bab ii
DESCRIPTION
unmerTRANSCRIPT
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum. Dalam perencaan silinder pneumatik pada alat ukur gaya cekraman
kelongsong, diperlukan suatu landasan teori/referensi yang mendukung dalam
perencanaan alat sebagai acuan dalam perencanaan alat. Dimana dalam hal ini perlu
diperhitungkan tentang gaya yang diperlukan untuk menarik pelor dari cengkraman
kelongsong.
2.2 Munisi Kaliber Kecil. Munisi Kaliber Kecil (MKK) adalah semua jenis munisi
mulai dari kaliber 5,56 mm sampai dengan kaliber 12,7 mm. termasuk didalamnya munisi
khusus (Musus) /munisi phyroteknik (peluru isyarat), granat tangan, granat senapan, granat
mortir, munisi anti tank dan roket yang mampu didukung/dibawa oleh pasukan Infanteri.
Munisi kaliber kecil digunakan pada senjata perorangan atau senjata organik.
Sumber (http://daily-survival.blogspot.com/2009/05/basic-firearms-part-2-
ammunition.html)
5
2.3 Pengujian Gaya Cengkram Kelongsong. Sesuai dengan tujuan dari pembuatan
munisi yaitu merusak, melukai atau membunuh sasaran baik sasaran yang diam atau
bergerak, maka dalam proses pembuatan munisi harus melewati beberapa penguian mualai
dari bahan sampai menjadi munisiyang sisp untuk digunakan. Pengujian – pengujian ini
bertujuan untuk mengetahui kwalitas dari munisi tersebut.
Salah satu dari pengujian dalam proses pembuatan munisi adalah pengujian daya
cengkram kelongsong terhadap pelor. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa
besar gaya cengkram kelongsong terhadap pelor. Gaya cengkram kelongsong akan sangat
berpengaruh terhadap Burning Rate dari isian dorong yang digunakan. Apabila daya
cengkram kelongsong terlalu besar dari yang diharapkan maka tekanan gas maksimum
yang dihailkan kurang dari persyaratan yang ditentukan yang pada akhirnya dapat
mempengaruhi kecepatan awal pelor saat keluat dari laras senjata. Begitu pula sebaliknya
apabila daya cengkram kelongsong ini terlalu kecil, maka tekanan gas dapat bocor atau
pelor cepat keluar dari kelongsong sehingga dapat mempengaruhi tekanan gas, kecepatan
awal dan kecepatan bakar dari isian dorong munisi.
Dalam pengujian di PT. Pindad (persero) divisi Munisi Turen Malang data yang
diperoleh memiliki satuan Kilo Pound(kp). Dari satuan kp ini sesuai dengan tabel konversi
energi didapatkan:bahwa 1 kp = 9,807 N (newton). Gaya ini digunakan sebagai dasar
penrencanaan sitem pneumatik.
2.3 Dasar-dasar Pneumatik. Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu
‘pneuma’ yang berarti napas atau udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan
teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di
bawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik
pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering
menggunakan udara bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih terbatas, antara lain
6
menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya,
membersihkan kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki apliaksi
yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industri yang
menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri makanan, industri
obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain. Belajar pneumatik
sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang
memanfaatkan sistem pneumatik.
2.3.1 Hukum Boyle Mariote. Udara merupakan fluida gas yang
memiliki sifat tidak mempunyai bentuk yang khusus sehingga sangat mudah
berubah. Udara akan berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Udara dapat
dimampatkan, menekan kesegala arah dan selalu berusaha untuk mengembang bila
dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Udara juga bergerak dari temperatur
rendah menuju temperatur tinggi. Seperti terlihat pada gambar di bawah. Hukum
Boyle Mariote menjelaskan sifat : Volume dari massa gas yang tertutup pada
temperatur konstan adalah berbanding terbalik dengan tekanan absolut atau hasil
kali dari volume dan tekanan absolut adalah konstan untuk massa gas tertentu. p1 x
V1 = p2 x V2 = p3 x V3 = konstan
7
Gambar 2.9 Hubungan antara Tekanan dan Volume
Untuk volume dapat dihitung dengan persamaan :
V = A x t
V = ¼ x x d2 x t
Dimana :
p : Tekanan (Pa atau N/m2).
