Kata Pengantar

Puji syukur penyusun panjatkan kehadiran Allah SWT, Karena berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan laporan hidrolik ini. laporan ini diajukan guna memenuhi tugas praktek hidrolik.

Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga laporan ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktunya. Laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.

Semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Samarinda, 11 Januari 2012

Penyusun

1.

Pendahuluan

Pemanfaatan energi hidrolik (hydraulic power) atau energi fluida bertekanan (fluid power) menyusul energi-energi yang lebih dulu ada seperti energi mekanik, energi listrik, energi elektronik, energi udara bertekanan atau pneumatik, energi kimia/fisika, energi automotive serta energi konvensional lainnya seperti air, angin, uap, surya tak pelak lagi menyebabkan makin luasnya penggunaan berbagai energi untuk kemudahan manusia. Pemunculan energi baru itu akan memunculkan pula teknologi. Teknologi yang tercipta itu akan memunculkan teknologi yang lebih baru. Dengan demikian perkembangannya menjadi sangat cepat. Termasuk teknologi baru itu adalah penggunaan kombinasi dari berbagai jenis energi itu seperti : hidromekanik (energi hidrolik dengan mekanik), mekatronik (energi mekanik dengan elektronik), elektropneumatik (energy elektrik dengan pneumatik), elektrohidrolik (energi elektrik dengan hidrolik), autotronik (energy automotive dengan elektronik), autoelektronik (energy automotive dengan elektronik, autohidrolik (energy automotive dengan hidrolik) dan sebagainya.

Perkembangan teknologi hidrolik yang sangat pesat merambah di berbagai sektor. Tidak ketinggalan pemanfaatan energi hidrolik dalam bidang teknik mesin maupun teknik otomotif. Dalam bidang teknik mesin, penggunaan sistem hidrolik sudah memasuki berbagai peralatan misalnya mesin pres hidrolik, mesin milling hidrolik, elevating platform (meja pengangkat), rocking lever (tuas pengayun), meja pengangkat untuk mengisi dan mengeluarkan, alat-alat pengangkut dan penyortir, gerakan pada jalur pendingin dan sebagainya pada industri baja merupakan sedikit contoh aplikasi sistem hidrolik.

Perlengkapan hidrolik yang spesifik membuat mesin-mesin ini menjadi menonjol dalam jenis pengendalian serta sederhana dan ekonomis. Bahkan dalam operasi yang kompleks, kita dapat meng- gabungkannya dengan sistem energi lain dengan mudah. Dengan kemampuannya untuk dapat diintegrasikan dengan berbagai kelompok pengendali energi lain menjadi modul-modul yang standar pada suatu mesin, maka hal ini merupakan Iangkah besar ke arah perkembangan Iebih lanjut pada mesin perkakas pemotong logam di masa mendatang.

penggunaan energi hidrolik sudah cukup lama. Sejak 1920 penggunaan hidrolik telah banyak digunakan antara lain pada rem mobil (hydraulic brakes), transmisi otomatik (automatic transmission), sistem pengemudian dengan bantuan hidrolik (power steering), pengaturan tempat duduk (power seats),energi untuk pembuka/penutup kaca (power windows), dan pembuka/penutup atap mobil (automatic convertible tops). Sekarang penggunaan energi fluida ini sangat luas dan umum kita jumpai pada alat/kendaraan berat seperti pada forklift, hydraulic crawler cranes, bulldozer, motor grader, shovel, crushers, loader, excavator/backhoe (bego, bigo, begu-Jw), dump truck, compactor, dan lain-lain dalam pekerjaan properti atau teknik sipil.

Peralatan hidrolik digunakan pada alat-alat pengangkat dan pengangkut pada mesin yang beroperasi di pertambangan, juga bor minyak pada anjungan-anjungan yang beroperasi di Laut Utara. Traktor dan mesin- mesin pertanian yang dihubungkan dengan perangkat hidrolik, memainkan peranan penting dalam industri pertanian. Sistem

2.

pengendalian yang rumit dari antena satelait bumi (missal satelit Palapa), yang dapat mengirim sinyal antar benua dan memerlukan tingkat kepresisisian yang tinggi saat digerakkan, diatur dan dikendalikan dengan hidrolik yang terjamin akan keamanaan dan fungsinya. Tidak ketinggalan pada aplikasi sistem hidrolik yang digunakan pada kendaraan alat berat(heavy machinery). Alat berat merupakan kombinasi pemanfaatan energi otomotif (penggerak mula berupa motor penggerak mula bensin maupun diesel) dengan energi hidrolik.

Aplikasi hubungan antara sumber penggerak (mesin bensin/diesel) dan tenaga hidrolik yang dikeluarkan yang harus sedekat mungkin dan mempunyai kerugian yang minimum dengan mobilitas yang tinggi, menjadikan kendaraan alat berat merupakan jawaban akan kebutuhan peralatan yang mampu bekerja dengan tenaga yang besar dan mobilitas tinggi. Pada mesin/alat berat konstruksi mutakhir, perpindahan energy hidrolik berhasil memecahkan persoalan mekanik tersebut dengan cara yang lebih sederhana dan efektif. Karena pemindahan energi fluida dapat dilakukan dengan selang fleksibel ke aktuator guna menggerakkan bagian- bagiannya. Kita dapat menemukan sistem aliran tenaga langsung pada excavator (mesin penggali tanah). Perangkat hidrolik mempunyai banyak keunggulan pada variasi yang tidak terbatas dari traksi dan kecepatan, yang dapat diterapkan pada transmisi hidrolik mesin konstruksi. Macam mesin dan variasi kegunaan saat ini sangat luar biasa banyaknya.

3.

Hydraulic

I. Dasar-Dasar Hidrolik

Sistem hidrolik mempunyai peran sangat penting dalam operasi alat berat. Prinsip-prinsip dasar hidrolik digunakan ketika merancang dan mengoperasikan sistem hidrolik untuk implement, sistem steering, sistem brake, dan sistem power train. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, tidak terlepas dari peralatan yang memanfaatkan prinsip-prinsip dasar hidrolik, misalnya: dongkrak dll.

