Oleh : MA'FUD HIDAYAT D 200 130 069

STUDI CARA KERJA

KOMPONEN SISTEM HIDROLIK EXCAVATOR

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh :

MA’FUD HIDAYAT

D 200 130 069

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

ii

HALAMAN PENGESAHAN

1

STUDI CARA KERJA

KOMPONEN SISTEM HYDRAULIC EXCAVATOR

Abstrak

Salah satu alat berat dalam dunia industria dalah Excavator. Alat berat ini lebih

dikenal dengan nama backhoe, digunakan untuk mengeruk bahan tambang,

misalnya batubara. Komponen utama dari Excavator yaitu Attachment (Boom,

Arm dan Bucket), Untuk menjaga Excavator dapat berfungsi dengan baik selama

proses pengoperasiannya, maka diperlukan Preventive Maintenance. Cylinder

Hydraulic berfungsi sebagai system untuk menggerakan perlengkapan kerja.

Analisa ini bertujuan untuk mengetahui jenis-jenis Perawatan pada Hydraulic

Excavator. Prosedur pemeriksaan dilakukan dengan melakukan performance test

yang terdiri dari pressure test pada hydroulic system. Pemeriksaan juga dilakukan

secara visual pada hose hydroulic, control valve, filter hydraulic, pump hydraulic,

cylinder hydraulic. Selanjutnya Preventive Maintenance, yaitu diterapkannya

pekerjaan perawatan harian, mingguan, bulanan dan tahunan. Dalam perawatan

harian akan dilaksanakan inspeksi, cek semua pelumasan dan melakukan service.

Perawatan mingguan dilaksanakan setiap 60 jam kerja. Perawatan bulanan

dilaksanakan setiap 250 jam kerja, sedangkan untuk perawatan tahunan

dilaksanakan setiap 2500 jam kerja. Pengoperasian unit Excavator harus sesuai

dengan Manual Book. Sehingga umur pakai unit beserta komponen-komponen

Excavator sesuai dengan life time nya.

Kata Kunci: Excavator, Perawatan

Abstrak

One of the heavy equipment in the industrial world is an excavator. This heavy

equipment, better known as the backhoe, is used to dredge mining materials, such

as coal. The main components of the Excavator are Attachments (Boom, Arm and

Bucket). To keep the Excavator functioning properly during the operation process,

Preventive Maintenance is needed. Hydraulic Cylinder functions as a system for

moving work equipment. This analysis aims to determine the types of

maintenance in Hydraulic Excavators. The inspection procedure is carried out by

performing a performance test consisting of a pressure test on the hydroulic

system. Visual inspection was also carried out on hydraulic hose, control valve,

hydraulic filter, hydraulic pump, hydraulic cylinder. Next is Preventive

Maintenance, which is the implementation of daily, weekly, monthly and annual

maintenance work. In daily maintenance, inspection will be carried out, check all

lubrication and perform service. Weekly maintenance is carried out every 60

working hours. Monthly maintenance is carried out every 250 working hours,

while annual maintenance is carried out every 2500 working hours. The operation

of the Excavator unit must be in accordance with the Manual Book. So that the

service life of the unit along with the excavator components is in accordance with

its life time.

Keyword: Excavator, maintenance

2

1. PENDAHULUAN

Excavator merupakan alat berat yang paling banyak digunakan di sector

pertambangan karena dilihat dari fungsinya yaitu untuk menggali, sehingga

excavator sangat cocok penggunaanya di area pertambangan.Saat proses

menggali, bagian front attachment adalah bagian dari excavator yang kerjanya

paling banyak, hydraulic merupakan salahsatu komponen dari attachment

excavator yang berfungsi menggerakan front attachment dalam posisi maksimal

dengan memanfaatkan aliran oli hidrolik.

Hydraulic adalah sebuah sistem untuk mentransfer dan mengontrol tenaga

dengan menggunakan media cairan. Sistem hydraulic memanfaatkan sifat fisik

cairan sehingga memungkinkan untuk merubah gaya yang relatif kecil menjadi

gaya yang sangat besar.Tenaga penggerak utama Hydraukic Excavator adalah

mesin diesel yang merubah energi mekanik menjadi energi hydraulic melalui

tekanan pompa yang kemudian didistribusikan ke silinder hydraulic untuk

menghasilkan gerakan tertentu.

