< Previous___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________131berlawanan, semenjak saluran masuk oli berada di bawah atau takbertekanan sama sekali.Pompa sudu-sudu seimbang adalah pemecahannya. Untukmenghilangkan ketidakseimbangan tekanan ke luar pada poros, duasaluran keluar digunakannya dan peletakan lubang-lubang tersebut saling berhadapan (membentuk sudut 180°). Persamaan gaya yang diterima pada poros memperpanjang umur kerja bantalan, dan membuat umur kerjapompa juga lebih lama.Sementara pompa sudu-sudu seimbang memecahkan satu masalah,tetapi hanya dapat digunakan pada pemindahan tetap. Posisi saluran ke luar tidak dapat diubah atau mungkin keseimbangan menjadi terganggu.Jenis pompa tidak seimbang dapat digunakan baik untuk pemindahan tetap atau pemindahan variabel. Dengan rancangan khusus, posisi cincin rotor dan saluran oli dapat diubah sehubungan dengan keseimbangan rotornya. Perubahan ukuran ruangan ini terbentuk oleh sudu-sudu yang meluncur pada alurnya, sehingga mempengaruhi volume oli yang terbawa. Hasilnya adalah pemindahan variabel. Sehingga dua pompa sudu-sudumemberikan pilihan: (1) umur pemakaian lebih lama atau; (2)pengoperasian yang lebih luwes.Pilihan kedua untuk beberapa sistem hidrolik tergantung pada karja yang harus dilakukan.Pompa sudu-sudu jenis V 4Rancangan dasar model V 4 serupa dengan pompa-pompa seimbangsebelumnya, terpasang dengan pemindahan variabel. Proses pengisapan dan hantaran secara bersamaan. Pada pompa jenis ini menggunakan sudu-sudu ganda. Sama halnya dengan pompa pemindahan tetap, juga mempunyai dua sudu-sudu pada setiap alur rotornya. Sehinggamenyebabkan dua penyekatan tepi dan kontak tekanan rendah, karena hidrolik tak berbeban pada daerah transisi. Perbedaan kedua adalah pada jenis kontrolnya. Cincin bubungan terpasang antara torak (1) dan (2) di bawah tekanan sistem dengan perbandingan luas penampang kira-kira 1:2 (lihat Gambar 3.59).Gambar 3.59 Pompa sudu-sudu jenis V4___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________132Pegas (3) relatif lemah pada torak yang lebih besar untuk melindungi fungsinya ketika menghidupkan awal. la menekan cincin bubungan (4)sewaktu diam dan menggerakkannya ke dalam posisi eksentrik pada awal bekerja (hidup). Tekanan operasi maksimum yang diperlukan disetel. pada pegas (5) pada katup pengatur tekanan (6). Pegas (5) sekarang menahan batang silindris (7) dalam posisi saluran ke luar seperti ditunjukkan pada Gambar 3.67. Sewaktu penyetelan tekanan tercapai, batang silindris dalam katup pengontrol terdorong dan ruangan di belakang torak yang besar (2) dihubungkan ke tangki melalui lubang saluran L. Torak kecil (1) sekarang dapat menggerakkan cincin bubungan. Pompa hanya menghantarkansejumlah yang diperlukan. Karena bubungan diatur secara hidrolik, dan bukan memakai pegas, kurvaQ-p secara praktis rnenjadi vertikal. Iabergerak tetap paralel, ketika disetel tekanan yang lebih tinggi. Peralatankontrol yang lain dapat juga dipasang, sesuai penyetelan hidrolik daripada bubungannya. Sebagai contoh adalah pengontrol aliran dengan sistemmekanik.Perbedaan tekanan (p1-p2) darikatup penutup (1) dihubungkandengan saluran P bekerjamelawan gaya pegas (2) padabatang silindris katup pengatur (3). Batang pengatur silindris denganini bekerja sebagai penyeimbang tekanan dari suatu katuppengontrol aliran (lihat Gambar3.60).Gambar 3.60 Diagram PengaturAliranIa akan menahan perbedaan tekanan tetap antara 6 - 8 bar sesuaidengan gaya lawan pegas. Sebagai contoh bagian aliran pada katuppenutup menurun, perbedaan tekanan bertambah dan menekan batang silindris pengatur dalam arah pegasnya. Kontrol masuk kemudian terbuka yang menyebabkan pinggulan di belakang batang pengatur silindris besar (4) menjadi tak berbeban ke reservoar dan cincin bubungan terdorong oleh batang pengatur silindris yang lebih kecil (5) ke eksentrisitas yang lebih kecil. Ini membawa sampai aliran pompa berkurang ke derajat yangperbedaan tekanan kontrolnya 6 - 8 bar tercapai kembali.Unit-unit kontrol tambahan berikut dapat dipasang :xpengontrol tekanan dengan jenis kontrol yang berbedaxpengatur (pengontrol) tekanan aliranxpengontrol tenaga.