1. 1
KAJIAN PERANCANGAN DAN PERFORMANSI SISTEM KONTROL
HIDRAULIK UNTUK MESIN DAN PERALATAN PERTANIAN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peralatan usaha tani sebelum abad ke-19 dihela oleh hewan, dibimbing
dengan tangan dan diangkat dengan manual. Kemudian, ketika peralatan dipasang
diatas roda, untuk menaikkan dan menurunkan unit-unit kerjanya digunakan tuas.
Alat pengangkat dengan tenaga mesin traktor dikembangkan pada tahun 1930 untuk
menaikkan dan menurunkan mesin tanam dan mesin pendagir yang dipasang pada
traktor untuk tanaman yang berbaris. Alat pengankut dengan tenaga hidraulik untuk
menaikkan peralatan yang dipasang pada traktor diperkenalkan pertama kali pada
tahun 1935. Alat pengangkut dengan tenaga hidraulik sekarang digunakan untuk
menaikkan, menurunkan, serta mengendalikan hampir semua macam peralatan
lapangan, yang berkisar dari bajak kecil, sampai dengan podium (platform) mesin
pemanen terpadu untuk biji-bijian dan teromol pemetik kapas. Sehingga pemakaian
dan penggunaan sistem hidrolik di zaman modern ini dapat memudahkan dan
membantu manusia dalam pengoperasian unit-unit peralatan berat.
Dalam menjalankan suatu system tertentu atau untuk membantu operasional
dari sebuah sistem, tidak jarang kita menggunakan rangkaian hidrolik. Sebagai
2. 2
contoh untuk satu rangkaian kontainer yang memiliki beban beribu-ribu ton, untuk
mempermudah itu digunakanlah sistem hidrolik.
Dalam hidrolika terdapat beberapa cabang, tetapi cabang yang dapat
diterapkan untuk peralatan usaha tani menyangkut cairan dalam ruang tertutup di
bawah tekanan. Hukum dasar hidrostatika atau mekanika zat cair adalah seperti yang
didefinisikan oleh Blaise Pascal pada tahun 1635 sebagai berikut: “Tekanan pada
benda cair tertutup terpencar dengan sama rata tanpa berkurang kepada setiap bagian
cairan dan permukaan yang menahannya”(Smith,1990).
Suatu sistem hidrolik pada dasarnya adalah suatu cara untuk pemindahan daya
dari sumber daya ke mesin atau komponen yang dioperasikan. Daya yang sama dapat
dipindahkan dengan menggunakan sarana lain seperti misalnya sabuk, rantai, poros,
atau sambungan khusus lainya. Medium yang digunakan untuk pemindahan daya
dalam sistem hidrolik adalah cairan yang terdapat dalam pipa antara penggerak dan
anggota yang digerakkan. Keuntungan utama sistem hidrolik dibanding dengan cara
lainnya adalah bahwa cara ini menyediakan sarana yang sederhana untuk
memindahkan daya ke bagian-bagian mesin yang jauh, dan dengan mudah mengubah
gerak putar sumber dayamenjadi gerak dalam bentuk lain, seperti halnya gerak bolak
balik yang terjadi dalam silinder.
Sistem hidrolik yang modern akan mengandung beberapa suku atau
komponen, mengingat cara pemindahan daya ini diterapkan secara luas pada mesinmesin, seperti misalnya pada pemanen dengan daya sendiri. Dua komponen dasar
dalam semua system hidraulik mencakup pompa yang mengubah daya dari mesin
3. 3
menjadi daya pada zat cair dan penggerak, yang mengubah daya zat cair menjadi
gerak dan kerja yang ditampilkan seperti misalnya silinder atau motor. Suku-suku
lain dalam sistem hidrolik mencakup bak tendon, pipa-pipa, sambungan, saringan,
dan berbagai katup.
Maka dari itu, untuk mengembangkan mesin dan peralatan pertanian yang
menerapkan sistem pompa hidrolik di dalamnya, maka penulis tertarik untuk
melakukan penelitian yang berjudul “Kajian Perancangan Dan Performansi
Sistem Kontrol Hidrolik Untuk Mesin Dan Peralatan Pertanian”
1.2 Perumusan Masalah
Pokok-pokok permasalahan dalam merencanakan pembuatan alat sistem kontrol
pompa hidrolik ini dapat dirumuskan anatara lain sebagai berikut:
1) Sistem pompa hidrolik dapat diterapkan dalam mesin dan peralatan
pertanian
2) Cara kerja mesin pompa hidraulik yang diaplikasikan dalam bidang pertanian.
