TUGAS AKHIR

ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI SISTEM HIDROLIK

SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Disusun oleh :

WAHID ZAINURI

D 200 130 115

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

HALAMAN PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan di bawah ini,

Nama : Wahid Zainuri

NIM : D200130115

Jurusan : Teknik Mesin

Judul Skripsi : “ ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI SISTEM

HIDROLIK SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4

CROSS ”.

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya serahkan ini

benar-benar hasil karya saya sendiri dan bebas plagiat karya orang lain,

kecuali yang secara tertulis diacu/ dikutip dalam naskah dan disebutkan

pada daftar pustaka. Apabila di kemudian hari terbukti skripsi ini hasil

plagiat, saya bertanggung jawab sepenuhnya dan bersedia menerima

sanksi sesuai peraturan yang berlaku.

Surakarta, Januari 2018

Wahid Zainuri

D200130115

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir yang berjudul “ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET

DI SISTEM HIDROLIK SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS”

Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Dipersiapkan oleh:

Nama : Wahid Zainuri

NIM : D200130115

Telah disetujui dan disahkan pada:

Hari : ......................

Tanggal : ......................

Mengetahui,

Pembimbing Tugas Akhir

Supriyono, ST, MT, Ph.D.

Jumat

12 Januari 2018

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul “ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET

DI SISTEM HIDROLIK SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS”

telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah

untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Disusun oleh:

Nama : Wahid Zainuri

NIM : D200130115

Disahkan pada:

Hari : ......................

Tanggal : ......................

Tim Penguji :

Ketua : Supriyono, ST, MT, Ph.D. (......................)

Anggota I : Ir. Tri Tjahjono, MT. (......................)

Anggota II : Amin Sulistyanto, ST, MT. (......................)

Mengetahui,

Dekan, Ketua Jurusan,

Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph. D. Ir. Subroto, MT.

Jumat12 Januari 2018

v

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR

Berdasarkan surat Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Nomor 150 / II / 2016 Tanggal 8 September 2016

dengan ini:

Nama : Supriyono, ST ,MT, Ph.D.

Pangkat/Jabatan : Kepala BKUI

Kedudukan : Pembimbing Utama

memberikan Soal Tugas Akhir kepada Mahasiswa:

Nama : Wahid Zainuri

Nomor Induk : D200130115

NIRM : -

Jurusan/Semester : Teknik Mesin / Akhir

Judul/Topik : Analisa Buckling Pada Rod Bucket di Sistem Hidrolik

Spider Excavator Kaiser S2 4X4 Cross

Rincian Soal/Tugas : Analisa Buckling Pada Rod Bucket di Sistem Hidrolik

Spider Excavator Kaiser S2 4X4 Cross

Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana

mestinya.

Surakarta, Januari 2018

Pembimbing

Supriyono, ST, MT, Ph.D.

Keterangan :

*)coret salah satu

1. Warna biru untuk Kajur

2. Warna kuning untuk Pembimbing I

3. Warna merah untuk Pembimbing II

4. Warna putih untuk mahasiswa

vi

MOTTO

“Hai orang – orang yang beriman,

jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai penolongmu,

sesungguhnya Allah berserta orang – orang yang sabar.”

(QS. Al – Baqarah : 153)

“Jangan takut untuk membuat sebuah kesalahan. Tapi pastikan Anda

tidak melakukan kesalahan yang sama dua kali.”

(Akio Morita)

“Cobalah untuk tidak menjadi orang sukses, melainkan mencoba menjadi

orang yang berharga.”

(Albert Einstein)

“Tidaklah berarti hidup seorang manusia

tanpa ridho dan kasih sayang orang tua yang melhirkan dan

membesarkan kita”

(Penulis)

“Berjuanglah dan selalu berprasangka baiklah

terhadap sesuatu yang akan engkau hadapi

meski engkau tau hasil tak seindah yang kau inginkan”

(Penulis)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih, dengan kerendahan

hati skripsi ini penulis persembahkan kepada:

1. Kedua Orang Tua Tercinta Bapak (Partoyo) dan Ibu (Suparni), yang

telah mencurahkan kasih sayang, cinta, tenaga, dukungan, dan do’a

yang tulus untuk keberhasilan ananda. Hanya do’a dan ucapan

terimakasih yang bias ananda berikan. Ananda berjanji suatu hari

nanti akan membuat bangga ibu dan bapak.

2. Sekolah Vokasi yang telah memberikan ilmu dan pengalaman yang

dapat penulis terapkan di dalam pelaksanaan program OJT dan

selanjutnya di dunia kerja

3. Bapak Dr.Supriyono selaku Dosen pembimbing tugas akhir yang telah

bersabar memberikan saran dan koreksi kepada penulis

4. Segenap keluarga PT. ALTRAK 1978 yang telah memberikan ilmu dan

pengalaman pada saat OJT sehingga penulis dapat banyak belajar.

