< Previous________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________51 Gambar 3.11 Contoh perhitungan aplikasi hukum Pascal3.3.3. Perpindahan Gaya HidrolikBentuk tangki bukan merupakan suatu faktor yang penting karena tekanan dapat bekerja kesemua sisi dan besarnya sama. Untuk dapat bekerja dengan tekanan yang berasal dari gaya luar, kita menggunakan sistem seperti pada gambar 3.3.Jika kita menekan dengan gaya F1 atas permukaan A maka kita dapat rnenghasilkan tekanan :p = 11AFTekanan P beraksi di seluruh tempat dan sistem tersebut, juga atas perrnukaanA2. Gaya yang dapat dicapai (sama dengan beban yangdiangkat).F = p . A2sehingga :11AF=22AFatauPerbandingan gaya sebanding dengan perbandingan luas. Tekanan dalam sistem seperti ini selalu tergantung dari besarnya beban danpermukaan yang efektif. Artinya tekanan dalam sistem meningkat sampai dapat mengalahkan hambatan yang gerakannya berlawanan dengangerakan fluida.Jika dengan gaya F1 dan permukaan A1 kita dapat menghasilkan 21FF = 12AA________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________52tekanan yang diperlukan untuk mengalahkan gaya F2 atas permukaan A2,maka beban F2 dapat ditingkatkan. (Kehilangan akibat gesekan tidakdiperhatikan).Perbandingan jarak S1 dan S2 dari dua piston. berbanding terbalik dengan perbandingan luas permukaanGambar 3.12. Perpindahangaya hidrolikGambar 3.13. Prinsip perpindahan tekananFungsi dari piston gaya W1 sama dengan piston W2W1= F1 x S1W2= F2 x S2Prinsip perpindahan tekananDua piston yang ukurannya berbeda dihubungkan secara kakudengan sebuah batang piston. Jika pada permukaan A1 diberi tekanan P1,maka dapat dihasilkan gaya F1 pada piston yang lebih besar. Gaya F1dapat dipindahkan pada piston yang lebih kecil melalui batang piston. Gaya ini sekarang bekerja atas permukaan A2 dan mengakibatkan tekanan P2(gambar 3.12). Karena kerugian akibat gesekan tidak diperhitungkan maka :F1 = F2 = FP1 . A1 = P2 . A2Dengan demikian P1 . A1 = F1P2 . A2 = F221SS=12AA________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________53AtauDalam perpindahan tekanan perbandingan tekanan berbandingterbalik dengan perbandingan luas permukaan.Hukum aliranJika fluida mengalir dalam pipa yang diameternya berubah, volume yang sama akan mengalir dalam waktu yang sama (gambar 3.13).Kecepatan volume aliran berubah :Volume aliran Q = tVQ = Volume aliran dalam liter/menitV= Volume dalam litert= Waktu dalam menitA= Luas penampangS = Jarak (panjang)Volume (V) = A . SDigunakan dalam Q = tsA..Jarak (s) per waktu (t) = kecepatan (v = ts)Dapat dihasilkan persamaan kontinuitas A1 . V1= A2 V2Q1= Q2Gambar 3.14. Hukum AliranHukum Energi (Persamaan Bernoulli)Hukum energi jika diterapkan pada fluida yang mengalir menyatakan bahwa seluruh energi dari sebuah aliran fluida tidak berubah selama tidak 21FF=12AA________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________54ada tambahan energi dan luar atau pemberian energi ke luar. Jika kita tidak memperhatikan bentuk-bentuk energi yang tidak berubah selama aliran, maka energi total terdiri dari:energi potensial :energi potensial (tergantung dari tinggi kolom zat cair) energi tekan (dari tekanan statik)dan energi kinetik : energi gerakan (tinggi tekan) tergantung darikecepatan aliran Persarnaan Bernoulli :Jika dihubungkan dengan energi tekanan, ini beranti :P total = Pst + ? . g . h + ρp. V2Pst= tekanan statis? . g . h = tekanan dari tinggi kolom