TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum. Dalam perencaan silinder pneumatik pada alat ukur gaya cekraman

kelongsong, diperlukan suatu landasan teori/referensi yang mendukung dalam

perencanaan alat sebagai acuan dalam perencanaan alat. Dimana dalam hal ini perlu

diperhitungkan tentang gaya yang diperlukan untuk menarik pelor dari cengkraman

kelongsong.

2.2 Munisi Kaliber Kecil. Munisi Kaliber Kecil (MKK) adalah semua jenis munisi

mulai dari kaliber 5,56 mm sampai dengan kaliber 12,7 mm. termasuk didalamnya munisi

khusus (Musus) /munisi phyroteknik (peluru isyarat), granat tangan, granat senapan, granat

mortir, munisi anti tank dan roket yang mampu didukung/dibawa oleh pasukan Infanteri.

Munisi kaliber kecil digunakan pada senjata perorangan atau senjata organik.

Sumber (http://daily-survival.blogspot.com/2009/05/basic-firearms-part-2-

ammunition.html)

5

2.3 Pengujian Gaya Cengkram Kelongsong. Sesuai dengan tujuan dari pembuatan

munisi yaitu merusak, melukai atau membunuh sasaran baik sasaran yang diam atau

bergerak, maka dalam proses pembuatan munisi harus melewati beberapa penguian mualai

dari bahan sampai menjadi munisiyang sisp untuk digunakan. Pengujian – pengujian ini

bertujuan untuk mengetahui kwalitas dari munisi tersebut.

Salah satu dari pengujian dalam proses pembuatan munisi adalah pengujian daya

cengkram kelongsong terhadap pelor. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa

besar gaya cengkram kelongsong terhadap pelor. Gaya cengkram kelongsong akan sangat

berpengaruh terhadap Burning Rate dari isian dorong yang digunakan. Apabila daya

cengkram kelongsong terlalu besar dari yang diharapkan maka tekanan gas maksimum

yang dihailkan kurang dari persyaratan yang ditentukan yang pada akhirnya dapat

mempengaruhi kecepatan awal pelor saat keluat dari laras senjata. Begitu pula sebaliknya

apabila daya cengkram kelongsong ini terlalu kecil, maka tekanan gas dapat bocor atau

pelor cepat keluar dari kelongsong sehingga dapat mempengaruhi tekanan gas, kecepatan

awal dan kecepatan bakar dari isian dorong munisi.

Dalam pengujian di PT. Pindad (persero) divisi Munisi Turen Malang data yang

diperoleh memiliki satuan Kilo Pound(kp). Dari satuan kp ini sesuai dengan tabel konversi

energi didapatkan:bahwa 1 kp = 9,807 N (newton). Gaya ini digunakan sebagai dasar

penrencanaan sitem pneumatik.

2.3 Dasar-dasar Pneumatik. Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu

‘pneuma’ yang berarti napas atau udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan

teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di

bawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik

pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering

menggunakan udara bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih terbatas, antara lain

6

menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya,

membersihkan kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki apliaksi

yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industri yang

menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri makanan, industri

obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain. Belajar pneumatik

sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang

memanfaatkan sistem pneumatik.

2.3.1 Hukum Boyle Mariote. Udara merupakan fluida gas yang

memiliki sifat tidak mempunyai bentuk yang khusus sehingga sangat mudah

berubah. Udara akan berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Udara dapat

dimampatkan, menekan kesegala arah dan selalu berusaha untuk mengembang bila

dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Udara juga bergerak dari temperatur

rendah menuju temperatur tinggi. Seperti terlihat pada gambar di bawah. Hukum

Boyle Mariote menjelaskan sifat : Volume dari massa gas yang tertutup pada

temperatur konstan adalah berbanding terbalik dengan tekanan absolut atau hasil

kali dari volume dan tekanan absolut adalah konstan untuk massa gas tertentu. p1 x

V1 = p2 x V2 = p3 x V3 = konstan

7

Gambar 2.9 Hubungan antara Tekanan dan Volume

Untuk volume dapat dihitung dengan persamaan :

V = A x t

V = ¼ x x d2 x t

Dimana :

p : Tekanan (Pa atau N/m2).