___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________133Jenis pompa ini mampu mencapai volume pemindahan sampai 125cm3/putaran dan tekanan operasi sampai 160 bar.Karakteristik yang paling penting dari pompa-pompa jenis V3 dan V 4 adalah :1.Penambahan keseimbangan energi secara optimum dan pengaturanaliran otomatis terhadap persyaratan pemakai.2.Pada umumnya menyebabkan pengurangan suhu operasi denganpengaruh (efek) yang menguntungkan, misal pada umur pelayanan fluida dan penyekat.3.Menggunakan reservoar oli yang lebih kecil sangat memungkinkan4.Penyederhanaan rangkaian hidrolik, karena memungkinkan untukbekerja tanpa menggunakan katup pelepas (relief valve) atau katuppenutup (shut-off valve).Pompa torakPada umumnya pompa torak mempunyai kemampuan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain. Pemakaiannya pun sangat luas seperti di industri-industri berat maupun pada automobil/automotif. Pompa torak radial mampu memproduksi tekanan minyaksampai 65 MPa, sedangkan pompa sudu-sudu dan pompa roda gigi hanya mampu mencapai tekanan 15 - 20 MPa. Pompa torak pada umumnya tidak cocok untuk tekanan rendah, dan pompa torak rancangan terbaru mempu-nyai efisiensi yang sangat tinggi yaitu 95% atau bahkan lebih dari itu.Pompa torak ini sangat cocok sekali untuk sistem hidrolik tekanan tinggi yang menggunakan kecepatan tinggi pula. Oleh karena itu pompa torak lebih kompleks dan lebih mahal jika dibandingkan pompa sudu-sududan pompa roda gigi. Pompa torak dapat dirancang baik pemindahan tetap maupun berubah-ubah (variabel). Bila diklasifikasikan pompa torakmempunyai dua jenis :xPompa torak aksialxPompa torak radialPompa torak aksial berarti bahwa torak terpasang dalam garis paralel dengan sumbu poros pompanya.Jadi torak meiakukan gerak sejajardengan sumbu poros pompa. Sedangkan pompa torak radial, apabila torakterpasang dan melakukan gerak radial atau tegak lurus terhadap sumbu pompa. Torak melakukan gerak maju dan mundur, menjauhi danmendekati sumbu pompa. Kedua jenis pompa tersebut bekerja dengan menggunakan torak yang mengisap dan membuang fluida dengan gerakanmaju dan mundur di dalam lubang silinder. Istilah lain yang lazim dipakai pada jenis ini adalah gerakan resiprokal (gerakan garis lurus). Pemakaian jenis pompa ini hanya pada keperluan-keperluan besar. Tidaklah cocok untuk ukuran pompa mini karena bentuk pompa torak yang besar dan ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________134memakan ruangan. Pompa torak radial maupun aksial menggunakan torak resiprokal tetapi torak ini digerakkan oleh prinsip putaran (rotari). Dalam model ini daripada metode resiprokal dikombinasikan dengan unit pompa yang beroperasi secara rotasi.Pompa torak radialPosisi torak dirancang membentuk formasi bintang secara radial terhadap poros penggeraknya. Demikian juga torak bekerja dalam arah radial. Biasanya pompa ini dilengkapi dengan pengontrol (pengatur) sistem katupatau lubang, dengan pemindahan tetap atau variabel. Jenis pompa ini juga dibedakan antara bubungan dalam (pegas torak berbeban kedalam) dan bubungan