V : Volume (m3).
d : Diameter Piston (m).
A : Luas Penampang Piston (m2).
t : Tinggi Tabung yang Mengandung Udara (m).
2.3.2 Tekanan pada Fluida . Tekanan didefinisikan sebagai gaya
tiap satuan luas. Jika gaya terdistribusi secara merata kesatuan luasan maka
besarnya tekanan adalah gaya di bagi luas. Satuan tekanan bergantung pada satuan
gaya dan luas. Pada sistem MKS, satuan tekanan yang digunakan adalah kg/cm2
dan kg/m2
. Kadang-kadang tekanan digunakan dengan satuan atmosfer dan ditulis
dengan atm (atmosfer). Pada sistem SI, satuan tekanan yang digunakan adalah
N/mm2
, N/m2
, kN/m2
, MN/m2
dan sebagainya. Tetapi kadang-kadang satuan
tekanan yang lebih besar (Bar). Konsep tekanan pada fluida yaitu dimana apabila
semakin besarnya gaya yang diberikan dan semakin kecil dari luas penampang,
maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar pula, hal ini dapat diilustrasikan
pada gambar sebagai berikut:
8
Gambar 2.10 : Prinsip Tekanan Akibat Gaya
Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :
P =
Dimana :
P : Tekanan (N/m2 atau Pascal).
F : Gaya (N).
A : Luas Penampang (m2).
2.3.3. Gaya. Gaya Adalah sebuah besaran vektor yang memiliki besar
(intensitas) dan arah. Gaya dapat dinyatakan dalam satuan skalar dan satuan vektor.
Adapun illustrasi distribusi gaya/berat dapat di lihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.11 : Uraian Gaya/Berat Akibat Gravitasi
(Sumber : Mekanika Benda Tegar, Sularso , hal 4)
9
Dari gambar di atas, jika (W) adalah berat, (N) adalah gaya normal, (m) adalah
massa, maka besarnya (W) dapat diketahui dengan persamaan :
W = m . g
Dimana :
W : Berat (N).
m : Massa (Kg).
g : Gravitasi (m/dt2).
Gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda itu
bertambah cepat atau lambat, tergantung perubahan pada kecepatannya. Persamaan
untuk menghitung gaya akibat adanya percepatan atau perlambatan. Untuk
Menghitung besarnya gaya akibat adanya perubahan percepatan dapat
menggunakan persamaan :
F = m . a
Dimana :
F : Gaya (Newton).
m : Massa (kg).
a : Percepatan/Perlambatan (m/det2).
3.5 Karakteristik Udara Kempa. Udara dipermukaan bumi ini terdiri
atas campuran dari bermacam-macam gas. Komposisi dari macam-macam gas
tersebut adalah sebagai berikut : 78 % vol. gas 21 % vol. nitrogen, dan 1 % gas
lainnya seperti carbon dioksida, argon, helium, krypton, neon dan xenon. Dalam
sistem pneumatik udara difungsikan sebagai media transfer dan sebagai penyimpan
10
tenaga (daya) yaitu dengan cara dikempa atau dimampatkan. Udara termasuk
golongan zat fluida karena sifatnya yang selalu mengalir dan bersifat compressible
(dapat dikempa). Sifat-sifat udara senantiasa mengikuti hukum-hukum gas.
Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut :
a) Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah,
b) Volume udara tidak tetap.
c) Udara dapat dikempa (dipadatkan),
d) Berat jenis dara 1,3 kg/m³,
e) Udara tidak berwarna
2.3.4 Aplikasi Penggunaan Pneumatik. Penggunaan udara bertekanan
sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi,
misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh tenaga
manusia, seperti menggeser, mendorong, mengangkat, menekan, dan lain
sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat dilakukan juga oleh komponen
pneumatik, seperti silinder pneumatik, motor pneumatik, robot pneumatik translasi,
rotasi maupun gabungan keduanya. Perpaduan dari gerakan mekanik oleh aktuator
pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses produksi
yang terus menerus (continue), dan flexibel.