V : Volume (m3).

d : Diameter Piston (m).

A : Luas Penampang Piston (m2).

t : Tinggi Tabung yang Mengandung Udara (m).

2.3.2 Tekanan pada Fluida . Tekanan didefinisikan sebagai gaya

tiap satuan luas. Jika gaya terdistribusi secara merata kesatuan luasan maka

besarnya tekanan adalah gaya di bagi luas. Satuan tekanan bergantung pada satuan

gaya dan luas. Pada sistem MKS, satuan tekanan yang digunakan adalah kg/cm2

dan kg/m2

. Kadang-kadang tekanan digunakan dengan satuan atmosfer dan ditulis

dengan atm (atmosfer). Pada sistem SI, satuan tekanan yang digunakan adalah

N/mm2

, N/m2

, kN/m2

, MN/m2

dan sebagainya. Tetapi kadang-kadang satuan

tekanan yang lebih besar (Bar). Konsep tekanan pada fluida yaitu dimana apabila

semakin besarnya gaya yang diberikan dan semakin kecil dari luas penampang,

maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar pula, hal ini dapat diilustrasikan

pada gambar sebagai berikut:

8

Gambar 2.10 : Prinsip Tekanan Akibat Gaya

Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

P =

Dimana :

P : Tekanan (N/m2 atau Pascal).

F : Gaya (N).

A : Luas Penampang (m2).

2.3.3. Gaya. Gaya Adalah sebuah besaran vektor yang memiliki besar

(intensitas) dan arah. Gaya dapat dinyatakan dalam satuan skalar dan satuan vektor.

Adapun illustrasi distribusi gaya/berat dapat di lihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.11 : Uraian Gaya/Berat Akibat Gravitasi

(Sumber : Mekanika Benda Tegar, Sularso , hal 4)

9

Dari gambar di atas, jika (W) adalah berat, (N) adalah gaya normal, (m) adalah

massa, maka besarnya (W) dapat diketahui dengan persamaan :

W = m . g

Dimana :

W : Berat (N).

m : Massa (Kg).

g : Gravitasi (m/dt2).

Gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda itu

bertambah cepat atau lambat, tergantung perubahan pada kecepatannya. Persamaan

untuk menghitung gaya akibat adanya percepatan atau perlambatan. Untuk

Menghitung besarnya gaya akibat adanya perubahan percepatan dapat

menggunakan persamaan :

F = m . a

Dimana :

F : Gaya (Newton).

m : Massa (kg).

a : Percepatan/Perlambatan (m/det2).

3.5 Karakteristik Udara Kempa. Udara dipermukaan bumi ini terdiri

atas campuran dari bermacam-macam gas. Komposisi dari macam-macam gas

tersebut adalah sebagai berikut : 78 % vol. gas 21 % vol. nitrogen, dan 1 % gas

lainnya seperti carbon dioksida, argon, helium, krypton, neon dan xenon. Dalam

sistem pneumatik udara difungsikan sebagai media transfer dan sebagai penyimpan

10

tenaga (daya) yaitu dengan cara dikempa atau dimampatkan. Udara termasuk

golongan zat fluida karena sifatnya yang selalu mengalir dan bersifat compressible

(dapat dikempa). Sifat-sifat udara senantiasa mengikuti hukum-hukum gas.

Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut :

a) Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah,

b) Volume udara tidak tetap.

c) Udara dapat dikempa (dipadatkan),

d) Berat jenis dara 1,3 kg/m³,

e) Udara tidak berwarna

2.3.4 Aplikasi Penggunaan Pneumatik. Penggunaan udara bertekanan

sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi,

misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh tenaga

manusia, seperti menggeser, mendorong, mengangkat, menekan, dan lain

sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat dilakukan juga oleh komponen

pneumatik, seperti silinder pneumatik, motor pneumatik, robot pneumatik translasi,

rotasi maupun gabungan keduanya. Perpaduan dari gerakan mekanik oleh aktuator

pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses produksi

yang terus menerus (continue), dan flexibel.