luar (pegas torak berbeban ke luar). Pompa torak pada Gambar 3-14 adalah dioperasikan dengan katup, pegas berbeban ke dalam dan menggerakkan sendiri, pompa ini mempunyai pemindahantetap. Jenis pompa tersebut terutama mempunyai rumah (1), poroseksentrik (2) dan elemen pompa (3) dengan torak (4), katup isap (5) dan katup pengontrol tekanan (6). Satu elemen pompa dapat difungsikansebagai satu pompa torak yang disekrupkan ke dalam rumah pompa.Elemen pompa memandu torak, dan sebagai balasannya mendorong ke dalam poros eksentrik dengan pegas. Setiap torak melaksanakan langkah ganda (dobel) pada setiap putaran poros.Pada putaran poros eksentrik fluida tersedot melalui lubang aksial dalam poros, pelepasan melalui lubang radial dan kemudianmelaluisaluran katup isap. Katup isap terdiri dari satu pelat katup kecil, yang didorong oleh pegas ringan dari luar ke dalam penyekatnya.Volume ruangan torakbertambah ketika torak bergerak ke arah pusat poros. Gayapengisapan menyebabkan pelat katup terangkat dari penyekat(dudukan) dan ruangan torakdapat terisi oleh fluida (elemen3.1). Kemudian torak terdorong ke luar oleh poros eksentrik,dengan demikian mendorongpelat katup ke dalam dudukanpenyekat (elemen 3.2); Padasaat yang sama, bola daripada katup tekan (6) terangkat daridudukannya (elemen 3.3). Gambar 3.61 Pompa torak radial___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________135Sekarang fluida dapat mengalir dari elemen pompa menuju saluran tekan dengan memakai saluran ke dalam rumah pompa. Volume langkahnya ditentukan oleh diameter torak dan jumlah torak itu sendiri. Tenagatergantung pada kedua tekanan operasi dan volume aliran. Tekananoperasi maksimum juga berubah sesliai dengan diameter torak yangdigunakan. Biasanya jumlah torak dipilih genap sehingga volume aliran yang tidak beraturan dipilih serendah mungkin. Data-data teknis yang ada adalah:Tabel 10 data teknis pompa torak radialPada Gambar 3.62 juga menunjukkan pompa torak yangdioperasikan oleh satu katup, pegas berbeban ke dalam dan pompa torak radial melengkapi sendiri tipe R4.Perbedaan dari pompa yang telahditerangkan di depan terletak pada rancangan elemen toraknya. Torakberongga(1) dengan katup pengisap (2) bergerak dalam satu silinder (3) dan terdorong pada eksentrik (5) dengan memakai pegas (4).Permukaan luncur toraksesuai dengan radius eksen-triknya. Dan silindernyasendiri berbentuk bola danporos dalam rumah pompa(7). Katup pengontrol tekan-an (8) dipasang dalam poros ini. Elemen-elemen torak(silinder, torak, katup isap)dipegang (ditahan) bebasoleh pegas antara poroseksentrik dan porosnya(bantalan torak diseimbang-kan secara hidrostatik).Gambar 3.62Pompa torak radial dioperasikan katupVolume ruangan torak dalam silinder bertambah dengan gerakantorak ke bawah. Karena isapan pelat katup terangkat dari dudukan penye-katnya. Pada saat yang sama saluran dari ruangan isap menuju torak ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________136terbentuk dengan menggunakan alur radial dalam eksentrik. Ruangan torak terisi dengan oli oleh karena alur dan lubang dalam torak. Ketika torak bergerak naik, eksentrik menutup saluran menuju rumah pompa. Pelat katup tertekan ke dalam dudukan penyekat dan bola pada katup tekan terangkat dari dudukannya. Dan kemudian fluida mengalir ke saluran ke luar pompa. Elemen pompa membawa gerakan bandul selama satuputaran eksentrik. Pada pompa dengan 3, 5, atau 10 torak, jugamemungkinkan 3 perbedaan eksentrik. Untuk tujuan- tujuanpenyatuannya, elemen tekanan dapat juga disumbat secara individu.Pompa torak aksialJenis pompa torak aksial (axial piston units) adalah