Basic Hydraulic

Pemahaman Dasar Hydraulic

Dalam sistem hidraulic fluida mempunyai peran sangat penting dalam operasi alat berat. Prinsip-prinsip dasar hidrolik digunakan ketika merancang dan mengoperasikan sistem implement, sistem steering, sistem brake, dan sistem power train. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, tidak terlepas dari peralatan yang memanfaatkan prinsip-prinsip dasar hidraulic, misalnya: dongkrak dll.

Prinsip-prinsip hidrolik berlaku ketika menggunakan cairan yang bertekanan untuk melakukan kerja. Untuk itu ada beberapa hukum yang harus dipahami dan akan dijelaskan pada pembahasan berikut.

Mengenal Fluida

adalah zat yang bersifat mengalir . Hal ini disebabkan karena molekul-molekulnya mempunyai daya tarik-menarik ( kohesi ) antar molekul sangat kecil atau bahkan nol.

Sistem Tenaga Fluida (Fluid power system)

adalah suatu rangkaian pemindahan tenaga dan / atau pengaturan tenaga dengan menggunakan media ( perantara ) fluida. Tenaga dari sumber tenaga atau pembangkit tenaga diteruskan oleh fluida melalui saluran fluida , unit-unit pengatur atau control element ke unit penggerak sebagai output dari system tersebut.

Fungsi Fluida ialah :

untuk menghantarkan (mentransfer) atau menyalurkan tenaga yang dibangkitkan oleh pembangkit tenaga (primemover) ke seluruh sirkuit (rangkaian) hingga outputnya dapat dilihat pada aktuator.

  • Fluida terdiri atas zat cair ( liquid ) dan zat gas.
    • Sistem Hidrolik, adalah sistem tenaga fluida yang menggunakan cairan ( liquid ) sebagai media transfer. Cairan hidrolik biasanya berupa oli ( oli hidrolik ) atau campuran antara oli dan air.
    • Sistem Pneumatik, adalah sistem tenaga fluida yang menggunakan udara sebagai media transfer. Udara dikempa atau dimampatkan dengan menggunakan kompresor dan disimpan di dalam tangki udara kempa untuk setiap saat siap digunakan.

Penyimpanan / Pengurusan Fluida :

Untuk fluida cair (liquid) perlu disimpan pada tangki atau disebut tangki oli yang bersih bebas dari debu atau kotoran lain, disimpan pada lokasi yang teduh, jauh dari api dan tertutup rapat. Untuk fluida gas atau udara disimpan pada tangki udara di lokasi yang bersih, bebas debu , teduh dari panas dan hujan. Setiap kali akan digunakan tangki udara hurus dicerat (drain) yaitu dikeluarkan air pengembunan yang ada di dalam tangki.


MENGAPA MENGGUNAKAN SISTEM HIDROLIK?

Ada banyak alasan mengapa menggunakan sistem hidrolik. Beberapa diantaranya adalah bahwa sistem hidrolik ini sangat multi-guna, efisien dan sederhana untuk menghantarkan tenaga. Ini merupakan tugas sistem hidrolik, yang mengubah tenaga dari suatu bentuk menjadi bentuk yang lainnya.

Ilmu hidrolik dapat dibagi menjadi dua bidang besar:

  • Hidrodinamik
  • Hidrostatik
Hidrodinamik

Hidrodinamik adalah ilmu yang mempelajari tentang pergerakan cairan.

fluida hidrodinamik
Gambar 1a & 1b

Penerapan pemanfaatan hidrodinamik:

  • Kincir air atau turbin; energi yang dipergunakan adalah yang tercipta dari gerakan air (Gambar 1a).
  • Torque Converter (Gambar 1b)

Hidrostatik

Hidrostatik adalah ilmu yang mempelajari tentang fluida bertekanan. Penerapan hidrostatik:

  • Dongkrak hidrolik atau mesin press hidrolik.
  • Silinder berpenggerak hidrolik.

Pada alat hidrostatik, dorongan akibat cairan yang terjebak (terbatas) menyebabkan perpindahan tenaga. Jika cairan bergerak atau mengalir di sistem, maka akan terjadi gerakan pada sistem tersebut. Misalnya, kalau mendongkrak mobil dengan dongkrak hidrolik, cairan ditekan agar dongkrak naik, mengangkat mobil. Kebanyakan mesin atau perlengkapan hidrolik yang di penggunaan saat ini beroperasi secara hidrostatik.

