Organization of Standardization.

Umumnya pada sistem hidraulis & pnumatis (Fluid Power) ada 3 standar pengGambaran : (lihat lampiran).

FLUID POWER SYSTEMAdalah suatu mekanisme sederhana untuk merubah energi mekanik ke-energiTekanan pada fluida, menyalurkan energi tersebut melalui suatu saluran danMerubah kembali ke energi mekanik untuk melakukan suatu kerja.Pada umumnya sistem terdiri dari 3 segmen :1. Power input ; 2. Control ; 3. Power output

Primemover

Hydraulik pump

PressureControl

FlowControl

DirectionalControl

Actuator Load

Control Power OutputPower Input

HYDRAULIC PUMPFungsi pompa adalah untuk membuat adanya suatu aliran fluida, bukan untuk Menghasilkan tekanan. Tekanan adalah hasil dari hambatan terhadap aliran yang akan dihasilakn oleh pompa tersebut.Umumnya pompa yang digunakan pada fluid power adalah type”positive displacement ”. Ada 4 jenis/family dalam type “pos displeacement”

1. Vane2. Gear3. Piston4. Screw

SYMBOLS

Uni-directionalFixed displacement

Uni-directionalVarible displacement

Uni-directionalVarible displacementPressure Compensated

Bi-directionalFixed displacement

Menggambarkan peralatan yang berputar (rotating devices)

Pada fluid power, lingkaran umumnya digunakan untuk menunjukkan suatu proses konversi energi dalam suatu unit atau, instrumen pengukur.Sehingga untuk pompa lingkaran menunjukkan alat yang berputar untuk suatuProses konversi energi. Catatan : Untuk plunger pump simbol juga lingkaran.

Menyatakan aliran suatu energi

Kalau arahnya (ujung segitiga) energi keluar jika diblok hitam/warna lainartinya cairan dipompakan (is being pumped). Jika kosong artinya gasyang dipompakan.

leverage x plunger of Area

RAM of Area

RAM of stroke

an)pengungkit(jumlah leverage plunger x of stroke

(RAM) loadby moved Distance

effordby moved Distance ratiovelocity

B

A

A

B

A

B

d

d

A

A

F

F

Contoh :Hidraulic Jack ram : 10 cm, plunger : 2 cm pengungkitan 8x, gaya 15 kg Diberikan pada ujung lever. Gaya angkat pada RAM 2400 kg vel ratio ?Keuntungan mekanikal ? Efisiensi ?

Jawab :

80% 200

160

RatioVelocity

tageMech.Advan Effisiensi c)

160 15

2400

Effort

Load Advantage Mech. b)

200 8x 2

10

leverage x plunger Luas

RAM Luas ratio velocity a)

2

Contoh : RAM = 10 cm , plunger 2,5 cm , Mech. Advantage = 10 Effisiensi = 80%.Berat yang dapat diangkat RAM, jika gaya diberikan pada end of lever 20 kg.

Jawab :

kg. 2560 20 x 128 Load

Effort x Mech.Adv Load Effort

Load Mech.Adv

128 0,8 x 160

x ratio velocity Mech.Adv

160 10x 2,5

10

leverage x plunger Area

RAM Area ratiovelocity

2

Hydraulic CraneDapat mengangkat beban sampai lebih dari 250 ton. Terdiri 2 bagian :

1. Jigger2. Cranning A rrangement

Jigger : Fixed cylendir (pergerakkan RAM) beberapa buah pulley (2 6) dipasangPada ujung ram, sedang lainnya dipasang pada ujung cylinder.

Kawat baja diikatkan pada suatu fixed end, dihubungkan pada pulley RAM danSilinder, kemudian dihubungkan pada pulley di craning arrangement.

Craning Arrangement : Terdiri dari konstruksi yang berlubang tegak lurus platform, dimana Tie dan Jib disambungkan. Mast di letakkan pada suatu bantalan (bearing) yang dapat berputar pada axis vertikalnya sehingga beban dari arah manapun bisa diangkat. Jib dapat dinaikkan dan diturunkan bersama dengan bebannya.