zat cain2ρ . V2= tinggi tekanJika sekarang kita kita melihat persamaan kontinuitas dan persamaan energi, maka kita akan menghasilkan keadaan sebagai berikut :Apabila kecepatan bertambah karena pengurangan diameter,maka energi gerakan akan bertambah.Karena energi seluruhnya konstan, maka energi potensial atau energitekanan atau keduanya harus berubah, artinya dalam pengurangandiameter akan jadi tambah kecil. Namun perubahan energi potensial akibat pengurangan diameter hampir tidak dapat diukur. Dengan demikiantekanan statik berubah dengan tekanan normal, artinya tergantung darikecepatan aliran (gambar 3.15).Gambar 3.15. Tekanan Statikg . h + ρp+22v = konstan________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________55Pada sebuah unit hidrolik energi tekanan (tekanan statis) adalah faktor yang paling penting, karena tinggi zat cair dan kecepatan aliran sangat rendah.Kehilangan energi akibat gesekanJika fluida diam (tidak ada gerakan fluida), maka tekanan sebelum, selama dan sesudah posisi cekik atau secara umum pada saluran adalah sama. Jika fluida mengalir dalam suatu system, maka gesekan akanmengakibatkan panas. Dengan demikian sebagian dari energi berubah dalam bentuk energi panas, artinya adanya kerugian tekanan (gambar3.16).Gambar 3.16. Kerugian tekanan akibat gesekanEnergi hidrolik tidak dapat dipindahkan tanpa kerugian. Besarnya kerugian akibat gesekan tergantung dari : panjang pipa, kekasaran dinding pipa, banyaknya belokan pada pipa, diameter pipa, kecepatan aliran.Konfigurasi aliranKonfigurasi aliran dan juga kerugian akibat gesekkan berhubungan dengan diameter pipa dan kecepatan alirana)Aliran LaminarDalam aliran laminar masing-masing partikel fluida sampai kecepatan tertentu bergerak dalam lapisan yang seragam dan hampir tidak saling mengganggu (gambar 3.17)b)Aliran turbulenJika kecepatan aliran bertambah sedangkan diameter pipa sama, maka pada kecepatan tertentu (kecepatan kritis) perilaku aliran berubah. Aliran menjadi berolak dan turbolen. Masing-masing partikel bergerak tidak teratur pada satu arah tetapi saling mempengaruhi satu sama lain dan saling merintangi.________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________56 Gambar 3.17. Aliran Laminer Gambar 3.18. Aliran turbulenHambatan aliran dan kerugian hidrolik bertambah. Karena itu aliran turbolen ini tidak diinginkan pada unit-unit hidrolik (gambar 3.9)3.3.4. Bentuk Dasar dari Sistem HidrolikGambar 3.19 pada dasarnyamerupakan bentuk dasar darisebuah sistem hidrolik. Kitamembebani piston dari pompapiston tunggal dengan suatugaya tertentu. Gaya per satuan luas sama dengan tekananyang dihasilkan (p = F/A). Makin kuat kita menekan piston danmakin kuat gaya pada piston,maka tekanan akan makinmeningkat.GGambar 3.19. Bentuk dasar sebuah sistem hidrolik Tekanan itu meningkat, sampai berdasarkan luas silinder dapatmengalahkan beban (F = p. A). Jika bebannya konstan, maka tekanan tidakakan meningkat. Akibatnya tekanan tersebut bekerja sesuai dengan tahanan/resistensi yang arahnya berlawanan dengan aliran fluida. Oleh karena itu beban dapat dipindahkan, jika tekanan yang diperlukan dapat dicapai. Kecepatan gerak beban hanya tergantung pada volume fluida yang dimasukkan ke silinder. Dengan mengacu pada gambar 3.19 hal ini berarti, bahwa makin cepat piston diturunkan ke bawah, makin banyak fluida per satuan waktu yang dialirkan ke dalam silinder. Sehingga beban akanterangkat lebih cepat. Namun dalam praktiknya, kita harus memperbesar sistemini.