Prinsip-prinsip hidrolik berlaku ketika menggunakan cairan yang bertekanan untuk melakukan kerja. Untuk itu ada beberapa hukum yang harus dipahami dan akan dijelaskan pada pembahasan berikut.

I.1 Penggunaan Cairan Dalam Sistem Hidrolik

Gb. 1.1 Zat Cair

Beberapa alasan mengapa menggunakan zat cair dalam sistem hidrolik:

Cairan mengikuti bentuk wadah (tempat) dimana cairan itu berada. Ruang atau volume yang ditempati oleh zat cair tadi dinamakan “displacement”.

Zat cair tidak dapat dimampatkan (non-compressible)

Zat cair meneruskan tekanan ke semua arah (lihat gambar 1), zat cair akan mengikuti bentuk dari wadah. Zat cair mengalir ke segala arah melalui pipa-pipa dan hose dalam berbagai ukuran dan bentuk.

4.

2

Gb. 1.2 Zat Cair Tidak Bisa Dimampatkan

Dibandingkan dengan zat lain sebagai contoh gas, jika ditekan gas mempunyai ruangan yang lebih kecil dan displacement-nya menjadi berkurang. Itulah sebabnya zat cair (cairan) sangat cocok digunakan dalam sistem hidrolik.

Gb. 1.3 Gas yang Dimampatkan

I.2 Hukum Pascal

Menurut hukum Pascal, “Tekanan yang bekerja pada suatu zat cair pada ruangan tertutup, akan diteruskan ke segala arah dan menekan dengan gaya yang sama pada luas area yang sama”. Artinya, gaya yang bekerja di setiap bagian dari hidrolik oil system akan meneruskan tekanan yang sama ke segala arah di dalam sistem.

Gb. 1.4 Hukum Pascal

5.

I.2.1 Formulasi Pascal

Force (gaya) adalah sesuatu yang menyebabkan benda diam menjadi bergerak, benda yang bergerak lurus menjadi berbelokdan sebagainya.

Gaya biasanya dinyatakan dalam:

Pounds (Lbs)

Kilogram (Kg)

Newton (N)

Pressure (Tekanan), adalah gaya yang bekerja pada setiap satuan luas penampang. Pressure biasanya dinyatakan dalam:

Pounds per Square Inch (Psi)

Kilogram per Centimeter Persegi (Kg/Cm²)

KiloPascal (Kpa)

Area (Luas penampang/permukaan), biasanya dinyatakan dalam:

Square Inch (Inch²)

Millimeter persegi (mm²)

Centimeter persegi (mm²)

Gb. 1.5 Formulasi Pascal

I.2.2 KEUNTUNGAN MEKANIS

6.

Gambar 1.6 menunjukkan bagaimana zat cair dalam sebuah sistem

Gb. 1.6 Zat Cair menimbulkan Keuntungan Mekanis

hidrolik menimbulkan keuntungan secara mekanis. Semua cylinder dalam keadaan tersambung, dan semua ruangan terisi dengan zat cair (oli) sebelum sistem diberikan tekanan. Cylinder dihitung dari kiri ke kanan.

Pada saat menghitung pressure di dalam sistem, digunakan dua valve dari cylinder ke dua dari sebelah kiri.

Rumus yang digunakan adalah:

Pressure = Force

Area

I.3 Orifice

Berbicara masalah hidrolik, hal yang umum dipakai adalah istilah “Pump Pressure” (Tekanan Pompa). Tetapi perlu diingat bahwa pompa tidak menghasilkan pressure. Pompa hanya menghasilkan ‘Flow’ (aliran fluida/oli). Jika flow-nya dihambat, maka akan timbul pressure.

Pada gambar 7.a pump flow yang melalui pipa adalah 1 GPM (Gallon Per Minute). Pada gambar tersebut, tidak ada hambatan untuk mengalir melalui pipe. Oleh sebab itu pembacaan pressure adalah 0 (zero) untuk kedua gauge.

Gb. 1.7a Tanpa Orifice dan Gb. 1.7b Ada Orifice

7.

Pressure = Force : Area

Orifice menimbulkan hambatan terhadap pump flow. Pada saat oli mengalir melalui sebuah orifice, maka akan timbul pressure pada sisi up stream dari sebuah orifice (pressure yang diukur pada ruangan sebelum orifice.

Pada gambar 8.b, ada sebuah orifice di dalam pipa di antara kedua gauge. Gauge pada sisi up stream dari orifice menunjukkan bahwa pressure 207 kPa (30 psi) diperlukan untuk mengirim flow sebesar 1 GPM melalui sebuah orifice. Tidak ada hambatan pada oli untuk mengalir setelah orifice. Itu sebabnya gauge pada sisi down stream (ruangan setelah orifice) menunjukan 0 (zero) kPa/psi.

I.3.1 Oil Flow ke Tangki di Blok

Gb. 1.8 Oil Flow ke Tangki di Blok

Pada saat ujung dari pipa output-nya di plugged (blok), maka oil flow yang menuju ke tangki juga di-blok. Positive displacement pump akan terus memompa oli pada 1 GPM dan mengisi pipa-pipa saluran. Pada saat pipa-pipa-nya terisi, hambatan terhadap flow yang mengalir ke pipa akan menghasilkan pressure. Pressure yang ditimbulkan sama dengan Hukum Pascal yang menyatakan bahwa ‘pressure yang bekerja pada suatu ruangan zat cair akan diteruskan ke segala arah sama besar untuk masing-masing unit area yang sama’. Nilai pressure dari kedua gauge adalah sama.

Pressure akan terus naik sampai pump flow di alihkan ke circuit yang lain atau ke tangki. Hal semacam ini biasanya dilakukan oleh relief valve.

Jika total pump flow tidak dialihkan ke circuit yang lain, pressure di dalam sistem akan terus naik dan menyebabkan kerusakan sistem tersebut (meledak/jebol).

8.

Hydraulic

II. Komponen-Komponen Hydraulic

II.1 Tangki Hidrolik

II.1.1 Komponen Oil Tank

Fungsi utama dari hydraulic oil tank adalah untuk menyimpan oli. Akan tetapi oil tank juga mempunyai beberapa fungsi lain. Oil tank harus bisa menyerap panas dan memisahkan udara dari oli.

