Sistem Hidrolik

Kapan sistem hidrolik dipakai …

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 mengingkatkan 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.
Materi Sistem hidrolik yang akan kita bahas adalah sebagai  berikut:

• Pengertian sistem hidrolik
• Hukum Pascal dan penerapannya
• Komponen-komponen utama sistem hidrolik

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 arah
  Contoh : 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 hidrolik
  Contah : Turbin air, pembangkit listrik

Hukum Pascal Dan Penerapannya

Prinsip-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 besar

Fluida terdiri atas zat cair [liquid], satuan tekanan yang digunakan Standard Internasional (S1) ialah Pascal (Pa).

    1 kPa = 1000 Pa
    di Eropa satuan tekanan menggunakan "bar"
    1 bar = 100 kPa

Kegunaan Prinsip Hidrolik

• Dapat meneruskan gerakan dalam jarak yang jauh
• Dapat meningkatkan panjang gerakan, dalam hal ini tenaga gerakan akan turun
• Dapat meningkatkan besarnya tenaga tekan, dalam hal ini panjang gerakan akan turun

Jika kedua silinder sama ukurannya, lalu sebuah gaya (N) bekerja pada silinder utama menyebabkan piston pada silinder kedua (actuator) mendapat gaya yang sama, bila kedua piston bergerak pada jarak yang sama

Untuk menghitung gaya, tekanan atau penambahan gaya dapat digunakan rumus segitiga, yaitu:

GayaTekanan Luas penampang

= F (Force)= P (Pressure) = A (Area)

= Newton  (N) = Kpa  = m²

F = P x A

P = F / A = Kpa

A = F / P = m²

Contoh penghitungan :
Gaya yang bekerja 50 N luas penampang 40 mm²
Besarnya gaya yang bekerja / satuan luas atau tekanan = 50 N : 0,04 m² = 1250 Kpa

Memperpanjang Gerakan

• Jika piston pada silinder I lebih besar dari pada piston II (actuator) maka Piston II pergerakannya lebih panjang
• Jika piston pada silinder I lebih besar 10 X dibanding piston II, maka piston II akan pergerakannya 10 X lebih besar

Meningkatkan Besar Tekanan

• Jika piston silinder I lebih kecil dari pada piston silinder II (actuator), maka Piston II menerima gaya tekan lebih besar
• Jika piston silinder I lebih kecil daripada piston II, maka piston II pergerakannya lebih pendek

Komponen utama Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik ini didukung oleh 3 unit komponen utama, yaitu:

1. Unit Tenaga, berfungsi sebagai sumber tenaga dengan liquid/ minyak hidrolik

Pada sistem ini, unit tenaga terdiri atas:

• Penggerak mula yang berupa motor listrik atau motor bakar
• Pompa hidrolik, putaran dari poros penggerak mula memutar pompa hidrolik sehingga pompa hidrolik bekerja
• Tangki hidrolik, berfungsi sebagai wadah atau penampang cairan hidrolik
• Kelengkapan (accessories), seperti : pressure gauge, gelas penduga, relief valve

2. Unit Penggerak (Actuator), berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik

Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi  dua macam yakni:

• Penggerak lurus (linier Actuator) : silinder hidrolik
• Penggerak putar : motor hidrolik, rotary actuator

3. Unit Pengatur, berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik.

Unit ini biasanya diwujudkan dalam bentuk katup atau valve yang macam-macamnya akan dibahas berikut ini.

3.1 Katup Pengarah (Directional Control Valve = DCV)

    Katup (Valve) adalah suatu alat yang menerima perintah dari luar untuk melepas, menghentikan atau mengarahkan fluida yang melalui katup tersebut.

Contoh jenis katup pengarah: Katup 4/3 Penggerak lever, Katup pengarah dengan piring putar, katup dengan pegas bias.

3.2 Macam-macam Katup Pengarah Khusus

1) Check Valve adalah katup satu arah, berfungsi sebagai pengarah aliran dan juga sebagaipressure control (pengontrol tekanan)

2) Pilot Operated Check Valve, Katup ini dirancang untuk aliran cairan hidrolik yang dapat mengalir bebas pada satu arah dan menutup pada arah lawannya, kecuali ada tekanan cairan yang dapat membukanya.

