< Previous___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________121disedot ke dalam dan kemudian dipindahkan ke lain titik atau tempat. Oleh karena itu istilah "hidrolik" berarti suatu hal yang mempelajari tentanggerakan fluida atau fluida yang bergerak khususnya fluida cair. Oleh karena itu setiap pompa yang memindahkan fluida dari satu titik ke titik yang lain dinamakan pompa hidrolik. Tetapi sekarang, "hidrolik" berarti suatu ilmu yang mempelajari tekanan fluida dan aliran fluida dalam gerakan positifuntuk melakukan kerja.Sebagaimana telah disinggung di depan bahwa sistem pemindahanpompa dapat dibedakan menjadi dua macam cara:xPemindahan non-positifxPemindahan positif.Bagaimana sistem itu bekerja dapat dilihat pada Gambar 3.57.Gambar 3.45 Sistem pemindahan pompaSeperti terlihat pada Gambar3.45 bagian (a) sudu-sudu airmenunjukkan aspek pemindahan non-positif. Sistem ini memperlihatkanbahwa fluida hanya sekedar terbawa bebas dan dipindahkannya. Sehingga volume dan tekanan hasil pemindahannya tidak dapat dipastikan. Danbiasanya sistem ini hanya dipakai pada alat-alat pertanian. Tetapi gambar bagian (b) menunjukkan pompa dengan sistem pemindahan positif.Mengapa demikian? Pompa sistem ini adalah yang belakangan ini banyak digunakan dalam sistem hidrolik modern. Pompa hidrolik bukan hanya membangkitkan aliran, tetapi juga mendorong aliran tersebut. Sekat (seal) di sekeliling roda gigi menjerat sejumlah fluida dan menahannya kemudianbergerak. Karena fluida mengalir keluar menuju sisi gigi yang lain, fluida tertutup kemudian meluap. Penyekatan (sealing) adalah bagian "positif" dari pemindahan. Tanpa penyekat fluida tidak akan pernah mengatasiperlawanan atau hambatan dari bagian-bagian lain dari sistem. Ketika___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________122dibutuhkan tekanan tinggi dalam suatu rangkaian, pompa pemindahan positif merupakan keharusan.Hal ini yang dipakai dalam seluruh sistem hidrolik modern yangmenggunakan tenaga fluida. Dalam sistem tekanan rendah sepertipendinginan air atau untuk penyiraman/ penyemprotan, penggunaan sistem pemindahan positif merugikan, tetapi lebih banyak digunakan sistempemindahan non-positif. Dan dalam buku ini hanya akan membahas sistem pemindahan positif.Kemudian dilihat dari segi volume pemindahan yang dihasilkan,pompahidrolik dibedakan menjadi dua bagian pula, yaitu:xPompa pemindahan tetap (fixed).xPompa pemindahan berubah-ubah (variable).Pada pompa pemindahan tetap, pompa akan menggerakkan atau memindahkan sejumlah volume oli yang sama dalam setiap putaran(cycle). Volume ini hanya akan berubah apabila kecepatan putar pompa (rpm) juga diubah. Volume dapat dipengaruhi oleh tekanan dalam sistem, tetapi hal ini disebabkan oleh suatu penambahan kebocoran yang kembali ke saluran masuk pompa.Biasanya terjadi pada waktu tekanan bertambah. Karena kebocoranini maka pompa dengan pemindahan tetap biasa ditemukan dalam sistem tekanan lebih rendah atau sebagai pembantu pompa yang lain dalam suatu sistem tekanan yang lebih tinggi. Pada pompa dengan pemindahan tidak tetap(variabel) dapat memberikan volume pemindahan olinya bervariasi dalam setiap putaran, bahkan pada kecepatan putaran yang samasekalipun. Pompa jenis ini mempunyai suatu mekanik di bagian dalam yang mengubah hasil pemompaan (out-put) oli, dan biasanya