Pemakaian pneumatik dibidang produksi telah mengalami kemajuan yang
pesat, terutama pada proses perakitan (manufacturing), elektronika, obat-obatan,
makanan, kimia dan lainnya. Pemilihan penggunaan udara bertekanan (pneumatik)
sebagai sistim kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik mempunyai
beberapa keunggulan, antara lain: mudah diperoleh, bersih dari kotoran dan zat
kimia yang merusak, mudah didistribusikan melalui saluran (selang) yang kecil,
11
aman dari bahaya ledakan dan hubungan singkat, dapat dibebani lebih, tidak peka
terhadap perubahan suhu dan sebagainya.
Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah didapat/diperoleh
disekitar kita. Udara dapat diperoleh dimana saja kita berada, serta tersedia dalam
jumlah banyak. Selain itu udara yang terdapat di sekitar kita cenderung bersih dari
kotoran dan zat kimia yang merugikan. Udara juga dapat dibebani lebih tanpa
menimbulkan bahaya yang fatal. arena tahan terhadap perubahan suhu, maka
penumatik banyak digunakan pula pada industri pengolahan logam dan sejenisnya.
Secara umum udara yang dihisap oleh kompressor, akan disimpan dalam
suatu tabung penampung. Sebelum digunakan udara dari kompressor diolah agar
menjadi kering, dan mengandung sedikit pelumas. Setelah melalui regulator udara
dapat digunakan menggerakkan katub penggerak (aktuator), baik berupa
silinder/stang torak yang bergerak translasi, maupun motor pneumatik yang
bergerak rotasi. Gerakan bolak balik (translasi), dan berputar (rotasi) pada aktuator
selanjutnya digunakan untuk berbagai keperluan gerakan yang selama ini dilakukan
oleh manusia atau peralatan
lain.
2.3.4 Sistem Penumatik. Sistem pneumatik merupakan salah satu sistem yang
menggunakan media fluida kerja untuk menghasilkan tenaga. Pneumatik berasal
dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang
menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk
menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem pneumatik. Dalam penerapannya,
sistem pneumatik banyak digunakan sebagai sistem otomasi. Fluida kerja berupa
udara yang dimampatkan yang berfungsi untuk memindahkan dan mengontrol
12
energi yang dikonversi menjadi gaya tekan fluida di dalam suatu tabung yang
dinamakan aktuator/silinder . Kompresi gas adalah pemampatan volume gas/udara
dalam suatu ruang atau tabung tertutup dengan temperatur udara yang konstan
untuk mendapatkan tekanan kompresi. Komponen-komponen yang digunakan
dalam sistem pneumatik antara lain :
a. Aktuator/Silinder Pneumatik.
b. Katup Kontrol (Valve).
c. Pipa/Selang Penyalur Fluida (Tube).
d. Kompresor (Pembangkit Tekanan).
Kelebihan sistem pneumatik dibanding sistem hidrolik, antara lain :
a. Fluida kerja mudah didapat dan di transfer.
b. Dapat disimpan dengan baik.
c. Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan sistem
Pneumatik.
d. Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga gesekan dapat
diabaikan.
e. Aman terhadap kebakaran.
