< Previous___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________141Sistem hidrolik industri terutama menggunakan pengontrol tekanansehubungan dengan pompa pemindahan variabel tetapi pengontrol yang lain dapat digunakan untuk mengatur batas aliran rata-rata, tekanan dan aliran rata-rata yang dikombinasikan, atau tenaga masuk (seperti sistem pada Mobil). Metode-metode yang dipakai untuk mengontrol adalah roda tangan, servo, kontrol hidrolik jarak terpisah, kontrol listrik jarak terpisah, dan kontrol hidrolik langsung di dalam. Mekanik kontrol banyak bervariasidari satu pabrik pembuat ke pabrik pembuat yang lain.Kontrol pompa jenis bertingkat (step)Apabila kontrol telah disetel ke tekanan awal yang diinginkan, pompa secara otomatis akan menghantarkan aliran maksimum sampai batastekanan yang disetel sebelumnya tercapai. Kemudian akan tetap menjaga tekanan tersebut. Secara serempak tenaga masuk dan hantaran aliran terkurangi ke tenaga dan aliran apapun yang diinginkan untuk menjaga tekanan yang telah diatur sebelumnya. Pengontrol bertingkat menurunkanaliran dalam suatu tingkat yang sangat tajam.Pompa dengan sistem kontrol bertingkat seharusnya dilengkapidengan katup pelepas tekanan (pressure relief valve), karena pengontrol jenis bertingkat mempunyai satu waktu konstan yang menyebabkan puncaktekanan amat tinggi daripada penyetelan nominal, ketika aliran secara tiba-tiba menghendaki penurunan. Ia juga sangat mudah terkena kontaminasi oli dan dapat berakibat fatal apabila kebersihan oli tidak terpelihara dan terkontrol dengan baik.Jenispengontrol bertingkat digunakan pada pompa sudu-sudu.Cincin bubungan dari pompa sudu-sudu dipegang kuat-kuat antara dua torak dengan perbandingan luas kira-kira 2 : 1, dan tekanan sistem dari saluran pompa ke luar bergerak ke dalam kedua torak. Tekanan sistemmaksimum sebelumnya disetel pada pegas yang dapat diatur dari katup pengarahnya.Ketika tekanan yang disetel sebelumnya tercapai, batang silinderkatup pengontrol digerakkan melawan pegas, dan ruangan torak yang besar dikeluarkan ke reservoar. Kemudian torak yang kecil akanmenggerakkan cincin rel ke dalam posisi lebih konsentris (ke sebelah kiri) dan hantaran pompa menurun ke aliran rata-rata yang diperlukan oleh sistem. Katup pengontrol akan kembali ke posisi penyetelan pegas, segera setelah tekanan sistem menurun di bawah tekanan penyetelan. Dengan demikian tekanan sistem terbuka kembali ke dalam torak yang besar dan cincin rel terdorong lagi ke dalam posisi aliran penuh.Pengaturan menurun (aliran. penuh ke aliran minimum) dapatmenyebabkan puncak tekanan ekstrim yang sekaligus dapat merusakpompa dan sistem. Sebuah katup pelepas tekanan kecil menghilangkanpuncak-puncak seperti itu.___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________142Gambar 3.68 Pompa sudu-sudu dengan pengontrol tekanan bertingkatJenis pengontrol tekanan bertingkat (lihat pada Gambar3.68),mengontrol sudut gandar (pelat ayun) pompa pemindahan variabel.Tekanan sistem disalurkan ke katup peraba (sensor) tekanan dan luasan cincin torak penyesuai. Seluruh luas penampang torak disalurkan kereservoar. Tekanan sistem maksimum sebelumnya disetel pada pegas katup peraba tekanan.Gambar 3.69 Pompa torak aksial dengan pengatur bertingkat___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________143Ketika tekanan (p) penyetelan dalam sistem dicapai, batang silinder katup tekan digerakkan melawan pegas, tekanan (p) kemudian disalurkan ke dalam seluruh luas penampang torak pada torak penyesuai, danhantaran pompa menurun ke aliran minimum yang dikehendaki olehsistem. Alitan rata-rata minimum sama dengan keboeoran dalam sistem atau aliran rata-rata mana saja yang disajikan oleh gerakan elemenpenggerak (silinder hidrolik).Pada pengontrol tekanan yang menggunakan kontrol penyesuaitekanan terpisah, tekanan sistem dihubungkan ke pegas besar torakberbeban. Bagian ini menahan cincin rel ke dalam posisi aliran