3) Waktu yang dibutuhkan dalam langkah turun (maju) dan naik
(mundur).
4) Pemanfaatan sistem pompa hidrolik ke dalam bentuk aplikasi lain seperti pada
robotika pertanian yang akan sangat membantu pekerjaan manusia dalam
usaha pertanian ke depannya.
5) Pemanfaatan sistem pompa hidrolik dalam proses pengepresan bahan hasil
pertanian.
4. 4
1.3 Tujuan dan Kegunaan Penelitian
1.3.1 Tujuan penelitian
Penulisan ini bertujuan untuk pemanfaatan sistem pompa hidrolik dalam
memudahkan pekerjaan para petani modern dalam menggunakan unit-unit atau
komponen-komponen alat atau mesin dalam pertanian.
1.3.2 Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan membawa manfaat sebagai berikut:
1) Pengetahuan ilmiah dalam optimalisasi pompa hidrolik untuk mesin dan
peralatan pertanian
2) Pemanfaatan sistem pompa hidrolik dalam berbagai aplikasi di bidang
pertanian yang akan membantu kerja petani di era modern sehingga dapat
mensejahterakan petani Indonesia kedepannya.
3) Sebagai sumber informasi bagi peneliti lain yang ingin melakukan penelitian
pada bidang yang sama.
4) Untuk melatih dan menuangkan kreativitas dalam berfikir serta memberikan
5) Masukan poitif kepada pembaca tentang ilmu hidrolik.
5. 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Sistem Pompa hidrolik
Dalam sistem hidrolik fluida cair berfunsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral
adalah jenis fluida yang sering dipakai. Pada perinsipnya bidang hidromekanik
(mekanika fluida) dibagi mejadi dua bagian seperti berikut :
Hidrostatik
: yaitu mekanika fluida yang diam, disebut juga teori persamaan kondisikondisi dalam fluida. Yang termasuk dalam hidrostatik murni adalah
pemindahan gaya dalam fluida. Seperti kita ketahui , contohnya adalah
pesawat tenaga hidrolik.
Hidrodinamik
: yaitu mekanika fluida yang bergerak, disebut juga teori
aliran (fluida yang mengalir). Yang termasuk dalam hidrodinamik
murni adalah perubahan dari energi aliran dalam turbin pada jaringan
tenaga hidroelektrik.
Jadi perbedaan yang menonjol dari dua sistem di atas adalah dilihat dari fluida
cair itu sendiri. Apakah fluida cair itu bergerak karena dibangkitkan oleh suatu pesawat
utama (pompa hidrolik) atau karena beda potensial permukaan fluida cair yang
mengandung energi (pembangkit tenaga hidro)(Hartono, 1988).
6. 6
2.2 Prinsip Kerja Sistem Pompa Hidraulik
PEMAKAI
PEMBANGKIT
Motor listrik
atau motor
bakar
Energy listrik
atau energy
panas
Pompa
Hidrolik
Energi
Mekanik
Kontrol
hidrolik dan
unit
pengatur
Energi
Hidrolik
Silinder dan
motor
hidrolik
Energi
Hidrolik
Operasi
elemen
yang
akan
digeakkan
Energi
Mekanik
Gambar 1. Diagram aliran sistem hidrolik(hartono, 1988).
Prinsip dalam rangkaian hidrolik adalah menggunakan fluida kerja berupa zat
cair yang dipindahkan dengan pompa hidrolik untuk menjalankan suatu sistem
tertentu(Ranald, 1986).
Pompa hidrolik menggunakan energi kinetik dari cairan yang dipompakan
pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba dan menjadi
energi dalam bentuk lain(energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi
mekanik menjadi energi hidrolik. Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli
dari tangki hidrolik dan mendorongnya ke dalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran
(flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan.
Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidrolik.
Hambatan ini dapat disebabkan oleh orifice, silinder, motor hidraulik, dan akuator.
7. 7
Menurut(Aziz,2009) ada dua macam pompa hidrolik yang biasa digunakan yaitu
positive dan nonpositive displacement pump.
Ada dua macam peralatan yang biasanya digunakan dalam merubah energi
hidrolik menjadi energi mekanik yaitu motor hidrolik dan akuator. Motor hidrolik
mentransfer energi hidrolik menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan
aliran oli dalam sistem merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan untuk
menggerakkan roda, transmisi, pompa dan lain-lain(Sanjaya,2008).