SIFAT-SIFAT CAIRAN

Ada beberapa kelebihan menggunakan cairan:

  1. Cairan mampu menyesuaikan diri sesuai dengan bentuk wadahnya.
  2. Cairan tidak dapat dimampatkan.
  3. Cairan mampu meneruskan pressure ke segala arah.
Cairan mampu menyesuaikan diri sesuai bentuk wadahnya
Fluida mampu menyesuaikan bentuk

Cairan akan selalu menyesuaikan diri dengan segala bentuk wadah yang melingkupinya. Cairan juga akan mengalir ke segala arah melalui line dan hose yang memiliki berbagai jenis ukuran dan bentuk.

Cairan tidak dapat dimampatkan

Oli hidrolik memampat kira-kira 0,4% pada pressure 1000 psi (6900 kPa). Untuk penerapan mesin hidrolik, oli hidrolik dianggap sangat ideal dan tidak memampat sama sekali.

Jika ada suatu unsur yang memampat, maka unsur tersebut membutuhkan ruang yang lebih kecil. Cairan menempati jumlah ruangan atau volume yang sama, bahkan ketika menerima tekanan.

Gas kurang sesuai untuk dipergunakan dalam sistem hidrolik karena gas akan memampat dan membutuhkan tempat yang lebih sempit

Fluida gas mampu dimampatkan
Gambar 3
Cairan dapat meneruskan pressure ke segala arah
Fluida cair dapat meneruskan tekanan ke segeala arah
Gambar 4

Cairan mampu menyalurkan tekanan dengan merata. Tekanan jika diukur pada sembarang titik pada silinder hidrolik atau saluran akan sama besar, dimanapun pengukuran tersebut dilakukan (Gambar 4).

Fluida cair mampu menyalurkan tenaga
Gambar 5

Jika ada sebuah pipa yang menghubungkan dua silinder yang berukuran sama (Gambar 5), maka perubahan volume pada satu silinder akan menyalurkan volume yang sama ke bagian lainnya. Ruang yang ditempati suatu unsur disebut ‘displacement’. Cairan sangat bermanfaat untuk mengalihkan tenaga melalui pipa, baik untuk jarak dekat maupun jarak jauh, dan bentuk yang menyudut serta untuk posisi naik dan turun. Gaya yang diberikan pada satu ujung pipa akan langsung disalurkan dengan besar gaya yang sama ke ujung pipa yang lainnya.


Cairan, Kebanyakan sistem hidrolik menggunakan oli karena tidak akan memampat dan mampu melumasi sistem yang dipergunakan. Air tidak cocok dipakai karena:

  1. Air dapat membeku pada temperatur yang dingin dan mendidih pada temperatur 100ºC.
  2. Air menyebabkan korosi dan karat serta hanya memberi sedikit pelumasan.
Kegunaan Fluida

Ada berbagai jenis fluida yang dipakai dalam sistem hidrolik. Alasan menggunakan suatu jenis fluida bergantung pada jenis pekerjaan dan lingkungan kerjanya, namun kesemuanya menjalanka 4 fungsi yang mendasar berikut:

  1. Fluida dipergunakan untuk meneruskan gaya dan tenaga melalui saluran (line) ke aktuator supaya dapat melakukan kerja.
  2. Fluida adalah medium pelumas pada sirkuit dan komponen hidrolik.
  3. Fluida adalah media pendingin, membawa panas menjauh dari komponen-komponen di dalam sirkuit hidrolik dan membuangnya ke tempat lain.
  4. Fluida menyekat celah antara bagian-bagian yang bergerak untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi panas yang diciptakan oleh kebocoran yang kelebihan.

Formulasi Pascal

Force (gaya) adalah sesuatu yang menyebabkan benda diam menjadi bergerak, benda yang bergerak lurus menjadi berbelokdan sebagainya. Gaya biasanya dinyatakan dalam:

  • Pounds (Lbs)
  • Kilogram (Kg)
  • Newton (N)

Pressure (Tekanan), adalah gaya yang bekerja pada setiap satuan luas penampang. Pressure biasanya dinyatakan dalam:

  • Pounds per Square Inch (Psi)
  • Kilogram per Centimeter Persegi (Kg/Cm²)
  • KiloPascal (Kpa)

Area (Luas penampang/permukaan), biasanya dinyatakan dalam:

  • Square Inch (Inch²)
  • Millimeter persegi (mm²)
  • Centimeter persegi (mm²)

Luas permukaan yang berbentuk lingkaran dapat dihitung dengan rumus berikut:

Hubungan fluida dengan hukum pascal
Gb. 1.5 Formulasi Pascal

Area = r²

Jika jari-jari lingkaran (r) adalah 2 inch, maka:

A = 3,14 2 2

A = 12,5 inch²

Dengan mengetahui luas area, dapat diketahui berapa besar tekanan yang mampu mengangkat beban yang ada. Jika gaya sebesar 500 Pound bekerja pada area 12,5 inch², tekanan yang terjadi adalah 40 psi.

