SISTEM HYDROLIK

Apa Sistem Hidrolik itu ….

Sistem Hidrolik adalah suatu sistem/ peralatan yang bekerja berdasarkan sifat dan potensi / kemampuan yang ada pada zat cair ( liquid ).

Kata hidrolik sendiri berasal dari bahasa ‘Greek’ yakni dari kata ‘hydro’ yang berati air dan ‘aulos’ yang berarti pipa. Namun, pada masa sekarang ini sistem hidrolik kebanyakan menggunakan air atau campuran oli dan air (water emulsian) atau oli saja.

Penggunaan sistem hidrolik, dalam bidang penerapannya :

Transmisis Otomatis Dongkrak Hidrolik

Press Hidrolik

Rem Hidrolik

Di bidang Industri

alat press mesin pencetak plastik

mesin pencetak logam

pesawat angkat (lift, katrol)

robots

Di bidang Kendaraan

bolduser traktor

car lift

dongkrak hidrolik

dump truck

komponen-komponen kendaraan ( power steering, rem )p>

Di bidang Penerbangan

penggerak alat-alat kontrol penggerak roda

pengangkat peralatan

Keuntungan Sistem Hidrolik

Tenaga besar, dimensi peralatan yang kecil Kecepatan gerak yang dapat diatur (bervariasi)

Mudah diubah arah gerakannya

Pencegahan beban lebih yang sederhana konstruksinya (reliev valve)

Mudah dihentikan tanpa merusak

Macam-macam Sistem Hidrolik

Hidrostatis :Pesawat hidrolik yang menggunakan sifat zat cair yaitu dapat meneruskan tenaga / daya kesegala arahContoh : Dongkrak hidrolik, rem hidrolik, derek lantai

Dongkrak Hidrolik Rem Hidrolik Derek Lantai Hidrodinamis :

Pesawat hidrolik yang menggunakan potensi zat cair yang bergerak sehingga memiliki / menimbulkan tenaga hidrolikContah : Turbin air, pembangkit listrik

Sejak berabad-abad yang lalu, orang telah mempergunakan zat cair untuk membantu mengangkat beban. Pada tahun 1648 Pascal menganalisis tekanan yang dirumuskan olehnya dan disebut Hukum Pascal. Pada tahun 1795 Bramah dari Inggris menerapkan hukum Pascal untuk membuat press yang dapat membangkitkan tenaga cukup tinggi. Pada tahun 1877 dibangun sebuah pompa di suatu kota industri untuk menyuplai tekanan dan untuk mengoperasikan press, alat angkat, lift. Pada tahun 1906 sistem hidrolik digunakan sebagai penyetir meriam dan pengemudi kapal untuk pertama kalinya. Sekitar tahun 1926 ditemukan pompa pusingan dengan tekanan dan kecepatan tinggi, maka hal ini memberikan titik awal yang cerah akan berkembangan system hidrolik. Sejak ini sistem hidrolik banyak digunakan di berbagai bidang penerapan dengan meningkatkan kemampuan dan desainnya.Sistem hidrolik berfungsi sebagai sistem pemindahan tenaga ataupun sebagai sistem kontrol banyak dipilih karena keuntungan-keuntungan yang dimilikinya bila dibanding dengan sistem yang lain. Oleh sebab itu banyak para teknisi atau para enginer mempelajarinya, untuk diterapkan di industri atau perusahaan masing-masing.

1. CAIRAN HIDROLIKCairan hydrolik yang digunakan pada sistem hydrolik harus memiliki ciri-ciri atau watak (propertiy) yang sesuai dengan kebutuhan. Property cairan hydrolik merupakan hal-hal yang dimiliki oleh cairan hydrolik tersebut sehingga cairan hydrolik tersebut dapat melaksanakan tugas atau fungsingnya dengan baik.Adapun fungsi/tugas cairan hydolik pada sistem hydrolik antara lain: Sebagai penerus tekanan atau penerus daya. Sebagai pelumas untuk bagian-bagian yang bergerak. Sebagai pendingin komponen yang bergesekan. Sebagai bantalan dari terjadinya hentakan tekanan pada akhir langkah. Pencegah korosi. Penghanyut bram/chip yaitu partikel-partikel kecil yang mengelupas dari komponen. Sebagai pengirim isyarat (signal)