Pemakaian pneumatik dibidang produksi telah mengalami kemajuan yang

pesat, terutama pada proses perakitan (manufacturing), elektronika, obat-obatan,

makanan, kimia dan lainnya. Pemilihan penggunaan udara bertekanan (pneumatik)

sebagai sistim kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik mempunyai

beberapa keunggulan, antara lain: mudah diperoleh, bersih dari kotoran dan zat

kimia yang merusak, mudah didistribusikan melalui saluran (selang) yang kecil,

11

aman dari bahaya ledakan dan hubungan singkat, dapat dibebani lebih, tidak peka

terhadap perubahan suhu dan sebagainya.

Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah didapat/diperoleh

disekitar kita. Udara dapat diperoleh dimana saja kita berada, serta tersedia dalam

jumlah banyak. Selain itu udara yang terdapat di sekitar kita cenderung bersih dari

kotoran dan zat kimia yang merugikan. Udara juga dapat dibebani lebih tanpa

menimbulkan bahaya yang fatal. arena tahan terhadap perubahan suhu, maka

penumatik banyak digunakan pula pada industri pengolahan logam dan sejenisnya.

Secara umum udara yang dihisap oleh kompressor, akan disimpan dalam

suatu tabung penampung. Sebelum digunakan udara dari kompressor diolah agar

menjadi kering, dan mengandung sedikit pelumas. Setelah melalui regulator udara

dapat digunakan menggerakkan katub penggerak (aktuator), baik berupa

silinder/stang torak yang bergerak translasi, maupun motor pneumatik yang

bergerak rotasi. Gerakan bolak balik (translasi), dan berputar (rotasi) pada aktuator

selanjutnya digunakan untuk berbagai keperluan gerakan yang selama ini dilakukan

oleh manusia atau peralatan

lain.

2.3.4 Sistem Penumatik. Sistem pneumatik merupakan salah satu sistem yang

menggunakan media fluida kerja untuk menghasilkan tenaga. Pneumatik berasal

dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang

menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk

menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem pneumatik. Dalam penerapannya,

sistem pneumatik banyak digunakan sebagai sistem otomasi. Fluida kerja berupa

udara yang dimampatkan yang berfungsi untuk memindahkan dan mengontrol

12

energi yang dikonversi menjadi gaya tekan fluida di dalam suatu tabung yang

dinamakan aktuator/silinder . Kompresi gas adalah pemampatan volume gas/udara

dalam suatu ruang atau tabung tertutup dengan temperatur udara yang konstan

untuk mendapatkan tekanan kompresi. Komponen-komponen yang digunakan

dalam sistem pneumatik antara lain :

a. Aktuator/Silinder Pneumatik.

b. Katup Kontrol (Valve).

c. Pipa/Selang Penyalur Fluida (Tube).

d. Kompresor (Pembangkit Tekanan).

Kelebihan sistem pneumatik dibanding sistem hidrolik, antara lain :

a. Fluida kerja mudah didapat dan di transfer.

b. Dapat disimpan dengan baik.

c. Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan sistem

Pneumatik.

d. Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga gesekan dapat

diabaikan.

e. Aman terhadap kebakaran.

2.3.5 Aktuator/Silinder Pneumatik. Aktuator atau silinder

pneumatik adalah alat yang mengubah udara terkompresi (tekanan fluida) menjadi

gerakan mekanik berputar maupun linier tergantung dari pamakaian jenis

aktuatornya.Sebuah aktuator Pneumatic terutama terdiri dari piston, silinder, dan

katup atau port. Piston ditutupi oleh diafragma , atau segel, yang menjaga udara di