Tekanan dapat diketahui dengan rumus:

P = F / A

P = 500 lbs/12,5 inch²

P = 40 psi

Dengan demikian besar gaya yang bisa ditopang oleh piston yang besar adalah:

F = P A

P = 40 psi

A = belum diketahui (r = 3 inch) F = 40 28,26

A = r² F = 1130 psi

A = 3,14 3 3

A = 28,26 inch²


KEUNTUNGAN MEKANIS

Gambar 1.6 menunjukkan bagaimana zat cair dalam sebuah sistem hidrolik menimbulkan keuntungan secara mekanis. Semua cylinder dalam keadaan tersambung, dan semua ruangan terisi dengan zat cair (oli) sebelum sistem diberikan tekanan. Cylinder dihitung dari kiri ke kanan.

Keuntungan mekanis Fluida

Pada saat menghitung pressure di dalam sistem, digunakan dua valve dari cylinder ke dua dari sebelah kiri. Rumus yang digunakan adalah

Pressure = Force : Area

Pressure = Force/Area

Pressure = 50 lbs / 1 in² = 50 psi

KEUNGGULAN TENAGA FLUIDA

Salah satu keuntungan penggunaan fluida adalah kemampuan melipat gandakan gaya dan untuk meneruskan tenaga. Seperti ditunjukkan oleh diagram pada gambar 11, gaya tidak harus diteruskan melalui saluran lurus (secara linear). Gaya bisa diteruskan melalui belokan atau secara tidak linear dan dilipat gandakan. Penggunaan tenaga fluida adalah merupakan konsep penyaluran tenaga yang fleksibel. Sebetulnya, tenaga fluida adalah penyaluran tenaga yang awalnya berbentuk tidak bergerak, melalui sumber putaran (motor listrik atau engine), energi dipindahkan ke tempat yang terpisah yang dilengkapi peralatan pelipat-gandaan gaya yang berputar atau linear (garis lurus) yang disebut juga aktuator.

Tenaga fluida juga bisa dilihat sebagai sebagian proses transformasi mengubah bentuk energi potensial (listrik atau bahan bakar) menjadi energi mekanik yang aktif (gaya dan tenaga linear atau rotary).

Keuntungan lain setiap kali tenaga dasar dirubah ke tenaga hidrolik adalah :
  • Gaya dengan mudah bisa diubah arahnya seperti dari maju ke mundur.
  • Alat pelindung bisa ditambahkan sehingga memungkinkan kelebihan beban hanya terjadi pada peralatan pengangkat tetapi tidak pada penggerak utama (mesin atau engine) dan menghindari komponen lainnya mengalami tekanan yang berlebihan.
  • Kecepatan komponen mesin yang berbeda, seperti (boom, winch atau crane), bisa dikendalikan sendiri-sendiri satu sama lain, seperti mudahnya mengendalikan kecepatan penggerak utama.

Peran fluida dalam hydraulic alat berat
Gambar 12 – Sirkuit Hidrolik yang disederhanakan

Sistem hidrolik standard terdiri atas:

  • Reservoir dibuat khusus untuk fluida hidrolik
  • Pompa hidrolik yang digerakkan oleh engine atau mesin listrik,
  • Sistem valve untuk mengatur dan mengarahkan aliran dari pompa, dan
  • Aktuator yang mengubah gaya supaya dapat dihasilkan kerja.

Gambar 12 merupakan ilustrasi komponen utama yang sederhana.

Tekanan :
Pengaruh fluida didalam ruangan tertutup terhadap atmosfer
Gambar 13 – Tekanan pada outlet reservoir

Fluida pada sistem hidrolik didorong dari reservoir melalui saluran inlet pompa (Gambar 13) akibat sejumlah tekanan yang terjadi pada fluida tersebut antara lain.

