Modul Pneumatik.pdf

1

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri SISTEM PNEUMATIK

1. PENGERTIAN 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 menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya, membersihkan kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki aplikasi yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industry yang menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industry makanan, industri obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industry yang lain. Belajar pneumatik sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang memanfaatkan sistem pneumatik.

2. 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 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 udara 1,3 kg/m³,

2

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 3. 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 di bidang 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 control 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, aman dari bahaya ledakan dan hubungan singkat, dapat dibebani lebih, tidak peka terhadap perubahansuhu dan sebagainya.Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah didapat/diperoleh di sekitar kita.Udara dapat diperoleh dimana saja kita berada, sertatersedia dalam jumlah banyak.Selain itu udara yang terdapat di sekitar kitacenderung bersih dari kotoran dan zat kimia yang merugikan.Udara juga dapat dibebani lebih tanpa menimbulkan bahaya yang fatal.Karena tahanterhadap perubahan suhu, maka penumatik banyak digunakan pula padaindustri pengolahan logam dan sejenisnya.

Secara umum udara yang dihisap oleh kompresor, akan disimpan dalam suatu tabung penampung. Sebelum digunakan udara dari kompresordiolah agar menjadi kering, dan mengandung sedikit pelumas. Setelahmelalui regulator udara dapat digunakan menggerakkan katub penggerak(aktuator), baik berupa silinder/stang torak yang bergerak translasi, maupunmotor pneumatik yang bergerak rotasi. Gerakan bolak balik (translasi),dan berputar (rotasi) pada aktuator selanjutnya digunakan untuk berbagaikeperluan gerakan yang selama ini dilakukan oleh manusia atau peralatanlain.

3

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 4. EFEKTIFITAS PNEUMATIK

Sistim gerak dalam pneumatik memiliki optimalisasi/efektifi tas biladigunakan pada batas-batas tertentu. Adapun batas-batas ukuran yang dapatmenimbulkan optimalisasi penggunaan pneumatik antara lain: diameterpiston antara 6 s/d 320 mm, anjang langkah 1 s/d 2.000 mm, tenaga yangdiperlukan 2 s/d 15 bar, untuk keperluan pendidikan biasanya berkisar antara4 sampai dengan 8 bar, dapat juga bekerja pada tekanan udara di bawah1 atmosfer (vacuum), misalnya untuk keperluan mengangkat plat baja dansejenisnya melalui katup karet hisap flexibel. Adapun efektifi tas penggunaanudara bertekanan dapat dilihat pada grafik berikut:

Penggunaan silinder pneumatik biasanya untuk keperluan antara lain:mencekam benda kerja, menggeser benda kerja, memposisikan benda kerja,mengarahkan aliran material ke berbagai arah. Penggunaan secara nyata padaindustri antara lain untuk keperluan: membungkus (verpacken), mengisi material,mengatur distribusi material, penggerak poros, membuka dan menutup padapintu, transportasi barang, memutar benda kerja, menumpuk/menyusun material,menahan dan menekan benda kerja. Melalui gerakan rotasi pneumatik dapatdigunakanuntuk,mengebor,memutarmengencangkandan

mengendorkanmur/baut, memotong, membentuk profil plat, menguji, proses finishing (gerinda,pasak, dll.)

4

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 5. KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN PENGGUNAAN UDARA KEMPA

5.1. Keuntungan Pneumatik

Penggunaan udara kempa dalam sistim pneumatik memiliki beberapakeuntungan antara lain dapat disebutkan berikut ini :

1. Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di alam sekitar kitadalam jumlah yang tanpa batas sepanjang waktu dan tempat.

2. Mudah disalurkan, udara mudah disalurkan/pindahkan dari satu tempatke tempat lain melalui pipa yang kecil, panjang dan berliku.

3. Fleksibilitas temperatur, udara dapat fleksibel digunakan pada berbagaitemperatur yang diperlukan, melalui peralatan yang dirancang untukkeadaan tertentu, bahkan dalam kondisi yang agak ekstrem udara masihdapat bekerja.

4. Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain itu tidak mudahterbakar dan tidak terjadi hubungan singkat (kotsleiting) atau meledaksehingga proteksi terhadap kedua hal ini cukup mudah, berbeda dengansistim elektrik yang dapat menimbulkan kostleting hingga kebakaran. 5. Bersih, udara yang ada di sekitar kita cenderung bersih tanpa zatkimia yang

berbahaya dengan jumlah kandungan pelumas yang dapatdiminimalkan sehingga sistem pneumatik aman digunakan untuk industry obat-obatan, makanan, dan minuman maupun tekstil

6. Pemindahan daya dan Kecepatan sangat mudah diatur. udara dapatmelaju dengan kecepatan yang dapat diatur dari rendah hingga tinggi atau sebaliknya. Bila Aktuator menggunakan silinder pneumatik,maka kecepatan torak dapat mencapai 3 m/s. Bagi motor pneumatic putarannya 30.000 rpm, sedangkan sistim motor turbin dapat mencapai 450.000 rpm.

7. Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung yang diberipengaman terhadap kelebihan tekanan udara. Selain itu dapat dipasangpembatas tekanan atau pengaman sehingga sistim menjadi aman.

8. Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan baik secara langsungmisal untuk membersihkan permukaan logam dan mesin-mesin, maupuntidak langsung, yaitu melalui peralatan pneumatik untuk menghasilkangerakan tertentu.

5

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 5.2. Kerugian/Kelemahan Pneumatik

Selain memiliki kelebihan seperti di atas, pneumatik juga memilikibeberapa kelemahan antara lain:

1. Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara. Udara kempa harusdipersiapkan secara baik hingga memenuhi syarat. memenuhicriteria tertentu, misalnya kering, bersih, serta mengandung pelumas yangdiperlukan untuk peralatan pneumatik. Oleh karena itu sistem pneumatic memerlukan instalasi peralatan yang relatif mahal, seperti kompresor,penyaring udara, tabung pelumas, pengering, regulator, dll.

2. Mudah terjadi kebocoran. Salah satu sifat udara bertekanan adalahingin selalu menempati ruang yang kosong dan tekanan udara susahdipertahankan dalam waktu bekerja. Oleh karena itu diperlukan seal agarudara tidak bocor. Kebocoran seal dapat menimbulkan kerugian energi.Peralatan pneumatik harus dilengkapi dengan peralatan kekedapanudara agar kebocoran pada sistim udara bertekanan dapat ditekanseminimal mungkin.

3. Menimbulkan suara bising. Pneumatik menggunakan sistim terbuka,artinya udara yang telah digunakan akan dibuang ke luar sistim, udarayang keluar cukup keras dan berisik sehingga akan menimbulkan suarabising terutama pada saluran buang. Cara mengatasinya adalah denganmemasang peredam suara pada setiap saluran buangnya.

4. Mudah mengembun. Udara yang bertekanan mudah mengembun,sehingga sebelum memasuki sistem harus diolah terlebih dahulu agarmemenuhi persyaratan tertentu, misal kering, memiliki tekanan yangcukup, dan mengandung sedikit pelumas agar mengurangi gesekanpada katup-katup dan aktuator.

Diharapkan setelah diketahuinya keuntungan dan kerugian penggunaanudara kempa ini kita dapat membuat antisipasi agar kerugian-kerugian inidapat dihindari.

6

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 6. KLASIFIKASI KOMPONEN SISTEM PNEUMATIK

Sistem elemen pada pneumatik memiliki bagian-bagian yang mempunyaifungsi berbeda. Secara garis besar sistim elemen padapneumatik dapatdigambarkan pada skema berikut:

7. PERALATAN SISTEM PNEUMATIK

7.1. Kompresor (Pembangkit Udara Kempa)

Kompresor berfungsi untuk membangkitkan/menghasilkan udarabertekanan dengan cara menghisap dan memampatkan udara tersebutkemudian disimpan di dalam tangki udara kempa untuk disuplai kepadapemakai (sistem pneumatik). Kompresor dilengkapi dengan tabung untukmenyimpan udara bertekanan, sehingga udara dapat mencapai jumlahdan tekanan yang diperlukan. Tabung udara bertekanan pada kompresordilengkapi dengan katup pengaman, bila tekanan udaranya melebihiketentuan, maka katup pengaman akan terbuka secara otomatis.

Pemilihan jenis kompresor yang digunakan tergantung dari syarat syarat pemakaian yang harus dipenuhi misalnya dengan tekanan kerja dan volume udara yang akan diperlukan dalam sistim peralatan (katup dan silinder

7

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri pneumatik). Secara garis besar kompresor dapat diklasifikasikan seperti di bawah ini.