bagian atas silinder, sehingga tekanan udara untuk memaksa diafragma ke bawah,

bergerak di bawah piston, yang pada gilirannya menggerakkan batang katup , yang

13

terkait dengan bagian internal dari aktuator . Aktuator pneumatik mungkin hanya

memiliki satu tempat untuk atas sinyal masukan, atau bawah, tergantung pada

tindakan yang diperlukan. Katup memerlukan sedikit tekanan untuk

mengoperasikan dan biasanya dua atau tiga kekuatan masukan. Semakin besar

ukuran piston, semakin besar tekanan output dapat. Memiliki piston yang lebih

besar juga bisa baik jika pasokan udara rendah, sehingga kekuatan yang sama

dengan masukan yang kurang. Tekanan tersebut cukup besar untuk menghancurkan

objek dalam pipa. Pada 100 kPa masukan, Anda bisa mengangkat mobil kecil (atas

£ 1.000) dengan mudah, dan ini hanya katup, pneumatik dasar kecil. Namun,

kekuatan yang dihasilkan diperlukan batang akan terlalu besar dan menyebabkan

batang katup gagal.

Tekanan ini ditransfer ke batang katup, yang terhubung ke salah satu plug valve .

Kekuatan yang lebih besar yang diperlukan dalam tekanan tinggi atau pipa aliran

tinggi untuk memungkinkan katup untuk mengatasi kekuatan-kekuatan, dan

memungkinkan untuk memindahkan katup bagian yang bergerak untuk mengontrol

materi mengalir di dalam.

Tekanan katup masukan adalah "sinyal kontrol." Hal ini dapat berasal dari berbagai

alat ukur, dan setiap tekanan yang berbeda adalah set point yang berbeda untuk

katup. Sinyal standar khas adalah 20-100 kPa. Misalnya, katup dapat mengontrol

tekanan dalam bejana yang memiliki out flow-konstan, dan bervariasi dalam-aliran

(bervariasi oleh aktuator dan katup). Sebuah pemancar tekanan akan memonitor

tekanan dalam kapal dan mengirimkan sinyal 20-100 kPa. 20 kPa berarti ada

tekanan, 100 kPa berarti ada rentang penuh tekanan (dapat divariasikan dengan titik

kalibrasi transmiters). Sebagai tekanan naik di kapal, output dari pemancar naik, ini

14

peningkatan tekanan dikirim ke katup, yang menyebabkan katup untuk downard

stroke, dan mulai menutup katup, penurunan mengalir ke kapal, mengurangi

tekanan dalam kapal sebagai tekanan kelebihan dievakuasi melalui aliran keluar. Ini

disebut proses bertindak langsung.

a. Silinder Kerja Tunggal. Silinder tunggal menggunakan cara

penyaluran fluida / tekanan melalui satu arah penghubung. Kepala piston

dengan penyekat / ring piston secara rapat bergerak dengan ekstra halus

dipermukaan bagian dalam silinder. Silinder ini bekerja dengan pengaruh

tekanan satu arah, pengembalian piston pada kedudukan semula terjadi

karena pengaruh tekanan yang diakibatkan berat piston, gaya gravitasi dan

tekanan mekanis.

Gambar 14.1 Silinder Kerja Tunggal

a. Silinder Kerja Ganda. Silinder kerja ganda menggunakan penyaluran

fluida melalui kedua posisi piston. Perbedaan luas penampang piston pada

kedua posisi mengakibatkan gerakan piston akan lebih cepat pada tekanan

rendah ketika piston kembali sehingga sangat efektif. Ketika langkah maju

gerakan piston akan lebih lambat dan bertenaga. Hal ini disebabkan oleh

perbedaan volume silinder pada sisi piston.

