PENGERTIAN RESIDUAL STRESS (TEGANGAN SISA)

 

                                                              Rangkaian hidrolik

 

            Sebuah diagram rangkaian hidrolik akan menunjukkan bagaimana sebuah rangkaian hidrolik itu disusun atau dibangun.

Setiap bagian dari sebuah rangkaian hidrolik akan digambarkan sebagai simbol (lambang) dan akan dihubungkan satu dengan lainnya sesuai dengan perencanaan atau design yang diinginkan. Pipa-pipa penghubung antara satu bagian dengan bagian lainnya akan digambarkan sebagai sebuah garis.

Tahap-tahap fungsi masing-masing bagian dari sebuah sistem hidrolik dapat dilihat dari diagram rangkaian hidroliknya (circuit diagram). Biasanya juga tersedia daftar langkah kerja setiap bagian dari rangkaian hidrolik tersebut, sehingga dengan mudah dapat diketahui waktu kerja dari setiap bagian dengan tepat.

Kalau diperhatikan dari beberapa diagram rangkaian hidrolik, maka akan dijumpai bermacam-macam variasi langkah kerja (switching sequences) sebuah rangkaian hidrolik. Ini adalah bagian dari pengembangan pemakaian sistem hidrolik.

 

1. Sistem Hidrolik Sederhana (Simple Hydraulic System)

            Gambar berikut ini adalah sebuah rangkaian hidrolik yang sangat sederhana. Sebuah pompa (no.1), yang mempunyai kapasitas pemompaan yang tetap, menghisap fluida dari sebuah tanki reservoir dan mengirimkan fluida tersebut keseluruh rangkaian hidrolik. Pada posisi netral katup pengatur manual (manually directional control valve, no.4), fluida hidrolik akan bersirkulasi bebas tanpa bertekanan dari pompa kembali ke tanki reservoir. Adanya dua buah pegas pada sisi kiri dan kanan katup pengatur, memaksa katup pengatur berada pada posisi netral.

Apabila katup pengatur (no.4) digerakkan kekanan (pada posisi panah yang sejajar), maka fluida akan masuk kedalam ruangan piston dari silinder (no.5). Maka piston rod akan bergerak keluar atau kekanan.

Kecepatan gerak piston rod tergantung pada aliran dari pompa dan ukuran dari piston (luasan penampang piston).

Gaya yang terjadi pada piston rod, tergantung pada luasan penampang piston dan tekanan kerja

sistem. Tekanan kerja sistem maksimum dan pembebanan sistem hidrolik dapat diatur pada katup pengatur tekanan (pressure relief valve no.3).

 

Tekanan sesungguhnya yang tersedia untuk mengatasi tahanan yang harus diatasi dapat dibaca pada alat pengukur tekanan (pressure gauge no.6).

 

2. Sistem hidrolik dengan katup pengatur arah yang dihubungkan seri

            Apabila pada sistem hidrolik sederhana, yang telah dibicarakan sebelumnya, ditambahkan satu atau lebih katup-katup pengatur, maka ada satu sistem yang disebut dengan "series switching sequence". Sistem ini adalah sistem yang menghubungkan saluran kembali (ke tanki) pada katup pengatur pertama kepada saluran masuk katup pengatur kedua.

Gambar 2. Sistem hidrolik dengan katup pengatur arah seri

            Perlu diperhatikan disini, bahwa sistem ini kerjanya sangat terbatas. Yang dimaksudkan dengan sangat terbatas disini adalah, bahwa silinder-silinder harus bekerja bergantian, karena katup-katup pengaturpun harus bekerja bergantian. Kalau beroperasi bersama-sama maka gerakan dari masing-masing silinder akan kacau, karena tekanan dan kecepatan fluida terganggu.

 

3. Sistem hidrolik paralel dengan beberapa katup pengatur arah.

            Sebuah variable displacement pump (no.1), dimana kapasitas pemompaannya bisa diatur oleh sebuah motor pengatur (no.2), menghisap fluida dari tanki dan mengirimkannya kepada sistem hidrolik yang dihubungkan dengan pompa tersebut.

Saluran ini terbagi menjadi tiga cabang, dimana silinder-silinder 8, 9 dan 10 akan dilayani oleh katup-katup pengatur 5, 6 dan 7.