penuh.Katup pelepas tekanan akan langsung mengatur aliran fluida ke reservoar apabila tekanan sistem melebihi batas penyetelan. Karena hasil penurunan tekanan yang melewati pembuluh tidak seimbang, maka katup sensortekanan dan ruangan torak besar dihubungkan ke tangki. Kemudian torak kecil akan menggerakkan cincin rel ke dalam posisi konsentris, danhantaran pompa menurun sesuai dengan kebutuhan sistem.3.7.4. Klasifikasi pompa hidrolikSeperti telah diuraikan di muka bahwa ada tiga jenis pompa hidrolik yang banyak digunakan di industri-industri menengah sampai industri berat. Pompa-pompa itu adalah pompa roda gigi, pompa sudu-sudu, dan pompa torak. Pemakaian dan efisiensi merupakan hal yang sama pentingnya dengan operasi dan akan membantu dalam diagnosa masalah hidrolik. Karena begitu banyak dan bervariasi jenis dan sistem hidrolik dan pompa, tidaklah mudah untuk menjamin pompa mana yang paling baik untuksistem tertentu tanpa mengetahui lebih dulu informasi-informasi yang .ielas pada sistem tersebut. Meskipun demikian dapatlah dipertimbangkan hal-halyang tidak diinginkan pada jenis-jenis pompa, sehingga sangat membantu dalam menjatuhkan pilihan pompa dan sistem bagaimana yang cocokdigunakan pada sistem hidrolik tersebut.Ukuran pompa adalah faktor pertama yang harus dipertimbangkandalam memilih pompa untuk sistem hidrolik. Kebanyakan dalam sistem hidrolik hanya terdapat ruangan yang sangat terbatas untuk ruanganpompa. Tetapi dengan banyaknya jenis pompa dan ukuran pompa yang tersedia, itu bukanlah suatu masalah yang besar, jika sistem tidakmemerlukan pompa sebagaimana pada unit-unit yang besar. Dalam hal ini ruangan untuk pompa tanpa menghiraukan ukurannya akan tersedia,karena hal-hal atau persyaratan lain yang lebih penting tidak dapatditinggalkan begitu saja.Faktor yang kedua adalah hantaran pompa (debit), tekanan, dan kecepatan putaran pompa. Ketiga aspek ini juga menempati posisi tertentu dalam memilih pompa. Karena hal ini erat hubungannya dengan gaya dan kapasitas suatu sistem hidrolik. Kebanyakan pompa dinilai atau didasarkanpada volume yang dapat dihasilkan dalam jumlah waktu ter-tentu. Dan ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________144biasanya ditunjukkan dalam liter per menit (L/men).Istilah hantaran ini sering juga disebut; hantaran rata-rata, kapasitaspelepasan, atau bahkan debit dan ukuran. Tanpa menghiraukan kelas penilaiannya, faktor tersebut tidaklah dapat berdiri sendiri. Haruslahdilengkapi oleh figur yang menyatakan jumlah tekanan balik dankemampuan pompa untuk bertahan, dan masih memproduksi kelashantarannya, karena tekanan bertambah kebocoran dalam pompa juga bertambah dengan demikian volume minyak yang dihantarkan justrumenurun. Kecepatan pompa juga harus dimasukkan dengan volume rata-rata untuk kedua alasan. Pertama, pada pompa pemindahan tetap, aliran adalah berhubungan langsung dengan kecepatan pompa, kecepatan lebih besar lebih banyak fluida dipindahkan. Kedua, berapa kecepatan pompa dibutuhkan untuk memproduksi suatu aliran tertentu dinyatakan dalam kecepatan gerakan mekanik putaran pompa (dalam putaran per menit = rpm).Tambahan pula, hantaran pompa rata-rata, sebagai contoh pada pompa terbaca; 60 liter/menit dengan 140 kg/cm2 pada putaran 2100 rpm. Biasanya suatu pompa mempunyai perubahan hantaran rata-rata,berkenaan dengan hantaran rata-rata sesaat. Penilaian ini menyatakan batastertinggi suatu pompa untuk beroperasi, dipandang dari segihantaran, kecepatan pompa dan tekanan dalam satu periode waktu masih memberikan umur pemakaian yang cukup.3.7.5.Efisiensi pompaFaktor efisiensi pompa juga merupakan hal yang penting. Seberapabesar dapat melakukan kerja adalah suatu hal yang menentukan dalam pemilihan pompa. Secara teori suatu pompapemindahan positifmengubah jumlah fluidahidrolik sama dengan pe-mindahan geometris (debit) per putaran poros pompa, dan aliran keluarnya harussebanding dengankecepatan putar porospompa. Walau