15

Gambar 14.2 Silinder Kerja Ganda

Menentukan diameter piston. Dalam perencanaan silinder pnumatik kerja ganda ini

menggunakan tekanan kerja sebesar 6 Bar atau 6 x 105

N/m2, sehingga dari tekanan

sebesar 6 bar tersebut dapat di hitung diameter piston silinder kerja ganda langkah

maju berlaku rumus :

-R

Setelah diameter piston di dapatkan dengan rumus langkah maju silinder pneumatik

kerja ganda, maka diameter batang piston dapat dihitung dengan rumus untuk

silinder ganda langkah mundur berlaku rumus

- R

Dinama F : Gaya (N)

P : Takanan (Pa)

D : Diameter Piston (m2)

d : Diameter Batang Piston (m2)

R : Gesekan (N) diambil 3-20% dari gaya Terhitung

2.3.6 Tebal tabung silinder. Dalam perencanaan silinder kerja, setelah memilih

bahan yang cocok untuk digunakan, perlu juga diperhitungkan tebal silinder agar

16

dapat diketahui ketersediaan material yang telah diproduksi dan tersedia di pasar

bebas. (Ernest, 1981, 173).

1

Psd

Psd

2

sDst (m

Dimana :

ts = Tebal tabung silinder (m)

Ds = Diameter silinder dalam (m)

Sd = Tegangan kerja yang diijinkan (kg/mm2).

Sd = K

S dimana

S = Batas mulur (Kg/mm2)

K = Faktor keamanan (1,5 - 2).

2.3.7 Diameter luar silinder. Setelah diketahui diameter dalam silinder dan

ketersediaan material yang telah diproduksi dan tersedia di pasar bebas, maka perlu

kita ketahui diameter luar silinder agar dalam perencanaan didapatkan dimensi alat

yang sesuai dengan yang diharapkan. (Ernest, 1981. 175)

D1 = Ds + 2 . ts (m)

Dimana :

D1 = Diameter luar silinder (m)

Ds = Diameter dalam silinder (m)

ts = Tebal tabung silinder (m)

2.3.8 Tekanan di dalam Silinder Pneumatik. Tekanan yang terjadi didalam

silinder Pneumatik diakibatkan adanya gaya dari luar, yaitu gaya untuk

menggerakkan Adapun distribusi tekanan yang terjadi didalam silinder Pneumatik

adalah sebagai berikut:

17

Gambar 43. Distribusi Tekanan di dalam Silinder

Sehingga besarnya tekanan yang terjadi didalam silinder Pneumatik, dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan: (Searsz-Zemanski, 1982, halaman 297)

p =

A = ¼ x π x d2

Dimana:

p : Tekanan di dalam silinder Pneumatik (N/m2)

F : Gaya pada silinder Pneumatik (N)

A : Luas penampang dalam silinder Pneumatik (m2)

2.3.9 Tekanan Kerja pada Dinding Silinder Pneumatik. Dari mekanika telah

diketahui bahwa dalam penampang silinder dengan panjang (l), dengan ketebalan

tertentu (t), serta dengan tekanan di dalam silinder (p), maka tekanan di dalam

silinder Pneumatik akan menimbulkan tegangan tarik. (Elemen bangunan mesin,

J.Stolk, halaman 544).

Gambar 44. Tegangan Kerja pada Penampang Silinder Pneumatik

(Sumber : Anthony Esposito, halaman 136).

18

Dari gambar diatas , maka besarnya tegangan kerja yang terjadi di dalam dinding

silinder Pneumatik dapat diketahui dengan menganalisa gaya yang bekerja pada

silinder Pneumatik sebagai berikut: (Fluid power and aplication, anthony esposito,

halaman 136).

1) Besarnya gaya pada dinding silinder (F) dengan panjang l dan diameter

dalam D1 adalah :

F = p x A

F = p x L x D1

Maka tegangan kerja pada masing dinding silinder Pneumatik (σsil) adalah:

σ =

σ =

σ =

Dimana:

psil : Tekanan di dalam silinder Pneumatik (N/m2)

L : Panjang silinder Pneumatik (m)

D1 : Diameter dalam silinder Pneumatik (m)

t : Tebal silinder Pneumatik (m)

F : Gaya pada dinding silinder (N)

σsil : Tegangan tarik pada dinding silinder (N/m2)

2.4 Kompresor. Pemampat atau kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi

untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan

meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu system

proses yang lebih besar (dapat system fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik

19

kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu

dinamik dan perpindahan positif. (http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor) 11 Oktober

2012

Prinsip Kerja Kompressor . Kompressor adalah mesin untuk memampatkan udara atau

gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan

campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen dan 1% Campuran

Argon, Carbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya. Namun ada juga kompressor yang

mengisap udara/ gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut

penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara/ gas bertekanan

lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum.