2.3 Komponen-Komponen Sistem Pompa Hidrolik
2.3.1 Komponen
a. Hidrolik Tangki / Hydraulic Reservoir
Tangki hidrolik sebagai wadah oli untuk digunakan pada sistem hidrolik.
Oli panas yang dikembalikan dari sistem/actuator didinginkan dengan cara
menyebarkan panasnya. Dan menggunakan oil cooler sebagai pendingin oli,
kemudian kembali ke dalam tangki. Gelembung-gelembung udara dari oli mengisi
ruangan diatas permukaan oli. Untuk mempertahankan kondisi oli baik selama mesin
operasi, dilengkapi dengan saringan yang bertujuan agar kotoran debu dari udara
akan berkurang dan oli akan didesak masuk kedalam pompa.
b. Pompa
Pompa hidrolik berfungsi seperti jantung dalam tubuh manusia adalah sebagai
pemompa darah. Pompa hidrolik merupakan komponen dari sistem hidrolik yang
membuat oli mengalir atau pompa hidrolik sebagai sumber tenaga yang mengubah
tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolik(Smith, 1990).
8. 8
Efesiensi pompa
Faktor efesiensi pompa juga merupakan hal yang sangat penting. Seberapa
besar dapat melakukan kerja adalah suatu hal yang menentukan dalam pemilihan
pompa. Secara teori suatu pompa pemindahan positif mengubah jumlah fluida
hidrolik sama dengan pemindahan geometris (debit) per putaran poros pompa, dan
aliran keluarnya harus sebanding dengan kecepatan putar poros pompa.
Walau
demikian aliran keluar sebenarnya lebih kecil dari pada pemindahan secara teoritis
dikarenakan oleh kebocoran dalam atau selip. Karena tekanan dalam sistem hidrolik
bertambah, kebocoran dalam yang melewati sela-sela pasangan gerakan dan penyekat
juga akan bertambah, dengan demikian efesiensi terhadap volume (volumetric
efficiency) akan menurun. Efesiensi volumetrik adalah perbandingan volume aliran
yang dihasilkan terhadap volume aliran teoritis pada suatu pompa. Dan hal yang
paling dominan pada penentuan efesiensi volumetrik ini adalah kebocoran-kebocoran
dalam suatu sistem(Hartono, 1988)
Efesiensi volumetrik ( ) menentukan kebocoran dalam rata-rata pada putaran
per menit (RPM) dan tekanan tertentu (p). semua pompa memerlukan aliran dalam
untuk melumasi bagian-bagian bergerak dalam pompa. Efisiensi volumetrik dapat
ditentukan dengan rumus(Hartono, 1988):
.....................
9. 9
Efisiensi tenaga (
) merupakan besaran yang sering kali digunakan dalam
hitungan pemompaan, dan angka efisiensi ini adalah gabungan dari efisinsi
volumetrik dan efisiensi mekanik. Rumus yang digunakan untuk menghitung efisiensi
tenaga adalah(Hartono, 1988):
.............................
Perhitungan tenaga pompa.
Rumus dasar yang dipakai untuk menghitung tenaga pompa secara teoritis ( )
adalah:
....................................................................................................
Dimana :
P = tenaga (W)
p = tekanan (bar)
Q = aliran rata-rata/debit (
)
……………………………………………………….………
Dimana :
V = volume pemindahan geometris (
)
10. 10
= efesiensi volumetrik (%)
………………….…………………………………….……….
= pemindahan (liter)
Dimana :
...............................................................................................
c. Motor
Motor hidrolik atau disebut juga elemen penggerak rotari mengubah energi
hidrolik ke dalam torsi kemudian menjadi bentuk tenaga. Motor-motor hidrolik
adalah mirip-mirip menyerupai pompa hidrolik rotari dalam konstruksinya. Dan
sebenarnya beberapa pompa hidrolik juga dapat digunakan sebagai motor. Sebagai
pengganti dari fluidayang mendorong kedalam sistem sebagaimana yang dilakukan
oleh pompa, untuk motor adalah didorong oleh fluida melewati bagian yang
menimbulkan torsi dan menimbulkan gerakan putar (putaran)(Hartono, 1988).
Hitungan untuk motor hidrolik
Apabila diperkirakan bahwa suatu motortidak mempunyai elastisitas dan
bekerja tanpa rugi-rugi (efesiensi 100%), maka pemindahan volume (V) per putaran
pors (n) dihitung seperti :
, atau
………………………………………………
11. 11
Dimana A adalah jumlah luasan yang menerima tekanan per putaran, (d)
adalah diameter rata-rata pusat luasan yang menerima tekanan.