________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________57Gambar 3.20. Sistem hidrolik sederhanaKita ingin memasang alat, yang mana kita dapat mengaturnya, misalnya kita ingin mengatur : arah gerakan silinder, kecepatan gerakan silinder dan beban maksimum silinder. Kita juga ingin mengganti pompa piston manual dengan pompa yang digerakkan terus menerus, untuk alasan efisiensi. Untukmempermudah pemahaman, akan ditunjukkan sebuah rangkaian hidrolik yang sederhana. Pompa 1 digerakkan melalui sebuah motor (motor elektrik atau motor bakar -lihat gambar 3.20). Pompa tersebut mengisap fluida dari tangki 2 dan mendorong fluida tersebut ke saluran sistem yang berikutnya dengan bermacam-macam ele-men, sampai silinder 4 (adalah merupakan motor hidrolik juga). Selama tidak ada hambatan kearah aliran fluida akan selalu terdorong ke depan. Silinder 4 pada akhir saluran,merupakan hambatan untuk aliran tersebut. Karena itu tekanan meningkat sampai dapat mengatasi hambatan, hingga silinder bergerak.________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________58Tekanan maksimum harus dibatasi, sehingga sistem terlindung dari beban yang terlalu tinggi (itu artinya sama juga dengan terlindung dari tekanan yang terlalu tinggi). Hal ini dapat dicapai melalui katup pengaman tekanan 3. Sebuah pegas sebagaigaya mekanik menekan sebuah bola atasdudukan.Tekanan di dalam pipa mempengaruhi permukaan bola. Menurut persamaan F = p . A bola terbuka jika gaya dari daerah tekanan X melebihi gaya pegas. Tekanan sekarang tidak meningkat lagi. Seluruh aliran dari pompamengalir kembali ke tangki melalui katup 3 (Gambar 3.21).Gambar 3.21 Cara kerja sistem hidrolik________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________59Apakah piston 4.1 denganbatang piston 4.2 bergerak ke dalam atau keluar silinderditentukan oleh katuppengontrol 5 (katup pengontrol arah) Gambar 3.22. Padagambar 3.11 fluida pada katup 5 mengalir dari saluransambungan P ke A ke siiinder. Jika piston 6 didorong kedalam katup pengontrol, makasambungan dari P ke Btercapai. Fluida sekarangmengalir dari pompa melaluikatup ke sisi yang lain darisilinder. Batang piston 4.2bergerak ke dalam. Bebansekarang bergerak ke arahyang lain. Fiuida dari ruangberhadapan di dorong kembali ke tangki melalui katuppengontrol 5 dari A ke T. Gambar 3.22. Posisi katup ketika beban bergerak masuk kedalam________________________________3. prinsip-prinsip dasar hidrolikTEKNIK ALAT BERAT_______________________________________60Volume fluida yang mengalir ke atau dari silinder harus diubah, jika kita ingin mempengaruhitidak hanya arahnya gerakan dan gaya, tetapi jugakecepatan gerakan beban. Hal itu, sebagai contoh, dapatdicapai dengan katup cekik.Gambar 3.23.Dengan perubahanpenampang lintang aliranpengecilan sehubungandengan penampang lintangsaluran maka pengaliran fluida per unit waktu (pada contoh ini ke silinder) berkurang.(Catatan : kondisi-kondisi pada katup cekik dijelaskan padasub bab 4.3 katup kontrol).Beban bergerak lebihperlahan.Fluida Iebih dari pompasekarang dapat mengalirmelalui katup pembatastekanan. Berdasarkan kondisitekanan pada unit tersebut :Tekanan antara pompa dankatup cekik adalah tekananmaksimum yang disetel padakatup pembatas tekanan.Tekanan antara katup cekikdan silinder tergantung daribeban.Gambar 3.23. Katup cekik pada sistem hidrolik sederhanaNext >