< Previous________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________41Gambar skema seperti pada gambar 3.5. dan 3.6. untuk sistemhidrolik yang kompleks, misalnya dengan silinder kerja lebih dari dua atau tiga (misal pada bulldozer-seperti terlihat pada gambar 3.7 dan 3.8) akan sulit menggambarkannya. Selain terlihat ruwet, tidak praktis, dan juga sulit menyeragamkan gambar-gambar dari berbagai pabrik pembuat komponenhidrolik. Untuk mengatasi hal itu, maka skema gambar dalam sistemhidrolik cukup digambarkan dalam bentuk simbul-simbul yang tentunya sudah distandarkan/dinormalisasikan.Dari skema gambar 3.5. dapatdisederhanakan gambarnya menjadi gambar 3.8.di halaman 42.Gambarini disebut sebagai diagram sirkuit sistem hidrolik. Pembahasan tentang diagram sirkuit sistem hidrolik akan diuraikan pada bab-bab selanjutnya.Gambar 3.7 Skema sistem hidrolik pada bulldozer________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________42Gambar 3.8 Diagram sirkuit sistem hidrolik (bulldozer)Dari gerakan-gerakan yang dihasilkan oleh elemen kerja hidrolikdapat dimanfaatkan untuk untuk berbagai macam keperluan. Padaprinsipnya elemen kerja hidrolik menghasilkan dua macam gerakan utama. Gerakan linear (lurus) dihasilkan dari elemen kerja silinderhidrolik(hydraulic linear cylinders) dan gerakan putar dihasilkan dari elemen kerja motor hidrolik (hydraulic rotary motors).________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________43Uraian selengkapnya dari elemen kerja hidrolik akan dibahas pada bab yang membicarakan secara mendalam tentang elemen kerja hidrolik pada bab-bab selanjutnya.Dengan melihat kemampuansistem hidrolik tentu tidak semua sistem gerakan dapat dipenuhidandapatdiatasi oleh elemenkerja hidrolik. Adakalanya lebihmenguntungkanmenggunakansistem pneumatik, mekanik atau elektrik.Tentu tergantung dari lingkungan dan kompleksitas jenis pekerjaan.Bahkan lebih sering denganmenggabung dua atau tiga sistem energi dalam satu sistem gerakan (komplemen).Jelasnya sistemhidrolik dapat digunakan untukindustri-industri ringan maupunberat.Sebagai gambaran, berikut diuraikan tentang keuntungan dan kerugian sistem hidrolik.Gambar 3.9 Sistem hidrolik sederhanaPerbandingan antara sistem hidrolik dan sistem mekanik : a.Keuntungannya :1)Dapat menyalurkan torsi dan gaya besar2)Pencegahanover load tidak sukar3)Control gaya pengoperasian mudah dan cepat4)Pergantian kecepatan lebih mudah5)Getaran halus6)Daya tahan lebih lamab.Kerugiannya :1)Peka terhadap kebocoran2)Peka terhadap perubahan temperatur3)Kadang-kadang kecepatan kerja berubah4)Kerja sistem salurannya tidak sederhana (kompleks)Keuntungan-keuntungan sistem energi hidrolik :1.Dibandingkan dengan sistem energi mekanik yang memiliki kelemahan dalam hal penempatan posisi tenaga transmisinya, pada sistem energi hidrolik saluran-saluran energi hidrolik dapat ditempatkan pada hampir ________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________44setiap tempat. Pada sistem energi hidrolik tanpa menghiraukan posisi poros terhadap transmisi tenaganya seperti pada sistem energimekanik. Energi hidrolik lebih fleksibel dari segi penempatan transmisi tenaganya.2.Dalam sistem hidrolik, gaya yang relatif sangat kecil dapat digunakan untuk menggerakkan atau mengangkat beban yang sangat besardengan cara mengubah sistem perbandingan luas penampang silinder. Hal ini tidak lain karena kemampuan komponen-komponen hidrolik pada tekanan dan kecepatan yang sangat tinggi. Komponen penghasil energi yang kecil (pompa hidrolik) dapat memberikan tenaga yangsangat besar (silinder hidrolik). Bila dibandingkan dengan motor listrik yang mempunyai tenaga kuda yang sama, pompa hidrolik akanmempunyai ukuran yang relatif ringan dan kecil. Sistem energi hidrolik akan memberikan kekuatan tenaga kuda yang lebih besar pada ukuran yang sama dibanding dengan sistem energi lain.3.Sistem hidrolik menggunakan minyak mineral sebagai media pemindah gayanya. Pada sistem ini, komponen-komponen yang salingbergesekan terselimuti oleh lapisan