Aliran rata-rata (Q) yang diperlukan per (n) putaran per satuan waktu dapat
dihitung seperti :
, atau
, apabila putaran diberikan per detik…………….
Hasil torsi (M) motor sebanding dengan volume pemindahannya (V) dan
tekanan (∆p) yang disebabkan oleh pembebanan. Hubungan ini dapat dihasilkan dari :
…………………………
Apabila rumus untuk volume pemindahan (V) diselesaikan untuk luas
penampang (A) dan digabungkan kedalam rumus untuk torsi (M), kemudian torsi
motor dapat dinyatakan sebagai :
………………………………………………..
Rumus untuk putaran motor (n) didatangkan oleh perubahan dari rumus aliran
rata-rata (Q) yang diperlukan :
12. 12
(memberikan n per detik)……………………………………………..
Hasil tenaga untuk motor hidrolik dihitung dari tekanan dan aliran rata-rata
yang diperlukan untuk menggerakkan beban. Rums yang diberikan untuk menghitung
tenaga (P) dengan (n) dibrikan dalam menit adalah :
, atau
……………………………………………
Untuk memperoleh hitungan motor yang teliti, rugi-rugi motor sebagaimana
dinyatakan dalam “ukuran motor” harus dimasukkan dalam perhitungan. Rumus
untuk aliran rata-rata motor yang diperlukan termasuk efisiensi volumetric (
)
adalah :
dinyatakan dalam porsentase)………………………….
(
Rumus untuk hasil torsi yang ditimbulkan, termasuk efisiensi mekanik (
adalah :
(
dinyatakan dalam porsentase)………………………..
)
13. 13
Rumus untuk putaran motor (kecepatan), termasuk efisiensi volumetric (
)
adalah :
(
dinyatakan dalam porsentase)……………………………….
Rumus untuk hasil tenaga motor hidrolik termasuk efisiensi keseluruhan (
)
adalah :
(
dinyatakan dalam porsentase)………………………
d. Pipa Saluran
Ada tiga macam garis besar yang dipergunakan dalam penggambaran simbol
grafik untuk melambangkan pipa, selang dan saluran dalam sehubungan dengan
komponen-komponen hidrolik. Splid line digunkan melambangkan pipa kerja
hidrolik. Pipa kerja ini menyalurkan aliran utama oli dalam suatu sistem hidrolik.
Dashed line digunakan untuk melambangkan pipa kontrol hidrolik. Pipa control ini
menyalurkan sejumlah kecil oli yang dipergunakan sebagai aliran bantuan untuk
menggerakkan atau mengendalikan komponen hidrolik. Suatu ilustrasi simbol grafik
terdiri dari line kerja, Line kontrol dan line buang yang saling berpotongan.
Perpotongan di gambarkan dengan sebuah setengah lingkaran pada titik perpotongan
antara satu garis dengan garis line, atau digambarkan sebagai dua garis yang saling
bepotongan. Hubungan antara dua garis tidak dapat diduga kecuali jika diperhatikan
dengan
sebuah
titik
penghubung.
Titik
penghubung
di
gunakan
untuk
14. 14
memperlihatkan suatu ilustrasi dimana garis-garis berhubungan. Jika sambungan
terjadi pada bentuk T , titik penghubung dapat diabaikan karena hubungan garis
antara kedua garis tersebut terlihat jelas. Bila diperlihatkan suatu arah aliran tertentu,
tanda kepala panah bisa ditambahkan pada garis di dalam gambar yang menunjukkan
arah aliran oli(smith, 1990).
Kecepatan aliran dalam konduktor
Jumlah fluida yang harus melewati knduktordalam periode waktu yang
diberikan (aliran rata-rata), adalah merupakan factor yang paling penting dalam
pemilihan diameter dalam suatu pipa, tabung, atau pipa fleksibel. Luas penampang
pipa yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus (Hartono, 1988) :
, atau
Dimana
, atau
…………………..
Q = aliran rata-rata (debit)
A = luas penampang pipa bagian dalam
V = kecepatan aliran fluida
e. Silinder hidrolik
Silider hidrolik merubah tenaga zat cair menjadi tenaga mekanik. Fluida yang
tertekan , menekan sisi piston silinder untuk menggerakan beberapa gerakan
mekanis(Smith, dkk, 1990).