Jika suatu gas/ udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas/

udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor yang menggunakan azas ini disebut

kompressor jenis displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada gambar

dibawah ini :

Gambar 2.1 : Kompresi Fluida

Disini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula (prime

mover) didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara

secara berulang-ulang. Dalam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding

torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. Untuk itu digunakan cincin torak

sebagai perapat.

20

Jika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif (kecil

dari tekanan atmosfer) sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap.

Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan

mengecil sehingga tekanan akan naik.

Berdasarkan prinsip kerjanya, kompressor terdiri dari 2 (dua) jenis yaitu Displacement

(torak) seperti dijelaskan diatas dan Dynamic (rotary) yang mengalirkan udara melalui

putaran sudu berkecepatan tinggi.

2.4.1 Pemakaian Udara. Pemakain udara adalah banyaknya pemakaian udara

pada satu langkah gerakan sisi ruangan yang tidak ada batang toraknya (langkah

maju) dan banyaknya pemakaian udara pada satu langkah sisi ruangan yang ada

batang toraknya (langkah mundur) Untuk tekanan operasi khusus, garis tengah

torak tertentu, dan suatu langkah tertentu, banyaknya pemakaian udara dapat

dihitung dengan :

a. Perbandingan kompresi pada sistem pneumatik dihitung sebagai berikut :

(Sugihartono, 1996. 101).

Pkompresi = 101,3

Po 101,3

kPa

( dihubungkan dengan batas permukaan air laut)

Dimana :

Pkompresi = Perbandingan kompresi

Po = Tekanan udara operasi (kPa)

b. Jumlah pemakain udara pada silinder penggerak ganda dengan rumus

sebagai berikut : (Sugihartono, 1996. 101).

Q = (h . 0,785 .D 2 ) + h.0,785 (D 2 - d 2 ) . n. Perbandingan kompresi

(m3/menit)

21

Dimana :

Q = Debit udara (m3/menit)

Ds = Diameter silinder (m)

h = Panjamg langkah (m)

n = Banyaknya langkah tiap menit

c. Kecepatan gerak piston maju mundur dapat cari dengan rumus sebagai

berikut :

v = A

Q

vmaju =

)( 2D4

Q

π

vmundur =

)2dπ

2.(D4

Q

dimana :

v = Kecepatan aliran udara (m/menit)

Q = Debit pemakaian udara ( m3/menit)

A = luas penampang (m2)

D = Diameter torak (m)

d = Diameter batang piston (m)

Menentukan Daya Kompresor yang Digunakan. Daya yang dibutuhkan

kompresor dapat dihitung dengan persamaan :

a. Debit kompresor. Debit kompresor adalah jumlah udara yang harus

dialirkan kedalam silinder pneumatik, dapat dihitung dengan cara:

Qs = 2

s

π(d )

4 ( v )

22

Dimana:

Qs = Debit kompresor (l/min)

ds = diameter silinder (mm)

v = kecapatan piston 500 m/menit = 8,3 mm/dtk

b. Daya Kompresor. Daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan

rumus:

Ns = (Qs)

Dimana:

Ns = Daya kompresor (l/min)

Qs = Debit kompresor (l/dtk)

tot = Effisiensi total = 0,8

2.5 Katup Kontrol. Dalam dunia industri pada saat ini khususnya dalam bidang

pengontrolan, tidak terlepas dari peran dari sebuah katup. Katup dapat dibagi dalam

beberapa jenis berdasarkan fungsinya yang berkaitan dengan jenis sinyal, cara aktifnya,

dan konstruksinya. Fungsi utama dari katup adalah untuk merubah, membangkitkan atau

membatalkan aliran fluida menuju aktuator/silinder, dengan tujuan untuk pemrosesan dan

pengontrolan. Sebagai tambahan, katup dipakai juga sebagai katup daya untuk menyuplai

udara bertekanan ke aktuator, seperti terlihat pada gambar 2.8.