Latar belakang dibuatnya tugas akhir tentang studi sistem Kerja dan

Perhitungan sistem hydraulic Excavator adalah untuk menambah pengetahuan

tentang peranan sistem dan kerusakan pada komponen Hydraulic Excavator.

2. METODE

Data – data yang digunakan sebagai pendukung kelengkapan tugas akhir ini

ditulis dan dikumpulkan dengan cara Library Research (pengambilan data dari

literatur), dengan buku pendukung seperti Operating Manual book (OMM), Part

book, jurnal, dan sekolah vokasi. On The job Training (OJT) pengalaman ini

digunakan untuk mengumpulkan data – data yang ada di PT. PINDAD (Persero)

Jl. Jend Gatot Subroto 517, Bandung Jawa Barat, pada tanggal 12 Maret sampai

dengan 1 Mei 2018 dengan cara Interview (wawancara), Cara ini dilakukan

dengan cara dialog atau wawancara langsung dengan karyawan serta mekanik.

Observasi (pengamatan), cara ini dilakukan dengan cara pengamatan langsung

untuk memperoleh data yang tepat.

3

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Perhitungan Hydraulic Pump Excavator

Data yang diperoleh untuk perhitungan daya hydraulic pump excavator adalah

sebagai berikut:

Tabel 1. Data Hydraulic Pump Excavator

No Komponen Keterangan/Ukuran

1. Type Pump 2 Variable Displacement Pumps + 1 Gear

Pump

2. Max. Sicharge Flow 2 224 l/min, 30 l/min

3. Relief Valve Setting 37.2 Mpa (3,72 107 N/m

2)

4. Swing Motor Axial Piston Motor

5. Travel Motor 2 Axial Piston, 2 Step Motor

6. Hydraulic Oil Tank 230 l

7. Fuel Tank 440 l

Gambar 1. Hydraulic Pump Pindad Excava 200

3.1.1 Daya Hydraulic Pump

Perhitungan Flow rate

QP = 224 l/menit ( 1 )

= 3,73 10-3

m3/s

4

Besarnya daya hydraulic pump untuk 1 variable displacement pumps adalah:

Pp = Qp. P ( 2 )

= 3,73 10-3

m3/s. 3,72 10

7 N/m

2

= 138.756 Nm/s

= 138.756 Watt

= 138,75 Kw

3.1.2 Hydraulic Motor Swing Machinery

Hydraulic Motor adalah komponen penting dalam swing machinery yang

berfungsi sebagai penggerak utama.

Gambar 2. Hydraulic Motor Swing Machinery

Berdasarkan observasi data yang diperoleh untuk perhitungan hydraulic

motor swing machinery adalah sebagai berikut:

Jumlah Piston pada motor hydraulic = 9

Jari-jari piston (r) = 1,5 cm

Jarak Pitch Circle (R) = 5 cm = 0,05 m

Sudut swash plate () = 20

Relief Valve Setting Travel Circuit = 24.5 Mpa (2.45 107 N/m

2)

3.1.3 Displacement Hydraulic Motor Swing Machinery

Menghitung luasan permukaan piston

A = .r2

( 3 )

= 3,14 (1,5 cm)

2

5

= 7,065 cm2

= 7,065 10-4

m2

Menghitung displacement hydraulic motor

Vd = 2ARsin ( 4 )

= 2 . 9 . 7,065 10-4

m2. 0,05 m. sin 20

= 6,3585 10-4

m2. sin 20

= 2,175 10-4

m3

3.1.4 Flow Rate Motor Swing Machinery

Kecepatan sudut () pada cylinder block adalah =

, dimana

T (periode) =

Periode (T)

T =

( 5 )

=

= 0,0157

Kecepatan Sudut ()

=

( 6 )

=

= 400 rpm

Flow rate (Qs)

Qs =

( 7 )