Syarat Cairan HydrolikPrinsip dasar dari hidrolik adalah sifat fluida cair yang sangat sederhana dan sifat zat cair tidak mempunyai bentuk tetap, tetapi selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya. Karena sifat cairan yang selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya, sehingga akan mengalir ke berbagai arah dan dapat melewati dalam berbagai ukuran dan bentuk, sehingga fluida cair tersebut dapat mentransferkan tenaga dan gaya. Dengan kata lain sistem hidrolik adalah sistem pemindahan dan pengontrolan gaya dan gerakan dengan fluida cair dalam hal ini oli.Fluida yang digunakan dalam sistem hidrolik adalah oli. Syarat-syarat cairan hidrolik yang digunakan harus memiliki kekentalan (viskositas) yang cukup, memiliki indek viskositas yang baik, tahan api, tidak berbusa, tahan dingin, tahan korosi dan tahan

aus, minimla konpressibility.

A. Kekentalan (Viskositas) yang CukupCairan hydrolik harus memiliki kekentalan yang cukup agar dapat memenuhi fungsinya sebagai pelumas. Apabila viskositas terlalu rendah maka film oli yang terbentuk akan sangat tipis sehingga tidak mampu untuk menahan gesekan. Demikian juga bila viskositas terlalu kental, tenaga pompa akan semakin berat untuk melawan gaya viskositas cairan.

B. Indeks Viskositas yang BaikDengan viscosity index yang baik maka kekentalan cairan hydrolik akan stabil digunakan pada sistem dengan perubahan suhu kerja yang cukup fluktuatif.

C. Tahan Api (Tidak Mudah Terbakar)Sistem hydrolik sering juga beroperasi ditempat-tempat yang cenderung timbul api atau berdekatan dengan api. Oleh karena itu perlu cairan yang tahan api.D. Tidak Berbusa (Foaming)Bila cairan hydrolik banyak berbusa akan berakibat banyak gelembung- gelembung udara yang terperangkap dalam cairan hydrolik sehingga akan terjadi compressable dan akan mengurangi daya transfer. Disamping itu, dengan adanya busa tadi kemungkinan terjilat api akan lebih besar.

E. Tahan DinginTahan dingin adalah bahwa cairan hydrolik tidak mudah membeku bila beroperasi pada suhu dingin. Titik beku atau titik cair yang dikehendaki oleh cairan hydrolik berkisar antara 10°-15° C dibawah suhu permulaan mesin dioperasikan (star- up). Hal ini untuk menantisipasi terjadinya block (penyumbatan) oleh cairan hydrolik yang membeku.

F. Tahan Korosi dan Tahan AusCairan hydrolik harus mampu mencegah terjadinya korosi karena dengan tidak terjadi korosi maka kontruksi akan tidak mudah aus dengan kata lain mesin akan awet.

G. Demulsibility (Water Separable)Yang dimaksud dengan de-mulsibility adalah kemampuan cairan hydrolik, karena air akan mengakibatkan terjadinya korosi bila berhubungan dengan logam.

H. Minimal CompressibilitySecara teoritis cairan adalah uncomprtessible (tidak dapat dikempa). Tetapi kenyataannya cairan hydrolik dapat dikempa sampai dengan 0,5 % volume untuk setiap penekanan 80 bar oleh karena itu dipersyaratkan bahwa cairan hydrolik agar seminimal mungkin dapat dikempa.