15. 15
Penggunaan silinder hidrolik dalam berbagai macam industry beraneka ragam
jenis dan bentuknya. Sehingga ditemui jenis-jenis silinder hidrolik menurut
pemakaian dan cara kerjanya.
Pada hidrolik yang memakai silinder tunggal hanya memberi gaya satu arah.
Tekanan oli hanya dialirkan pada satu sisi silinder. Torak dan batang toraknya
didorong keluar dari rumah silinder,dan bisa digunakan untuk menggerakkan beban.
Ketika tekanan oli dilepas, berat beban atau gaya pegas mendorong torak ke posisi
semula. Istilah ini sering disebut dengan “torak mundur”. Silinder ini biasanya
dipasang dalam arah tegak, dengan demikian mengakibatkan beban untuk turun
kembali ke posisi awal. Apabila silinder dipasang horizontal maka harus dilengkapi
dengan pegas untuk mengembalikan ke posisi awal secara otomatis(Hartono, 1988).
Rumus-rumus dasar untuk menghitung gaya silinder teoritis (N), tekanan
sistem yang diperlukan (Pa), dan luas penampang torak efektif.
Perubahan rumus untuk masing-masing factor adalah :
…………………..
…………………………………….
…………………………………….
16. 16
Tiga rumus yang berbeda bisa digunakan untuk menghitung luas penampang
torak. Rumus-rumus itu adalah :
…………………
Apabila rugi-rugi karena gesekan dimasukkan, rumus dasar untuk gaya yang
dihasilkan terhadap tekanan dan gerakan maju mundur torak adalah :
………………..
……………………………………………………………..
Jadi :
………………………………………….
………………………………………..
Dimana :
= diameter torak (m)
= diameter batang torak (m), dan
= efesiensi hidro-mekanik (%)
17. 17
Rumus dasar untuk menghitung kecepatan torak teoritis (v) dan aliran ratarata yang diperlukan (
/detik) atau (Q) untuk suatu luas penampang torak (
) atau
(A) adalah :
………………………………………
……………………………………
=
=
…………………………………
Kerusakan tiang, atau tekukan batang torak akan terjadi jika langkah torak
dalam hubungannya dengan diameter batang torak pada hasil gaya yang diperlukan
ke luar dari perbandingan (keamanan). Tekukan batang torak dihitung menurut
“Rumus Euler”, dimana batang torak dianggap sebagai kelompok yang menimbulkan
tekukan.
18. 18
Rumus Euler =
………………………………………………
Beban operasi maksimum dalam kondisi aman (dalam Newton) adalah :
……………………………………………………………………….
Dimana : K = beban kritis (N)
= panjang yang menekuk beban (m)
S = factor keamanan (biasanya 2,5 - 3,5)
E = modulus elastisitas (Pa), untuk baja diambil
2,1 X
X 9,80666
F = gaya
I = momen inersia (
), besarnya
f. Filter
Pengkodisian oli bisa dilakukan dengan berbagai cara, biasanya berupa filter,
pemanas dan pendingin. Ada 2 jenis saringan yang umum dipakai yaitu :
1) Strainer
Terbuat dari saringan kawat yang berukuran halus. Saringan ini hanya
memisahkan partikel-partikel kasar yang ada didalam oli. Saringan ini
biasanya di pasang di dalam reservoir tank pada saluran masuk ke pompa.
19. 19
2) Filter :
Terbuat dari kertas khusus. Saringan ini memisahkan partikel-partikel
halus yang ada di dalam oli. Saringan ini biasanya terdapat pada saluran balik
ke reservoir tank. Tugas Hidrolik Oil filter menapis kotoran, partikel logam
dsb. Kotoran dapat menyebabkan cepat terjadinya keausan Oil Pump, Hydrlic
Cylinder dan Valve. Saringan filter yang halus akan menjadi buntu secara
berangsur-angsur sejalan dengan jam operasi mesin, maka elemennya perlu
diganti secara berkala. Dilengkapi dengan by pass valve sehingga bila filter
buntu, oli dapat lolos dari filter dan kembali ke tangki. Hal ini dapat
mencegah terjadinya tekanan yang berlebihan dan kerusakan pada sistem
tersebut.
g. Akumulator
Dalam sistem hidrolik kadang-kadang diperlukan penyimpanan fluida hidrolik
bertekanan yang berfungsi sebagai sumber tekanan cadangan bila suatu saat
dibutuhkan secara tiba-tiba tanpa menghiraukan sumber tekanan utama (pompa). Alat
yang dipakai untuk menyimpan tekanan fluida hidrolik ini disebut “akumulator”.