dipakai untukmenjaga tekanan konstan dalam suatu sistem. Seperti terlihat dalam Gam-bar 3.46, ketika tekanan sistem menurun, volume akan bertambah. Dan sewaktu tekanan bertambah, volume akan menurun.Sistem pemindahan dalam suatupompa hirlrolik sangat bergunadalam menentukan jenis katuppengarah yang akan dipakai dalamsuatu rangkaian hidrolik. Sistemmana yang cocok dipakai jugaakan sangat tergantung bagai-mana sistem rangkaian hidrolik itu bekerja, dan untuk apa sertaberapa tekanan yang diperlukanmerupakan pertimbangan yangsangat menentukan. Gambar 3.46 Perbandingan sistem pemindahan pompa___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________123Hal yang perlu diingat bahwa pompa hidrolik tidak menimbulkan tekanan, tetapi memproduksi atau menimbulkan aliran. Tekanan disebabkan oleh hambatanatau perlawanan dalam aliran.3.7.3. Jenis-jenis pompa hidrolikTelah diuraikan di muka tentang apa itu pompa hidrolik, apa yang dapat mereka lakukan, dan bagaimana pompa bekerja. Berikut akandiuraikan jenis-jenis pompa beserta cara kerjanya.Pompa roda gigiPenggunaan pompa rocia gigi sangat luas, dan belakangan inibanyak sekali dipakai oleh kalangan industri baik menengah maupun berat. Banyak orang mengatakan bahwa pompa roda gigi adalah "bungkusan tenaga kuda" dari sistem hidrolik, karena memang pompa jenis ini terkenal dengan bentuknya yang sederhana dan hemat digunakan. Apalagi bila memerlukan tempat yang sedikit tetapi harus mampu memproduksitekanan yang tinggi maka pompa roda gigilah yang tepat dipakai. Karena pada prinsipnya pompa jenis rotasi akan lebih sedikit makan tempat jika dibandingkan dengan pompa langkah (pompa torak). Pompa jenis roda gigi tidak bisa untuk memenuhi kebutuhan yang memerlukan pemindahanberubah-ubah. Pompa ini dapat memproduksi volume pemindahan yang diperlukan oleh hampir setiap sistem yang menggunakan pemindahantetap. Seringkali pompa ini digunakan sebagai pompa-pompa pengisi untuk sistem pompa yang lebih besar dari jenis-jenis yang lain. Pompa dengan prinsip mekanik roda gigi sebagai pencatu aliran fluida, dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu :xPompa roda gigi dalamxPomparoda gigi luar.Untuk lebih jelasnya berikat ini akan dikupas satu persatu.Pompa roda gigi dalamJenis pompa roda gigi dalam inibiasanya mempunyai dua roda gigi yang berpasangan. Profil gigi yang dipakai adalah profil gigi lurus, dan roda gigi kecil terletak di dalam roda gigi besar. Pasangan roda gigi harus berada pada satu sisi roda gigi yang lebih besar, dan pasangan keduaroda giginya terbagi pada sisi-sisiyang lain dengan pemisah berbentukbulan sabit (4).Gambar 3.47 Pompa roda gigi dalam___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________124Poros pemutar memutarkan roda gigi kecil, yang selanjutnya memutarkan roda gigi yang lebih besar. Kedua roda giginya berputar searah. Jenis pompa ini mempunyai rumah (1) yang mana sepasang roda gigi berputar dengan ayunan aksial dan radial yang sangat kecil (sempit). Mulutpengisapan (saluran masuk pompa) dihubungkan ke tangki penampung oli, dan saluran ke luar (tekan) dihubungkan ke sistem hidrolik. Roda gigi dalam (2) digerakkan dalam arah seperti arah anak panah, kemudian memutarkan roda gigi pasangannya (3) searah. Gerakan memutarmenyebabkan roda gigi terpisah, sehingga ruangan antara keduanyabebas. Tekanan