2.3.5 Aktuator/Silinder Pneumatik. Aktuator atau silinder
pneumatik adalah alat yang mengubah udara terkompresi (tekanan fluida) menjadi
gerakan mekanik berputar maupun linier tergantung dari pamakaian jenis
aktuatornya.Sebuah aktuator Pneumatic terutama terdiri dari piston, silinder, dan
katup atau port. Piston ditutupi oleh diafragma , atau segel, yang menjaga udara di
bagian atas silinder, sehingga tekanan udara untuk memaksa diafragma ke bawah,
bergerak di bawah piston, yang pada gilirannya menggerakkan batang katup , yang
13
terkait dengan bagian internal dari aktuator . Aktuator pneumatik mungkin hanya
memiliki satu tempat untuk atas sinyal masukan, atau bawah, tergantung pada
tindakan yang diperlukan. Katup memerlukan sedikit tekanan untuk
mengoperasikan dan biasanya dua atau tiga kekuatan masukan. Semakin besar
ukuran piston, semakin besar tekanan output dapat. Memiliki piston yang lebih
besar juga bisa baik jika pasokan udara rendah, sehingga kekuatan yang sama
dengan masukan yang kurang. Tekanan tersebut cukup besar untuk menghancurkan
objek dalam pipa. Pada 100 kPa masukan, Anda bisa mengangkat mobil kecil (atas
£ 1.000) dengan mudah, dan ini hanya katup, pneumatik dasar kecil. Namun,
kekuatan yang dihasilkan diperlukan batang akan terlalu besar dan menyebabkan
batang katup gagal.
Tekanan ini ditransfer ke batang katup, yang terhubung ke salah satu plug valve .
Kekuatan yang lebih besar yang diperlukan dalam tekanan tinggi atau pipa aliran
tinggi untuk memungkinkan katup untuk mengatasi kekuatan-kekuatan, dan
memungkinkan untuk memindahkan katup bagian yang bergerak untuk mengontrol
materi mengalir di dalam.
Tekanan katup masukan adalah "sinyal kontrol." Hal ini dapat berasal dari berbagai
alat ukur, dan setiap tekanan yang berbeda adalah set point yang berbeda untuk
katup. Sinyal standar khas adalah 20-100 kPa. Misalnya, katup dapat mengontrol
tekanan dalam bejana yang memiliki out flow-konstan, dan bervariasi dalam-aliran
(bervariasi oleh aktuator dan katup). Sebuah pemancar tekanan akan memonitor
tekanan dalam kapal dan mengirimkan sinyal 20-100 kPa. 20 kPa berarti ada
tekanan, 100 kPa berarti ada rentang penuh tekanan (dapat divariasikan dengan titik
kalibrasi transmiters). Sebagai tekanan naik di kapal, output dari pemancar naik, ini
14
peningkatan tekanan dikirim ke katup, yang menyebabkan katup untuk downard
stroke, dan mulai menutup katup, penurunan mengalir ke kapal, mengurangi
tekanan dalam kapal sebagai tekanan kelebihan dievakuasi melalui aliran keluar. Ini
disebut proses bertindak langsung.
a. Silinder Kerja Tunggal. Silinder tunggal menggunakan cara
penyaluran fluida / tekanan melalui satu arah penghubung. Kepala piston
dengan penyekat / ring piston secara rapat bergerak dengan ekstra halus
dipermukaan bagian dalam silinder. Silinder ini bekerja dengan pengaruh
tekanan satu arah, pengembalian piston pada kedudukan semula terjadi
karena pengaruh tekanan yang diakibatkan berat piston, gaya gravitasi dan
tekanan mekanis.
Gambar 14.1 Silinder Kerja Tunggal
a. Silinder Kerja Ganda. Silinder kerja ganda menggunakan penyaluran
fluida melalui kedua posisi piston. Perbedaan luas penampang piston pada
kedua posisi mengakibatkan gerakan piston akan lebih cepat pada tekanan
rendah ketika piston kembali sehingga sangat efektif. Ketika langkah maju
gerakan piston akan lebih lambat dan bertenaga. Hal ini disebabkan oleh
perbedaan volume silinder pada sisi piston.