minyak (oli), sehingga pada bagian-bagian tersebut dengan sendirinya akan terlumasi. Proses inilah yang akan menurunkan gesekan. Juga dibandingkan dengan sistem energi mekanik, bagian-bagian yang bergesekan lebih sedikit. Terlihat dari tidak adanya roda-roda gigi, rantai, sabuk dan bagian lain yang saling bergesekan. Dengan demikian sistem hidrolik mampu beroperasi lebih aman.4.Energi mekanik yang dihasilkan dari pengubahan energi hidrolik(silinder hidrolik) dengan mudah dikontrol menggunakan katup kontrol arah/tekanan. Juga beban-beban lebih dengan katup-katup pembocor(relief valves) mudah pengatasannya. Berbeda dengan sistem energi lainnya, pengontrolan beban dan pengatasan beban lebih lebih sukar. Karena bila beban lebih ini tidak dengan segera diatasi akan merugikan komponen-komponen itu sendiri. Sewaktu beban melebihi penyetelan katup yang sudah ditentukan, pemompaan langsung dihantarkan ke reservoir(tangki) dengan batas-batas tertentu terhadap torsi dangayanya. Katup pengatur tekanan juga memberikan penyetelan batasjumlah gaya/torsi tertentu, misal dalam operasi pencekaman ataupengekleman.5.Kebanyakan motor-motor listrik (pada sistem energi listrik) beroperasi pada kecepatan putar yang konstan. Pada sistem energi hidrolik, motor-motor hidrolik dapat juga dioperasikan pada kecepatan yang konstan. Meskipun demikian elemen kerja (baik linier maupun rotari) dapat dijalankan pada kecepatan yang berubah-ubah dengan cara merubah volume pengaliran/debit atau dengan menggunakan katup pengontrol ________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________45aliran.6.Pada sistem energi lain akan mengalami kesulitan ketika menginginkan pembalikan gerakan. Biasanya untuk membalik arah gerakannya harus menghentikan sistem secara penuh, baru dilaksanakan pembalikan arah gerakannya. Pada sistem hidrolik, pembalikan gerakan padaelemen kerja dapat dilakukan dengan segera pada kecepatanmaksimum tanpa menimbulkan rusak sedikitpun. Sebuah katup kontrol arah 4/2 (4 lubang saluran, 2 posisi) atau pompa hidrolik yang dapat dibalik memberikan kontrol pembalikan, sementara katup pengaturtekanan melindungi komponen-komponen dari tekanan yang melebihi.7.Pada motor listrik (sistem energi listrik) dalam keadaan berputar, bila tiba-tiba dipaksa untuk berhenti karena beban melebihi, sekringpengaman akan putus. Gerakan akan berhenti. Untuk menghidupkan kembali memerlukan persiapan-persiapan untuk memulainya,disamping harus mengurangi beban. Pada sistem energi hidrolik, begitu pompa tidak mampu mengangkat, maka beban berhenti dan dapat dikunci pada posisi mana saja. Setelah beban dikurangi, dapatdijalankan saat itu juga tanpa harus banyak persiapan lagi.8.Pada sistem hidrolik, tenaga dapat disimpan dalam akumulator,sewaktu-waktu diperlukan dapat digunakan tanpa harus merubah posisi komponen-komponen yang lain. Pada sistem energi yang lain, tidak mudah dilakukan/akan mengalami kesulitan dalam penyimpanantenaga.Kelemahan sistem energi hidrolik :Sistem hidrolik memerlukan lingkungan yang betul-betul bersih. Komponen-komponennya sangat peka terhadap kerusakan-kerusakan yangdiakibatkan oleh debu, korosi, dan kotoran-kotoran lain. Juga pengaruh temperatur yang dapat mempengaruhi sifat-sifat minyak hidrolik. Karena kotoran akan ikut minyak hidrolik yang kemudian bergesekan denganbidang-bidang gesek komponen hidrolik mengakibatkan terjadinyakebocoran hingga akan menurunkan efisiensi. Dengan kondisi itu, maka sistem hidrolik membutuhkan perawatan yang lebih intensif, hal yang amat menonjol bila dibandingkan dengan sistem energi yang lain.Demikianlah keuntungan dan kelemahan sistem hidrolik, namun secarakeseluruhan sistem energi hidrolik masih banyak keuntungannnyadibanding kerugiannya. Inilah keunggulan sistem hidrolik. Maka tidakmengherankanbila sistem hidrolik sangat luas diterapkan pada berbagai bidang industri baik ringan maupun berat. Pada bab 2 telah dibicarakan tentang karakteristik fluida secara umum. ________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________46Fluida