negatif (vakum) disebabkan oleh ruang bebas ini, dan tekanan atmospher pada batas permukaan oli (fluida) dalam tangki me-nyebabkan fluida tersebut bergerak tersedot dari tangki menuju pompa. Dan banyak orang pada umumnya menyebut "isapan pompa". Fluidamengisi ruangan antara kedua roda gigi yang membentuk ruanganmendekati bentuk bulan sabit (4), selama gerakan (putaran) berlangsung, kemudian didorong menuju sisi tekan. Gigi-gigi yang ikut berputar dibelakangnya menahan (membawa) fluida kemudian mendorongnya menuju sisi tekan, demikian seterusnya. Jadi sewaktu pasangan gigi lepas, fluidaterjerat di antara gigi-giginya (sela-sela gigi). Kemudian setelah pasangan gigi lepas lagi, hambatan terbentuk yang mencegah fluida untuk kembali. Aliran fluida yang terus-menerus menuju saluran tekan mendorong fluida sebelumnya ke dalam rangkaian sistem. Jenis lain dari pompa roda gigi dalam adalah pompa gerotor seperti terlihat pada Gambar 3.60.Gambar 3.48 Pompa gerotor___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________125Pasangan antara roda gigi bagian dalam berpasangan dengan roda gigi dalam bagian luar yang mana keduanya bersifat sebagai rotor danberputar di dalam stator atau disebut juga rumah pompa. Titik pusat stator (rumah) dengan titik pusat rotor tidak sama, sehingga sewaktu rotornya berjalan akan membentuk putaran ayunan yang berfungsi sebagai isapan dan tekanan (lihat Gambar 3.48). Apabila diperhatikan pada kedua rotornya mempunyai selisih satu gigi (lobe). Rotor dalam mempunyai gigi lebih sedikit, sehingga hanya satu gigi dalam posisi bergenggaman penuhdengan ring luarnya pada setiap saat. Posisi seperti ini akan memberi ke-sempatan gigi-gigi yang lain untuk meluncur pada gigi ring luarnya yang rnerapat sehingga mencegah fluidanya untuk kembali mundur. Karena gigi ring dalam meluncur dan bergerak maju pada gigi ring luarnya, fluida akan terus menerus tersedot. Dan sewaktu gigi berada pada rongga (salman) ringnya, fluida akan tertekan ke luar.Pompa roda gigi luarSama halnya dengan pompa roda gigi dalam, pada jenis ini juga mempunyai dua gigi yang berpasangan dan keduanya terpasang dalam satu rumah. Poros pemutar menggerakkan salah satu roda gigi dankemudian menggerakkan roda gigi pasangannya. Operasinya sangatlah sederhana dan mudah, perhatikan gambar 3.49.Gambar 3.49 Pompa roda gigi luarKedua roda gigi terpasang dalam satu rumah yang mempunyaisaluran masuk dan saluran ke luar.Titik pusat atau sumbu roda gigitidaklah sama (tidak seporos). Kelonggaran yang terjadi pada kedua roda gigi terhadap rumahnya akan sangat mempengaruhi terhadap kebocoran maupun efisiensi. Sewaktu gigi penggerak berputar searah anak panah (Gambar 3.49), maka gigi pasangannya akan terputar berlawanan. Dengan demikian sejumlah oli yang berada pada sela-sela pasangan kedua gigi pada saluran masuk akan terlempar masuk dan terbawa oleh gigi-gigi itu menuju saluran ke luar. Roda gigi terus berputar dan akhirnya fluida itu akan tertampung pada saluran keluar sehingga terdorong dan mengalir ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________126keluar. Faktor yang sangat mempengaruhi volume fluida yang dapatdipompa adalah ukuran dari profil gigi, diameter nominal roda gigi, besertakebocoran-kebocoran. Untuk itu dalam pompa roda gigi luar penyekat(seal) memegang peranan