demikianaliran ke Iuar sebenarnyalebih kecil daripadapemindahan secara teoritis dikarenakan olehkebocoran dalam atauselip.Gambar 3.70 Kurva tenaga masuk - efisiensi___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________145Karena tekanan dalam sistem hidrolik bertambah, kebocoran dalam yang melewati sela-sela pasangan gerakan dan penyekat juga akanbertambah, dengan demikian efisiensi terhadap volume (volumetricefficiency) akan menurun (lihat Gambar 3.70). Dan hal yang perlu diingat bahwa dalam perhitungan didapatkan secara teoritis, tetapi untukmengetahui lebih jelasnya spesifikasi itu didapatkan pada data-data teknis buku petunjuknya.Dalam ukuran fisiknya, akan ditemukan bahwa ketiga jenis pompa itu dijumpai dari ukuran kecil sampai besar. Dari ketiga jenis itu, pompa roda gigi adalah yang terkecil, pompa torak yang terbesar dan pompa sudu-suduberada di antara keduanya.Angka efisiensi suatu pompa ditentukan oleh tiga faktor yang meliputi :xEfisiensi volumetrik xEfisiensi mekanik xEfisiensi tenaga.Efisiensi volumetrik adalah perbandingan volume aliran yangdihasilkan terhadap volume aliran teoritis pada suatu pompa. Dan hal yang paling dominan pada penentuan efisiensi volumetrik ini adalah kebocoran-kebocoran dalam suatu sistem. Efisiensi mekanik adalah perbandingan antara keseluruhan efisiensi terhadap efisien volumetrik dari suatu pompa. Faktor yang membedakan pada jenis efisiensi ini adalah karena gesekan, keausan pada bagian-bagian yang bergerak dan bergesekan.Efisiensi tenaga adalah perbandingan antara tenaga masuk terhadap tenaga yang dihasilkan. Biasanya tenaga masuk yang dipakai adalahtenaga listrik dan satuan tenaganya dalam watt detik. Kemudian tenaga yang dihasilkan adalah berujud tenaga mekanik dalam kilogram meter per detik. Kedua besaran ini dapat dikonversikan menjadi tenaga kuda (PK). Sehingga didapat tenaga yang dihasilkan (dikeluarkan) lebih kecil daripada tenaga yang dipakai. Dengan demikian angka efisiensinya akan lebih kecil daripada satu (100%).Pampa roda gigi mempunyai angka efisiensi volumetrik antara 85 sampai 96%, pompa sudu-sudu berkisar antara 85 - 93%, dan pompa torak mempunyai angka efisiensi volumetrik tertinggi yakni sampai 98%.Efisiensi volumetrik (Kv) menentukan kebocoran dalam rata-rata pada putaran per menit (rpm) dan tekanan tertentu (p). Semua pompamemerlukan aliran dalam untuk melumasi bagian-bagian bergerak dalam pompa. Efisiensi volumetrik dapat ditentukan seperti hitungan berikut : %100minminu teoritisdahanPesebenarnyadahanPevvolumetriceffisiensiη___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________146Efisiensi tenaga (Kp)merupakan besaran yang seringkali digunakan dalam hitungan pemompaan, dan angka efisiensi ini adalah gabungan dari efisiensi volumetrik dan efisiensi mekanik, hal ini menggambarkan kerugian karena gesekan. Dan biasanya angka ini dinyatakan dalam prosentase. Rumus yang digunakan untuk menghitung efisiensi tenaga adalah : %100enagau dipakaiyangTenagadihasilkanyangTenagapteffisiensiηPerhitungan tenagaRumus dasar yang dipakai untuk menghitung tenaga pompa seeara teoritis(p)dapat dinyatakan dalam suatu segitiga.Rumus dasar itutermasuk efisiensi tenaganya.Contoh:Hitunglah tenaga pompa yang diperlukan (p) dalam kilowatt apabila pompa memindahkan fluida sebanyak 105 liter/menit (Q) pada tekanan 4 MPa (p). Efisiensi tenaganya (f/p) adalah 90%.