Katup-katup pengatur dan silinder-silinder dihubungkan secara parallel. Pada contoh gambar diatas, katup 5 dan katup 6 mempunyai port P, port A, Port B dan port T, dimana masing-masing katup adalah pada kedudukan netral. Katup pengatur 7 mempunyai port P dimana kedudukan katup adalah pada posisi kanan.

Sistem tekanan yang diatur pada katup pengatur tekanan (pilot operated valve no.3), sangat membantu kerja katup pengatur.

Dengan menekan tombol dari katup pengatur arah 3/2 (no.4), tekanan kerja didalam rangkaian hidrolik dapat dibaca pada alat pengukur tekanan.

Sebuah double acting telescopic cylinder 8, sebuah differential cylinder 9 yang dilengkapi dengan sebuah constant cushioning pada bagian pistonnya, dan sebuah silinder tunggal  berpegas balik 10 adalah silinder-silinder yang akan dioperasikan pada rangkaian ini. Sistem hubungan parallel ini memungkinkan bergeraknya (bekerjanya) beberapa silinder pada saat yang bersamaan. Inipun kalau kapasitas fluida dan tekanan fluida yang dipompakan kedalam sistem ini mencukupi. Kalau kebutuhan tekanan dan kapasitas fluida kerja tidak tercukupi maka kerja dari silinder-silinder tersebut akan bekerja berdasarkan tekanan fluida dan kapasitas fluida yang ada. Ini berarati bahwa silinder dengan tekanan kerja yang paling rendah akan bergerak dahulu.

 

 

 

Bila silinder yang pertama ini sampai pada akhir pergerakannya maka tekanan didalam sistem akan mulai naik lagi sampai pada tekanan kerja yang dibutuhkan oleh silinder selanjutnya. Oleh sebab itu silinder-silinder (dalam hal ini piston rodnya) akan bergerak bergantian sesuai dengan kebutuhan tekanan kerjanya.

 

4. Sistem hidrolik dengan 3 tingkat pengatur tekanan

            Misalkan didalam suatu sistem hidrolik dibutuhkan tiga tingkat tekanan (misalnya untuk

 

 

mengatur kecepatan suatu actuator yang bervariasi), maka yang dapat dilakukan adalah dengan menghubungkan sistem saluran tertentu dengan dua buah pengatur tekanan tambahan atau dengan pilot valves.

Pilot operated relief valve (pada gambar no.1) dihubungkan dengan salah satu atau kedua relief valve 3 dan relief vave 4, dimana sistem kerja penghubungannya diatur oleh katup pengatur 2.

Apabila katup pengatur arah 2 ini ada pada posisi netral (ditengah-tengah), maka katup 3 dan katup 4 akan dihubungkan langsung dengan tanki reservoir. Dimana tekanan sistem hidrolik pada kondisi ini adalah sesuai dengan tekanan yang diatur oleh katup 1 (pressure relief valve 1). Apabila katup pengatur tekanan 3 atau katup pengatur tekanan 4 bekerja, yaitu dengan mengatur katup pengatur arah kekiri atau kekanan maka katup 3 atau katup 4 akan bekerja bersama-sama dengan katup no 1. Dalam hal ini tekanan sistem akan

mengikuti tekanan yang lebih kecil. Jadi pengaturan tekanan maksimum harus selalu dilakukan pada katup pengatur tekanan 1, yang kemudian disusul dengan pengaturan tekanan yang lebih rendah pada katup pengatur tekanan 3 atau katup pengatur 4.

 

5. Sistem hidrolik dengan Differential switching Cylinder

(pengaturan gerak maju dan mundur sebuah actuator dengan memanfaatkan perbedaan penampang).

            Istilah "differential switching" bukanlah suatu istilah yang baru dalam dunia hidrolik. Sifat istimewa dari sirkuit ini adalah selalu diisinya bagian piston no.1 (pada gambar berikut) dengan fluida bertekanan, sedangkan bagian piston no.2 (pada posisi normal katup pengatur arah 3) akan selalu dihubungkan dengan tanki reservoir.