15
Gambar 14.2 Silinder Kerja Ganda
Menentukan diameter piston. Dalam perencanaan silinder pnumatik kerja ganda ini
menggunakan tekanan kerja sebesar 6 Bar atau 6 x 105
N/m2, sehingga dari tekanan
sebesar 6 bar tersebut dapat di hitung diameter piston silinder kerja ganda langkah
maju berlaku rumus :
-R
Setelah diameter piston di dapatkan dengan rumus langkah maju silinder pneumatik
kerja ganda, maka diameter batang piston dapat dihitung dengan rumus untuk
silinder ganda langkah mundur berlaku rumus
- R
Dinama F : Gaya (N)
P : Takanan (Pa)
D : Diameter Piston (m2)
d : Diameter Batang Piston (m2)
R : Gesekan (N) diambil 3-20% dari gaya Terhitung
2.3.6 Tebal tabung silinder. Dalam perencanaan silinder kerja, setelah memilih
bahan yang cocok untuk digunakan, perlu juga diperhitungkan tebal silinder agar
16
dapat diketahui ketersediaan material yang telah diproduksi dan tersedia di pasar
bebas. (Ernest, 1981, 173).
1
Psd
Psd
2
sDst (m
Dimana :
ts = Tebal tabung silinder (m)
Ds = Diameter silinder dalam (m)
Sd = Tegangan kerja yang diijinkan (kg/mm2).
Sd = K
S dimana
S = Batas mulur (Kg/mm2)
K = Faktor keamanan (1,5 - 2).
2.3.7 Diameter luar silinder. Setelah diketahui diameter dalam silinder dan
ketersediaan material yang telah diproduksi dan tersedia di pasar bebas, maka perlu
kita ketahui diameter luar silinder agar dalam perencanaan didapatkan dimensi alat
yang sesuai dengan yang diharapkan. (Ernest, 1981. 175)
D1 = Ds + 2 . ts (m)
Dimana :
D1 = Diameter luar silinder (m)
Ds = Diameter dalam silinder (m)
ts = Tebal tabung silinder (m)
2.3.8 Tekanan di dalam Silinder Pneumatik. Tekanan yang terjadi didalam
silinder Pneumatik diakibatkan adanya gaya dari luar, yaitu gaya untuk
menggerakkan Adapun distribusi tekanan yang terjadi didalam silinder Pneumatik
adalah sebagai berikut:
17
Gambar 43. Distribusi Tekanan di dalam Silinder
Sehingga besarnya tekanan yang terjadi didalam silinder Pneumatik, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan: (Searsz-Zemanski, 1982, halaman 297)
p =
A = ¼ x π x d2
Dimana:
p : Tekanan di dalam silinder Pneumatik (N/m2)
F : Gaya pada silinder Pneumatik (N)
A : Luas penampang dalam silinder Pneumatik (m2)
2.3.9 Tekanan Kerja pada Dinding Silinder Pneumatik. Dari mekanika telah
diketahui bahwa dalam penampang silinder dengan panjang (l), dengan ketebalan
tertentu (t), serta dengan tekanan di dalam silinder (p), maka tekanan di dalam
silinder Pneumatik akan menimbulkan tegangan tarik. (Elemen bangunan mesin,
J.Stolk, halaman 544).
Gambar 44. Tegangan Kerja pada Penampang Silinder Pneumatik
(Sumber : Anthony Esposito, halaman 136).
18
Dari gambar diatas , maka besarnya tegangan kerja yang terjadi di dalam dinding
silinder Pneumatik dapat diketahui dengan menganalisa gaya yang bekerja pada
silinder Pneumatik sebagai berikut: (Fluid power and aplication, anthony esposito,
halaman 136).
1) Besarnya gaya pada dinding silinder (F) dengan panjang l dan diameter
dalam D1 adalah :
F = p x A
F = p x L x D1
Maka tegangan kerja pada masing dinding silinder Pneumatik (σsil) adalah:
σ =
σ =
σ =
Dimana:
psil : Tekanan di dalam silinder Pneumatik (N/m2)
L : Panjang silinder Pneumatik (m)
D1 : Diameter dalam silinder Pneumatik (m)
t : Tebal silinder Pneumatik (m)
F : Gaya pada dinding silinder (N)
σsil : Tegangan tarik pada dinding silinder (N/m2)
2.4 Kompresor. Pemampat atau kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi
untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan
meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu system
proses yang lebih besar (dapat system fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik
19
kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu
dinamik dan perpindahan positif. (http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor) 11 Oktober
2012
Prinsip Kerja Kompressor . Kompressor adalah mesin untuk memampatkan udara atau
gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan
campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen dan 1% Campuran
Argon, Carbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya. Namun ada juga kompressor yang
mengisap udara/ gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut
penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara/ gas bertekanan
lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum.