Gb. 2.1Tangki Hidrolik

Oil tank harus cukup kuat, punya kapasitas yang cukup dan bisa memisahkan kotoran-kotoran. Hydraulic oil tank biasanya tertutup, tetapi tidak selalu.

Komponen oil tank seperti terlihat pada gambar di atas:

Fill Cap, menjaga kotoran masuk lewat lubang yang dipakai untuk mengisi dan menambahkan oli ke dalam tangki serta menjaga/menutup pressurizes tank.

Sight glass, digunakan untuk meng-check level/permukaan dari oli. Level oli seharusnya di-check saat oli masih dalam keadaan dingin. Level oli akan benar bila permukaanya di tengah-tengah sight glass.

Supply dan Return Lines, Supply lines (hose menuju pompa) memungkinkan oli mengalir dari tangki ke sistem. Return lines (saluran kembali) memungkinkan oli mengalir dari sistem ke tangki.

Drain, terletak di bagian bawah tangki. Drain (saluran pembuangan) digunakan untuk membuang oli lama dari tangki. Saluran drain juga memungkinkan air dan endapan lain dalam oli dibuang.

9.

II.1.2 Jenis Hydraulic Tank

Dua macam hydraulic tank adalah Pressurized dan Vented (Non-Pressurized).

Gb. 2.2 Pressurized Tank

A. Pressurized Tank, pressurized tank itu tertutup sama sekali. Atmospheric pressure (tekanan udara luar) tidak akan mempengaruhi pressure yang ada di dalam tangki. Sebagaimana oli mengalir melalui sebuah system, oli akan menyerap panas dan mengembang. Oli yang mengembang ini akan menekan udara yang ada di dalam tangki. Udara yang tertekan ini akan mendorong oli keluar dari tangki dan menuju ke sistem.

Vaccum relief valve mempunyai dua fungsi. Mencegah ke-vaccum-an dan juga untuk membatasi maksimum pressure di dalam tangki. Vaccum relief valve akan mencegah ke-vaccum-an dengan cara membuka dan membiarkan uadara masuk ke dalam tangki bilamana tank pressure drop sampai 3,45 kPa (.5 psi).

Pada saat pressure di dalam tangki mencapai vaccum relief valve pressure setting, maka valve akan membuka dan mengeluarkan udara yang terjebak ke luar (atmosphere). Vaccum relief valve pressure setting bisa bervariasi antara 70 kPa (10 psi) sampai 207 kPa (30 psi).

Komponen tangki yang lain adalah:

Filler Screen, mencegah kotoran yang besar masuk ke tangki pada saat tutup tangki dilepas.

Filler Tube, memungkinkan tangki diisi pada level yang benar tetapi tidak overfilled.

Baffles, mencegah return oil mengalir langsung ke bagian tangki outlet, memberikan kesempatan kepada bubble (gelembung-gelembung udara) yang ada di return oil untuk naik ke atas. Juga mencegah oli ter-aduk yang mana akan membantu menurunkan oli dari pembentukkan buih.

10.

Ecology Drain, digunakan untuk mencegah oli tercecer pada saat membuang air dan endapan-endapan dari tangki.

Return Screen, mencegah partikel yang lebih besar masuk ke tangki, tetapi tidak bisa menyaring partikel yang halus.

B. Vented Tank

Gb. 2.3 Vented Tank

Gambar 2.3 menunjukkan Vented tank atau Non-Pressurized tank. Tangki ini berbeda dengan pressurized tank, dimana pada vented tank mempunyai breather (lubang pernapasan). Breather memungkinkan udara keluar masuk dengan bebas. Atmospheric pressure di atas oli menekan oli keluar dari tangki menuju ke sistem. Breather mempunyai screen yang mencegah kotoran masuk ke dalam tangki.

II.1.3 ISO Simbol

Gambar 2.4 memperlihatkan ISO simbol untuk vented dan pressurized hydraulic tank.

Gb. 2.4 Vented Tank

Vented hydraulic tank simbol hanya berbentuk kotak/segi empat dengan bagian atasnya terbuka. Sementara pressurized tank simbol digambarkan dengan kotak/segi empat yang tertutup. Gambar tangki terlihat digambarkan dengan hydraulic lines untuk mempermudah pengertian).

11.

II.1.4 Fungsi dari Hydraulic Fluid (Oil)

Fluid (Zat cair) adalah Non-Compressible. Oleh sebab itu fluid dapat men-transmit power saat itu juga dalam sebuah sistem hidrolik. Sebagai contoh, minyak tanah ter-compress sekitar 1% untuk setiap 2000 psi. Oleh sebab itu minyak tanah dapat mempertahankan volumenya secara tetap di bawah tekanan tinggi. Minyak tanah adalah zat cair pokok yang digunakan dalam pengembangan kebanyakan hidrolik oil.

Fungsi utama dari hydraulic fluid (oil) adalah:

Transmitting power Lubricating

Sealing Cooling

Cleaning

Gb. 2.5 Non-Compressible Fluid

A. Transmitting power (Meneruskan Tenaga)

Karena hydraulic fluid tidak dapat dikompres, sekali hidrolik sistem ter-isi dengan fluida, seketika itu juga meneruskan power dari satu area ke area yang lain. Akan tetapi bukan berarti semua fluida mempunyai efisiensi yang sama dalam meneruskan power, sebab masing-masing fluida mempunyai sifat khusus sendiri-sendiri. Pemilihan hydraulic fluid yang benar tergantung dari pemakaian dan kondisi operasi.

B. Lubricating (Melumasi)

Hydraulic fluid (oil) harus bisa melumasi komponen-komponen yang bergerak dalam sebuah hidrolik sistem. Komponen-komponen yang berputar atau meluncur harus bisa berfungsi dengan baik tanpa harus bersentuhan dengan komponen yang lain. Hydraulic oil harus bisa mempertahankan oil film di antara dua permukaan untuk mencegah gesekan, panas dan keausan.

12.

C. Sealing (Menutupi)

Banyak komponen-komponen hidrolik di-design dengan menggunakan hydraulic oil dari pada mekanikal seal dalam komponen. Viskositas (kekentalan) dari oil akan membantu menentukan kemampuannya untuk melapisi.