Tekanan yang bekerja pada bagian depan dan belakang dari piston inilah yang membedakan gaya yang bekerja pada masing-masing luasan ini (luasan annulus dan luasan piston/spool), inilah yang dimaksudkan dengan "differential switching".

Sistem ini dipakai apabila sistem yang bekerja membutuhkan gaya clamping hidrolik sedangkan pompa yang dipakai adalah pompa yang sekecil mungkin.

Bila piston rod bergerak keluar, maka fluida dari bagian 1 akan keluar melalui pipa saluran 4

 

dan akan masuk bersama dengan aliran fluida yang dipompakan dari pompa

kedalam bagian spool atau bagian silinder no 2.

Yang perlu diperhatikan adalah gaya yang bekerja pada piston rod maupun gaya yang bekerja pada bagian spool (no.2), sebab tekanan yang bekerja pada rod adalah selisih tekanan antara tekanan yang bekerja pada piston area dengan luasan annulus. 

 

 

Apabila dipilih perbandingan 1:2 antara luasan annulus dengan luasan piston, maka keuntungan tambahan yang akan didapatkan adalah kecepatan maju dan kecepatan kembali dari piston rod yang sama besarnya.

 

 

6. Sistem hidrolik dengan double shut-off pada satu silinder

            Apabila sebuah silinder hidrolik harus dapat bekerja untuk dua arah gerakan (kekiri dan kekanan) dan bisa berhenti pada suatu posisi gerakan tertentu (mis. setengah dari seluruh perjalanan lengkap piston rod), maka dibutuhkan dua buah check valve untuk menahan posisi rod pada posisi yang diinginkan tersebut. Satu dipasang sebelum saluran

masuk port A, dan yang satu lagi dipasang pada saluran masuk port B.

Pada posisi katup pengatur seperti terlihat pada diagram (pada posisi netral), piston rod tidak bisa digerakkan baik kekiri maupun kekanan, sekalipun diberikan gaya dari luar.

Masing-masing check valve ini dengan rapatnya akan menahan aliran fluida balik, dimana bekerjanya check valve ini tergantung gaya luar yang mempengaruhinya. Apabila gaya luar menekan piston rod kekiri, maka check valve sebelah kiri yang bertugas untuk menahan aliran balik. Demikian pula sebaliknya. Yang perlu diingat adalah, apabila katup pengatur berada pada kedudukan netral maka saluran masuk ke check valve kiri maupun saluran masuk check valve yang kanan harus dihubungkan dengan tanki reservoir, agar tekanan didalam kedua saluran masuk tidak mengganggu kerja spool didalam double check valve.

7. Sistem hidrolik yang dilengkapi dengan Backpressure valve dan Check valve.

Apabila sebuah beban atau gaya mempengaruhi sebuah silinder (actuator) secara terus

menerus, maka kedudukan piston rod pada silinder harus dijaga agar posisinya tidak

   

berubah dikarenakan kebocoran pada katup pengatur. Pencegahan pertama adalah dengan memasangkan pilot operated check valve 1 pada saluran kembali.

Selain check valve 1, sebuah backpressure valve (dimana katup ini terdiri dari sebuah check valve dan sebuah pressure relief valve yang dipasang secara parallel) harus pula dipasangkan seperti tertera pada gambar diatas. Dimana tekanan maksimum katup ini adalah sekitar 10% lebih besar dari beban yang harus ditahan. Ini dilakukan untuk mengatasi pengaruh hydraulic backpressure, yaitu tekanan yang terjadi pada saluran balik dikarenakan adanya gaya beban pada piston rod. Piston rod akan bergerak kebawah apabila bagian A dari piston diberikan tekanan fluida. Kecepatan gerak turun diatur oleh flow control valve 3. Check valve yang dipasang secara paralel dengan control valve ini memungkinkan gerakan piston kembali dengan cepat.

 

8. Sistem hidrolik dengan pengatur tekanan yang berbeda pada dua buah silinder dalam   gerakan maju dan mundur.

            Yang dimaksudkan dengan judul diatas adalah pengaturan gerak dari dua buah silinder (actuator) yang berbeda waktu gerak maju dan mundurnya. Dalam gerakan maju, actuator kedua tidak akan maju sebelum actuator pertama selesai menempuh seluruh lintasannya. Demikian pula gerakan kembalinya, sekali lagi, actuator kedua tidak akan bergerak kembali sebelum actuator pertama kembali sepenuhnya pada posisi semula.