3) Katup Pengatur Tekanan, Tekanan cairan hidrolik diatur untuk berbagai tujuan misalnya untuk membatasi tekanan operasional dalam sistem hidrolik, untuk mengatur tekanan agar penggerak hidrolik dapat bekerja secara berurutan, untuk mengurangi tekanan yang mengalir dalam saluran tertentu menjadi kecil.

Macam-macam Katup pengatur tekanan adalah:

a. Relief Valve, digunakan untuk mengatur tekanan yang bekerja pada sistem dan juga mencegah terjadinya beban lebih atau tekanan yang melebihi kemampuan rangkaian hidrolik.

b. Sequence Valve, berfungsi untuk mengatur tekanan untuk mengurutkan pekerjaan yaitu menggerakkan silinder hidrolik yang satu kemudian baru yang lain.

c. Pressure reducing valve, berfungsi untuk menurunkan tekanan fluida yang mengalir pada saluran kerja karena penggerak yang akan menerimanya didesain dengan tekanan yang lebih rendah.

4) Flow Control Valve, katup ini digunakan untuk mengatur volume aliran yang berarti mengatur kecepatan gerak actuator (piston).

Fungsi katup ini adalah sebagai berikut:

• untuk membatasi kecepatan maksimum gerakan piston atau motor hidrolik
• Untuk membatasi daya yang bekerja pada sistem
• Untuk menyeimbangkan aliran yang mengalir pada cabang-cabang rangkaian.

Macam-macam dari Flow Control Valve :

• Fixed flow control yaitu: apabila pengaturan aliran tidak dapat berubah-ubah yaitu melalui fixed orifice.
• Variable flow control  yaitu apabila pengaturan aliran dapat berubah-ubah sesuai dengan keperluan
• Flow control yang dilengkapi dengan check valve
• Flow control yang dilengkapi dengan relief valve guna menyeimbangkan tekanan

Menggambar Rancangan Rangkaian Hidrolik

Setelah kita pelajari komponen-komponen sistem hidrolik secara detail dan juga telah kita pelajari berbagai simbol dari setiap komponen sebagai bahasan tenaga fluida, demikian juga telah kita pelajari cara membaca diagram rangkaian (circuit diagram) maka akan kita mulai dengan cara mendesain (merancang) suatu rangkaian sesuai dengan yang kita kehendaki bila telah tersedia komponen-komponen sistem hidrolik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merancang rangkaian hidrolik adalah:

• Tujuan penggunaan rangkaian
• Ketersediaan komponen
• Konduktor dan konektor yang digunakan macam apa
• Tekanan kerja sistem hidrolik berapa

Rancangan rangkaian hidrolik perlu dituangkan dalam bentuk diagram rangkaian hidrolik dengan menggunakan simbol-simbol grafik, dengan bantuan simbol-simbol grafik para desainer dapat menuangkan pemikiran lebih mudah, lebih tenang sehingga dapat berkreasi seoptimal mungkin.

Cara membuat diagram rangkaian biasanya dengan membuat tata letak komponen sebagai berikut:

• Actuator diletakkan pada gambar yang paling atas
• Unit pengatur diletakkan di bawahnya
• Unit tenaga diletakkan pada bagian paling bawah
• Setelah simbol-simbol komponen lengkap dalam lay out (tata letak) barulah digambar garis-garis penghubung sebagai gambar konduktor dengan garis-garis sesuai dengan macam konduktor yang digunakan

Gambar. Tata letak komponen hidrolik

 

Gambar. Diagram rangkaian hidrolik lengkap

Minyak Hidrolik

Fungsi minyak/ cairan hidrolik adalah: Sebagai medium penerus daya, dan mudah mengalir Mampu melumasi semua komponen yang bergerak Perapat antara bagian yang menerima tekanan Mendinginkan komponen-komponen karena sirkulasinya

Macam-macam  minyak / cairan hidrolik:

1. Oli, digunakan pesawat hidrolik pada umumnya, keburukannya adalah dapat terbakar dan merusak karet seal
2. Minyak hidrolik tahan api, yaitu:

• Air Glycol, terdiri dari 35% - 40% air, glycol dan oli air yang dilarutkan, juga disertakan bahan tambah untuk mencegah busa, karat
• Emulsi oli-air, larutan oli-air dengan perbandingan sesuai keperluan juga disertakan bahan tambah untuk meningkatkan kualitas
• Cairan Syntetis, dibuat dari bahan-bahan yang diproses secara kimia jenisnya antara lain phosphate eters, chlomiated

 Prinsip–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 terteruskan ke segala arah, dengan tekanan sama besar