23

Gambar 2.8 Katup Kontrol (Valve)

Sistem kontrol pneumatik terdiri dari komponen-komponen sinyal, dan bagian kerja.

Komponen-komponen sinyal dan kontrol mempergunakan rangkaian atau urut-urutan

operasi dari bagian kerja, dan disebut katup. Katup adalah perlengkapan untuk

mengontrol ataupun mengatur “start”, “stop”, dan arah. Pada cara ini ditegaskan dalam

DIN 24300, mengikuti rekomendasi CETOP (Comite Europeen des Transmissions

Oleohydra uliques et Pneumatiques) dan ISO/R 1219 – 1970.(Sugihartono, 1996. 122).

a. Type/jenis katup dibagi dalam 5 kelompok, menurut fungsinya :

1) Katup pengarah (directional valve/way valves).

2) Katup non balik (non- return valves).

3) Katup pengontrol tekanan (pressure control valves).

4) Katup pengontrol aliran (flow control valves).

5) Katup penutup (shut – off valves).

b. Dalam perencanaan pemasangan sistem pneumatik pada rangkaian

pneumatik dengan silinder kerja ganda ini direncanakan menggunakan katup 5/3.

24

Gambar 6. Katup kontrol 5/3 dan symbol posisi tengah menutup

Cara kerja katup 5/3 : Pada saat sebelum coil magnet dialiri arus listrik maka fluida

dari kompresor akan berhenti di posisi tengah, apabila coil sebelah kanan (B) di

aliri arus listrik maka fluida akan mengalir arah aliran fluida ditunjukan pada

gambar simbol blok sebelah kanan, yaitu udara mengalir dari saluran 1 menuju 2

menuju saluran pipa dan mengalir menuju silinder pneumatik. dan apabila coil

magnet sebelah kiri (A) yang dialiri arus listrik maka fluida akan mengalir arah

aliran fluida ditunjukkan pada gambar simbol blok sebelah kiri, yaitu udara

mengalir dari saluran 1 menuju 4 menuju saluran pipa dan mengalir menuju silinder

pneumatik.

Jenis katup kontrol yang dipergunakan dalam sistem pneumatik harus

memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

1) Mempunyai kerapatan/kepadatan yang merata.

2) Bebas dari segala bentuk keropos.

3) Permukaannya dapat dipoles secara halus.

4) Tahan akan pengaruh ke ausan.

5) Mempunyai koefisien muai yang sama dengan bahan yang dipakai

untuk spul pistonnya.

2.4.2 Pipa Fleksibel. Pipa merupakan penghubung antara komponen-komponen penyusun

sistem yang berfungsi mengalirkan fluida yang disalurkan dari pembangkit tekanan dan

berbagai variasi katup-katup menuju aktuator dan dibuang ke udara bebas untuk

25

pneumatik. Efisiensi dari sistem pneumatik dapat dipengaruhi juga oleh rancangan

pemasangan pipa penyalur. Ketentuan pokok dalam menggunakan pipa penyalur :

a. Volume yang mencukupi dari pipa penyalur.

b. Panjang dan jumlah belokan pipa minimum.

c. Keamanan sambungan pipa.

Penggunaan ukuran pipa bervariasi disesuaikan dengan kebutuhan dalam merancang

sirkuit, Jenis pipa penyalur bisa berupa padat dan rigit (fleksibel). Jenis pipa padat

digunakan untuk keperluan ekstra berat menggunakan jenis tube baja tak berlapis yang

sudah diperkeras. Dalam penyusunan sirkuit hendaknya memilih bahan yang dapat

dibengkokkan dan pelebaran tube.

Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan pipa sebagai berikut :

a. Tekanan Statis dan Dinamis.

b. Aliran Rata-Rata (debit) dan Kesesuaian Terhadap Fluida.

c. Pemakaian dan Pemeliharaan.

d. Lingkungan dan Kekuatan Kebocoran.

e. Vibrasi.

f. Harga.