dalam mengatasi kebocoran-kebocoran.Beberapa pompa roda gigi menggunakan rumah pompa yang dipadukan, untuk menaikkan angka efisiensi. Paduan rumah pompa di sinidimaksudkan untuk memudahkan dalam pemasangan roda-roda giginya, demikian pula penyekat yang berfungsi sebagai penahan atas kebocoran. Karena demikian sudah jelas bahwa efisiensi akan bertambah. Jarakantara diameter kepala gigi terhadap rumahnya juga akan mempengaruhikebocoran. Sehingga besar ruang antara ini mempunyai harga-hargatoleransi tertentu. Dan biasanya tergantung pada negara pembuat dan untuk apa pompa itu digunakan. Apabila toleransi ayunan terlalu besarmaka akan mengakibatkan kebocoran yang tinggi dan gesekan rendah. Tetapi sebaliknya apabila toleransi telah kecil maka akan menimbulkan gesekan yang tinggi, dan kebocoran yang sangat rendah. Kebanyakan ditemui dan direncanakan toleransi ayunan (arah aksial maupun radial roda gigi) dalam kondisi jarak antara (space) yang membentuk ruangan kecil dan terpasang tetap. Sehingga kebocoran akan meningkat paralel dengan penambahan ausnya.Akibat kebocoran volume per satuan waktu (debit) juga akanmenurun, hal ini juga sejalan dengan keausan yang timbul. Bantalan yang menahan pada kedua sisi roda gigi akan dipengaruhi oleh tekanan sistem. Oleh karena itu akan menyebabkan derajat efisiensi yang tinggi, bebas pada tekanan dan kecepatannya. Pada jenis pompa ini akan dapatmemindahkan volume fluida 3,5-100cm3/ putaran, dan mampumemproduksi tekanan sampai 250 bar.Pompa sudu-suduJenis pompa sudu-sudu adalah pompa serba guna dan dapatdirencanakan sebagai pompa tunggal, dobel, atau bahkan ganda tigadalam satu unit pompa. Semua pompa sudu-sudu memindahkanfluidadengan menggunakan suatu alur memutar yang berfungsi sebagai rotor dengan sudu-sudu yang terpasang di dalamnya (di dalam alur). Pompa sudu-sudu jenis ini terdiri dari dua macam pompa yang banyak digunakan:xPompa sudu-sudu seimbang (balanced)xPompa sudu-sudu tidak seimbang (unbalanced)Pompa sudu-sudu seimbang bekerja dengan sistem pemindahantetap. Dan pompa sudu-sudu tidak seimbang dapat berupa pemindahantetap atau pemindahan variabel.___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________127Pompa sudu-sudu seimbangDi dalam pompa sudu-sudu seimbangrotor digerakkan oleh poros penggerak dan berputar di dalam cincin rotor. Sudu-sudu yang terpasang di dalam alur-alur rotor bebas untuk bergerak ke arah radial ke luar maupun ke dalam. Bagian seimbang dari pompa jenis ini ditunjukkan oleh posisisaluran oli (lihat Gambar 3.50). Pompa mempunyai dua saluran masuk, dan terpasang berhadapan satu sama lain. Demikian juga salurankeluarnya juga dua buah dalam posisi saling berhadapan. Kedua saluran masuk dan saluran keluarnya dihubungkan ke pusat saluran masuk dan keluarnya. Dan setiap poros berputar 90° akan mengalami pergantian dari saluran masuk dan saluran keluar atau sebaliknya.Pada pompa sudu-sudu seimbangini terutama terdiri dari rumah,bubungan (1) dan rotor (2) dengan sudu-sudu atau lazim disebut daun pompa (3). Bubungan (1)mempunyai suatu permukaanluncuran dalam pada desain dobel eksentrik. Rotor sebagai porospenggerak. Pada kelilingnya, duasudu-sudu (3) atau sudu-sudu dobel, yang dapat ditekan satu terhadaplainnya, terpa-sang secara radialpada alur-alur beraturan. Gambar 3.50 Pompa sudu seimbangSewaktu rotor