Velocity ratioVelocity ratio dari crane hook terhadap ram pada jumlah pulleys. Jika ada n Pulleys pada ram dan n pulleys padasilinder, maka beban akan berpindah pada jarak 2n x langkah dari RAM, sehingga velocity rationya = 2n

Contoh :Tekanan air = 50 kg/cm2

Konsumsi air = 25 lt = 25 kgDapat mengangkat beban = 3 ton = 3000 kg dengan ketinggian = 3 mCarilah Effisiensi crane = panjang langkah (L) (stroke) dari RAM jika perbandinganStroke dan diameter RAM =

D

L6

Jawab :a) Kerja crane = F x s = 3000 x 3 = 9000 kg m Kerja yang diterima crane = F x s = p . A x L

L 4

D 10 x 50

44 xx

Konsumsi air = 25 lt = 0,025 m3

Dimana volume = A x L 0,025 = A x L Kerja yang diterima ceane = 50 x 104 x 0,025 = 12500 kg m

m 1,05 L

L 144

L6

L

4 L x

4

D 0,025

6

L D 6

D

L b).

%72 12500

9000

input

output crane

322

HYDRAULIC INTENSIFIER

W

A

a

Intensitas tegangan pada bagian atas , pada bagian bawah A

W

a

W

Tekanan fluida akan lebih kecil pada luasan yang besardibandingkan tekanan fluida pada luasan kecil.

Kegunaan Hid. Intensifier adalah menaikkan intensitas tekanan dengan menggunakan energi dari jumlah/kwantitas air yang banyak/besar pada tekanan yangrendah (analog transformator) volt rendah volt tinggi.Intensifier dapat menghasilkan tekanan sampai 1600 kg/cm2.Pada umumnya hidraulic pres memerlukan intensitas tekanan yang sangat tinggiSehingga tidak bisa langsung disupplay oleh pompa.

222

211

2 kg/cm D

D x p p

1. Sliding hollow Ram berada pada posisi dibawah. Valve B terbuka diisi air dengan tekanan rendah.2. Air bertekanan rendah memasuki fixed silinder dan mendorong ke atas sliding hollow RAM dan membuka katup c.3. Secara perlahan tekanan pada fixed silinder men dorong sliding hollow RAM naik keatas dan menaik an intensitas tekanan melalui saluran kecil pada fixed RAM.4. Pada saat sliding hollow RAM mencapai puncak, katup c dan A tertutup, katup B terbuka. Sliding hollow RAM turun seiring dengan terbukanya katup B karena beratnya sendiri.

5. Katup A terbuka dan air bertekanan rendah dari fixed silinder mengalir ke sli ding hollow RAM kembali ke (1 cycle).

d = diameter RAMp = tekanan dari cairanW = Berat total dari RAM, cage dan isinya

2

2

4

,4

d

dp

axpw

a

Diameter RAM sangat berperan pada berat yang dapat diangkat oleh cage.Untuk jenis lift langsung seperti gambar diatas memerlukan silinder cukup panjang, untuk mengatasi hal tersebut biasanya digunakan jigger.

Contoh :Sebuah hydrauliclift mempunyai diameter (d) ram : 15 cm diangkat oleh air dengan Tekanan 30 kg/cm2. Hitung beban total yang dapat diangkat jika efisiensinya 80%Hitung daya (HP) jika kecepatannya 2 m/second.

Jawab :

HP 176,7 0,8

141.33 aktual

HP 141.33 75

2 x 5300 HP dalam

m/s kg 2 x 5300 m/s 2kecepatan jika diperlukan yang Daya

kg 4240

efisiensi 0,8 x 5300

diangkatdapat yangBeban

kg 5300 )15(4

x 30

a x p air Gaya

2

a

A MA

(MA) Advantage Mechanical Effort

load

F

W dimana

a

A

F

W

a

F

A

W p

a

F p

A

w p

Jika gaya diberikan pada lever :

m x

a

A M

Klasifikasi dari hydraulic press umumnya :a). Direct typeb). Inverted type

Jika tekanan difungsikan movable plate akan turun menekan bahan pada stationary plate di bawah. Jika tekanan dihilangkan return weight akan mengangkatkembali movable plate keatas/ke posisi semula.

Contoh 1 :Diameter plunger & ram sebuah hydraulic press adalah 3 cm & 24 cm.Hitung gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban 2 ton.