2. Keuntungan dan Kelemahan Sistem HidrolikSistem hidrolik banyak memiliki keuntungan. Sebagai sumber kekuatan untuk banyak variasi pengoperasian. Keuntungan sistem hidrolik antara lain:

1. Bila dibandingkan dengan metode tenaga mekanik mempunyai kelemahan pada penempatan posisi tenaga tranmisinya. Lain halnya dengan tenaga hidrolik saluran-saluran tenaga hidrolik dapat ditempatkan pada setiap tempat. Tanpa menghiraukan posisi poros terhadap transmisi tenaganya seperti pada system tenaga mekanik. Tenaga hidrolik lebih fleksibel dalam segi penempatan transmisi tenaganya.2. Dalam system hidrolik, gaya yang sangat kecil dapat digunakan untuk menggerakkan atau mengangkat beban yang sangat berat dengan cara mengubah sistem perbandingan luas penampang silinder. Hal ini tidak lain adalah karena kemampuan komponen-komponen hidrolik pada kecepatan dan tekanan yang sangat tinggi. Sehingga pada alat yang kecil dan ringan dapat memberikan tenaga yang sangat besar. Bila dibandingkan dengan motor listrik yang mempunyai kemampuan tenaga kuda yang sama.3. Sistem hidrolik menggunakan minyak mineral sebagai media pemindah gayanya. Pada system ini bagian-bagian yang bergesekan terselimuti oleh lapisan minyak (oli). Sehingga pada bagian-bagian tersebut dengan sendirinya akan terlumasi. Sitem inilah yang akan mengurangi angka gesekan, dan jika dibandingkan dengan system mekanik bagian-bagian ini bergerak (bergesekan) lebih sedikit. Hal ini terlihat dengan tidak adanya roda-roda gigi, rantai, sabuk (belt), dan kontak-kontak listrik.4. Beban dengan mudah dikontrol memakai katup pengatur tekanan (relief valve). Karena apabila ada beban lebih tidak dengan segera diatasi akan merusak komponen-komponen itu sendiri. Sewaktu beban melebihi dari kemampuan penyetelan katupnya, pemompaan langsung dihantarkan kereservoir (tangki) dengan batas-batas tertentu terhadap tori atau gayanya.5. Dengan system hidrolik, begitu pompa tidak mampu mengangkat, maka beban berhenti dan dapat dikunci pada posisi mana saja. Lain halnya dengan motor listrik dalam keadaan jalan tiba-tiba dipaksa untuk berhenti.6. Tenaga disimpan dalam aktutor, dan apabila perlu sewaktu-waktu dapat digunakan tanpa harus merubah posisi komponen-komponen yang lain.7. Ringan8. Mudah dalam pemasangan9. Sedikit perawatan10. Sistem hidrolik hampir 100 % efisien, bukan berarti mengabaikan terjadinya gesekan fluida.11. Tenaga yang dihasilkan sistem hidrolik besar sehingga banyak diaplikasikan pada alat berat seperti crane, kerek hidrolik dll.12. Oli juga bersifat sebagai pelumas sehingga tingkat kebocoran lebih jarang dibandingkan dengan sistem pneumatik.13. Tidak berisik.Kelemahan sistem hidrolik sebagai berikut :a. Fluida yang digunakan (oli) harganya mahal.b. Apabila terjadi kebocoran akan mengotori sistem, sehingga sistem hidrolik jarang digunakan pada industri makanan maupun obat-obatan.

3. Komponen Sistem HidrolikKomponen-komponen sistem hidrolik sebagai berikut :a. Pompa hidrolikPompa hidrolik berfungsi mengisap fluida oli hydrolik yang akan disirkulasikan dalam sistim hydrolik. Macam-macam pompa hidrolik diantaranya adalah pompa roda gigi, pompa sirip burung, pompa torak aksial, pompa torak radial dan pompa

sekrup.Komponen-komponen Penyusun Sistem Hidrolika. MotorMotor berfungsi sebagai pengubah dari tenaga listrik menjadi tenaga mekanis. Dalam sistem hidrolik motor berfungsi sebagai penggerak utama dari semua komponen hidrolik dalam rangkaian ini. Kerja dari motor itu dengan cara memutar poros pompa yang dihubungkan dengan poros input motor. Motor yang digunakan adalah motor AC satu phasa ¼ PK.b. Kopling ( Coupling )Fungsi utama dari kopling adalah sebagai penghubung putaran yangdihasilkan motor penggerak untuk diteruskan ke pompa. Akibat dari putaran inimenjadikan pompa bekerja (berputar).