Jika suatu gas/ udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas/
udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor yang menggunakan azas ini disebut
kompressor jenis displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada gambar
dibawah ini :
Gambar 2.1 : Kompresi Fluida
Disini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula (prime
mover) didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara
secara berulang-ulang. Dalam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding
torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. Untuk itu digunakan cincin torak
sebagai perapat.
20
Jika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif (kecil
dari tekanan atmosfer) sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap.
Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan
mengecil sehingga tekanan akan naik.
Berdasarkan prinsip kerjanya, kompressor terdiri dari 2 (dua) jenis yaitu Displacement
(torak) seperti dijelaskan diatas dan Dynamic (rotary) yang mengalirkan udara melalui
putaran sudu berkecepatan tinggi.
2.4.1 Pemakaian Udara. Pemakain udara adalah banyaknya pemakaian udara
pada satu langkah gerakan sisi ruangan yang tidak ada batang toraknya (langkah
maju) dan banyaknya pemakaian udara pada satu langkah sisi ruangan yang ada
batang toraknya (langkah mundur) Untuk tekanan operasi khusus, garis tengah
torak tertentu, dan suatu langkah tertentu, banyaknya pemakaian udara dapat
dihitung dengan :
a. Perbandingan kompresi pada sistem pneumatik dihitung sebagai berikut :
(Sugihartono, 1996. 101).
Pkompresi = 101,3
Po 101,3
kPa
( dihubungkan dengan batas permukaan air laut)
Dimana :
Pkompresi = Perbandingan kompresi
Po = Tekanan udara operasi (kPa)
b. Jumlah pemakain udara pada silinder penggerak ganda dengan rumus
sebagai berikut : (Sugihartono, 1996. 101).
Q = (h . 0,785 .D 2 ) + h.0,785 (D 2 - d 2 ) . n. Perbandingan kompresi
(m3/menit)
21
Dimana :
Q = Debit udara (m3/menit)
Ds = Diameter silinder (m)
h = Panjamg langkah (m)
n = Banyaknya langkah tiap menit
c. Kecepatan gerak piston maju mundur dapat cari dengan rumus sebagai
berikut :
v = A
Q
vmaju =
)( 2D4
Q
π
vmundur =
)2dπ
2.(D4
Q
dimana :
v = Kecepatan aliran udara (m/menit)
Q = Debit pemakaian udara ( m3/menit)
A = luas penampang (m2)
D = Diameter torak (m)
d = Diameter batang piston (m)
Menentukan Daya Kompresor yang Digunakan. Daya yang dibutuhkan
kompresor dapat dihitung dengan persamaan :
a. Debit kompresor. Debit kompresor adalah jumlah udara yang harus
dialirkan kedalam silinder pneumatik, dapat dihitung dengan cara:
Qs = 2
s
π(d )
4 ( v )
22
Dimana:
Qs = Debit kompresor (l/min)
ds = diameter silinder (mm)
v = kecapatan piston 500 m/menit = 8,3 mm/dtk
b. Daya Kompresor. Daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan
rumus:
Ns = (Qs)
Dimana:
Ns = Daya kompresor (l/min)
Qs = Debit kompresor (l/dtk)
tot = Effisiensi total = 0,8
2.5 Katup Kontrol. Dalam dunia industri pada saat ini khususnya dalam bidang
pengontrolan, tidak terlepas dari peran dari sebuah katup. Katup dapat dibagi dalam
beberapa jenis berdasarkan fungsinya yang berkaitan dengan jenis sinyal, cara aktifnya,
dan konstruksinya. Fungsi utama dari katup adalah untuk merubah, membangkitkan atau
membatalkan aliran fluida menuju aktuator/silinder, dengan tujuan untuk pemrosesan dan
pengontrolan. Sebagai tambahan, katup dipakai juga sebagai katup daya untuk menyuplai
udara bertekanan ke aktuator, seperti terlihat pada gambar 2.8.