D. Cooling

Hidrolik sistem menghasilkan panas bila sedang mengubah mekanikal energi ke hidrolik energi atau sebaliknya.

Pada saat oil bergerak melalui sistem, panas akan merambat dari komponen-komponen yang lebih hangat ke cooler. Oil akan memberikan panas tersebut ke reservoir atau cooler yang telah di-design untuk menjaga oil temperature tidak melebihi batas.

E. Cleaning

Fungsi lain dari oil adalah membersihkan. Meskipun pada hidrolik tank sudah ada screen, bukan tidak mungkin kotoran debu akan masuk ke dalam sistem. Kotoran-kotoran ini akan dibawa oleh oil menuju ke tangki yang kemudian akan ditangkap oleh filter yang ada di dalam tangki.

Disamping fungsi-fungsi tersebut di atas oil juga bisa mencegah karat dan korosi pada komponen-komponen metal, mencegah oil membentuk buih dan oksidasi, memisahkan udara, air serta kotoran yang lain dan juga menjaga oil dari perubahan temperature yang besar.

II.1.5 Viscosity (Kekentalan)

Viskositas adalah hambatan terhadap oil untuk mengalir pada temperature tertentu. Jika zat cair mengalir dengan mudah, maka berarti mempunyai viscosity yang rendah. Zat cair yang tidak mudah mengalir, berarti mempunyai viscosity yang tinggi.

Viskositas zat cair dipengaruhi oleh temperature. Bilamana zat cair menjadi lebih panas, maka viskositasnya akan menjadi lebih rendah. Begitu juga bilamana zat cair-nya menjadi lebih dingin, maka viskositasnya akan naik.

Contoh yang sangat mudah adalah minyak sayur dimana viskositas akan berubah bila temperature-nya berubah. Bila minyak sayur ada dalam kondisi dingin, maka dia akan terasa kental dan lambat untuk dituangkan. Setelah dipanaskan, maka minyak tersebut akan menjadi lebih encer dan mudah dengan cepat dituangkan.

II.1.6 Viscosity Index

Viscosity Index (VI) adalah ukuran kekentalan zat cair seiring dengan berubahnya temperature. Jika zat cair relative tetap di berbagai temperature, maka dikatakan zat cair tersebut mempunyai Viskosity Index (VI) yang tinggi. Jika zat cair menjadi lebih kental pada temperature rendah dan sangat encer pada temperature tinggi, maka zat cair tersebut mempunyai Viscosity Index yang rendah. Pada kebanyakan

13.

hydraulic system, fluida dengan Viscosity Index yang tinggi diperlukan daripada fluida dengan Viscosity Index yang rendah.

II.1.7 Petroleum Oil

Semua petroleum oil akan menjadi lebih encer seiring dengan kenaikan temperature. Sebaliknya, jika temperature turun akan menjadi lebih kental. Jika viskositas terlalu rendah, maka akan ada banyak kebocoran melalui seal dan lewat sambungan-sambungan. Jika viskositas terlalu tinggi maka kemungkinan operasinya menjadi lebih berat sehingga memerlukan extra power untuk mendorongnya melalui system. Viskositas dari petroleum oil dinyatakan dengan SAE (Society of Automotive Engineers) numbers: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W, dan lain-lain. Semakin kecil angkanya, dapat mengalir dengan baik pada temperature rendah. Semakin besar angka-nya, semakin kental dan diperuntukkan buat temperature tinggi.

II.1.8 Fluida Tahan Api

Ada tiga macam fluida tahan api: Water-glycol, water oil emulsion dan synthetic.

Water-glycol fluid, berisi 35% sampai 50% air (water inhibit burning), glycol (synthetic chemical hampir menyerupai antifreeze) dan water thickener. Additive ditambahkan ke dalam fluida untuk memperbaiki lubrikasi dan untuk mencegah karat, korosi dan berbuih. Water-glycol fluid lebih berat dibanding dengan oil dan bisa menyebabkan pump cavitation pada kecepatan tinggi. Fluida ini bisa bereaksi dengan metal tertentu dan seal dan tidak bisa digunakan/dicampur dengan beberapa tipe cat.

Water oil emulsion, paling mahal dari semua fluida tahan api. Jumlah yang sama dari air (40%) juga dipakai sebagaimana pada water-glycol untuk mencegah pembakaran. Water-oil digunakan dalam hidrolik oil system pada umumnya. Additive bisa ditambahkan untuk mencegah karat dan buih.

Synthetic oil, dibuat dengan proses reaksi kimia dengan komposisi khusus untuk menghasilkan senyawa yang terencana dan mempunyai sifat-sifat yang bisa diprediksi. Synthetic oil secara spesifik diramu untuk dipakai pada temperature tinggi dan juga temperature rendah.

Kondisi-kondisi tertentu mungkin memerlukan synthetic fluid tersebut untuk mendapatkan spesifikasi yang diperlukan. Fire resistic sinthetic fluid tidak mudah terbakar dibanding dengan oil dan lebih cocok digunakan di area dengan pressure dan temperature tinggi.

Beberapa kali fire resistant fluid bereaksi dengan polyurethane seal, untuk itu harus menggunakan seal yang khusus.

II.1.9 Oil Life

Hidrolik oil tidak pernah aus. Digunakannya filter untuk menyaring partikel-partikel dan bahan kimia akan sangat berguna bagi umur dari oil. Akan tetapi, pada akhirnya oil akan menjadi terkontaminasi, dan itu harus diganti. Pada machine-machine konstruksi, oil diganti secara teratur pada interval waktu yang ditentukan.