            Contoh yang paling tepat untuk rangkaian ini adalah proses chucking dan proses boring. Sistem ini dipakai untuk meyakinkan bahwa benda kerja betul-betul dipegang oleh chuck sebelum proses pengeboran dilakukan.

Katup pengatur disini yang dipakai adalah dari jenis 4/2 dengan sistem operasi pedal. Kedudukan awal kedua actuator (untuk chucking dan boring) adalah pada kedudukan piston rod didalam silinder (inside position). Apabila katup pengatur dipindahkan posisinya (dengan menginjak pedal pengatur) maka port P akan berhubungan dengan port B sedangkan port A akan langsung dihubungkan dengan tanki (port T).

Minyak akan mengalir langsung kedalam silinder untuk chucking melalui katup pengatur tekanan 2. Piston rod untuk chucking bergerak keluar. Saluran yang menuju silinder untuk boring ditahan oleh katup pengatur tekanan 3.

 

Apabila rod untuk chucking telah mencapai posisi ackir, maka tekanan didalam saluran akan naik (tekanan didalam chucking silinder diatur oleh katup pengatur tekanan 2). Tekanan didalam sistem, (dari pompa ke pengatur tekanan) akan naik terus sampai pada tekanan yang diatur pada katup pengatur tekanan 3. Apabila tekanan telah mencapai tekanan katup 3 ini maka katup pengatur tekanan 3 ini akan terbuka, yang selanjutnya akan menggerakkan rod didalam boring silinder. Kecepatan gerak rod ini diatur oleh katup 5 (flow control valve).

  

 

 

Gambar 8. Pencekaman dan pengeboran sistem hidrolik

 

Untuk gerak kembali, urutan kerjanya harus sebaliknya. Chucking silinder tidak bisa melepaskan benda kerjanya sebelum rod pada boring kembali ke posisi semula (piston rod masuk didalam silinder). Dengan melepaskan pedal pengatur maka katup pengatur 1 akan kembali pada kedudukannya yang semula, dan awal gerakan kembali akan dimulai. Minyak akan segera mencapai silinder untuk boring dimana hubungan dengan silinder chucking terisolir oleh katup pengatur tekanan 4.

Saat rod pada boring silinder selesai melakukan perjalanannya, maka tekanan sistem akan naik. Apabila tekan sistem mencapai tekanan yang telah diatur pada katup pengatur tekanan 4 maka katup akan membuka hubungannya dengan silinder chucking, dan rod pada silinder chucking akan kembali pada posisi masuk.

Didalam sistem ini, pompa yang dibutuhkan adalah pompa dari jenis "self priming pressure compensated dengan variable stroke", dimana tekanan maksimum operasi diatur dari pompa ini.

 

9. Sistem hidrolik mesin press dengan memanfaatkan Prefill Valve dan Fast Forward Cylinder.

            Mesin-mesin press biasanya membutuhkan gaya yang besar, oleh sebab itu pada umumnya yang dibutuhkan adalah silinder-silinder dengan volume yang besar. Dalam hal ini Prefill valve dipakai untuk menghindari pemakaian pompa berukuran besar yang sangat mahal harganya. Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa "Prefill Valve" ini adalah sejenis pilot operated valve berukuran besar.

Cara kerjanya adalah sbb:

Pertama-tama posisi lengan press berada diatas. Gerakan lengan press akan kebawah apabila katup pengatur 4/3 (no.6) bekerja pada kedudukan panah bersilang, dimana tekanan minyak akan menggerakan kedua silinder no.1 (fast forward cylinder). Fluida minyak yang dibutuhkan untuk mengisi silinder yang besar didapatkan dari tanki 3 melalui pilot operated check valve 4.

Sesudah lengan press menyentuh benda kerja, maka gaya reaksi pada rod silinder akan bertambah besar dan tekanan didalam sistem akan naik. Katup pengatur tekanan 5 akan membuka dan fluida dari katup pengatur akan masuk kedalam silinder press yang besar. Pada kondisi ini ketiga luasan piston akan mendapatkan tekanan maksimum. Prefill valve akan tetap tertahan pada kondisi menutup terhadap tanki reservoir atas.