hidrolik yang berujud minyak oli merupakan bagian yang sangat penting pada suatu sistem hidrolik. Sesungguhnya formulasi dan aplikasi dari fluida hidrolik adalah berupa cabang ilmu pengetahuan tersendiri. Pada prinsipnya fluida dapat berbentuk cair atau gas. Istilah fluida dalam hidrolik datang dari istilah umum yang berbentuk cair dan digunakan sebagai media pemindah daya atau tenaga. Dalam bab ini, fluida berarti fluida hidrolik khususnya minyak oli atau fluida khusus tahan api berupa senyawa dari bahan-bahan sintetis.Fluida hidrolik dalam applikasinya mempunyai empat fungsi utama, yaitu : (1) sebagai pemindah (penerus) gaya, (2) pelumas pada bagian-bagian yang bergesekan, (3) pengisi celah (seal) jarak antara dua bidang yang melakukan gesekan, dan (4) sebagai pendingin atau penyerap panas yang timbul akibat gesekan.Sebagai penerus gayaAplikasi fluida sebagai penerus gaya, fluida harus dapat mengalir dengan mudah melalui komponen-komponen salurannya. Terlalu banyak hambatan untuk mengalir, akan sangat besar tenaga yang hilang. Fluida sedapat mungkin harus mempunyai sifat tidak kompresibel sehinggagerakan yang terjadi pada saat pompa dihidupkan atau katup dibukadengan segara dapat dipindahkan.Fluida sebagai pelumasanSebagian besar pada komponen hidrolik, pelumasan bagian dalam disediakan oleh fluida cair. Elemen pompa dan komponen-komponen lain yang bergesekan saling meluncur satu dengan dengan lainnya, sehingga antara dua bidang yang melakukan gesekan itu perlu diberi lapisan film minyak, untuk menjaga agar dua bidang itu tidak terjadi kontak langsung atau bergesekan langsung. Untuk menjamin umur pemakian komponen hidrolik lebih lama, kandungan oli harus terdiri dari bahan-bahan tambah utama yang diinginkan untuk menjamin karakteristik anti keausan yang tinggi. Tetapi tidak semua oli hidrolik mesti mengandung bahan tambah.Perusahaan komponen hidrolik terkemuka VICKERS di AS memuji erabaru industri oli hidrolik yang mengandung bahan tambah untukmenurunkan keausan dalam jumlah yang cukup. Untuk pelayanan hidrolik secara umum, jenis minyak oli hidrolik semavcam ini memberikanperlindungan yang baik terhadap pemakaian pompa dan motor, dan yang menguntungkan lagi adalah umur pelayanan pemakaiannnya panjang.Disamping oli memberikan campuran yang sangat bagus juga sifatperlindungan terhadap proses koorosi sangat baik pula. Jenis oli semacam ini dikenal sebagai oli anti keausan.Pengalaman menunjukkan bahwa oli otomotif untuk poros engkol ________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________47dengan viskositas SAE10 W dan 20-20W, yang mempunyai tanda huruf “SC”, “SD”, atau “ SE” adalah sangat cocok dan bagus untuk pelayanan beberapa sistem hidrolik apabila pada sistem itu terdapat sedikit air atau tidak sama sekali. Efek sebaliknya bahwa bahan tambah “deterjen”cenderung untuk menahan air dalam ikatan campuran yang padat dan mencegah pemisahan terhadap air, bahkan untuk waktu yanglamasekalipun. Patut dicatat kiranya bahwa sangat sedikit masalah air dalam oli telah memberikan pengalaman berharga selama ini dalam penggunaan oli poros engkol dalam sistem-sistem permesinan hidrolik. Kondensasi secara normal bukanlah suatu masalah yang berarti. Tentunya oli semacam ini sangat dianjurkan untuk sistem-sistem hidrolik dalam permobilan.Sebagai pengisi (sealing)Dalam hal tertentu, fluida adalah hanya sebagai pengisi (penutup) terhadap tekanan di dalam suatu komponen hidrolik.Sebagai pendinginSirkulasi minyak oli melalui pipa-pipa penghantar dan seluruh dinding bak penampung (reservoir) akan menyerap panas yang ditimbulkan dalam sistem hidrolik. Disamping fungsi-fungsi utama diatas, fluida hidrolik akan lebih baik apabila memenuhi persyaratan-persyaratan, antara lain :xMampu mencegah korosi atau kontaminasixMampu mencegah adanya pembentukan endapan, getah oli dan pernisxTidak mudah membentuk buih-buih olixMemelihara kestabilan dengan sendirinya, dengan cara demikian akan mengurangi ongkos penggantian fluidaxSecara relatif mampu menjaga nilai kekentalan