Kontaminasi di dalam oil juga bisa digunakan sebagai indikator dari keausan yang tinggi dan masalah-masalah lain yang akan muncul. Salah satu program yang

14.

menggunakan oil yang sudah terkontaminasi sebagai sumber informasinya adalah Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (SOS)

II.2 Hydraulic Pump

Gb. 2.6 Hydraulic Pump

Hydraulic Pump mentransfer mechanical energy ke hydraulic energy. Ini adalah suatu alat yang mengambil energy dari satu sumber (engine, electric motor, dll) dan mentransfer energy tersebut menjadi bentuk hydraulic. Pompa mengisap oil dari tangki dan mendorongnya ke dalam sebuah hydraulic system yang disebut sebagai ‘Flow’. Semua pompa menghasilkan oil flow dengan cara yang sama. Proses vacuum akan terjadi pada pump inlet. Atmospheric pressure yang

lebih tinggi akan mendorong oil melalui inlet passage dan masuk ke dalam pump inlet chamber. Gear-gear yang ada di dalam pompa akan membawa oil ke pump outlet chamber. Volume dari chamber akan mengecil saat chamber tersebut mendekati outlet. Hal ini akan memperkecil ukuran chamber dan mendorong oil keluar melalui outlet passage. Pompa hanya menghasilkan flow (gallon per menit, liter per menit, cubic centimeter per revolution, dll) yang

akan digunakan di hydraulic system. Pompa tidak menghasilkan atau menyebabkan “pressure”. Pressure disebabkan oleh hambatan terhadap aliran. Hambatan dapat disebabkan oleh flow melalui hose, orifice, fitting, cylinder, motor atau apapun yang ada di dalam system yang menghalangi flow menuju ke tangki. Ada dua pompa: Positive dan Non-Positive displacement pump.

Gb. 2.7 Hydraulic Motor

15.

Hydraulic motor mentransfer hydraulic energy menjadi mechanical energy. Hydraulic motor menggunakan oil flow yang sedang di tekan ke dalam hydraulic system oleh pompa dan mentransfernya menjadi rotary motion untuk menggerakkan peralatan yang lain seperti final drive, diffrential, transmission, wheel, fan, pompa yang lain dan lain-lain.

II.2.1 Positive Displacement Pump

Ada 3 (tiga) type dari Positive displacement pump:

Gear

Vane

Piston

Positive displacement pump mempunyai clearance diantara komponen-komponen-nya lebih kecil. Ini akan mengurangi kebocoran dan menghasilkan efficiency yang lebih baik saat digunakan pada high pressure hydraulic system. Output flow pada positive displacement pump pada dasarnya sama untuk setiap putaran pompa. Positive displacement pump dikelompokkan menjadi dua berdasarkan kontrol output dan konstruksi pompa.

Gb. 2.8 Komponen Positive Displacement Pump

Komponen Positive Displacement Pump adalah: (1) Seal Retainer, (2) Seal, (3) Back Up Seal, (4) Isolation Plates, (5) Spacer, (6) Drive Gear, (7) Idle Gear, (8) Housing, (9) Mounting, (10) Flange Seal, (11) Balance Plates.

16.

1

7

6

432

111

09

5

8

II.2.1.1 Gear Pump

Pompa gear terdiri dari beberapa komponen seperti gambar di atas. Bearing dipasang pada housing dan flange mounting-nya di sisi gear-gear-nya untuk mendukung gear shaft selama berputar.

Gear pump termasuk positive displacement pump. Gear pump menghasilkan jumlah oil yang sama pada setiap putaran dari input shaft. Pump output dikontrol dengan merubah kecepatan dari putaran. Pressure operasi maksimum dari gear pump dibatasi sampai 4000 psi. Pembatasan pressure ini dilakukan karena adanya ketidakseimbangan hydraulic yang menjadi sifat dan ada pada gear pump design. Ketidakseimbangan hydraulic akan menghasilkan beban pada satu sisi pada shaft yang dilawan oleh bearing dan roda gigi yang bersentuhan dengan housing. Gear pump menghasilkan volumetric efisiensi di atas 90% pada saat pressure tetap berada pada range operasi yang diijinkan.

A. Gear Pump Flow

Output flow dari sebuah pompa gear ditentukan oleh kedalaman gigi dan lebar gigi. Banyak dari produsen gear pump men-standard-kan pada kedalaman gigi dan profil yang ditentukan oleh jarak garis tengah antara gear shaft (1.6”, 2.0”, 2.5”, 3.0”). Dengan standard yang mengacu pada kedalaman gigi dan profil, perbedaan flow dari pompa praktis ditentukan oleh lebar gigi.

Gb. 2.9 Gear Pump Flow

Pada saat pompa berputar, oli dibawa diantara roda gigi dan housing dari sisi inlet menuju ke sisi outlet dari pompa. Arah perputaran drive gear shaft ditentukan oleh lokasi dari inlet dan outlet port. Pada kebanyakan gear pump, diameter inlet port lebih besar dari pada outlet port. Pada bidirectional pump dan bidirectional motor, ukuran inlet dan outlet port akan sama.

B. Gear Pump Force

Outlet flow dari sebuah gear pump dihasilkan dengan mendorong oil keluar dari roda gigi pada saat bertemu di sisi outlet. Hambatan pada oil flow akan menghasilkan pressure pada sisi outlet. Ketidakseimbangan dari gear pump lebih disebabkan karena pressure yang ada di outlet port lebih tinggi dari inlet port. Pressure yang lebih tinggi pada outlet port ini akan mendorong gear ke arah sisi inlet port. Dengan demikian maka shaft bearing akan menerima sebagian besar beban untuk mencegah keausan yang berlebihan antara puncak roda gigi dan housing-nya. Pada pressure yang lebih tinggi,

17.

gear shaft akan sedikit miring ke arah roda gigi. Hal ini akan memungkinkan kontak antara shaft dan bearing yang akan mengakibatkan shaft menjadi sedikit bengkok bila terjadi pressure yang tidak balance.

Oli yang bertekanan juga diarahkan diantara sealed area dari pressure balance plate dan housing-nya. Ukuran dari sealed area diantara pressure balance plate dan housing-nya adalah apa yang membatasi jumlah force yang menekan plate terhadap ujung daripada gear.

Gb. 2.10 Gear Pump

C. Pressure Balance Plate

Ada dua tipe pressure balance plate yang digunakan di gear pump. Tipe ini menggunakan isolation plate, back up untuk seal, seal mirip seperti angka 3 dan sebuah retainer.

Tipe kedua mempunyai sebuah groove (alur) seperti angka 3 pada permukaanya dan lebih tebal dari tipe pertama.

Gb. 2.11 Pressure Balance Plate

18.