 

Pada gerakan kembali (keatas), piston pada silinder yang besar tidak akan bertekanan (bagian A). Pada saat itu juga, port x pada prefill valve akan bertekanan (karena dihubungkan dengan saluran tekanan balik), dan katup pada preffil valve akan membuka, sehingga minyak dapat dialirkan kembali ke tanki 3.

10. Sistem hidrolik untuk keseimbangan beberapa silinder hidrolik

            Sistem yang dipakai ini disebut dengan "Bowden Cable". Sistem ini sangat baik dan sangat membantu, sekalipun sistem ini cukup mahal.

            Dua buah silinder (seperti dalam contoh gambar dibawah ini), yang mempunyai ukuran yang sama dengan tambahan piston rod pada sisinya yang lain, dipasangkan secara seri. Oleh sebab itu gerakan kedua silinder ini akan sama, kalau silinder pertama bergerak kebawah maka silinder kedua akan bergerak kebawah pula, demikian pula sebaliknya. Yang menjadi masalah untuk sistem hubungan seri ini adalah, kalau terjadi sedikit kebocoran maka salah satu silinder tidak akan bekerja/bergerak sampai pada akhir geraknya. Untuk mengatasi akibat/pengaruh yang tidak bisa dihindari ini, dibuatlah sebuah sistem yang tertera pada diagram diatas. Yaitu sistem "Bowden Cable" untuk mengatasi kebocoran dengan melakukan penambahan oli bertekanan melalui suatu katup pengatur tambahan (katup pengatur 4/3, no.2). Ada dua kemungkinan terjadinya perbedaan gerakan dari kedua piston.

a. Apabila piston pada silinder kiri bergerak keatas karena katup pengontrol 1 diletakkan pada kedudukan kiri, maka silinder sebelah kanan akan bergerak keatas. Diharapkan kedua silinder ini akan sama-sama mencapai puncak silinder masing-masing. Apabila piston kiri telah mencapai akhir gerakkannya (dan menyentuh limit switch 3 bagian atas), sedangkan piston kanan belum mencapai puncaknya, maka ini berarti ada kekurangan fluida diantara kedua silinder.

 

Solenoid a pada katup pengatur 2 akan bekerja, dan memberikan tambahan fluida oli bertekanan kedalam saluran diantara kedua silinder. Solenoid ini akan mengakhiri kerjanya (mengembalikan posisi katup pengatur 2 pada posisi netral), setelah piston rod sebelah kanan menyentuh limit switch 4 bagian atas. Apabila gerakan kedua piston selalu sama sampai pada akhir lintasannya, maka katup pengatur 2 tidak diaktifkan sama sekali.

b. Apabila piston pada silinder kanan bergerak kebawah karena katup pengontrol 1 diletakkan pada kedudukan kanan, maka silinder sebelah kiripun akan bergerak kebawah. Diharapkan kedua silinder ini akan sama-sama mencapai dasar silinder masing-masing. Apabila piston kiri telah mencapai akhir gerakkannya (dan menyentuh limit switch 3 bagian bawah), sedangkan piston kanan belum mencapai akhir gerakkannya, maka ini berarti ada kelebihan fluida diantara kedua silinder.

Solenoid b pada katup pengatur 2 akan bekerja, dan akan membuka check valve 5, sehingga kelebihan fluida diantara kedua silinder bisa dialirkan kembali kedalam tanki. Solenoid b ini akan mengakhiri kerjanya (mengembalikan posisi katup pengatur 2 pada posisi netral), setelah piston rod kanan menyentuh limit switch 4 bagian bawah. Bila gerakan kedua piston selalu sama sampai pada akhir lintasannya, maka katup pengatur 2 tidak aktif lagi.

 

11. Kontrol sinkronisasi berdasarkan pada tekanan minyak kembali

            Rangkaian hidrolik yang disajikan berikut ini adalah sebuah kontrol sinkronisasi untuk sebuah mesin bending yang menggunakan 3 buah roll.