=

= 0,087 m3 / menit

= 1,45 10-3

m3/s

3.1.5 Daya Motor Swing Machinery

Ps = Qs . P ( 8 )

= 1,45 10-3

m3/s. 2,45 10

7 N/m

2

= 35.525 Nm/s

= 35.525 Watt

= 35,52 kW

6

3.1.6 Hydraulic Travel Motor

Data yang diperoleh untuk perhitungan hydraulic travel motor adalah sebagai

berikut:

Jumlah Piston pada motor hydraulic = 7

Jari-jari piston (r) = 1,5 cm

Jarak Pitch Circle (R) = 5 cm = 0,05 m

Sudut swash plate () = 30

Relief Valve Setting Travel Circuit = 37.2 Mpa (3.72 107 N/m

2)

Putaran maximal = 330 rpm

3.1.7 Displacement Hydraulic Motor Travel

Menghitung luasan permukaan piston

A = .r2

( 9 )

= 3,14 (1,5 cm)

2

= 7,065 cm2

= 7,065 10-4

m2

Menghitung displacement hydraulic motor

Vd = 2ARsin ( 10 )

= 2 . 7 . 7,065 10-4

m2. 0,05 m. sin 30

= 4,9455 10-4

m2. sin 30

= 2,47275 10-4

m3

3.1.8 Flow Rate Motor Travel

Kecepatan sudut () pada cylinder block adalah =

, dimana

T (periode) =

Periode (T)

T =

( 11 )

=

= 0,0095

Kecepatan Sudut ()

=

( 12 )

7

=

= 660 rpm

Flow rate (Qs)

Qs =

( 13 )

=

= 0,026 m3 / menit

= 4,3 10-4

m3/s

3.1.9 Daya Travel Motor Swing Machinery

Pt = Qt . P ( 14 )

= 4,3 10-4

m3/s. 3,72 10

7 N/m

2

= 15.996 Nm/s

= 15.996 Watt

= 15,99 kW

3.1.10 Cylinder Boom

Gambar 3. Cylinder Boom

Data yang diperoleh untuk melakukan perhitungan cylinder boom adalah sebagai

berikut:

Panjang rod cylinder = 1300 mm

Diameter cylinder = 125 mm = 12,5 cm

Diameter rod = 85 mm

8

Bahan rod arm = 45Cr

Kecepatan silinder boom = 52 mm/s = 5,2 cm/s

Relief Valve Setting (P) = 34,3 Mpa (3,43 107 N/m

2)

3.1.11 Flow Rate Cylinder Boom

QBoom =

. Vboom . n ( 15 )

=

. 12,5

2. 5,2.1

= 637,82 cm3/s

= 6,37 10-4

m3/s

Flow Rate Cylinder Boom yang terjadi:

Q = Qboom + (Qbocor + Qdrain)

Dimana:

Qbocor = jumlah kapasitas aliran yang bocor dari silinder angkat.

Qdrain = jumlah kapasitas aliran kembali ke tangki dari katup

Control.

Diasumsikan:

(Qbocor + Qdrain) = 5%. Qboom ( 16 )

= 5%. 6,35 10-4

m3/s

= 3,185 10-5

m3/s

Sehingga kapasitas flow rate Cylinder Boom:

Qb = 6,35 10-4

m3/s + 3,185 10

-5 m

3/s ( 17 )

= 6,68 10-4

m3/s

3.1.12 Daya Cylinder Boom

Pb = Qb. P ( 18 )

= 6,68 10-4

m3/s. 3,43 10

7 N/m

2

= 22.941 Nm/s

= 22.941 Watt

= 22,941 kW

3.1.13 Cylinder Arm

Data yang diperoleh untuk melakukan perhitungan terhadap cylinder arm adalah

sebagai berikut:

9





Kecepatan silinder arm = 48 mm/s = 4,8 cm/s


2)

Gambar 4. Cylinder Arm

3.1.14 Flow Rate Cylinder Arm

Qarm =

. Varm . n ( 19 )

=

. 14

2. 4,8. 1

= 738,52 cm3/s

= 7,38 10-4

m3/s

Flow Rate Cylinder Arm yang terjadi:

Q = Qarm + (Qbocor + Qdrain) ( 20 )

Dimana:



Control.