Pada saat tekanan itu diperlukan tinggal membuka katupnya menuju unit yang
memerlukan(Hartono, 1988).
Akumulator berfungsi sebagai peredam kejut dalam system. Biasanya
akumulator terpasang paralel dengan pompa dan komponen lainnya. Akumulator
menyediakan sedikit aliran dalam kondisi darurat pada sistem steering dan juga rem,
20. 20
menjaga tekanan konstan dengan kata lain sebagai pressure damper. Umumnya pada
sistem hidrolik modern digunakan akumulator dengan tipe gas(Smith, dkk, 1990)
2.4 Sistem Kontrol
Energi hidrolik diproduksi selama penggerak utama (biasanya sebuah motor
listrik) menggerakkan pompa, dan tekanan hidrolik bertambah oleh karena
perlawanan aliran pompa. Oleh karena itu, sistem hidrolik akan mengalami kerusakan
apabila aliran pompa tidak dihentikan atau tidak berbeban (dialirkan) kembali ke
reservoir selama dalam rangkaian hidrolik tidak melakukan gerakan. Periode tidak
bergerak meningkat dari gerakan lambat elemen penggerak atau pencapaian titik mati
langkah, rentetan suatu rangkaian, atau selama periode penundaan waktu dari rentetan
suatu rangkaian sistem hidrolik. Untuk menghindari kerusakan sistem hidrolik,
pemborosan tenaga, dan panas berlebihan dari fluida hidrolik, perancang rangkaian
hidrolik menggunakan berbagai sistem untuk mengatur tekanan sistem maksimum
dan aliran pompa selama periode tidak ada gerakan.
Pengatur/kontrol tekanan terutama digunakan untuk melaksanakan fungsifungsi sistem berikut :
1) Untuk membatasi tekanan maksimum sistem dalam rangkaian hidrolik atau
sub-rangkaian, dengan demikian menyediakan perlindungan beban lebih
2) Untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki (reservoir), sementara
tekanan sistem harus dipertahankan (system unloading).
3) Untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki sementara tekanan
sistem tidak dipertahankan (system off-loading).
21. 21
4) Untuk memberikan perlawanan aliran fluida pada batas-batas tekanan yang
dapat dipilih (gaya pengimbang).
5) Untuk menyediakan suatu garis edar aliran fluida pada batas-batas tekanan
yang dipilih (rangkaian tekanan).
6) Untuk mengurangi atau menurunkan batas-batas tekanan dari rangkaian utama
ke tekanan yang lebih rendah pada suatu sub-rangkaian
2.4.1
Komponen-komponen control
1. Pressure Control Valve
Tekanan hidrolik dikontrol melalui penggunaan sebuah valve yang membuka
dan menutup pada waktu yang berbeda berdasar aliran fluida by pass dari tekanan
tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Tanda panah menunjukan arah aliran oli.
Pressure control valve bisanya tipe pilot, yaitu bekerja secara otomatis oleh tekanan
hidrolik, bukan oleh manuasia. Pilot oil ditahan oleh spring yang biasanya bias di
adjust. Semakin besar tegangan spring, maka semakin besar pula tekanan fluida yang
dibutuhkan untuk menggerakan valve.
2. Pressure Relief Valve
Presure Relief Valve membatasi tekanan maksimum dalam sirkuit hidrolik
dengan membatasi tekanan maksimum pada komponen-komponen dalam sirkuit dan
di luar sirkuit dari tekanan yang berlebihan dan kerusakan komponen. Saat Presure
relief valve terbuka, Oli bertekanan tinggi dikembalikan ke reservoir pada tekanan
rendah. Presure Relief valve biasanya terletak di dalam directional control valve. Ada
dua macam relief valve yang digunakan yaitu: Direct Acting Relief Valve yang
22. 22
menggunakan sebuah pegas kuat untuk menahan aliran dan membuka pada saat
tekanan hidrlik lebih besar daripada tekanan pegas. Pilot Operated relief valve yang
menggunakan tekanan pegas dan tekanan oli untuk menjalankan relief valve dan
merupakan jenis yang lebih umum dipakai.