walau dalam perbedaan temperatur tinggixMemisahkan kandungan airxSesuai atau cocok dengan penyekat dan gasket yang dipakai pada komponen Syarat-syarat kualitas yang harus dipenuhi sering dijumpai adanya hasil campuran khusus dan tidak boleh di hadirkan pada setiap jenis fluida.3.1. Massa, Tekanan, Gaya Definisi dan perhitungan dalam satuan Internasional (SI) Sebuah massa(diartikan sebagai sekumpulan materi) sebesar 1 kgmengakibatkan gaya berat sebesar 1 kp diatas tanah.Menurut Hukum Dasar NewtonF = m . aGaya = massa . percepatan________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________48 Kg2smMenurut sistem lama, percepatan gravitasi dinyatakan dengan g dan percepatan umum a :F= m . g1 Kp= 1 kg . 9,81 2sm= 9,81 2.smKgMenurut sistem satuan SI gaya diberi satuan Newton (N)1 N = 1 Kg . 1 2sm= 1 2.smKgdengan demikian : Untuk keperluan praktis umumnya : 1 Kp ˜ 10 N ˜ 1 da N Tekanan, adalah salah satu pengukuran yang penting dalam hidrolik, yang didevinisikan sebagai gaya per satuan luas. P=AFDahulu tekanan diberi satuan 2cmkp12cmkp= 1 atm 1 (atmosfer)Karena sekarang Newton yang digunakan sebagai satuan gaya maka :1 bar= 1,02 2cmkp12cmkp= 0,98 barJika digunakan satuan SI untuk gaya (N) dan luas m2, maka kita dapatkan satuan tekanan dalam Pascal, dimana :1 Pa= 1 2cmNKarena satuan Pascal dalam praktiknya mengalikan angka yang1 bar= 10 2cmN= 1 2cmdaN1 Kp = 9,81N________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________49besar maka satuan Bar (bar) lebih sering dipergunakanTekanan dapat juga diberikan dalam psi (pounds-force per square inch).Petunjuk: Sistem SI tidak mencakup satuan ini.Dengan catatan ukuran tekanan dalam satuan bar menyatakantekanan absolut.Dibidang hidrolik umumnya tekanan kerja diberi simbul p yangmenunjukkan tekanan yang cukup tinggi diatas tekanan atmosfer.3.2. Tekanan HidrolisDi bawah kondisi kondisi statik dan tanpa gaya-gaya dari luar,tekanan pada setiap titik dalam suatu sistem fluida adalah sebandingterhadap ketinggian daripada kolom fluida di atas titik tersebut. Tekanan dalam sistem SI disebutkan dalam satuan pascal.3.3. Hidrostatika3.3.1. Tekanan Hidrostatik (gravitasi)Dalam sebuah kolom zat cair terdapat tekanan yang berasal dari berat zat cair tersebut terhadap suatu luas. Besarnya tekanan tergantung dari tinggi kolom zar cair (h), kerapatan ( ? ), percepatan gravitasi (g).Gaya gravitasi F = ?.g.h Gambar 3.10a Kolom zat cairGambar 3.10b Prinsip Hukum Pascal1 bar = 100.000 Pascal (P)I bar= 14.5 psi________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________50Kalau bentuk tangki yang digunakan berbeda, diisi dengan cairan yang sama, maka tekanan pada tempat tertentu hanya tergantung dan tinggi kolom zat cair :321PPP (lihat gambar 3.1a)Tekanan hidrostatik menghasilkan gaya tekan pada dasar tangki.Jika tekanan (seperti gambar 3.1a) dalam tangki yang berbedabentuknya bekerja pada luas yang sama (A1 = A2 = A3) maka gaya F1 F2F3 juga sama (F1 = F2 = F3)3.3.2. Tekanan akibat gaya luar (Hukum Pascal) Hukum Pascal menyatakan :“Tekanan yang bekerja pada suatu zat cair pada ruangan tertutup, akan diteruskan ke segala arah dan menekan dengan gaya yang sama pada luas areayangsama”. Artinya, gaya yang bekerja di setiap bagian darisistemhidrolik akan meneruskan tekanan yang sama ke segala arah didalam sistem.Jika sebuah gaya F bekerja pada fluida tertutup melalui suatupermukaan A (gambar 3.1b), maka akan terjadi tekanan pada fluida. Tekanan akan tergantung dari gaya yang bekerja tegak lurus ataspermukaan dan luas.Dimana :p dalam barF dalam NA dalam cmTekanan bekerja ke semua arah dan serentak. Jadi tekanan di semua tempat sama. Hukum ini berlaku selama gaya tarik bumi dapat diabaikan, yang semestinya ditambahkan dalam perhitungan sesuai dengan tinggi zat cair. Aplikasihukum Pascal dalam hidrolik dapat dijelaskan sebagai berikut. Gaya F1 pada tabung kecil dengan luasan A1 akan menghasilkan tekanan fluida p. Berdasar hukum Pascal, p akan menyebabkan gaya F2 = p.A2. Karena A2 = 10 A1, maka F2 = 10 F1.p = AFNext >