5. Darti Ervina yang senantiasa mengingatkan dan memberi nasehat.

Terimakasih telah menjadi penyemangat dan pendengar yang baik.

6. Saudara-saudara Teknik Mesin angkatan 2013 khususnya anggota

Kos Ngundi Ilmu yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,

terimakasih atas persahabatan layaknya saudara, kepedulian,

keceriaan, dan semangat yang kalian berikan.

viii

ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI SISTEM HIDROLIK

SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS

Wahid Zainuri, Supriyono

Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email : Wahidzainuri13@gmail.com

Abstrak

Sistem hidrolik merupakan proses mengalirnya oli hidrolik dari

tangki melewati filter hidrolik terlebih dahulu, yang kemudian akan

mengalirkan keseluruh sistem hidrolik yang ada seperti controll valve ,

silinder actuator, dan sebagainya. Analisa ini dilakukan untuk mengetahui

penyebab terjadinya buckling maupun defleksi yang terjadi pada rod pada

cylinder Bucket sebelum hour meter mencapai batas waktu service unit

pada komponen sistem hidrolik, faktor penyebab serta langkah perbaikan,

menentukan kerugian gaya setelah terjadi kerusakan dan menentukan

besar kerugian aliran. Selanjutnya proses pemeriksaan dilakukan secara

visual terhadap rod dan diperoleh cacat fisik berupa goresan dan tekukan

kemungkinan terbesar terjadi akibat kotoran yang masuk dalam sirkulasi

oli hidrolik serta terjadi benturan pada dinding rod . Untuk silinder hidrolik

Kaiser S2 4x4 Cross dengan diameter piston 8 cm, diameter rod 4,6

cm,dan panjang rod 65 cm didapatkan hasil bahwa kerugian gaya setelah

terjadi kerusakan pada silinder bucket sebesar 1029,26 kgf atau sebesar

20% dengan kerugian debit aliran sebesar = 0,1441 liter/s atau sebesar

28.3%.

Kata Kunci : Sistem hidrolik, Silinder hidrolik, Rod Cylinder Bucket

ix

BUCKLING ANALYSIS ON BUCKET ROD IN HYDRAULIC SYSTEM

SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS

Wahid Zainuri, Supriyono

Mechanical Engineering Muhammadiyah University Of Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email : Wahidzainuri13@gmail.com

Abstract

Hydraulic system is the process of hydraulic oil flow from the tank through the hydraulic filter first, which will then flow through the existing hydraulic system such as controll valve, actuator cylinder, and so on. This analysis is conducted to determine the cause of buckling or deflection that occurs on the rod on the Bucket cylinder before the hour meter reaches the service unit deadline on the hydraulic system components, the causal factors and corrective steps, determines the force losses after damage and determines the flow loss. Furthermore, the examination process is done visually to the rod and obtained physical defects in the form of scratches and bending most likely due to dirt entering the hydraulic oil circulation and impact on the rod wall. For Kaiser S2 4x4 Cross hydraulic cylinder with 8 cm piston diameter, 4,6 cm rod diameter and 65 cm rod length, it is found that the force loss after damage to bucket cylinder is 1029,26 kgf or 20% with flow rate loss of 0,1441 liter / s or equal to 28.3%.

Keywords: Hydraulic System, Hydraulic Cylinder, Rod Cylinder Bucket

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikumWr. Wb

Puji syukur Alhamdulillah atas kehadiran Allah SWT, atas segala

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, semoga kita senantiasa dalam

lindungan-Nya.Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada

Rasulullah Muhammad SAW, yang kita jadikan suritauladan dalam

kehidupan ini. Syukur Alhamdulillah penyusunan skripsi ini dapat

terselesaikan dengan baik.

Skripsi berjudul “ANALISA BUCKLING PADA ROD BUCKET DI

SISTEM HIDROLIK SPIDER EXCAVATOR KAISER S2 4X4 CROSS”,

dapat terealisasikan atas dukungan dari berbagai pihak.Untuk itu pada

kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin

menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ir. Subroto MT , selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

3. Dr. Supriyono , selaku Pembimbing utama yang telah memberikan

pengarahan, bimbingan, dan saran hingga skripsi ini dapat

terselesaikan.

4. Ir. Masyrukan MT, selaku Pembimbing akademik yang selalu

memberikan masukan-masukan dan dorongan yang mendukung

kepada saya.