3. Directional Controll Valve.
Aliran fluida hidrolik dapat dikontrol dengan menggunakan valve yang hanya
memberikan satu arah aliran. Valve ini sering dinamakan dengan check valve yang
umumnya menggunakan system bola. Simbol directional control valve ada yang
berupa gabungan beberapa symbol. Valve ini terdiri dari bagian yang menjadi satu
blok atau juga yang dengan blok yang terpisah. Garis putus putus menunjukan pilot
pressure. Saluran pilot pressure ini akan menyambung atau memutuskan valve
tergantung dari jenis valve ini normaly close atau normally open. Spring berfungsi
untuk mengkondisikan valve dalam posisi normal. Jika tekanan sudah build up pada
sisi flow side valve, saluran pilot akan akan menekan dan valve akan terbuka. Ketika
pressure sudah turun kembali maka spring akan mengembalikan ke posisi semula
dibantu pilot line pasa sisi satunya sehingga aliran akan terputus. Valve ini juga
umum digunakan sebagai flow divider atau sebagai flow control valve.
4. Flow Control Valve
Fungsi katup pengontrol aliran adalah untuk mengontrol arah dari gerakan
silinder hidrolik atau motor hidrolik dengan merubah arah aliran oli atau memutuskan
aliran oli. Flow control valve ada beragam macam, tergantung dari berapa posisi,
sebagai contoh: Flow control valve dua posisi biasanya digunakan untuk mengatur
23. 23
aliran ke actuator pada system hidrolik sederhana. Simbol symbol flow control valve
dibawah ini menunjukan beberapa jenis cara pengoperasiannya, ada yang
enggunakan handle, pedal, solenoid dan lain sebagainya.
5. Flow Control Mechanis
Ada kalanya system hidrolik membutuhkan penurunan laju aliran atau
menurunkan tekana oli pada beberapa titik dalam sistem. Hal ini bias dilakukan
dengan memasang restrictor. Restrictor digambarkan seperti pengecilan dalam
system, dapat berupa fixed dan juga variable, bahakan bias dikontrol dengan system
lain.
24. 24
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.Waktu dan Tempat Penelitian
3,1.1 Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan selama tiga bulan dengan persiapan penelitian meliputi
penyiapan komponen dan peralatan penunjang. Persiapan penelitian lanjutan meliputi
penyiapan bahan untuk keperluan pembuatan alat serta keperluan pengambilan data.
3.1.2
Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Daya dan Mesin Fakultas Teknologi
Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.
3.2. Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan
Bahan penelitian yang digunakan adalah oli
3.2.2. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi pompa hidrolik,
kompresor, motor penggerak (1/2 hp), pompa oli, bak penampung oli, kontaktor
magnet, selang penyaluran oli.
25. 25
3.3. Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah pendekatan matematika
dan pendekatan statistik. Pendekatan matematika dilakukan dengan menganalisis
system keseluruhan dari system hidrolik kemudian membuat model matematika serta
menganalis dari fenomena fisika yang terjadi. Dari pemodelan matematika tersebut
diperoleh interrelasi dari keseluruhan system.
Pendekatan matematika dilakukan
untuk keperluan rancang bangun serta analisis rancang bangun. Dari keseluruhan
model matematika ini dilakukan validasi untuk parameter-parametr berkaitan dengan
rancang bangun, Pendekatan statistik dilakukan pada saat uji performansi dari alat
yang dirancang. Uji performansi disini menerapkan perlakuan tekan dan hisap :
1. Perlakuan kontrol tekan (P1)
2. Perlakuan kontrol hisap (P2)
Dengan pengaturan sistem kontrol pada hidrolik dengan menggunakan timer
control untuk perlakuan tekan dan perlakuan hisap sehingga diperoleh waktu yang
tepat untuk ,mencapai jarak tekan yang optimal. Setiap perlakuan dilakukan 30 (tiga
puluh) kali ulangan sehingga diperoleh 60 unit percobaan. Dari setiap perlakuan
diukur parameter-parameter perlakuan. Dari semua data yang diperoleh dianalisis
dengan t-test untuk memperoleh apakah ada perbedaan nyata semua parameter dari
dua perlakuan diatas. Uji statistik ini dilaksanakan dengan menggunakan tingkat
selang kepercayaan 95 %.
26. 26
3.4. Parameter yang diamati dalam penelitian
Parameter-parameter yang diamati pada peralatan dalam penelitian adalah :
3.4.1 Tekanan silinder hidralik (tekan dan hisap)
Silider hidrolik merubah tenaga zat cair menjadi tenaga mekanik. Fluida yang
tertekan , menekan sisi piston silinder untuk menggerakan beberapa gerakan
mekanis(Smith, dkk, 1990).