%100)(u tenagaEffisiensiratarataaliranxTekananWdigunakanyangTenagakWkWdigunakanyangTenaga7.79060101010010510.4)(336 uuuuu Sedangkan rumus dasar untuk menghitung aliran pompa rata-rata (Q) atau disebut juga debit, keeepatan poras pompa (n) dan volume pemiu.dahan geometris juga dapat dinyatakan dalam segitiga sederhana. Rumus dalam segitiga tersebut juga termasuk efisiensi volumetrik (Kv) :___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________147Contoh:Hitung pcmindahan geomctris yang diperlukan dalam liter, apabila pompa diputar pada kecepatan 1440 rpm dan harus mampu menghantarkan aliran rata-rata 2 liter setiap detik. Efisiensi volumetriknya (Kv) adalah 98%.ltrVdahanPeEffisiensiPutaranratarataAliranVdahanPe08503.09014401010100602)(min100)(min33 uuuuu uu Contoh:Hitung aliran rata-rata suatu pompa (Q) apabila pompa tersebut digerakkan pada 1450 rpm dan pemindahannya (V) adalah 0,6 liter.Efisiensivolumetrik diperkirakan sebesar 96%.dtkltrVdahanPeEffisiensiPutaranVdahanPeratarataAliran/92.131006010109614506.0)(min100)(min33 uuuuu uu Dalam memilih pompa seharusnya tidak bersandar pada dasar-dasarempiris. Faktor-faktor penting seharusnya ditentukan dan dipertimbangkan sebelum jenis pompa sebenarnya dipilih. Faktor-faktor tersebut meliputi :xTekanan sistem maksimum yang diperlukan untuk menghasilkan gaya keluar yang cukup dengan elemen-elemen penggeraknya.xAliran maksimum (puncak) yang diperlukan, atau aliran rata-rata yang diperlukan apabila dalam suatu sistem menggunakan akumulator.xKemampuan pompa, kesanggupan beroperasi, mudah dalampemeliharaannya, harga pembelian awal, dan tingkat keberisikanpompa.xKontrol aliran pompa selama tahap-tahap sistem tidak bergerakpemindahan tetap atau tidak tetap.___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________148Pompa pemindahan tidak tetap dengan kontrol (pengaturan) yang kompleks makin lama makin banyak dipakai di industri-industri modern.Harga pembelian pompa-pompa jenis ini hampir mencapai sepuluh kali lipat harga pompa pemindahan tetap. Walau demikian banyak kelakuan-kelakuan pompa yang menguntungkan sehingga mengimbangi harga yang tiuggi apabila tenaga yang dipakai dikurangi (diturunkan) dan kompleksitas sistem dapat disederhanakan.Pompa pemindahan tetap dan tidak tetap keduanya adalah jenis pompa pemindahan positif. Pada pompa pemindahan tetap jumlah aliran pada setiap putaran poros pompa tidak dapat diubah (tetap). Sehingga volumepemindahannya hanya dapat diubah dengan mengubah putaran porosnya. Semenjak industri sistem hidrolik menggunakan motor listrik dengan kecepatan tetap sebagai penggerak utamanya, tidak begitu banyak pompa pemindahan tetap digunakan.Katup pengontrol aliran dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan perpindahan elemen penggeraknya. Tetapi katup pengontrol aliran juga dapat membantu adahya timbul panas dari suatu sistem. Pada rangkaian yang menggunakan pompa pemindahan tetap, elemen penggerakmemerlukan perubahan aliran rata-rata selama operasi, maka pompapemindahan tetap harus disesuaikan untuk menghantarkan aliran tertinggi yang diperlukan. Apabila aliran diperlukan hanya sedikit, kelebihan aliran pompa harus dibuang melalui sistem katup pelepas pada tekanan sistem maksimum. Hal ini mengubah energi yang tidak diinginkan langsungmenjadi panas. Untuk alasan ini pompa pemindahan tetap seharusnyahanya digunakan pada rangkaian kecepatan konstan, atau pada rangkaian dimana lama waktu pengontrolan kecepatannya sangat pendek, misalperedaman ujung (end-cushioning) atau penurunan beban pendek. Meski demikian pompa pemindahan tetap masih banyak digunakan dan dapat bekerja dengan baik. Tetapi penting sekali bahwa pompa pemindahantetap harus dipertimbangkan seteliti mungkin terhadap kecepatan (aiiran rata-rata) yang diperlukan.Biasanya, pompa pemindahan tetap hanya cukup mampu apabilatanpa pernyataan-pernyataan berikut :xTekanan sistem harus dijaga pada suatu elemen penggerak mati.xRangkaian hidrolik beroperasi pada daerah kecepatan yang lebar.xPompa tidak dapat tak berbeban dengan desain rangkaian selamaperiode langsam.xBagian siklus elemen penggerak harus dioperasikan pada kecepatanyang rendah.Efisiensi penggunaan sumber energi yang tersedia telah menjadipersoalan yang penting. Oleh karena itu tenaga ahli sangat berhati-hatidalam mengevaluasi syarat-syarat tenaga dari suatu mesin dan peralatan baru, dan tenaga-tenaga ahli tersebut tak henti-hentinya mencari cara baru ___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________149untuk