Pipa fleksibel yang digunakan pada sistem Phneumatik Pneumatik terbuat dari

bahan-bahan lapisan elestomerik, fiber dan anyaman atau tenunan kawat. Pipa

fleksibel tersedia dalam berbagai ukuran dan batas-batas tekanan, lapisan pipa

fleksibel bagian paling dalam harus cocok dengan fluida yang dialirkan. Pipa

fleksibel (selang) Pneumatik Pneumatik secara luas banyak digunakan, karena mu-

dah dipasang dan mempunyai karakteristik meredan kejutan tekanan dan getaran

mesin.

26

Pemasangan selang ini tidak begitu memerlukan ketrampilan tinggi jika dibanding-

kan dengan pipa kaku. Meskipun demikian harga pemasangan selang jauh lebih

tinggi jika dibandingkan dengan pemasangan pipa kaku.

2.4.2.1. Jenis selang fleksibel. Selang Pneumatik Pneumatik untuk

industri dan permobilan dibuat menyesuaikan spesifik SAE. Dua jenis

selang Pneumatik Pneumatik yang paling umum digunakan adalah anyaman

kawat tunggal (SAE 100 R1) dan anyaman kawat ganda (SAE 100 R2), yang

akhirnya membedakan daerah kemampuan manerima tekanan. Pada setiap

jenis selang dibuat dalam dua versi dengan ketebalan yang berbeda pada la-

pisan luar elastomeriknya.

1) Jenis Selang Menurut Penyambungan . Macam selang yang

lazim digunakan sebagai berikut :

a) Jenis belah, dengan lapisan luar tebal yang harus

dibelah untuk dibuka anyaman kawat sehubungan dengan

penyambungan bagian ujung, missal SAE 100 R2A.

b) Jenis non-belah, dengan lapisan luar tipis yang tidak

dilepas bila akan membuat sambungan ujung, missal SAE

100 R1AT.

2) Jenis Selang Menurut Pelindung Selang. Ada empat jenis

selang yang umum digunakan pada sistem Phneumatik Pneumatik,

yaitu :

a) Anyaman tenun

b) Anyaman kawat tunggal

c) Anyaman kawat ganda

d) Kawat spiral

27

3) Jenis Selang menurut tekanannya. Selang (pipa) untuk

merancang sistem Pneumatik Pneumatik berdasarkan tekanan me-

miliki jenis sebagai berikut:

a) Tekanan rendah : Saluran pipa

pembuangan plastik.

b) Tekanan sedang : 6 . 106

N/m2

(60 Atm)

sampai dengan 15 . 106

N/m2

(150 Atm).

c) Tekanan tinggi : 15 . 106

N/m2

(150

Atm) sampaidengan 24 . 106

N/m2

(240 Atm).

d) Tekanan ekstra tinggi : 6 . 106

N/m2

(60 Atm)

sampai dengan 15 . 106

N/m2

(150 Atm).

2.4.2.2. Pemasangan selang. Aturan dalam pemasangan selang

Pneumatik.

1) Tegangan selang harus dihindarkan.

2) Pemasangan memutar juga harus dihindarkan.

3) Menghindarkan pemasangan terpuntir.

4) Menghindari gesekan.

5) Hindari dari kemungkinan panas.

6) Dalam pemasangan selang Pneumatik Pneumatik bengkokan

tajam harus dihindarkan.

2.4.2.3. Pertimbangan dalam pemilihan pipa fleksibel. Dalam

memilih untuk sistem Pneumatik Pneumatik harus dipertimbangkan dalam

hal :

2.4.2.3.1 Kesesuaian ukuran selang terhadap fluida yang

dialirkan.

28

2.4.2.3.2 Tekanan dan suhu didalam sistem untuk menentukan

jenis selang yang digunakan.

2.4.2.3.3 Kecocokan bahan selang terhadap fluida yang

dialirkan