diputar, gaya sentrifugal dan tekanan sistem dibelakang sudu-sudu mendorang sudu-sudu yang dapat bergerak secara radial ke arah luar. Sudu-sudu telentang dengan tepi luarnya menekanluncuran dalam bubungan. Alur (ruangan pembawa) terbentuk oleh dua pasang sudu-sudu, rotor, bubangan dan cakram pengontrol pada bagian tepi. Sedangkan penyedotan (suction) dan pengeluaran (sisi bertekanan)fluida berlangsung dengan memakai cakram pengontrol (tidak terlihat).Untuk mempermudah dalam pemahamannya dapat dilihat padaGambar 3.50. Pelepasan aliran (flow delivery), rotor digerakkan sesuai arah anak panah. Mendekati saluran masuk (bagian bawah dan atas), sudu-suda (4) masih terlalu sempit. Jika rotor diputar lebih lanjut, ruangan yang terbentuk (sudu-sudu) akan bergeser keluar atau mengembang dan akan terisi oleh oli. Apabila ruangan penekan ini sudah mencapai ukuranmaksimum (jarak terbesar dari ruangan luncuran dalam menuju titik pusat rotor), ruangan itu terpisah dari sisi penyedotan dengan memakai cakram pengontrol (pengatur). Kemudian ruangan itu terhubung dengan sisitekanan (saluran keluarnya). Sudu-sudu terdorong menuju alurnya oleh ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________128bentuk lengkungan pada bubungan. Volume ruang antara bertambah sekali lagi, dengan demikian fluida tertekan menuju sisi tekan. Karena lingkungan bubungan dirancang sebagai dobel eksentrik setiap sudu-sudu terlibat dalam prosos pelepasan sebanyak dua kali setiap putaran. Pada waktu yang sama, dua ruangan isap, dan dua ruangan tekan terbentangberhadapan satu sama lain dengan demikian poros penggerak secarahidrolik tak berbeban. Tekanan dipakai pada bagian belakang vane (sudu-sudu) (5). Akan tetapi dobel penyekatan selalu dipenuhi di samping dobel sisi penyekatan.Seperti terlihat pada Gambar 3.51, supaya gesekan tidak begitubesar, kedua sudu-sudu dalam satu alur rotor mempunyai pinggulan yang berhadapan satu sama lainnya. Pinggulan pada sudu-sudu menye-babkan tekanan seimbang antara luncuran maju dan mundur.Permukaan melingkar sudu-sudutetap sebagai permukaan si-nggung untuk tekanan. Tekanansinggung lebih tinggi pada sisi isap tidak perlu. Oleh karena itu sisibelakang sudu-sudu (6) takberbeban terhadap tangki.Gambar 3.51 Sudu-sudu pompa hidrolikDengan menggunakan dua elemen pompa (rotor, bubungan) cakrampengatur pada satu poros dalam satu rumah, pompa dobel dengan satu saluran masuk dan dua saluran tekanan sering digunakan pada pompa-pompa hidrolik untuk industri.Pompa sudu-sudu dengan tekanan dan pemindahan berubah-ubah.Jenis pompa ini volume pemindahan (pelepasan) dapat diatur padatekanan operasi maksimum. Proses hantaran mengikuti prinsip padapompa pemindahan tetap yang telah diuraikan di depan. Dalam jenis ini bubungan adaiah cincinmelingkar konsentris. Pegas (2) mendorongbubungan ke datam posisi saluran keluar terhadap rotor (lihat Gambar3.52).Eksentrisitas maksimum dan volume pemindahan maksimum dapat diatur dengan memakai baut (5). Gaya penekanan pegas juga dapat diatur dengan memakai baut (6). Untuk mengatur gerak tangensial bubungan memakai sekrup pengatur (4). Tekanan yang terbentuk oleh karenaperlawanan kerja (silinder dengan beban pemakai) mempengaruhipermukaan luncuran dalam bubungan pada sisi tekanan. ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________129Gambar 3.52 Pompa sudu dengan tekanan & pemindahan variabelHal ini menyebabkan suatugaya horisontal komponen yang beroperasi melawan pegas. Apabila gaya tekanan melebihi gaya penyetelan pegas (tekanannya sama), cincin bubungan bergerak dari eksentrik menuju posisi nol. Kemudian eksentrisitas berkurang. Hantaran aliran menyesuaikansendiri dengan batas yang diperlukan oleh pemakai. Apabila tidak ada flui-da diambil oleh pemakai dan tekanan penyetelan dicapai, pompa mengatur aliran hampir menuju nol. Tekanan operasi terjaga, dan hanya kebocoran oli dilepaskan. Karena demikian, rugi tenaga dan panas dari fluida tetap berada pada batas minimum.Kurva Q - p menunjukkan kelakuan daripada pompa. Sewaktutegangan pegas awal dicapai, cincin bubungan bergerak. Aliran menurun,dan tekanan tetap.Gradien daripada kurva sangat tergantung padakarakteristik pegas, dengan mana gradien dengan pegas tertentu dan tekanan berbeda akan berubah-ubah. Untuk memperbaiki sensitifitastanggapan, pompa dapat dipasang dengan empat pegas yang berbeda (sesuai dengan empat batas tekanan).Katup popet (poppet valve) terdorong kembali oleh pegas, dan katupterbuka. Katup tetap terbuka udarakeluar pada waktu menghidupkanawal. Apabila fluida mengalir melalui katup, popet tertekan melawan pegas dan hubungan tertutup rapat-rapat.Jenis pompa ini mampu mencapaivolume pelepasan sampai 47cm3/putaran dan tekanan operasisampai 100 bar.Gambar 3.53 Kurva Q-p___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________130Pompa sudu-sudu tidak seimbangPada pompa jenis ini menggunakan prinsip yang sama sepertiputaran rotor dengan sudu-sudu bekerja di dalam ring rotor tetap.Meskidemikian siklus operasi hanya terjadi sekali pada setiap putaran (lihat Gambar 3.58). Dengan demikian pompa ini hanya mempunyai satu saluran masuk dan satu saluran ke luar.Juga alur-alur pada rotor terpasang pada cincinmelingkar. Dalam opera-sinya, ruangan oli mulai mengembang pada salur-an masuk, dan berakhir mengecilpada saluran ke luar pompa. Oli tersedotmasuk oleh vakum par-sial (sebagian), dan ter-dorong keluar oleh pe-nyusutan ruangan, sama halnya pada pompasudu-sudu simbang. Gambar 3.58 Pompa sudu tidak seimbangMeski demikian, rancangan pompa sudu-sudu tidak seimbang berbedadengan jenis seimbang.Sudu-sudu berputar sesuai arah panah pada Gambar 3.66, dari ruangan yang sempit kemudian mengembang akan terjadi tekanan lebihkecil dari tekanan atmospher. Dengan demikian oli dari saluran masuk akan tersedot ke daIam. Karena gaya sentrifugal sudu-sudu akan terlempar ke luar pada waktu berputar. Sehingga akan membawa fluida yang tersedot dari saluran masuk. Fluida akan terbawa sudu-sudu menuju saluran ke luar. Konstruksi daripada pompa mengecil pada saluran keluarnyabertujuan untuk menaikkan tekanan dan juga kecepatan alirannya. Lain daripada itu juga menghendaki agar fluida yang terbawa oleh sudu-sudutidak kembali lagi ke saluran masuk karena hal ini termasuk rugi-rugikarenakebocoran.Perbandinganpompasudu-sudu seimbang dantidak seimbang.Pada pompa sudu-sudu tidak seimbang cenderung untukmempercepat rusaknya bantalan akibat beban yang tidak seimbang dan tidak merata. Penyebabnya diperlihatkan pada penekanan poros danbantalan dari tekanan balik oli yang dibuang pada sisi saluran keluarpompa. Tidak pernah dialami gaya yang sama terbawa padasisiNext >