perubah energi, dimana torak dirancang secara aksial terhadap silindernya. Suaturancangan berbeda dibuat antara gandar (swash plate) dan rancangan sumbu tidak sejajar (bent axis).Diagram berikut menunjukkan dengan jelas perbedaan antara dua model untuk pemecahan gaya-gaya torak pada perubahan titik danpertimbangan torsi sebenarnya. Untuk menunjukkan dengan lebih jelas, permukaan singgung antara torak dan bubungan ditunjukkan dengan titik-titik. Pada titik singgung S (lihat Gambar 3.63) gaya hidrolik (tekanan x luas penampang torak) diubah ke dalam "gaya mekanik". Resultan seluruhluasan cincin bertekanan bekerja tegak lurus terhadap sumbu torak dan menggerakkan torak ke posisi miring sehingga menimbulkan torsi padadrum silinder, yang dimasukkan ke poros penggerak dari drum.Pada pompa torak gandar (swash plate) pemindahan tetap atau variabel terdiri dari rumah pompa, gandar pada suatu sudut kemiringan tetap atau berubah-ubah, poros penggerak, satu kelompok pemompaan rotasi, penyekat poros dan peiat pengontrol dengan lubang saluran masuk dan keluar. Pada kelompokpompa rotasi poros penggerak terdiridari blok silinder dengan torak.Gambar 3.63 Pompa torak aksialKarena blok silinder berputar, sepatu torak (slippers) mengikutigandar (tidak bergerak), yang menyebabkan torak untuk bergerak. Gerak kembali (mundur) torak melewati saluran masuk mengisap fluida ke dalam ruangan pemompaan yang mengembang. Karena blok silinder berputar, torak terdorong kembali ke daIam blok silinder dan sambil melewati saluran ke luar akan mendorong fluida ke dalam sistem (lihat Gambar 3.71).___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________137Gambar 3.64. Pompa aksial pemindahan variabelJumlahdan ukuran torak-toraknya serta panjang langkahmenentukan volume pemindahan pompa. Panjang langkah tergantungpada sudut gandar yang pada umumnya berkisar sampai maksimum 18°. Pada pompa pemindahan tetap, gandar menahan kuat-kuat danmembentuk suatu bagian rumah pompa, demikian juga pada pompapemindahan tidak tetap.Pada pompa pemindahan tak tetap, gandar dipasang pada dudukan poros gandarnya. Sewaktu sudut gandarnya bertambah (membesar) berartimelakukan langkah silinder, yang menambah angka pemindahan pompa. Sudut gandar dapat diatur dengan tangan atau dengan memakai suatupengontrol tekanan, atau dapat juga menggunakan kontrol servo.Pengontrol tekanan menjaga tekanan ke luar tetap (konstan). Sewaktu gandar tegak lurus terhadap poros penggerak(sudut gandar nol), langkah torak juga menjadi nol, dan pemindahan pompa secara teoritis menjadi nol. Pompa torak aksial selalu mempunyai kebocoran-kebocoran dalam yang harus dikeluarkan ke tangki melalui saluran pembuang.Pompa torak sumbu tidak sejajar dengan pemindahan tetapJenis lain dari pompa torak aksial adalah pompa sumbu tak sejajar(bent axis). Cara kerja dari pompa tersebut juga menggunakan torak sebagai elemen pengisap dan pembuang fluida. Poros penggerak (2) pelat bubungan (3), silinder (4) dengan torak (5) dan batang penghubung (6), lihat Gambar 3.72, juga pelat kontrol (7) terpasang dalam rumah pompa ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________138(1). Pelat bubungan tegak lurus terhadap poros penggerak. Silinder dengan 7 torak dan batang torak berada pada sudut 25° terhadap sumbu porosnya. Pelat bubungan dihubungkan ke silinder dengan memakai batang torak (piston rod). Dan silinder terletak pada pusat pen (8).Gambar 3.65 Pompa torak sumbu tidak sejajarSewaktu poros penggerak (2) diputar dalam operasinya pompasilinder (4) juga berputar dengan perantara batang penghubung (6) dan torak (5). Karena torak dipegang