Penggerak Hidrolik

a. Pompa Roda GigiPompa ini terdiri dari 2 buah roda gigi yang dipasang saling merapat. Perputaran roda gigi yang saling berlawanan arah akan mengakibatkan kevakuman pada sisi hisap, akibatnya oli akan terisap masuk ke dalam ruang pumpa, selanjutnya dikompresikan ke luar pompa hingga tekanan tertentu. Tekanan pompa hydrolik dapat mencapai 100 bar. Bentuk pompa hydrolik roda gigi dapat dilihat pada gambar berikut.

b. Pompa Sirip BurungPompa ini bergerak terdiri dari dari banyak sirip yang dapat flexible bergerak di dalam rumah pompanya. Bila volume pada ruang pompa membesar, maka akan mengalami penurunan tekanan, oli hydrolik akan terhisap masuk, kemudian diteruskan ke ruang kompressi. Oli yang bertekanan akan dialirkan ke sistim hydrolik.

c. Pompa Torak AksialPompa hydrolik ini akan mengisap oli melalui pengisapan yang dilakukan oleh piston yang digerakkan oleh poros rotasi. Gerak putar dari poros pompa diubah menjadi gerakan torak translasi, kemudian terjadi langkah hisap dan kompressi secara bergantian. Sehingga aliran oli hydrolik menjadi kontinyu.

d. Pompa Torak RadialPompa ini berupa piston-piston yang dipasang secara radial, bila rotor berputar secara eksentrik, maka piston2 pada stator akan mengisap dan mengkompressi secara bergantian. Gerakan torak ini akan berlangsung terus menerus, sehingga menghasilkan alira oli /fluida yang kontinyu.

e. Pompa SekrupPompa ini memiliki dua rotor yang saling berpasangan atau bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung, sedangkan lainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan fluida oli secara aksial ke sisi lainnya. Kedua rotor itu identik dengan sepasang roda gigi helix yang saling bertautan.

Pompa hidrolik ini digerakkan secara mekanis oleh motor listrik. Permulaan dari pengendalian dan pengaturan system hidrolik selalu terdiri atas suatu unsur pembangkit tekanan, jadi fungsi dari unsur tersebut dipenuhi oleh pompa hidrolik. Pompa hidrolik berfungsi untuk mengubah energy mekanik menjadi energi hidrolik dengan cara menekan fluida hidrolik kedalam sistem. Apabila pompa digerakkan motor (penggerak utama), pada dasarnya pompa melakukan dua fungsi utama :1. Pompa menciptakan kevakuman sebagian pada saluran masuk pompa. Vakum ini memungkinkan tekanan atmosfer untuk mendorong fluida dari tangki kedalam pompa.2. Gerakan mekanik pompa menghisap fluida kedalam rongga pemompaan, dan membawanya melalui pompa, kemudian mendorong dan menekannya ke dalam sistem hidrolik.

Cara Kerja Sistem HidrolikDalam system hidrolik fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral adalah jenis fluida yang sering dipakai. Pada prinsipnya bidang hidromekanik (mekanika fluida) dibagi menjadi dua bagian seperti berikut :1. Hidrostatik, yaitu mekanika fluida yang diam, disebut juga teori persamaan kondisi-kondisi dalam fluida. Yang termasuk alam hidrostatik murni adalah pemindahan gaya dalam fluida. Seperti kita ketahui,contohnya adalah pesawat tenaga hidrolik.2. Hidrodinamik, yaitu mekanika fluida yng bergerak. Disebut juga teori aliran (fluida yang mengalir). Yang termasuk dalam hidrodinamik murni adalah perubahan dari energy aliran dalam turbin pada jaringan tenaga hidro elektrik.Jadi perbedaan yang menonjol dari dua system diatas 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 energy (pembangkit tenaga hidro).Prinsip dasar dari sitem hidrolik adalah karena sifatnya yang sangat sederhana. Zat cair tidak mempunyai bentuk yang tetap. Zat cair hanya dapat membuat bentuk menyesuaikan dengan yang ditempatinya. Zat cair pada prakteknya mempunyai sifat yang tidak dapat dikompresi. Beda dengan fluida gas yang sangat mudah sekali dikompresi. Karena zat cair yang digunakan harus bertekanan tertentu, diteruskan ke segala arah secara merata,memberikan arah gerakan yang sangat halus. Hal ini sangat didukung oleh sifatnya yang selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya dan tidak dapat dikompresi.Dalam aplikasinya kami akan memberikan contoh pada system kerja rem mobil.