1

2

D. Gear Pump with Pocket

Gb. 2.12 Gear Pump with Pocket

Gear pump dengan housing yang di-machining dengan ‘pocket’ untuk roda gigi-nya mempunyai radius dari pocket wall menuju dasar pocket-nya. Isolation plate atau pressure balance plate yang digunakan di pocket harus mempunyai chamfer supaya masuk dengan pas ke pocket-nya. Menggunakan isolation plate, seal retainer atau pressure balance plate dengan ujung yang tajam di dalam housing pocket akan menekan pressure balance plate ujung-ujung roda giginya dan akan menyebabkan kerusakan.

II.2.1.2 Vane Pumps

Vane pumps termasuk Positive displacement pumps. Pump output-nya bisa fixed dan juga bisa variable. Keduanya menggunakan komponen yang umum. Masing-masing pump mempunyai housing (1), Cartridge (2), mounting plate (3), mounting plate seal (4), cartridge seal (5), cartridge back-up rings (6), snap ring (7), serta input shaft dan bearing (8). Cartridge terdiri dari support plate (9), ring (10), flex plate (11), slotted rotor (12), dan vane (13).

Gb. 2.13 Komponen Vane Pump

Slotted rotor diputar oleh input shaft. Vane bergerak masuk dan keluar pada slot yang ada di dalam rotor dan menge-seal pada ujung luarnya terhadap cam ring. Ring

19.

8 3

9

1

2

13

10

4 12

9

11

5 67

yang ada di dalam fixed pump displacement berbentuk elips, sedangkan ring yang ada didalam variable pump displacement berbentuk lingkaran/bundar. Flex plate menutup sisi dari rotor dan ujung-ujung vane-nya. Dalam beberapa design pressure rendah, support plates dan housing menge-seal sisi dari rotating rotor dan ujung-ujung vane. Support plate digunakan untuk mengarahkan ke passage-passage yang ada di dalm housing. Housing juga berfungsi sebagai support untuk komponen-komponen yang lain dari vane pump, mengarahkan flow masuk dan keluar vane pump.

A. Vanes

Vane pertama sekali ditahan terhadap cam ring dengan centrifugal force yang dihasilkan oleh putaran rotor. Bilamana flow-nya naik, pressure yang dihasilkan dari hambatan terhadap flow itu sendiri diarahkan menuju passage di dalam rotor di bawah vane (1). Ini terlihat pada gambar sebelah kiri. Oli yang bertekanan yang ada di bawah vane ini akan berusaha menjaga vane supaya tetap bersentuhan dengan cam ring (sealing proccess). Untuk mencegah vane supaya tidak terlalu keras menekan cam ring, vane-nya dichamfer di bagian belakang untuk mendapatkan balancing pressure melewati ujung bagian luar (arah panah).

B. Flex Plates

Gb. 2.14 Vanes

Oli yang sama juga diarahkan di antara flex plate dan support plate untuk menutup/menge-seal sisi dari rotor dan ujung dari vane. Ukuran dari seal area di antara flex plate dan support plate adalah apa yang mengontrol force yang menekan flex plate terhadap sisi dari rotor dan ujung dari vane. Seal dengan bentuk yang lonjong harus dipasang di support plate dengan salah satu sisi bundar ke dalam pocket dan sisi plastik yang rata terhadap flex plate.

20.

Gb. 2.15 Flex Plates

C. Vane Pump Operation

Gb. 2.16 Komponen Vane Pump

Pada saat rotor berputar di dalam cam ring-nya, vane keluar masuk di dalam rotor slot untuk menjaga sealing terhadap ring-nya. Pada saat vane bergerak keluar dari slotted rotor, terjadi perubahan volume diantara vane-nya. Semakin besar jarak antara ring dan rotor, semakin besar pula volume yang ditimbulkan. Volume yang membesar akan menimbulkan sedikit ke-vaccum-an yang memungkinkan inlet oil ditekan menuju ke ruang di antara vane oleh tekanan atmosphere atau tank pressure. Bilamana rotor terus berputar, maka jarak antara ring dan rotor juga akan semakin kecil. Hal ini mengakibatkan volume yang ada juga akan semakin mengecil. Hal ini memungkinkan oil ditekan keluar dari segment rotor menuju ke outlet passage dari pompa.

21.

D. Balanced Vane Pump

Gb. 2.17 Balanced Vane Pump

Balanced vane pump mempunyai cam ring berbentuk elips. Bentuk seperti ini memungkinkan jarak antara rotor dan cam ring membesar dan mengecil pada setiap satu kali putaran. Dua inlet dan dua outlet masing-masing berhadap-hadapan sehingga bisa menyeimbangkan gaya yang timbul terhadap rotor. Design seperti ini tidak memerlukan bearing-bearing dan housing yang besar untuk men-support komponen-komponen yang berputar. Operating pressure maksimum untuk vane pump berkisar antara 4000 psi. Vane pump yang dipakai pada hydraulic system mempunyai operating pressure sekitar 3300-psi atau kurang.

E. Variable Vane Pump

Variable output vane pump dikontrol dengan menggeser ring maju dan mundur sesuai dengan pusat rotor-nya. Variable output vane pump jarang penggunaanya. Jika ada kebanyakan dipakai aplikasi mobile hydraulic.

Gb. 2.18 Variable Vane Pump

22.

1

6

7

32

4

5

II.2.1.3 Piston Pumps

Terlihat pada gambar di bawah, adalah piston pumps dimana mempunyai komponen-komponen seperti: head (1), housing (2), shaft (3), piston (4), port plate (5), barrel (6) dan swashplate (7).

Gb. 2.19 Komponen Piston Pump

Dua design piston pump yang dikenal adalah:

Axial Piston Pump

Radial Piston Pump

Kedua pompa ini merupakan Positive displacement pump, dan mempunyai efisiensi yang tinggi. Output dari kedua pompa ini bisa fixed (tetap) dan juga bisa variable (berubah-ubah).

Gb. 2.20 Axial Piston Pump

23.