  • Berat fluida itu sendiri
  • Disebabkan oleh tekanan atmosfir
  • Bisa pula karena adanya tekanan dari tangki yang dibuat bertekanan
Berat fluida
Berat fluida
Gambar 14 – Tekanan yang disebabkan oleh berat air

Satu meter kubik air memiliki berat kira-kira 1000kg. Berat ini terdorong kebawah akibat gaya gravitasi, dan menimbulkan tekanan. Gambar 14 menunjukkan bagaimana berat ini tersebar di sepanjang permukaan bejana. Contoh ini menunjukkan, berat keseluruhan yang ditahan oleh bidang yang berukuran satu meter dikali satu meter atau 1m2.

Tekanan dengan arah ke bawah dari 1 meter kubik air ialah 9810 Pa. Jika ruang setinggi dua meter air akan menaikkan tekanan sebanyak dua kali lipat pada bidang sama yaitu sebesar 19620 Pa.

Efek tekanan biasanya dapat dirasakan pada gendang telinga ketika berenang dan tekanan akan semakin besar jika kita berenang semakin dalam. Tekanan tersebut dapat dihitung seperti berikut ini :

Tekanan (Pa) = dalam air (m) x 9810 Pa

Fluida lain memiliki sifat sama dengan air, perbedaan tergantung pada berat jenis fluida tersebut.

Spesific Gravity = Berat fluida ÷ Berat Air

Spesifik gravity oli hidrolik sekitar 0.92, berarti oli hidrolik memiliki berat 92% dari berat air. Hubungan rumus diatas menjadi:

Tekanan (Pa) = Fluida Depth (m) x 9810 Pa/m air x SG.

Satuan tekanan diidentifikasikan dengan satuan tekanan standar ISO atau SI unit yaitu dengan satuan Pascal ( Pa ) dan bar.

1 Pa = 1 N / m2

1 kp = 9,81 N ( kp = kilo pound )

1 bar = 105 Pa

1 kPa= 1000 Pa

1 bar = 100 kPa = 14,5 psi = 1,02 kg / cm2

Gambar 15 – Pressure yang ditimbulkan oleh berat oli

Berat air murni pada 4ºC adalah 1000kg per meter kubik. Berat air akan agak berkurang pada suhu yang lebih tinggi, tetapi perbedaan ini, secara umum diabaikan pada perhitungan hidrolik.

Oli hidrolik pada reservoir menimbulkan tekanan 9200 Pa pada setiap ketinggian satu meter seperti digambarkan pada Gambar 15. Tekanan dengan arah menuju dasar reservoir akan mendorong fluida dari reservoir menuju inlet port pompa hidrolik, jika inlet port pompa berada dibawah ketinggian fluida.


Tekanan Atmosfir

APLTCL025_T01_G016b
Gambar 16 – Berat udara menyebabkan terjadinya tekanan atmosfir

Pada jumlah yang relatif sedikit, berat udara biasanya diabaikan. Gumpalan udara dengan luas satu meter persegi dan memanjang dari permukaan bumi diukur dari permukaan laut sampai ketinggian yang sangat ekstrem, sebetulnya akan mempunyai berat yang berarti. Berat ini, pada hari dengan cuaca normal adalah 10,000 kg, seperti ditunjukkan gambar 16. Oleh karena itu tekanan yang dirasakan di permukaan laut karena berat udara tersebut, adalah 100,000 Pa. Ini mengacu pada standar atmosfir atau tekanan atmosfir pada hari-hari bisa dipermukaan laut yang sebesar 1 bar atau 1000 millibar.

Tekanan ini, mempengaruhi fluida dalam reservoir, juga membantu mendorong fluida dari reservoir menuju inlet port pompa.Setiap orang begitu terbiasa dengan tekanan atmosfir, oleh karena itu kondisi ini diasumsikan memiliki tekanan ‘nol’ dan alat ukur tekanan (pressure gauge) juga membaca “nol”, oleh sebab itu tekanan atmosfir standar mengacu pada pembacaan skala alat ukur. Tentu saja, mungkin juga mendapatkan tekanan di bawah tekanan atmosfir dengan menghilangkan sebagian dari tekanan atmosfir, dan kondisi ini disebut kondisi vakum.

Dengan menghilangkan seluruh tekanan atmosfir, “nilai” nol didapat, dan ini disebut “absolute zero”. Nol absolut ialah 100 kPa di bawah ukuran gauge pressure nol, dan dianggap sebagai kevakuman sempurna (Gambar 17). Tidak ada tekanan absolut di bawah nol.