Jawab :

kg 25,31 2,4 x 24

000.18

)24(4

)3( 4

x 2000 F

A

a W F

a

A

F

W

2

2

Contoh 2 :Hydraulic press, ram = 15 cm, plunger = 2,5 cm stroke (L) plunger = 30 cm,Mesin dapat mengangkat beban 1 ton, sejarak 1,5 m dalam waktu 25 menit.Hitung : a) Beban pada plungerb) Daya yang diperlukan untuk menggerakkan plungerc) Jumlah langkah plunger

Jawab :

HP 0133,0 75

6025180

3,0 78,27

75

/ diperlukan yang Daya

180 30 )5,2(

150 )15(

100 5,1 )15(4

)5,2(4

30 n

plungerlangkah jumlah n

78,27 )15(

4

)5,2(4

1000

a

A

p

w

2

2

22

2

2

xxx

sstrokexsxp

x

xn

xxxx

kgx

A

axwp

HYDRAULIC ACCUMULATORGunanya untuk menyimpan atau mengakumulasikan energi dari cairan.Fungsinya seperti sebuah baterai yang digunakan untuk menyimpan energi listrik.

Direct type :Beban pada plunger digunakan untuk menciptakan tekanan. Reciprocating pump atau pompa jenis lain digunakan untuk mensupplay cairan dengan tekanantetap ke eksternal machine.

Jika mesin eksternal hanya memerlukan energy bertekanan rendah, energi kelebihannya bisa disimpan pada accumulator. Jika yang diperlukan besaraccumulator dapat mensupplay energy yang disimpannya (dengan penurunanram/plunger)

Maksimum energi yang dapat disimpan :

Maksimum energi = Maksimum work doneKerja Maksimum dari cairan = Gaya x jarak penurunan Ram = w x H = p x A x H = p x volumeDikenal sebagai kapasitas suatu accumulator.

Interverted Accumulator

Maksimum energy yang bisa disimpan :

W x H (kg)Contoh :Diameter sebuah differential accumulator, d1 = 10 cm d2 = 8 cm (diameter ram), stroke 1 m, tekanan p = 50 kg/cm2. Jika beban pada posisi istirahat dan dipuncak dari langkah. Berapa berat beban silinder. Hitung energi yang dapat disimpan dalam accumulator. Hitung diameter dari ram untuk accumulator biasa yang digunakan untuk menggerakkan beban yang sama dan dengan tekanan yang sama.

Jawab :D = 8 cm, D = 10 cm, stroke H = 1 m, p = 50 kg/cm

cm 6 D

D4

50 1414 A x p W alkonvension ramdiameter untuk

m kg 1414 1 x 1414 H W x disimpan dapat yang Energi

kg 1414 silinder padabeban Berat

kg 1414

)64100( 4

x 50

)dD(4

x 50 a x p W

2

22

Hydraulic ram(Hydram, ram : alat pemukul)

Definisi : Hydram ada sebuah pompa (otomatis) yang padat memompakan sejumlah Kwantitas air dalam ukuran kecil dengan suatu ketinggian tertentu

“pada kapasitas besar dengan tinggi tekan mudah”

Prinsip : Kerja hydram berdasarkan atas prinsip water hammer (pukulan air), dimanaGaya enertia gerakan kolom air pada pipa pengisi akan menghasilkan efek pukulanAir akibat dari penutupan katup secara tiba-tiba.

Penggunaan : Hydraulic ram dapat dibuat jika tersedia sumber alm (air) yang diperoleh dari sungai atau mata air dengan suatu ketinggian tertentu.Pada suatu daerah pegunungan dimana tidak/sulit tersedia penggerak untukmenjalankan pompa.

Dimana :V = supply valve H = delivery headV1 = waste valve h = supply headV2 = delivery valve

Efisiensi :Unjuk kerja sebuah hydraulik ram dipengaruhi oleh jumlah pukulan (pembukaandari waste valve, v1) yang bervariasi (terhadap variasi panjang/langkah danberat dari v1.

Qh

qHAubuissonD

hqQ

hHqRankine )(

)(

Q = Kapasitas alir dari supply tank ke box q = Kapasitas alir dari valve box ke delivery tank

Contoh :Sebuah hydram mempunyai supply head (h) = 2,5 m, Q = 1000 liter/menit, q = 100 lt/menit, H = 15 m.Berapa Efisiensi Rankine-nya ?Jawab :

%50 5,0 25

5,12

)5,2( 1000

)5,215( 100

)(

)(

xhqQ

hHqR