………………………………
Dimana :
= Tekanan
N
= Gaya
= luas penampang
3.4.2 Volume cairan berguna tekan maupun hisap (lt)
Merupakan jumlah volume cairan yang dapat termanfaatkan oleh sistem
hidrolik untuk melakukan tekan maupun hisap. Memberikan deskripsi seberapa jauh
pemanfaatan cairan oli untuk melakukan proses tekan maupun hisap. Volume tekan
maupun hisap dipeoleh dari persamaan silinder hidrolik.
3.4.3 Volume cairan yang dibuang/disirkulasi tekan maupun hisap (lt)
Merupakan jumlah volume cairan yang dibuang atau disirkulai pada sistem
hidrolik untuk melakukan tekan maupun hisap. Memberikan deskripsi seberapa jauh
27. 27
pembuangan maupun sirkulasi cairan oli untuk melakukan proses tekan maupun hisap
sehingga diperoleh ketepatan jarak tekan/hisap. Volume tekan atau hisap
dipeoleh dari persamaan silinder hidrolik.
3.4.4 Daya hidrolik (hydraulic horse power tekan dan hisap)
Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk
mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :
……………………………………………………………………
Dimana : HHP = Daya hidraulik pompa (Hp)
Q
= Kapasitas pompa (
/s)
H
= Total head pompa (m)
γ
= Berat spesifik cairan (kg/
)
3.4.5 Coefisien variasi (CV)
Coefisien Variasi (CV) menunjukkan
3.4.6 Akurasi
Akurasi merupakan tingkat kesesuaian pengukuran sampel meteran ke nilai
standar ataupun nilai yang sebenarnya.
3.4.7 Presisi (Ketelitian)
Merupakan tingkat kesepakatan pengukuran sampel independen yang sama
oleh aplikasi berulang instrument pengukuran dibawah kondisi tertentu.
28. 28
3.4.8 Reproduksibilitas.
Merupakan tingkat kesepakatan dalam rata-rata pengukuran independen dari
sampel yang sama dengan instrument pengukuran yang berbeda dibawah.
3.4.9 AQL/Allowable Quality Limit (Batas Kualitas Diijinkan)
Merupakan jumlah maksimum sampel per 100 sampel yang diukur dan
mungkin melebihi batas pengukuran tertentu.
3.5 Analisis Data
Desain dan pengambilan data dengan melakukan studi literature serta
melakukan kumputansi rancangan yang dipergunakan sebagai dasar dalam
perencanaan dan konstruksi serta uji coba yang dilakukan pada alat.
Dalam hal ini, analisis data dilakukan dengan menggunakan pendekatan
matematik sehingga data hasil penelitian akan ditampilkan dalam bentuk Grafik dan
Tabel untuk menyusun dan menyelesaikan persamaan-persamaan pendukung yang
selanjutnya diselesaikan dengan menggunakan program exel serta disesuaikan dengan
perencanaan elemen-elemen mesin
29. 29
3.6 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Perancangan Alat
Pembuatan/Perancangan
Alat
Pengujian Alat
Pengambilan
Data
Selesai
30. 30
DAFTAR PUSTAKA
Smith, Harris Pearson., and Lambert Hendry Wilkes. Mesin dan Peralatan Usaha
Tani, Gajah mada
university press. 1990
Giles, Ranald, 1986. Mekanika Fluida dan Hidrolika, Alaih Bahasa Ir. Herman
Widodo Soemitro, Jakarta : Erlangga.
Hartono, Sugi.1988. Sistem Kontrol dan Pesawat Tenaga Hidrolik. Tarsito. Bandung
Hanafie J. dan Longh H.D., 1979. Teknologi Pompa Hidraulik Ram. Bandung,
Institut Teknologi Bandung.
http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CDs
QFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.polines.ac.id%2Frekayasa%2Fupload%
2Fjurnal%2Fjurnal_rekayasa_1336383537.pdf&ei=spU9UuSIOIeyrAfVz4Cg
CA&usg=AFQjCNHgkXpkGDgziFNFIhLDY00kjLNMg&sig2=IsPwPTG3yefvyrIziDcVtg&bvm=bv.52434380,d.bmk&cad=rj
a(diakses pada tanggal 21 September 2013)
Normhoorm, Athapol, 1998. Postharvest And Food Process Engineering Laboratory.
Asian Institute Of Technology Agricultural And Food Engineering Program.
Bangkok-Thailand.