5. Bapak/Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu

yang bermanfaat, sehingga saya dapat mencapai gelar sarjana S-1.

xi

Semoga amal baik semua pihak yang membantu dalam

penyususnan skripsi ini mendapatkan imbalan dari Allah SWT. Saya

menyadari dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan,

meskipun telah berusaha untuk mendapatkan hasil yang terbaik.Segala

kritik dan saran yang membangun sangat saya harapkan. Semoga skripsi

ini bermanfaat bagi saya pada khususnya dan pembacapa dan umumnya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Januari 2018

Penulis,

Wahid Zainuri

D 200 130 115

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN ......................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ................................................................. v

MOTTO ...................................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vii

ABSTRAK ................................................................................................ viii

ABSTRACT ................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ................................................................................... x

DAFTAR ISI .............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ....................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................... 4

1.6 Metode Penelitian ...................................................................... 4

1.7 Sistematika Penulisan ................................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Hidrolik ......................................................................... 6

2.2 Rangkaian Dasar Sistem Hidrolik ............................................. 9

2.3 Komponen Utama Silinder Hidrolik ......................................... 11

2.3.1 Analisa Dasar Fluida pada Cylinder hydraulic ............... 13

2.3.2 Kapasitas aliran ............................................................. 16

2.4 Buckling Stress (Tegangan Tekuk)......................................... 16

2.5 Tegangan Tekuk Euler ........................................................... 20

xiii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................... 22

3.2 Tempat Dan Waktu Pelaksanaan ........................................... 23

3.3 Bahan Dan Alat Penelitian ...................................................... 25

3.4 Pemeriksaan Sistem Hidrolik .................................................. 25

3.5 Prosedur Pemeriksaan ........................................................... 27

3.6 Pembongkaran Silinder Bucket .............................................. 28

3.7 Penelitian Kebocoran ............................................................. 29

3.7.1 Cylinder Rod .................................................................. 30

3.7.2 Sistem Seal ................................................................... 31

3.7.3 Piston ............................................................................ 31

3.7.4 Head Cylinder ................................................................ 32

3.8 Langakah-langkah penelitian .................................................. 32

BAB IV DATA TEKNIK DAN ANALISA PERHITUNGAN

4.1Spesifikasi Dari Cylinder Bucket ............................................. 35

4.2Hasil Performance Test .......................................................... 36

4.3 Hasil analisa visual kerusakan piston rod cylinder hydraulic . 36

4.4 Proses Sweeping ................................................................... 38

4.5 Penyebab Kerusakan dan Usaha Meminimalisir Kerusakan .. 39

4.6 Kerugian gaya pada cylinder hidrolik akibat kerusakan ......... 40

4.7Analisa Perhitungan Reaksi Tumpuan, Momen, Gaya Lintang

dan Gaya Normal ....................................................................... 44

4.8 Analisa Secara Teoritis .......................................................... 47

4.9 Pembebana Kritis .................................................................. 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ........................................................................... 49

5.2 Saran..................................................................................... 50

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tekanan Pada Sistem Hidrolik ............................................... 8

Gambar 2.2 Rangkaian Dasar Sistem Hidrolik ......................................... 10

Gambar 2.3 Rangkaian Sistem hidrolik .................................................... 11

Gambar 2.4 Komponen utama silinder hidrolik ........................................ 12

Gambar 2.5 Hukum pascal ...................................................................... 14

Gambar 2.6 Kesetimbangan .................................................................... 14

Gambar 2.7 Panjang langkah .................................................................. 15

Gambar 2.8 Silinder ................................................................................. 15

Gambar 2.9 Laju aliran silinder ................................................................ 16

Gambar 2.10 kecepatan aliran silinder .................................................... 16

Gambar 2.11 Persamaan Kontinuitas Pada Pipa..................................... 17

Gambar 2.12 Fenomena Buckling ........................................................... 18

Gambar 2.13 Tumpuan Engsel ................................................................ 20

Gambar 2.14 Tumpuan Rol...................................................................... 20

Gambar 2.15 Tumpuan Jepit.................................................................... 20

Gambar 2.16 Ideal Pinned (Pinned–Pinned)............................................ 22

Gambar 3.1 Diagram alir .......................................................................... 23

Gambar 3.2 Spider Exacavator Kaiser S2 4x4 Cross .............................. 24

Gambar 3.3 pressure gauge .................................................................... 25

Gambar 3.4 stopwatch ............................................................................. 25

Gambar 3.5 Operasi Kerja Cylinder ......................................................... 28

Gambar 3.6 rod silinder............................................................................ 30

xv

Gambar 4.1 Control Valve........................................................................ 37

Gambar 4.2 Hasil pemeriksaan hose hydraulic ........................................ 38

Gambar 4.3 Seal kit cylinder hydraulic ..................................................... 38

Gambar 4.4 Cyilinder rod ......................................................................... 39

Gambar 4.5 Diagram Fishbone ................................................................ 40

Gambar 4.6 Sketch cylinder hydraulic ..................................................... 41

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 kombinasi kerja Hidrostatic transmission ................................. 27

Tabel 4.1 Hasil performance test cylinder hidrolik .................................... 37

Tabel 4.2 Part request untuk sistem hidrolik Kaiser S2 4x4 cross ........... 39

Tabel 4.3 Rangkuman Pembahasan Fishbone Diagram ......................... 40