A. Straight Housing Axial Piston Pump

Gambar di atas memperlihatkan masing-masing Positive Displacement Fixed Output Axial Piston Pump dan Positive Displacement Variable Output Axial Piston Pump. Dalam pandangan umum, kedua pompa tersebut sering dibicarakan orang dengan sebutan Fixed Displacement Pump dan Variable Displacement Pump.

Pada fixed displacement Axial Piston Pump, piston bergerak lurus maju dan mundur parallel dengan shaft-nya.

Pada variable displacement Axial Piston Pump atau motor, swashplate atau barrel dan port plate-nya juga bergerak maju dan mundur merubah sudutnya sendiri terhadap shaft-nya. Perubahan sudut ini membuat pump flow bervariasi antara minimum dan maksimum setting meskipun shaft speed-nya konstan.

Gb. 2.21 Angled Housing Axial Piston Pump (Bent Axis)

Pada pompa yang lain, saat piston bergerak mundur, oil mengalir melalui intake menuju ke piston. Pada saat pompa berputar, piston akan bergerak maju, oil kemudian didorong cellar menuju ke system. Kebanyakan piston pump yang digunakan pada mobile equiptment adalah Axial Piston Pump.

Fixed displacement Axial Piston Pump and motor dapat dibuat dengan housing yang lurus/axial (Gb. 2.20) dan housing yang bengkok/bent axis (Gb. 2.21).

Piston pump dengan housing yang lurus (seperti yang terlihat pada gambar 2.20 kiri), piston ditahan oleh fixed swashplate. Sudut dari swashplate akan menentukan jarak piston bergerak keluar masuk pada barrel chamber. Semakin besar sudut dari swashplate semakin besar pula jarak pergerakan piston dengan demikian pump output per revolution juga akan lebih besar.

Pada bent axis piston pump (Gb. 2.20 kanan), piston tersambung ke input shaft dengan linkage atau ujung spherical piston yang pas masuk ke dalam socket-nya pada

24.

plate. Plate-nya sendiri merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari shaft. Sudut housing terhadap poros pusatnya akan menentukan jarak piston bergerak keluar masuk pada barrel chamber. Semakin besar sudut daripada housing, akan semakin besar pula pump output yang dikeluarkan per revolution. Output flow dari fixed displacement piston pump tergantung kecepatan engine. Output flow hanya bisa dirubah dengan merubah speed dari input shaft-nya.

Pada housing lurus fixed displacement piston motor, swashplate angle akan menentukan speed dari output shaft-nya. Pada bent axis fixed displacement piston motor, sudut daripada housing terhadap pusat poros menentukan speed dari output shaft motor. Piston pump yang lebih kecil bekerja pada pressure 10.000 psi. Piston pumps yang digunakan pada hydraulic system bekerja pada pressure di bawah 7000 psi.

B. Radial Piston Pump

Pada Radial Piston Pump (Gb. 2.22), piston bergerak maju dan mundur membentuk sudut 90-derajat terhadap shaft-nya. Pada saat cam follower berputar turun pada cam ring, piston akan bergerak mundur. Atmospheric pressure atau charge pump mendorong oil melalui inlet valve port dan menggerakkan pergerakkan piston. Pada saat cam follower berputar naik pada cam ring, piston akan bergerak maju. Oil kemudian ditekan keluar dari cylinder melalui outlet port.

Gb. 2.22 Radial Piston Pump

Internal Gear Pump

Internal gear pump (Gb. 2.23) mempunyai pinion gear kecil pada bagian dalam (drive gear) yang akan menggerakkan ring gear besar (outer gear). Ring gear-nya sendiri mempunyai ‘pitch’ yang sedikit lebih besar dari pada pinion gear.

25.

Ada satu komponen yang diam yang menyerupai sabit (crescent) yang terletak di bawah pinion gear di antara pinion gear dan ring gear. Inlet dan outlet port terletak juga terletak pada ujung crescent ini.

Gb. 2.23 Internal Gear Pump

Pada saat pompa berputar, gigi dari pinion dan ring gear tidak bertemu saat berada pada sisi inlet port. Maka ruang yang kosong di antara gigi akan menjadi lebih besar, ruangan ini kemudian diisi oleh inlet oil. Oil dibawa di antara roda gigi pinion gear dan crescent, roda gigi ring gear dan crescent menuju ke outlet port. Pada saat roda gigi melewati outlet port, ruang kosong di antara gigi akan mengecil dan roda gigi akan kembali bersentuhan. Kejadian ini akan menekan oil keluar dari antara roda gigi dan menuju keluar.

Internal gear pump biasa digunakan sebagai charging pump pada piston pump yang besar.

Conjugate Curve Pump

Gb. 2.24 Conjugate Curve Pump

Conjugate curve pump (Gambar di atas), yang juga biasa disebut dengan GEROTOR pump. Inner dan outer komponen berputar bersama-sama dengan housing. Pemompaan

26.

dihasilkan dengan cara lobe dari komponen inner dan outer masing-masing melakukan kontak/bersentuhan selama berputar. Pada saat komponen inner dan outer berputar, komponen inner akan berputar berkeliling di dalam komponen bagian luar. Inlet dan outlet port terletak di ujung cover dari housing. Oil masuk melalui inlet dan dibawa menuju outlet dan dikeluarkan saat lobe-nya bertautan.

Modified dari gerotor pump dipakai di banyak steering system hand metering unit (HMU). Saat digunakan di HMU, outer gear-nya akan tetap diam sementara inner gear-nya berputar.

Axial Propeller Pump

Axial propeller pump berbentuk seperti kipas angin listrik, diikat pada pipa yang lurus dan mempunyai propeller blade (sudu-sudu). Oil diisap dengan cara menggerakkan/memutar sudu-sudu.

Gb. 2.25 Axial Propeller Pump

II. 2.2 Non-Positive Displacement Pump

Non-positive displacement pump mempunyai clearance yang lebih besar antara komponen yang diam dan komponen yang bergerak dibandingkan dengan positive displacement pump. Extra clearance ini memungkinkan oil ditekan kembali di antara komponen-komponen-nya bila outlet pressure (resistant to flow-nya) meningkat. Non-positive displacement pump mempunyai efisiensi yang lebih rendah bila dibandingkan dengan positive displacement pump karena output flow dari pompa akan turun secara drastis bila outlet pressure naik. Non-positive displacement pump adalah juga centrifugal impeller pump. Pompa semacam ini biasa digunakan pada aplikasi dengan pressure rendah seperti water pump.