PENTING Jika cairan hidrolik akan diganti dengan macam yang lainnya, maka cairan semula harus dikuras dan dibilas, periksa apakah seal oil cocok untuk cairan yang baru

 Macam-macam minyak hidrolik yang digunakan pada kendaraan, yaitu:

1. Minyak transmisi otomatis

• Automatic Transmision Fuid (ATF) mempunyai kualitas tinggi dengan berbagai macam bahan tambah, minyak harus dapat memasuki saluran yang sangat kecil
• Kekentalan minyak harus sesuai karena suhu kerjanya sering berubah
• Pada kecepatan normal ATF bersuhu 100º C,  ATF harus tahan terhadap oksida, dan tidak boleh berbusa
• A coefficient of friction addjusting agent ditambah untuk menambah daya gesek pada kopling transmisi otomotis sehingga tidak selip

2. Tipe minyak ATF dan Power Steering

• Tipe F dan Dexton II, Tipe F mempunyai daya gesek yang besar dibanding Dexton II
• Pada baut tap transmisi diberi tanda tertentu, macam minyak apa yang digunakan
• Merk mobil tertentu biasanya membuat minyak ATF sendiri, misalnya suatu perusahaan tertentu membuat minyak ATF dengan no. Part : 0888600405
• Minyak Power Steering harus peka terhadap tekanan yang bekerja dan memilik fungsi pelumas baik (untuk silinder tenaga dan pompa),
• ATF biasanya diwarnai merah atau kekuningan untuk membedakan dengan oli yang lainnya

3.  Minyak rem adalah  minyak yang tidak mengandung minyak bumi karena minyak rem tidak boleh merusak dan melarutkan karet yang banyak digunakan pada sistem rem.

4.  Minyak ini dibuat dari alkohol dan susunan kimia serta ether

·        Persyaratan minyak rem

1. titik didih tinggi, jika titik didih kurang memenuhi syarat sebagian minyak menguap membentukVapour lock, dan kerja rem  kurang efektif
2. minyak rem harus dapat menahan karat pada komponen logam dan tidak merusak komponen dari karet
3. mempunyai kekentalan (viskositas) tertentu sebab minyak rem dalam bekerja mempunyai tugas meneruskan tekanan

·        Tipe Minyak

Tipe minyak rem  dikenal dengan nama DOT (Departement Of Transportation) dan pada bagian belakang tanda DOT diikuti dengan angka.
Contoh : DOT 3 (SAE J1 730) merupakan minyak rem yang paling paling sering dipakai, dan mempunyai titik didih sebesar 205º C. Dalam menggunakan minyak rem tidak diperbolehkan mencampur dengan minyak rem merk lain, karena akan merusak struktur minyak

Dongkrak

Dongkrak adalah alat untuk menaikkan kendaraan guna mempermudah pekerjaan reparasi di bagian bawah kendaraan

Macam-macam dongkrak :

Crocodile jack / dongkrak buaya paling banyak digunakan di bengkel-bengkel ataupun digarasi kendaraan sekarang ada yang ukuran kecil sehingga dapat di bawa di mobil. Keuntungan pemakaiancrocodile jack dibandingkan yang lainnya adalah lebih mudah digunakan karena gampang menggesernya ke arah posisi yang diinginkan, di samping itu, waktu yang dibutuhkan untuk mengangkat kendaraan lebih cepat dan aman.

Di dalam rumah yang dibuat dari baja tuang dapat berjalan dan berputar di atas empat roda, terdapat sebuah pompa minyak yang toraknya digerakkan oleh tuas panjang. Tuas tersebut dapat juga dipakai untuk mendorong atau menarik dongkrak.Perbandingan lengan-lengan batang pengangkat kira-kira 20:1Disekeliling rumah dan diatas pompa diisi dengan minyak encer (SAE-10).

Prinsip kerja dongkrak buaya :

Posisi naik :

Pompa memasukkan minyak ke bawah torak yang besar (d), ketika tuas (e) dengan sandaran untuk kendaraan bergerak ke atas. Di atas saluran pompa ada katup pengaman kecil (f) yang membuka berlawanan dengan pegas, bila kita terus-menerus memompa pada kedudukan tertinggi.