Sebagai contoh, dua buah roll silinder (lihat diagram) bisa diatur kearah horisontal, sedangkan roll silinder yang atas bisa digerakkan kearah vertikal. Dengan sistem ini, sinkronisasi (keseimbangan) akan didapatkan dengan melepaskan fluida kembali ke tanki reservoir dari silinder yang sedang dalam kondisi aktif. Dalam rangkaian ini silinder 12 dan 13 masing-masing dilayani oleh sebuah pompa (pompa 1 dan pompa 2), sehingga masing-masing mendapatkan pemasukkan minyak bertekanan dari sumber yang berbeda. Masing-masing silinder tidak bisa mempengaruhi satu dengan yang lainnya.

Pelepasan fluida kembali dilakukan melalui katup pengatur 14.

Pada operasi normal, katup pengatur harus mengatur perbedaan yang terjadi karena:

  

1. perbedaan aliran dari kedua pompa

2. adanya kebocoran pada masing-masing rangkaian

3. adanya perbedaan kelonggaran pada bantalan

Arah gerakan dari silinder diatur oleh katup pengatur 8 dan 9, Katup pengatur tekanan 10 dan 11 dipakai sebagai backpressure valve, untuk menahan turunnya piston rod karena beratnya sendiri.

Ketepatan penyeimbangan (sinkronisasi) tergantung pada kepekaan menentukan kesalahan (error diagnosis). Kalau kita perhatikan diagram, maka terlihat bahwa lengan 15 akan dipakai untuk mengatur katup 14. Gerakan lengan 15 ini dihubungkan dengan peralatan sinkronisasi 16 (yang terdiri dari sebuah rantai atau sebuah pita baja) yang diatur kerjanya dan dihubungkan sedemikian rupa dengan roller, seperti terlihat pada gambar rangkaian hidrolik.

Apabila salah satu silinder masih tetap bergerak maju (dimana seharusnya silinder ini sudah berhenti bergerak pada kedudukan tertentu), maka peralatan sinkronisasi 16 akan bergerak sesuai dengan gerakan yang dilakukan oleh silinder. Gerakan ini mempengaruhi lengan 15 yang pada akhirnya akan mengaktifkan katup pengatur sinkronisasi 14, sehingga saluran minyak bertekanan yang masih mempengaruhi gerakan silinder maju akan dihubungkan langsung dengan tanki dan gerakan silinder maju akan terhenti bahkan cenderung akan kembali pada kedudukan normal.

 Kembalinya keposisi normal ini bisa disebabkan karena tekanan balik silinder itu sendiri atau karena pengaruh sinkronisasi dari silinder yang lainnya (tergantung pada lengan 15 yang akan mempengaruhi kerja katup 14).

Misalnya, piston rod sebelah kanan bergerak terus maju (arah keluar silinder), maka peralatan 16 akan mengangkat lengan 15 dan menekan katup pengatur 14 pada posisi B berhubungan dengan P.

Pengaturan sinkronisasi ini bekerja untuk dua arah. Kerja alat ini akan lebih baik apabila pengatur kerjanya diatur dengan sistem rangkaian listrik (dengan memanfaatkan limit switch sebagai sensor sentuhnya). Demikian pula untuk pengaturan katup 8 dan 9 sebaiknya dipakai sistem pengatur listrik.

 

12. Fork Lift Control

            Rangkaian yang disajikan adalah berupa control block (ini terlihat dari batas block berupa garis dashdot).

Block ini terdiri dari 3 katup pengatur yang dipasang parallel.

Katup pengatur 1 adalah untuk silnder yang mengangkat carrier.

Katup pengatur 2 adalah untuk tilting (memiringkan bagian pengangkat). Sedangkan katup pengatur 3 adalah untuk penggerak penjepit carrier.

Apabila katup pengatur (6 way valves) pada posisi netral, maka aliran akan melintasi ketiga katup pengatur ini tanpa tekanan (dimana P dihubungkan langsung ke tanki T).

Sebuah pembagi aliran (no. 5) dipasangkan pada saluran P. Alat ini membagikan aliran fluida ke katup pengatur 2 dan 3 terpisah dari katup pengatur 1.