Untuk membedakan antara kedua tekanan, alat ukur yang membaca nilai absolut diberi etiket absolut. Menyatakan ini bahwa nol untuk tekanan ini adalah nol absolut, dan semua pengukuran tekanan positif mulai dari nilai ini. Jika pembacaan tekanan atmosfir mulai dari “nol”, maka tekanan tersebut disebut gauge pressure. Alat ukur yang melakukan pembacaan seperti ini biasanya tidak diberi etiket.

gbr 17
Gambar 17 – Gauge dan pressure absolut

Tekanan Barometrik

Ketika kita bergerak dari permukaan laut, menuju ke atas gunung, kerapatan udara pada saat mencapai daerah tinggi menjadi berkurang. Hal ini ditandai dengan semakin susahnya kita bernapas karena semakin sedikit udara yang masuk ke paru-paru atau dapat juga dikatakan bahwa tekanan atmosfir semakin berkurang saat ketinggian suatu daerah dari permukaan laut meningkat.

Fenomena seperti ini penting untuk dipertimbangkan, karena pada daerah yang lebih tinggi, tekanan atmosfir yang akan membantu fluida dari reservoir mengalir menuju sisi inlet port pompa lebih rendah jika dibandingkan alat tersebut beroperasi pada daerah yang lebih rendah.

gbr 18
Gambar 18 – Prinsip kerja barometer

Tekanan atmosfir diukur menggunakan barometer, seperti ditunjukkan oleh Gambar 18. Tabung penuh air raksa dibalikkan pada segenangan air raksa seperti terlihat. Air raksa akan jatuh dari tabung sampai mencapai tinggi tertentu. Ruang diatas air raksa pada tabung akan mengalami kevakuman sempurna 0 kPa. Tinggi air raksa pada tabung akan menunjukkan tekanan atmosfir, karena tekanan atmosfir-lah yang mencegah sisa air raksa jatuh dari tabung.

Pada tekanan atmosfir yang standar 100 kPa, air raksa akan jatuh dari tabung hingga mencapai tinggi 760mm di atas genangan. Sewaktu tekanan atmosfir berganti (karena iklim atau ketinggian), tinggi air raksa akan berubah.

ALIRAN (Q)

Aliran adalah gerakan sejumlah fluida selama waktu tertentu. Fluida pada sistem hidrolik mengalir melalui hose, tube, reservoir dan komponen-komponen.

Aliran biasanya dilambangkan dengan huruf “Q”, dan biasanya memiliki satuan liter-per menit (LPM) atau gallon per menit, namun dapat juga dengan satuan centimeter kubik per-menit (cm3/ min) atau centimeter kubik per-detik (cm3/sec).

Dengan memakai rumus di atas, satuan yang benar harus dipergunakan agar persamaannya menjadi setara. Misalnya, jika luas dalam cm bujursangkar, lalu kecepatan dalam cm perdetik atau cm per-menit. Aliran kemudian akan menjadi sentimeter kubik (cc) per detik atau per menit.

Pada dasarnya aliran adalah kecepatan sejumlah fluida yang melalui titik tertentu. Untuk menggambarkannya, bayangkan luas penampang bagian dalam pipa. Jika penampang ini dialiri fluida dengan laju satu meter dalam satu detik, maka fluida akan terdorong sejauh satu meter setiap detik. Volume fluida itu adalah luas penampang dikali panjang pipa. Dari analogi diatas diperoleh rumus dasar aliran hidrolik :

Aliran = Area x Velocity, atau Q = A x V.

Aliran Laminar
gbr 19
Gambar 19 – Aliran Laminar

Aliran Laminar merupakan aliran pada sistem hidrolik yang merupakan perpindahan fluida dengan lancar dari satu titik menuju titik lain. Semua partikel fluida akan bergerak parallel ke semua arah tertentu, atau disebut juga aliran laminar (gambar 19), dan ini adalah kondisi yang paling ideal.

Aliran Turbulen
gbr 20
Gambar 20 – Aliran Turbulence

Sebenarnya, aliran pada hidrolik sistem lebih sering mengalami banyak ketidak teraturan dari pada yang diinginkan. Walaupun fluida secara umum mengalir menuju arah tertentu yang diinginkan, juga mengalir melalui saluran kecil, hambatan pada sudut yang tajam, melalui orifice, melewati tikungan tajam.