Posisi turun :

Untuk menurunkan torak (d) dan lengan angkat (e), dibukakan katup buang dengan engkol kecil (h), sehingga minyak mengalir kembali dari silinder ke ruang persediaan. Tempat persediaan minyak harus selalu terisi sesuai ukuran

Bottle jack / dongkrak botol, dongkrak ini disebut bottle jack karena bentuknya seperti botol. Fungsi bottle jack sama seperti crocodile jack, yaitu untuk mengangkat kendaraan pada ketinggian tertentu untuk dapat melakukan perbaikan pada bagian bawah kendaraan. Perbedaannya adalah penggunaan bottle jack dapat dimasukkan ke dalam kendaraan sebagai perlengkapan utama kendaraan yang mutlak dibutuhkan untuk mengganti roda (ban) sewaktu ban kempis/ bocor.Untuk mendongkrak sebuah kendaraan, dongkrak harus diletakkan tegak lurus pada torak pengangkatnya supaya tidak menjadi bengkok.

Prinsip kerja dongkrak botol

  

Posisi naik :

Untuk mengangkat kendaraan harus diputar tutup pengalir pembalik minyak (a) dengan batang pompa yang juga berfungsi sebagai kunci, sesudah torak pengangkat pada kedudukan yang rendah . Setelah itu, batang pompa (b) digeserkan naik turun, di mana pompa (c) mengapit minyak dari ruangan persediaan (d) ke bawah torak pengangkat (e). Bila dipompa terus pada kedudukan yang tinggi katup pengaman kecil bekerja.

Posisi turun :

Kendaraan diturunkan dengan cara memutar sekrup ke kiri sampai ¾ putaran memakai batang pompa, di mana katup pengalir pembalik minyak terbuka.

Bagaimana menggunakan dongkrak dengan aman

Pada waktu menggunakan alat dongkrak, utamakan keamanan. Hanya karena kesalahan kecil dapat menyebabkan kecelakaan besar

Lokasi dongkrak dan penopang (Stand)

Untuk mencegah agar lokasi penempatan dongkrak dan stand tidak rusak, pilihlah tempat-tempat yang kuat

Cara Menggunakan Dongkrak

1. Letakkan ganjalan pada ban-ban belakang apabila bagian depan kendaraan yang diangkat. Sebaliknya, letakkan ganjalan pada ban-ban depan apabila bagian belakang kendaraan yang diangkat.
2. Dongkrak diletakkan di tempat yang telah ditentukan.
3. Sebelum dongkrak mulai mengangkat, periksalah sekali lagi apakah tempat pengangkatan kendaraan tepat berada di tengah-tengah sadel dongkrak. Sebab bila tidak, dongkrak dapat slip sewaktu mengangkat kendaraan.
4. Sebelum mengangkat dan menurunkan kendaraan, periksalah bahwa tidak ada orang atau sesuatu disekitarnya, apabila lagi dibawah kendaraan.

Jangan sekali-kali bekerja di bawah  kendaraan yang hanya ditopang dengan dongkrak saja. Topanglah kendaraan tersebut dengan stand (penopang)

Sebelum mengoperasikan dongkrak Anda harus mengecek hal-hal sebagai berikut:

• Periksalah sistem hidrolik, pastikan tidak ada kebocoran cairan.
• Apakah dongkrak tersebut mampu mengangkat beban yang diinginkan.
• Sadelnya berputar dengan bebas, dan bertahan pada posisinya pada waktu mendongkrak

Apabila dalam  pemeriksaan tersebut ada masalah/ kerusakan, segera lakukan servis/ perbaikan sesuai SOP (Standard Operational Prosedurs)

Pemeliharaan :

Jagalah kebersihan dongkrak, periksalah bila terdapat kebocoran cairan, berikan cairan hidrolik sampai batas atas bila diperlukan. Teteskan sedikit oli pada roda troli.

Dalam penggunaan dongkrak, jangan menahan beban terlalu lama. Gunakanlah jack stand sebagai pengganti dongkrak

Simpanlah dongkrak pada lokasi yang aman di lantai bengkel

Pelajarilah buku manual servis, sebelum menggunakan

Masalah-masalah yang sering terjadi / timbul kerusakan pada dongkrak adalah :

1. Terjadi kebocoran pada seal oil
2. Pada saat digunakan, tiba-tiba beban turun
3.  Dongkrak tidak mampu mengangkat beban sesuai dengan spesifikasinya
4. Pada sistem hidrolisnya terjadi kebocoran
5. Minyak hidrolis kurang
6. Viskositas minyak hidrolik rendah/ jelek