Prinsip kerja rem hidrolik didasarkan oleh hukum pascal, yang mana memungkinkan kita bisa memberikan gaya yang kecil untuk dapat mengangkat gaya atau beban yang jauh lebih besar, tentu dengan perbandingan luas penampangnya.

Gaya kaki dari sopir saat menginjak brake pedal diteruskan oleh fluida melalui master cylinder, kemudian diteruskan ke manifold yang biasanya sekaligus berfungsi sebagai proportional valve ke tiap-tiap roda. Pada roda yang menggunakan disc brake assembly, diteruskan ke caliper untuk mendorong piston, sedangkan jika roda menggunakan drum brake assembly, diteruskan ke wheel cylinder untuk mendorong pistonnya juga. Piston pada disc brake assembly akan menekan brake pads atau material frictions (kampas) sehingga putaran Brake disc (cakram) dapat ditahan karena adanya cengkraman tersebut. Cengkraman ini menghasilkan gesekan dan panas pada material.

Hukum Pascal Dan PenerapannyaPrinsip-prinsip Penting dari Zat Cair/ Hidrolik• Cairan tidak dapat dimampatkan/ dikompresikan / diperkecil volumenya• Hukum Pascal :Tekanan yang diberikan pada zat cair / hidrolik dalam bejana tertutup, besarnya tekanan akan diteruskan ke segala arah, dengan tekanan sama besarSuatu aliran didalam silinder yang dilengkapi dengan sebuah penghisap yang mana kita dapat memakaikan sebuah tekanan luar po tekanan p disuatu titik P yang sebarang sejarak h dibawah permukaan yang sebelah atas dari cairan tersebut diberikan oleh persamaan.gh. p = po + Prinsip Pascal, tekanan yang dipakaikan kepada suatu fluida tertutup diteruskan tanpa berkurang besarnya kepada setiap bagian fluida dan dinding-dinding yang berisi fluida tersebut. Hasil ini adalah suatu konsekuensi yang perlu dari hukum-hukum mekanika fluida, dan bukan merupakan sebuah prinsip bebas.Untuk menghitung gaya, tekanan atau penambahan gaya dapat digunakan rumus segitiga, yaitu: GayaTekananLuas penampang = F (Force)= P (Pressure)= A (Area) = Newton (N) = Kpa = m²

F = P x AP = F / A = Kpa A = F / P = m²

Hubungan dari Istilah-istilah Dengan Diagram SegitigaTekananSebagai contoh, diketahui gaya sebesar 100 lbs mendorong piston dengan luas permukaan 4 in2 maka dapat kita ketahui tekanan F/A = 25 lbs/in2 (psi).

VolumeJika piston mempunyai luas permukaan 8 in2 bergerak dengan jarak 10 in dalam silinder. Berapa volume fluida yang dibutuhkan untuk menggerakan piston, menggunakan diagram segitiga diatas maka v = A.l, jadi v= 80 in3.

Keuntungan MekanikDapat kita lihat ilustrasi dari keuntungan mekanik, ketika gaya 50 lbs dihasilkan oleh piston dengan luas permukaan 2 in2, tekanan fluida dapat menjadi 25 psi . dengan tekanan 25 psi pada luas permukaan 10 in2 dapat dihasilkan gaya sebesar 250 lbs.