   

Gambar 13. Kontrol sinkronisasi berdasarkan pada tekanan minyak kembali

 

Cara ini dipakai untuk memisahkan aliran fluida antara 1 dengan 2 dan 3. Sebagai contoh misalkan katup pengatur 2 hanya membutuhkan kecepatan rendah sedangkan katup pengatur 1 tetap membutuhkan kecepatan tinggi, maka dengan adanya pembagi aliran ini masing-masing bisa bekerja dengan kecepatannya masing-masing. Sistem ini biasanya dipakai untuk rangkaian hidrolik yang mempunyai pompa yang berkemampuan sangat terbatas.

Pembagi tekanan ini menjamin aliran fluida tidak mengganggu katup pengatur satu dengan yang lainnya.

 

 

 

Gambar 13. Fork Lift Control

 

10. Katup Pengatur Arah (Directional Control Valve)

            Katup pengatur arah adalah peralatan yang banyak dipakai pada sebuah peralatan yang melibatkan sebuah rangkaian hidrolik. Katup pengatur arah ini adalah salah satu peralatan yang minimum harus ada pada sebuah rangkaian hidrolik. Sebuah rangkaian hidrolik sederhana sudah dapat dipastikan akan mempunyai sebuah katup pengatur arah, karena peralatan ini mutlak dibutuhkan untuk suatu rangkaian hidrolik. Sebagai gambaran sebuah rangkaian hidrolik sederhana minimal antara lain harus mempunyai peralatan, pompa hidrolik, tanki reservoir, simple check valve, katup pelepas tekanan (pressure relieve valve), katup pengatur arah dan sebuah silinder hidrolik (actuator). Bagian-bagian yang telah disebutkan ini dapat dilihat pada diagram rangkaian hidrolik pada gambar 2.1. yaitu diagam rangkaian hidrolik sederhana.

 

Gambar 15. Lambang katup pengatur arah 4/3, sistem manual

           

Katup pengatur arah ada bermacam-macam jenis dan bentuknya dimana jenis dan bentuk ini akan keperluan pada pemakaiannya. Sebagai contoh sebuah katup pengatur arah jenis 4/3 (4/3 Directional Control Valve), katup ini mempunyai 4 saluran penghu-bung yaitu port A yang akan dihubungkan dengan saluran bagian depan silinder hidrolik, port B yang akan dihubungkan dengan bagian belakang silinder hidrolik, port P yang akan dihubungkan langsung dengan pompa hidrolik dan port T yang dihubungkan dengan tanki reservoir. Katup ini mempunyai 3 macam posisi arahan, yaitu posisi arah kiri, posisi arah kanan dan posisi netral. Gambar 2.14. menunjukkan gambar sebuah katup pemgatur arah 4/3 (4 saluran penghubung dan 3 posisi arahan) yang dioperasikan secara manual, sedangkan Gambar 2.15. adalah lambang dari peralatan tersebut.

Telah disebutkan diatas bahwa ada beberapa jenis dan bentuk katup pengatur arah antara lain adalah katup jenis 4/2, 3/2, 6/3 dan tentunya sistem pengoperasiannya yang antara lain adalah sistem manual, sistem pedal dan sistem elektromagnetik atau solenoid.

 

2.3. Dasar Teori yang digunakan.

            Untuk menelaah lebih lanjut tentang beberapa gejala yang berhubungan dengan pengujian yang dilakukan, maka berikut ini adalah teori-teori yang dipergunakan.

Directional control valve adalah perlengkapan suatu sistem hidrolik yang akan mengatur arah gerakan suatu silinder hidrolik. Gerakan silinder akan dapat difungsikan optimal apabila semua faktor yang berhubungan dengan desain sistem hidrolik ini diperhitungkan dengan setepat mungkin. Karena tugas directional control valve ini adalah untuk mengatur gerakan silinder hidrolik, maka apa yang terjadi didalam katup ini harus diketahui sedalam mungkin. Salah satu faktor yang mempengaruhi aliran fluida didalam katup ini ialah koefisien hambatan λ. Koefisien hambatan λ ini yang akan mempengaruhi kerugian energi aliran yang melalui katup tersebut. Hubungan antara koefisien hambatan dan kerugian energi aliran dapat ditunjukkan dalam rumus kerugian minor berikut ini:

1

            Untuk silinder hidrolik kriteria utama pada pemilihan silinder hidrolik didasarkan pada:

            - Gaya yang dihasilkan (N), berkaitan dengan luas penampang torak (m²) dan    tekanan yang bergerak (P_a).