pada pelat bubungan memakai batang penghubung, langkah torak terbentuk dalam silinder ketika porospenggerak diputar. Pelat pengontrol mempunyai dua alur berbentuk lonjong untuk mensuplai dan mengeluarkan tekanan fluida.Untuk membawa silinder ke dalam permukaan kontrol pelatpengontrol (disebut juga pelat lubang) tanpa pemandu mekanik, jenis ini dirancang dengari bentuk bola. Gerakan torak dan silinder ditransmisikan melalui batang penghubung, yang mana beban tarikan (gesekan dan gaya inersia) tidak mengganggu pembebanan sisi pada silinder, Gaya balik pada silinder diredam oleh pena.Pompa torak sumbu tidak sejajar dengan volume pemindahan variabelPada versi dengan pemindahan, dapat diubah-ubah silinder (4) dengan torak (5), pelat lubang (7) dan rumah, ditempatkan pada posisi Semestinya sehingga dapat bekerja sesuai rancangan. Sudut sumbu poros dapatdiubah-ubah antara ±25°.Torak membawa langkah tertentu dalam silinder tergantung pada sudut kemiringannya. Langkah dan volume pemindahan bertambah karena sudut kemiringan bertambah. Dengan prinsip sumbu bengkok (tak sejajar) arah aliran berubah dengan halus, ketika bodi dimiringkan (swashed)sampai posisi nol dan torsi tetap tidak berubah. Jika sudut kemiringan nol, ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________139maka volume pemindahannya juga nol. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.66, pada bagian (a) terlihat sudut yang dibentuk oleh poras (0)adalah maksimum. Pada posisi ini pengisapan fluida pada posisi Gambar 3.66 Pompa torak sumbu tidak sejajar denganpemindahan tidak sejajarmaksimum dan pelepasannya pun juga maksimum. Setelah porospenggerak berputar sehingga sudut porosnya berkurang(0<) makapanjang langkah toraknya juga berkurang seiring dengan sudut porosnya. Karena langkah torak lebih pendek maka jumlah fluida yang dapatdipindahkan juga lebih sedikit. Sampai pada posisi torak (gerakan torak) sejajar dengan sumbu paros pompa. Dengan demikian torak tidak akan melakukan gerak aksial, berarti torak tidak melakukan pemindahan fluida. Pada posisi ini sudut torak terhadap sudut poros pompanya adalah nol (sejajar). Pengaturan sudut paros terhadap sudut sumbu toraknya dapatdilakukan secara manual (dengan memakai roda tangan) atau secaraotomatisdengan menggunakan tekanan. Seberapa besar volumepemindahannya dapat diatur-atur sesuai dengan kebutuhan sehingga tidak terlalu banyak tenaga yang harus dibuang. Atau bahkan dapatdilaksanakan secara otomatis mengimbangi volume pemindahan padapemakaiannya.___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________140Gambar 3.67 Perubahan pemindahan dengan sudut porosPengontrolan pompa pemindahan variabelAliran rata-rata dan tekanan sistem maksimum adalah dua besaranyang dapat dikontrol dengan pompa pemindahan variabel. Dengan sistem hidrolik industri poros pompa berputar setiap menit (rpm) diperkirakan kanstan. Dengan demikian aliran rata-rata harus konstan apabilapemindahan geometris dijaga konstan atau tidak dapat diatur (sepertihalnya pada pompa pemindahan tetap), Untuk beberapa pompapemindahan variabel, pemindahan geometris (mL/putaran) bisa diubah jika sudut gandar atau sudut sumbu poros pompa juga diubah.Untuk jenis pompa sudu-sudu dan pompa torak radial perubahanpemindahan dicapai dengan menggerakkan cincin bubungan ke dalam kurang lebih sejauh posisi eksentrik terhadap rotornya. Semenjak pompa pemindahan variabel digunakan untuk menjaga dan membatasi tekanan sistem maksimum, aliran rata-rata minimumnya akan secara otomatisdiatur oleh pengontrol pompa untuk menyesuaikan kebocoran dalam rata-rata dari keseluruhan sistem.Next >