Pada Gambar 20, partikel fluida mengalir dengan tidak beraturan, menyebabkan gesekan dan gerakan yang tak efisien. Aliran sejenis ini, disebut aliran turbulen, yang merupakan aliran yang tak diinginkan dan boros. Sayangnya, seekonomis apa pun suatu sistem hidrolik, pada kenyataaanya masih mengalami turbulensi aliran.

Penurunan Tekanan
gbr 21
Gambar 21 – Aliran yang melewati suatu orifice menyebabkan penurunan tekanan

Ketika fluida mengalir melewati orifice, seperti terlihat pada gambar 21, maka fluida tersebut akan kehilangan sebagian dari energinya. Ini terlihat dimana tekanan akan lebih rendah di daerah downstream orifice, seperti ditunjukkan oleh kedua pressure gauge. Perbedaan tekanan di antara di daerah upstream dan di daerah downstream disebut pressure drop, yaitu penurunan tekanan yang disebabkan oleh hambatan aliran (orifice). Besarnya penurunan tekanan akan bervariasi, tergantung pada :

  • Laju aliran melewati orifice
  • Ukuran orifice
  • Kemudahan fluida untuk mengalir (viskositas).

Aliran pada downstream harus sama dengan aliran pada downstream seperti Gambar 21, karena tidak ada keborocan aliran fluida. Namun, karena tekanan fluida di daerah downstream lebih rendah, maka tenaga dari fluida akan kurang. Hukum ilmu fisika menyebutkan bahwa tenaga tidak bisa dihilangkan, oleh karena itu pengurangan tenaga pada aliran karena terbentuknya panas akibat orifice.

gbr 22
Gambar 22 – Jika tidak ada aliran melewati orifice, maka tidak terjadi penurunan pressure

Jika besarnya penurunan tekanan tergantung di banyaknya mengalir melewati restriction, sehingga dapat disimpulkan bahwa bahwa jika tidak ada aliran, akan tidak ada penurunan tekanan.

Ini ditunjukkan pada Gambar 22. Tidak adanya aliran pada pipa menyebabkan tekanan akan setara pada kedua sisi. Dengan tak ada aliran dan tak ada penurunan tekanan, akan tidak ada panas yang dihasilkan dan tidak akan ada penurunan tenaga.

Hubungan langsung antara aliran dan tekanan merupakan pertimbangan dalam sistem hidrolik; jika tidak ada aliran pada titik A dan titik B, maka tidak akan ada penurunan tekanan (pressure drop). Begitu juga sebaliknya, jika tidak ada perbedaan tekanan antara titik A & B maka tentunya tidak ada aliran diantara kedua titik ini.

Hukum Bernoulli

gbr 23
Gambar 23

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah tekanan dan energi kinetic pada beberapa titik pada sistem harus konstan jika aliran konstan. Jika fluida mengalir melalui diameter yang berbeda seperti ditunjukkan pada Gambar 23, maka kecepatan alir (velocity) juga akan berbeda. Pada sisi kiri, areanya luas sehingga kecepatan alir (velocity) akan rendah. Pada bagian tengah, kecepatan alir (velocity) akan meningkat disebabkan luas area kecil. Juga pada sisi kanan, luas area meningkat kembali sama dengan yang kiri, sehingga kecepatan aliran akan turun.

Bernoulli membuktikan bahwa tekanan pada daerah C akan lebih rendah daripada tekanan di area A dan B karena peningkatan kecepatan aliran (velocity). Peningkatan kecepatan alir pada titik C berarti peningkatan energi kinetik. Energi kinetic akan meningkat hanya jika tekanan turun. Pada titik B, energi kinetic yang berlebih telah dirubah kembali menjadi tekanan dan aliran akan turun. Jika tidak ada hilang tenaga karena gesekan (friction loss), tekanan pada titik B akan sebanding dengan tekanan pada titik A.

gbr 24
Gambar 24

Gambar 24 menunjukkan efek kombinasi dan perubahan kecepatan aliran. Penurunan tekanan (pressure drop) dari maksimum di C menuju nol di B. Pada D, kecepatan meningkat, sehingga tekanan akan turun. Pada E, ketinggian fluida akan meningkat dan banyak energi kinetik dirubah menjadi tekanan karena kecepatan aliran (velocity) turun. Juga pada F, ketinggian fluida turun karena kecepatan aliran (velocity). Sederhananya, hukum Bernauli menyatakan bahwa :