Diasumsikan:

(Qbocor + Qdrain) = 5%. Qarm ( 21 )

10

= 5%. 7,38 10-4

m3/s

= 3,69 10-5

m3/s


Qb = 7,38 10-4

m3/s + 3,69 10

-5 m

3/s ( 22 )

= 7,749 10-4

m3/s

3.1.15 Daya Cylinder Boom

Pa = Qa. P ( 23 )

= 7,749 10-4

m3/s. 3,43 10

7 N/m

2

= 26.57 Nm/s

= 26.57 Watt

= 26.6 kW

3.1.16 Cylinder Bucket

Gambar 5. Cylinder Bucket

Data yang diperoleh untuk melakukah perhitungan terhadap cylinder bucket

adalah sebagai berikut:





Kecepatan silinder arm = 59 mm/s = 5,9 cm/s


2)

11

3.1.17 Flow Rate Cylinder Bucket

Qbucket =

. Vbucket . n ( 24 )

=

. 12

2. 5,9. 1

= 666,936 cm3/s

= 6,67 10-4

m3/s

Flow Rate Cylinder Arm yang terjadi:

Q = Qarm + (Qbocor + Qdrain) ( 25 )

Dimana:



Control.

Diasumsikan:

(Qbocor + Qdrain) = 5%. Qbucket ( 26 )

= 5%. 6,67 10-4

m3/s

= 3,33 10-5

m3/s


Qb = 6,67 10-4

m3/s + 3,33 10

-5 m

3/s ( 27 )

= 7 10-4

m3/s

3.1.18 Daya Cylinder Bucket

Pa = Qa. P ( 28 )

= 7 10-4

m3/s. 3,43 10

7 N/m

2

= 24.020 Nm/s

= 24.020 Watt

= 24,020 kW

12

3.2 Rangkuman Hasil

Berdasarkan hasil perhitungan terhadap hydraulic pump excavator dapat dibuat

rangkuman hasil perhitungan sebagai berikut:

Tabel 2. Tabel Hasil Perhitungan

Nama

Bagian

Jumlah Max Prasure

(P) (N/m2)

Flow Rate (Q)

(m3/s)

Daya yang

dihasilkan (P)

(kW)

Hydraulic

Pump

2 3,72 107 3,73 10

-3 277,5

Hydraulic

Motor Swing

Machinery

1 2,45 107 1,45 10

-3 53,52

Hydraulic

Travel Motor

2 3,72 107 8,6 10

-4 31,98

Cylinder

Boom

2 3,43 107 13,36 10

-4 45,88

Cylinder

Arm

1 3,43 107 7,749 10

-4 26,6

Cylinder

Bucket

1 3,43 107 7 10

-4 24,02

Daya yang dihasilkan oleh dua buah variable displacement pump sebesar

277,76 kW. Daya yang dihasilkan pompa kemudian didistribusikan ke attachment

meliputi hydraulic swing motor sebesar 35,52 kW, travel motor sebesar 31,98 kW

untuk cylinder boom sebesar 45,88 kW, cylinder arm sebesar 26,6 kW dan untuk

cylinder bucket sebesar 24,02 kW.

4. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Proses perawatan komponen Hydraulic Excavator ditentukan sesuai frekuensi

berdasarkan skala waktu, diantaranya adalah harian, mingguan, bulanan dan

13

tahunan. Perawatan harian harus dilakukan secara berkesinambungan dan terus

menerus,dimana perawatan harian akan memberikan pengaruh besar sehingga

kerusakan dapat diketahui sedini mungkin, yang meli puti inspeksi kondisi baut,

pemeriksaan pelumas, pinggang pengayun (swing) dan penambahan grease serta

pemeriksaan pada selang hidrolik dan oli hidrolik. Perawatan mingguan dilakukan

pada saat kondisi peralatan dalam keadaan berhenti operasi, yang meliputi

pemeriksaan selang oli hidrolik, pemeriksaan oli hidrolik, filter oli hidrolik, motor