23
Gambar 2.8 Katup Kontrol (Valve)
Sistem kontrol pneumatik terdiri dari komponen-komponen sinyal, dan bagian kerja.
Komponen-komponen sinyal dan kontrol mempergunakan rangkaian atau urut-urutan
operasi dari bagian kerja, dan disebut katup. Katup adalah perlengkapan untuk
mengontrol ataupun mengatur “start”, “stop”, dan arah. Pada cara ini ditegaskan dalam
DIN 24300, mengikuti rekomendasi CETOP (Comite Europeen des Transmissions
Oleohydra uliques et Pneumatiques) dan ISO/R 1219 – 1970.(Sugihartono, 1996. 122).
a. Type/jenis katup dibagi dalam 5 kelompok, menurut fungsinya :
1) Katup pengarah (directional valve/way valves).
2) Katup non balik (non- return valves).
3) Katup pengontrol tekanan (pressure control valves).
4) Katup pengontrol aliran (flow control valves).
5) Katup penutup (shut – off valves).
b. Dalam perencanaan pemasangan sistem pneumatik pada rangkaian
pneumatik dengan silinder kerja ganda ini direncanakan menggunakan katup 5/3.
24
Gambar 6. Katup kontrol 5/3 dan symbol posisi tengah menutup
Cara kerja katup 5/3 : Pada saat sebelum coil magnet dialiri arus listrik maka fluida
dari kompresor akan berhenti di posisi tengah, apabila coil sebelah kanan (B) di
aliri arus listrik maka fluida akan mengalir arah aliran fluida ditunjukan pada
gambar simbol blok sebelah kanan, yaitu udara mengalir dari saluran 1 menuju 2
menuju saluran pipa dan mengalir menuju silinder pneumatik. dan apabila coil
magnet sebelah kiri (A) yang dialiri arus listrik maka fluida akan mengalir arah
aliran fluida ditunjukkan pada gambar simbol blok sebelah kiri, yaitu udara
mengalir dari saluran 1 menuju 4 menuju saluran pipa dan mengalir menuju silinder
pneumatik.
Jenis katup kontrol yang dipergunakan dalam sistem pneumatik harus
memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1) Mempunyai kerapatan/kepadatan yang merata.
2) Bebas dari segala bentuk keropos.
3) Permukaannya dapat dipoles secara halus.
4) Tahan akan pengaruh ke ausan.
5) Mempunyai koefisien muai yang sama dengan bahan yang dipakai
untuk spul pistonnya.
2.4.2 Pipa Fleksibel. Pipa merupakan penghubung antara komponen-komponen penyusun
sistem yang berfungsi mengalirkan fluida yang disalurkan dari pembangkit tekanan dan
berbagai variasi katup-katup menuju aktuator dan dibuang ke udara bebas untuk
25
pneumatik. Efisiensi dari sistem pneumatik dapat dipengaruhi juga oleh rancangan
pemasangan pipa penyalur. Ketentuan pokok dalam menggunakan pipa penyalur :
a. Volume yang mencukupi dari pipa penyalur.
b. Panjang dan jumlah belokan pipa minimum.
c. Keamanan sambungan pipa.
Penggunaan ukuran pipa bervariasi disesuaikan dengan kebutuhan dalam merancang
sirkuit, Jenis pipa penyalur bisa berupa padat dan rigit (fleksibel). Jenis pipa padat
digunakan untuk keperluan ekstra berat menggunakan jenis tube baja tak berlapis yang
sudah diperkeras. Dalam penyusunan sirkuit hendaknya memilih bahan yang dapat
dibengkokkan dan pelebaran tube.
Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan pipa sebagai berikut :
a. Tekanan Statis dan Dinamis.
b. Aliran Rata-Rata (debit) dan Kesesuaian Terhadap Fluida.
c. Pemakaian dan Pemeliharaan.
d. Lingkungan dan Kekuatan Kebocoran.
e. Vibrasi.
f. Harga.