            - Kecepatan Langkah torak, berkaitan dengan volume silinder dan aliran

               rata-rata fluida yang masuk silinder.

            - Stabilitas mekanik silinder, berkaitan dengan momen tekuk gaya

               pembebanan.          

Secara sederhana dapat dirumuskan sebagai berikut:

                                    F = P . A

            dimana:

                                    F = Gaya yang dihasilkan

                                    P = Tekanan kerja

                                    A = Luasan penampang torak

 

Apabila kerugian akibat gesekan dimasukkan pada sistem hidrolik maka:

2

                        dimana : A_ef = luas penampang efektif

                                      η_hm = efisiensi (%)

            Katup pengatur tekanan (pressure relief valve) adalah perlengkapan untuk mengatur start, stop dan arah aliran fluida didalam sistem hidrolik. Tugas yang lain katup pengatur tekanan ini adalah mengatur tekanan perantara yang dibawa dari pompa atau dari bejana akumulator.

Katup pengatur tekanan ini termasuk dalam jenis katup pengatur tekanan yaitu bagian utama yang mempengaruhi tekanan atau diatur oleh tekanan. Tujuan dari pengaturan ini adalah agar tekanan didalam sistem tidak melebihi tekanan yang diijinkan.

            Didalam katup pengatur tekanan ini fluida bertekanan mengalir ke dalam pengatur tekanan dan bekerja tergantung pada diafragma. Pegas yang memberikan gaya tekan dapat diperbesar atau diperkecil melalui pengaturan baut pengatur yang terdapat pada sisi luar diafragma. Apabila fluida bertekanan dipakai pada saluran keluar maka gaya tekan akan bekerja menurut diafragma yang mengecil. Dengan demikian pegas tekan dapat mendorong tangkai katup ke atas. Fluida bertekanan dapat mengalir melalui penampang lintang yang keluar dari pengatur tekanan.

 

2.4. Energi pergerakan fluida dalam pipa

            Dari persamaan momentum untuk pergerakan fluida dalam integrasi volume kendali (control volume), maka persamaan volume kendali untuk konservasi massa adalah sbb:

3

            dimana : e = u + (V²/2) + gz

                          W_s = 0, W_shear = 0, W_other = 0.

sehingga persamaan energy menjadi :

4

2.4.1. Koefisien Energi Kinetik

Koefisien energi kinetik didefinisikan sebagai α :

5

2.4.2. Head Loss

Head Loss yang didefinisikan sebagai h_lt adalah sbb:

6

2.4.3. Perhitungan Head Loss

Head Loss total adalah penjumlahan dari major losses h_l yaitu kerugian karena gesekan dan minor losses h_lm, yaitu kerugian karena adanya sambungan, perubahan penampang, adanya katup dsb. Oleh sebab itu mayor losses dan minor losses akan dihitung atau dipertimbangkan secara terpisah.

 

Major Losses (Friction Loss) adalah sbb:

7

Sedangkan Minor Losses adalah :

8

dimana koefisien kerugian λ, hanya akan didapatkan secara percobaan untuk setiap kondisi.

Sebagai contoh minor head loss adalah sbb:

9

                                    L_e = panjang pipa lurus

                                                        DAFTAR KEPUSTAKAAN

 

 

1. Baumeister, Mark's Standard Handbook for Mechanical Engineering, Mc Graw Hill

            Book Company, New York, 1967.

 

2. Carmichael, Colin, Ken't Mechanical Engineering's Handbook, John Willey & Sons

            Inc, London, 1961.

 

3. Khana, SK, Highway Engineering, Nem Chand and Bross Roorke, 1980.

 

4. Patient, Peter, Pengantar Ilmu Teknik Pneumatika, Gramedia, Jakarta, 1985.

 

5. SAE Handbook Vol.2, Parts and Componenets, Society of Automotive Engineers

            Inc., Warrendale, 1985.

 

6. Sugihartono, Drs, Dasar-dasar Kontrol Pneumatik, Tarsito, Bandung, 1985.

 

7. Sugihartono, Drs, Sistem Kontrol dan Pesawat Tenaga Hidrolik, Tarito, Bandung,

            1985.