pengayun (swing) dengan mendengarkan suaranya, serta melakukan pemeriksaan

pada baut pengikat pinggang motor pengayun (swing). Perawatan bulanan

dilakukan pengecekan yang sangat teliti pada bagian-bagian yang tidak dilakukan

pada perawatan harian maupun mingguan, yang meliputi perbaikan pada pompa

hidrolik, penggantian oli pada motor ayun (swing), perbaikan pada katup control

serta pergantian filter hidrolik. Perawatan tahuan dilakukan Overhaul dan

pengecekan yang sangat teliti pada bagian-bagian yang tidak dilakukan pada

perawatan harian, mingguan maupun bulanan, yang meliputi pembongkaran

semua komponen-komponennya agar gejala dan kerusakan-kerusakan yang kecil

mudah terdeteksi , pemberian pelumasan pada roda gigi gelang dan pergantian oli

hidrolik setiap 2500 jam kerja. Berdasarkan perhitungan menunjukkan bahwa

daya yang dihasilkan oleh dua buah variable displacement pump sebesar 277,76

kW. Daya yang dihasilkan pompa kemudian didistribusikan ke attachment

meliputi hydraulic swing motor sebesar 35,52 kW, travel motor sebesar 31,98 kW

untuk cylinder boom sebesar 45,88 kW, cylinder arm sebesar 26,6 kW dan untuk

cylinder bucket sebesar 24,02 kW.

4.2 Saran

Untuk mempermudah pemahaman tentang perawatan pada komponen-komponen

dari hydraulick cylinder boom diharapkan dapat membaca Part book dan

Operation Manual Maintenance book dari Excavator. Sebelum membongkar

(disassembly) pada hydraulic cylinder boom dibutuhkan ketelitian untuk

memahami komponen-komponen dan mekanisme kerjanya.

14

DAFTAR PUSTAKA

PT. United Tractors Tbk. 2011. Basic Mechanic Hydraulic Excavator Komatsu

PC200-8. Medan: PT. United Tractors Tbk Medan.

Komponen Sistem Hidrolik - ALAT BERAT

(https://komponenalat-berat.blogspot.com›Hidrolik). ( Diakses pada tanggal

28 september 2016 )

Kementrian Pekerjaan Umum. 2010. Materi Pelatihan Berbasis Kompetensi

Sektor Jasa Konstruksi Bidang Pekerjaan Mekanikal Jabatan Kerja

Mekanik Hidrolik Alat Berat (Pemeliharaan Sistem Hindrolik Alat Berat).

Jakarta: Badan Pembinaan Konstruksi, Pusat Pembinaan Kompetensi dan

Pelatihan Konstruksi.

Popov. E.P, Astamar. Z. 1984. Mekanika Teknik (mechanics of

materials).Erlangga : Jakarta. Cara Kerja Sistem Hidrolik,

(http://intisawit.blogspot.com/2012/05/cara-kerja-sistem-hidrolik.html

( Diakses pada tanggal 12 januari 2018 )

Bahtiar S. Abbas, dkk, 2009. Penjadwalan Preventive Maintenance Mesin B.Flute

Pada PT. AMW. Jurnal Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik,

Universitas Bina Nusantara Vol. 10 No.2, Oktober 2009: 97-104.

PT. Pindad (Persero) - Excava 200

(https://www.pindad.com/excava200). ( Diakses pada tanggal 21 juni 2017 )

Team Pengembang Vokasi. 2016. “Hydraulic System”. Surakarta : Sekolah

Vokasi

(https:/komponenalat-berat.blogspot.com%20›%20Hidrolik.Diaksespadatanggal%2028%20september%202016)




(https:/www.pindad.com/excava200).%20(%20Diakses%20pada%20tanggal%2021%20juni%202017%20)

(https:/www.pindad.com/excava200).%20(%20Diakses%20pada%20tanggal%2021%20juni%202017%20)

Oleh : MA'FUD HIDAYAT D 200 130 069

Documents

Transcript of Oleh : MA'FUD HIDAYAT D 200 130 069