Pipa fleksibel yang digunakan pada sistem Phneumatik Pneumatik terbuat dari
bahan-bahan lapisan elestomerik, fiber dan anyaman atau tenunan kawat. Pipa
fleksibel tersedia dalam berbagai ukuran dan batas-batas tekanan, lapisan pipa
fleksibel bagian paling dalam harus cocok dengan fluida yang dialirkan. Pipa
fleksibel (selang) Pneumatik Pneumatik secara luas banyak digunakan, karena mu-
dah dipasang dan mempunyai karakteristik meredan kejutan tekanan dan getaran
mesin.
26
Pemasangan selang ini tidak begitu memerlukan ketrampilan tinggi jika dibanding-
kan dengan pipa kaku. Meskipun demikian harga pemasangan selang jauh lebih
tinggi jika dibandingkan dengan pemasangan pipa kaku.
2.4.2.1. Jenis selang fleksibel. Selang Pneumatik Pneumatik untuk
industri dan permobilan dibuat menyesuaikan spesifik SAE. Dua jenis
selang Pneumatik Pneumatik yang paling umum digunakan adalah anyaman
kawat tunggal (SAE 100 R1) dan anyaman kawat ganda (SAE 100 R2), yang
akhirnya membedakan daerah kemampuan manerima tekanan. Pada setiap
jenis selang dibuat dalam dua versi dengan ketebalan yang berbeda pada la-
pisan luar elastomeriknya.
1) Jenis Selang Menurut Penyambungan . Macam selang yang
lazim digunakan sebagai berikut :
a) Jenis belah, dengan lapisan luar tebal yang harus
dibelah untuk dibuka anyaman kawat sehubungan dengan
penyambungan bagian ujung, missal SAE 100 R2A.
b) Jenis non-belah, dengan lapisan luar tipis yang tidak
dilepas bila akan membuat sambungan ujung, missal SAE
100 R1AT.
2) Jenis Selang Menurut Pelindung Selang. Ada empat jenis
selang yang umum digunakan pada sistem Phneumatik Pneumatik,
yaitu :
a) Anyaman tenun
b) Anyaman kawat tunggal
c) Anyaman kawat ganda
d) Kawat spiral
27
3) Jenis Selang menurut tekanannya. Selang (pipa) untuk
merancang sistem Pneumatik Pneumatik berdasarkan tekanan me-
miliki jenis sebagai berikut:
a) Tekanan rendah : Saluran pipa
pembuangan plastik.
b) Tekanan sedang : 6 . 106
N/m2
(60 Atm)
sampai dengan 15 . 106
N/m2
(150 Atm).
c) Tekanan tinggi : 15 . 106
N/m2
(150
Atm) sampaidengan 24 . 106
N/m2
(240 Atm).
d) Tekanan ekstra tinggi : 6 . 106
N/m2
(60 Atm)
sampai dengan 15 . 106
N/m2
(150 Atm).
2.4.2.2. Pemasangan selang. Aturan dalam pemasangan selang
Pneumatik.
1) Tegangan selang harus dihindarkan.
2) Pemasangan memutar juga harus dihindarkan.
3) Menghindarkan pemasangan terpuntir.
4) Menghindari gesekan.
5) Hindari dari kemungkinan panas.
6) Dalam pemasangan selang Pneumatik Pneumatik bengkokan
tajam harus dihindarkan.
2.4.2.3. Pertimbangan dalam pemilihan pipa fleksibel. Dalam
memilih untuk sistem Pneumatik Pneumatik harus dipertimbangkan dalam
hal :
2.4.2.3.1 Kesesuaian ukuran selang terhadap fluida yang
dialirkan.
28
2.4.2.3.2 Tekanan dan suhu didalam sistem untuk menentukan
jenis selang yang digunakan.
2.4.2.3.3 Kecocokan bahan selang terhadap fluida yang
dialirkan