27.

II.2.2.1 Centrifugal Impeller Pump

Centrifugal impeller pump terdiri dari dua komponen dasar yaitu: impeller (2) yang diikat pada input shaft (4) dan housing (3). Impeller mempunyai sebuah cakram dengan sudu-sudu yang melengkung (1) yang dicetak pada sisi input-nya.

Gb. 2.26 Centrifugal Impeller Pump

Oil memasuki bagian tengah dari housing (5) di dekat input shaft dan mengalir ke impeller. Sudu-sudu impeller yang melengkung akan mendorong oil keluar terhadap housing. Housing-nya sendiri dibentuk sedemikian rupa untuk mengarahkan oil menuju ke outlet port.

II.3 VALVE

Pada sistem hidrolik, valve berfungsi untuk:

Mengatur pressure Mengatur flow Mengatur arah

II.3.1 PRESSURE CONTROL VALVE

Pressure control valve digunakan untuk mengontrol pressure di dalam sebuah circuit atau system. Fungsi valve akan tetap sama meskipun design-nya dirubah. Contoh dari pressure control valve termasuk di dalamnya adalah: relief valve, sequence valve, pressure reducing valve, pressure differential valve, dan unloading valve.

Gb. 2.27 Simple Pressure Relief valve Pada Cracking Pressure

28.

1

2

4

3

II.3.1.1 Relief Valve

Hydraulic system di design untuk bisa beroperasi pada tingkat pressure tertentu. Melebihi level yang sudah ditentukan dapat merusak system komponen disamping juga sangat berbahaya bagi personnel. Relief valve menjaga pressure pada batasan yang sudah ditentukan dengan membuka dan mengalirkan kelebihan oil ke circuit yang lain atau dialirkan kembali ke tangki.

Simple Relief Valve

Gambar di atas memperlihatkan simple relief valve pada ‘cracking pressure’ position.

Simple relief valve (juga disebut direct acting relief valve) akan tetap dalam kondisi tertutup karena adanya kekuatan spring. Spring tension di-set pada ‘relief pressure’ setting. Akan tetapi bukan berarti valve akan membuka pertama sekali pada relief pressure setting.

Apabila kondisinya berkembang, yang menyebabkan hambatan terhadap oil untuk mengalir, maka kelebihan oil flow akan menyebabkan pressure naik. Kenaikkan pressure ini akan dirasakan oleh relief valve. Pada saat gaya dari pressure bisa mengatasi relief valve spring, valve tersebut akan melawan spring dan mulai membuka. Pressure yang diperlukan untuk memulai membuka valve disebut dengan “cracking pressure”. Valve akan membuka secukupnya saja untuk membiarkan oil mengalir melalui valve.

II.3.1.2 Sequence Valve

Sequence valve, basic-nya adalah series pilot relief valve dengan circuit tambahan. Sequence valve dipakai saat dua circuit disuplai oleh satu pompa dan ada circuit yang diprioritaskan.

Gb. 2.33 Sequence Valve, CLOSE Position

Close position, sequence valve mem-block pump oil flow ke circuit 2 sampai circuit 1 penuh. Pada saat pump oil mengisi circuit 1 dan sequence valve, maka oil

29.

pressure akan mulai naik. Peningkatan pressure ini dirasakan lewat circuit pada bagian bawah unloading valve dan juga pada ruangan unloading valve spring.

Gb. 2.33 Sequence Valve, OPEN Position

Gambar 2.33 merupakan gambar Sequence Valve, OPEN Position. Pada saat pressure pada ruangan unloading valve spring melebihi setting dari pilot valve spring, maka pilot valve-nya akan membuka. Dengan terbukanya pilot valve, maka oil dalam ruangan unloading valve spring akan dibuang ke tangki. Hal ini membuat oil pressure dalam ruangan unloading valve spring drop. Gaya dari system pressure yang lebih tinggi akan mendorong unloading valve terhadap spring yang memungkinkan oli dialirkan ke circuit 2. Sequence valve akan tetap terbuka sampai pompa dimatikan, atau pressure di circuit 1 drop lebih rendah dari setting spring pada sequence valve.

Gb. 2.34 Sequence Valve ISO Symbol

30.

Cara kerja sequence valve sama dengan relief valve. Pada relief valve ruangan spring spring biasanya dihubungkan dengan drain. Pada sequence valve, outlet passage terhubung dengan circuit ke dua. Karena circuit ke-dua selalu bertekanan selama sequence valve membuka, ruangan pilot valve spring harus dihubungkan dengan drain/tangki.

II.3.1.3 Pressure Reducing Valve

Gb. 2.35 Pressure Reducing Valve, Normally Open

Pressure reducing valve menghasilkan system pressure yang berlainan yang di-supply oleh pompa yang sama. Maksimum pressure yang ada di system dijaga oleh sebuah relief valve. Pressure reducing valve sendiri mengontrol oil pressure yang ada pada controlled oil circuit (lihat gambar). Pressure reducing valve adalah Normally Open Valve.

II.3.2.3 Check Valve

Fungsi dari check valve adalah mengalirkan oil ke satu arah, tetapi mem-block aliran oil dari arah berlawanan. Check valve kadang-kadang juga disebut “one way” check valve.

Kebanyakan check valve terdiri dari spring dan valve seat yang berbentuk tirus sebagaimana terlihat pada gambar 60 di atas. Akan tetapi bola yang bulat juga dipakai disamping valve seat yang tirus. Dalam beberapa circuit, check valve bisa mengambang dengan bebas (tidak mempunyai spring).

Lihat valve di sebelah kiri (Gb. 2.51). Saat pump oil pressure bisa mengatasi pressure di belakang check valve ditambah spring force, check valve akan membuka dan membiarkan oil mengalir ke implement system.

31.

Lihat valve di sebelah kanan (Gb. 2.51). Saat pump oil pressure kurang dari oil pressure di implement, check valve akan menutup dan mencegah implement oil mengalir kembali melalui valve.

Gb. 2.51 Check Valve

32.