mengurangi tuntutan energi terhadap batas kemungkinan palingrendah.Penghematan energi, pompa pemindahan tidak tetap sangatmembantu untuk mengatasi cacad pada sistem hidrolik yang telah menjadi sifatnya yaitu tidak hemat. Pompa pemindahan tidak tetap hanyamenghantarkan aliran apabila diperlukan oleh sistem (elemen penggerak). Keuntungan atau kelebihan yang paling menonjol pada pompa pemindahan tidak tetap bahwa panas tidak ditimbuikan oleh pergerakan fluida dalam suatu rangkaian ketika tidak ada elemen penggerak yang dijalankan.Bahkan ketika pompa pemindahan tetap sedang dalam keadaan tidak berbeban, energi diubah menjadi panas dengan mudah karena oli dalam kondisi bergerak. Di sini lain pompa pemindahan tak tetap (variabel) dapat dikontrol untuk menghasilkan energi hanya ketika diperlukan. Dengandemikian tidak ada panas yang timbul dan energi terbuang. Di samping itu, pompa pemindahan tak tetap sering membatasi atau menurunkankebutuhan untuk katup penurun tekanan atau pengatur aliran, maka dari itu seimbang dengan harga awal yang lebih tinggi pada pompa jenis itu. Apabila diklasifikasikan kemampuan jenis-jenis pompa itu dapatlahditabulasikan seperti pada tabel berikut.Tabel 11 Klasifikasi jenis pompaSelain itu menurut jenisnya pompa-pompa hidrolik itu dapatdikelompokkan menurut cara kerjanya sepertipada awal subbab 3.7.___________________________3.Prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT______________________________________1503.8. Distribusi pada Sistem hidrolik Distribusi oli dari tangki untuk pembangkitan energi pada aktuator secara berurutan dimulai dari : (1) tangki/reservoir, (2) pompa hidrolik ataupembangkit energi hidrolik, (3) filter, (4) relief valve (pengaman), (5)control valve atau katup pengontrol, dan (6) aktuator (silinder hidrolik atau motor hidrolik. Penyaluran oli tersebut memerlukan media berupa pipa saluran atau selang. Untuk pompa hidrolik, relief valve, katup kontrol dan aktuator akan dibicarakan dalam bab atau subbab tersendiri. Disini akan dibahas secara garis besar mengenai reservoir, filter, pendinginan oli, dan pipa saluran sebagai bagian dari distribusi sistem hidrolik.3.8.1ReservoarRuangan penyimpan fluida (oli) digunakan tangki atau sering jugadisebut reservoar. Fluida dijaga tetap bersih dengan menggunakansaringan kasar (strainer), saringan halus (filter) atau pemisah magnetik sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Apabila tangki ini dirancang dan dikonstruksi benar-benar, mempunyai efek terhadap fungsi dan pengaruh daya guna dari suatu sistem hidrolik. Pada prinsipnya reservoarmempunyai sejumlah fungsi penting yang meliputi :xReservoar menyimpan fluida sehabis dipakai dari sistem hidrolik, dan bekerja sebagai penahan terhadap fluktuasi(gejolak) fluida yang disebabkan oleh pemindahan aliran yang tidak sama pada elemen penggerak (sistem).xReservoar mampu membuang panas yang ditimbulkan oleh tenaga yang hilang pada elemen penggerak dan elemen pengatur (katup).xReservoar menetralisir adanya buih dan gelembung yang ditim-bulkan, sehingga buih dan gelembung dapat terpisah dari fluida hidroliknyaxReservoar dapat mengendapkan kotoran-kotoran fluida, endapan itu berada di bagian bawah reservoar, sehingga bebas dari fluidanya.Untuk melaksanakan fungsi-fungsi di atas, persyaratan rancangantertentu hampir untuk setiap pemakaian di industri.Reservoardikonstruksi dari pelat baja yang disambung dengan sambungan las,dengan kaki mengangkat reservoar di atas lantai (landasan). Dengan cara ini akan memberikan pendinginan oleh sirkulasi udara sekitar ke seluruh dinding reservoar dan bagian bawahnya, sehingga pemindahan panasnya menjadi optimal.Untuk pemakaian stasioner, biasanya reservoar dirancang untukmenempatkan motor beserta pompa di atasnya demikian juga katup pengarah dan pengatur tekanannya. Untuk keperluan ini konstruksireservoar diharuskan, cukup kuat (kaku) dan rata bagian atasnya. Bagian Next >