  • Jika aliran meningkat, tekanan turun
  • Jika aliran turun, tekanan meningkat

Ringkasan tentang beberapa prinsip dasar Hidrolik

Kerja secara hidrolik merupakan kombinasi tekanan, aliran dan pada waktu tertentu. Tekanan tanpa aliran tidak akan menghasilkan kerja. Aliran tanpa tekanan juga tidak akan menghasilkan kerja. Tekanan hidrolik merupakan hasil dari tahanan dan gaya:

  • Aliran meningkat, tekanan akan turun
  • Aliran menurun, tekanan akan meningkat

Gerakan akan timbul karena adanya aliran hidrolik

Sirkuit Seri dan Parallel

gbr 25
Gambar 25

Kebanyakan mesin membutuhkan berbagai komponen yang dapat dihubungkan baik melalui sirkuit seri ataupun parallel (Gambar 25). Ketika komponen dihubungkan secara seri (1), fluida mengalir dari satu komponen menuju komponen berikutnya, sebelum kembali ke tangki. Ketika komponen terhubung secara parallel (2), aliran fluida akan menuju komponen secara bersamaan.

Hambatan dalam rangkaian Seri
gbr 26
Gambar 26

Dalam Gambar 26, dibutuhkan pressure sebesar 620 kPa (90 psi) untuk mengalirkan 4 liter fluida per menit (lpm) melalui sirkuit. Orifice atau relief valves pada rangkaian hidrolik seri menghasilkan tahanan yang mirip dengan resistor pada rangkaian listrik seri, oli akan mengalir pada tiap-tiap tahanan. Total tahanan merupakan penjumlahan dari masing-masing tahanan.

Hambatan dalam rangkaian Parallel
gbr 27
Gambar 27

Pada sistem sirkuit parallel, oli yang dipompakan mengikuti tahanan terakhir. Pada Gambar 27, pompa menyuplai oli menuju tiga sirkuit parallel. Sirkuit ketiga memiliki hambatan tertinggi dan merupakan prioritas terakhir oli untuk mengalir. Sirkuit pertama memiliki tahanan terendah dan merupakan prioritas pertama fluida mengalir.

Ketika oli yang dipompakan mengalir mengisi saluran dari pompa menuju valve, tekanan oli akan meningkat menjadi 207 kPa (30 psi). Tekanan yang dihasilkan oleh hambatan aliran oli, membuka valve pada sirkuit pertama dan oli mengalir menuju sirkuit. Tekanan sirkuit tidak akan meningkat hingga sirkuit pertama terisi penuh. Ketika sirkuit pertama terisi, tekanan fluida akan meningkat menjadi 414 kPa (60 psi) dan membuka valve pada sirkuit kedua. Kemudian, tekanan sirkuit tidak akan meningkat hingga sirkuit dua terisi penuh. Tekanan oli yang dipompakan akan meningkat ke nilai 620 kPa (90 psi) untuk membuka valve pada sirkuit ketiga. Sebuah sirkuit hidrolik atau pada pompa harus dilengkapi sistem relief valve untuk membatasi tekanan maksimum sistem.

HIDROLIK MENGHASILKAN KERJA
gbr 28
Gambar 28

Untuk melakukan pekerjaan yang berguna, sebuah sistem hidrolik harus dapat mengubah tenaga dan mengontrol aliran dari suatu komponen ke komponen yang lainnya. Gambar 28 di atas menunjukkan prinsip mengubahan dan titik pengontrolan suatu sistem.

Sistem hidrolik menerima input energi dari sumber, biasanya dari engine atau rangkaian gigi-gigi (gear train) yang berputar. Pompa hidrolik mengubah energi gerak menjadi energi hidrolik dalam bentuk aliran dan tekanan. Valve mengontrol perubahan energi hidrolik menuju sistem dengan mengotrol aliran fluida dan arah aliran. Aktuator (yang dapat berupa silinder atau motor) mengubah energi hidrolik menjadi energi mekanis yang menghasilkan gaya putar yang berguna melakukan pekerjaan.

Untuk melakukan pekerjaan hidrolik, diperlukan aliran dan tekanan. Tekanan Hidraulic menghasilkan tenaga dorongan dan aliran menghasilkan gerakan“.

Peringkat: 4 dari 5.

Tinggalkan Balasan

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.