Klasifikasi Kompresor

Secara garis besar kompresor dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian,yaitu Positive Displacement compressor, dan Dynamic compressor, (Turbo),Positive Displacement compressor, terdiri dari Reciprocating dan Rotary,sedangkan Dynamic compressor, (turbo) terdiri dari Centrifugal, axial danejector, secara lengkap dapat dilihat dari klasifikasi di bawah ini:

a. Kompresor Torak Resiprokal (reciprocating compressor)

Kompresor ini dikenal juga dengan kompresor torak, karena dilengkapidengan torak yang bekerja bolak-balik atau gerak resiprokal.Pemasukanudara diatur oleh katup masuk dan dihisap oleh torak yang gerakannyamenjauhi katup. Pada saat terjadi pengisapan, tekanan udara di dalamsilinder mengecil, sehingga udara luar akan masuk ke dalam silinder secaraalami. Pada saat gerak kompresi torak bergerak ke titik mati bawah ketitik mati atas, sehingga udara di atas torak bertekanan tinggi, selanjutnyadi masukkan ke dalam tabung penyimpan udara. Tabung penyimpanandilengkapi dengan katup satu arah, sehingga udara yang ada dalam tangkitidak akan kembali ke silinder. Proses tersebut berlangsung terus-menerushingga diperoleh tekanan udara yang diperlukan. Gerakan mengisap danmengkompresi ke tabung

8

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri penampung ini berlangsung secara terus menerus,pada umumnya bila tekanan dalam tabung telah melebihi kapasitas, makakatup pengaman akan terbuka, atau mesin penggerak akan mati secaraotomatis.

b. Kompresor Torak Dua Tingkat Sistem Pendingin Udara

Kompresor udara bertingkat digunakan untuk menghasilkan tekananudara yang lebih tinggi. Udara masuk akan dikompresi oleh torak pertama,kemudian didinginkan, selanjutnya dimasukkan dalam silinder keduauntuk dikompresi oleh torak kedua sampai pada tekanan yang diinginkan.Pemampatan (pengompresian) udara tahap kedua lebih besar, temperature udara akan naik selama terjadi kompresi, sehingga perlu mengalami prosespendinginan dengan memasang sistem pendingin. Metode pendinginanyang sering digunakan misalnya dengan sistem udara atau dengan system air bersirkulasi.

9

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Batas tekanan maksimum untuk jenis kompresor torak resiprokal antaralain, untuk kompresor satu tingkat tekanan hingga 4 bar, sedangkan duatingkat atau lebih tekanannya hingga 15 bar.

c. Kompresor Diafragma (diaphragma compressor)

Jenis Kompresor ini termasuk dalam kelompok kompresor torak.Namunletak torak dipisahkan melalui sebuah membran diafragma.Udara yangmasuk dan keluar tidak langsung berhubungan dengan bagian-bagian yangbergerak secara resiprokal. Adanya pemisahan ruangan ini udara akan lebihterjaga dan bebas dari uap air dan pelumas/oli. Oleh karena itu kompresordiafragma banyak digunakan pada industri bahan makanan, farmasi, obat – obatandan kimia.Prinsip kerjanya hampir sama dengan kompresor torak. Perbedaannyaterdapat pada sistem kompresi udara yang akan masuk ke dalam tangkipenyimpanan udara bertekanan. Torak pada kompresor diafragma tidaksecara langsung menghisap dan menekan udara, tetapi menggerakkansebuah membran (diafragma) dulu. Dari gerakan diafragma yang kembangkempis itulah yang akan menghisap dan menekan udara ke tabungpenyimpan.

d. Kompresor Putar (Rotary Compressor)

Kompresor Rotari Baling-baling Luncur secara eksentrik rotor dipasang berputar dalam rumah yang berbentuksilindris, mempunyai lubang-lubang masuk dan keluar. Keuntungan dari kompresor jenis ini adalah mempunyai bentuk yang pendek dan kecil,sehingga menghemat ruangan.Bahkan suaranya tidak berisik dan halusdalam, dapat menghantarkan dan menghasilkan udara secara terus menerusdengan mantap.Baling-baling luncur dimasukkan ke dalam lubang yangtergabung dalam rotor dan ruangan dengan bentuk dinding silindris.

10

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Ketikarotor mulai berputar, energi gaya sentrifugal baling-balingnya akan melawandinding. Karena bentuk dari rumah baling-baling itu sendiri yang tidak sepusatdengan rotornya maka ukuran ruangan dapat diperbesar atau diperkecilmenurut arah masuknya (mengalirnya) udara.

e. Kompresor Sekrup (Screw)

Kompresor Sekrup memiliki dua rotor yang saling berpasangan ataubertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung, sedangkanlainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan udara secaraaksial ke sisi lainnya.Kedua rotor itu identik dengan sepasang roda gigihelix yang saling bertautan.Jika roda-roda gigi tersebut berbentuk lurus,maka kompresor ini dapat digunakan sebagai pompa hidrolik pada pesawat-pesawathidrolik.Roda-roda gigi kompresor sekrup harus diletakkan pada rumah rumah roda gigi dengan benar sehingga betul-betul dapat menghisap dan menekan fluida.

11

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri f. Kompresor Root Blower (Sayap Kupu-kupu)

Kompresor jenis ini akan mengisap udara luar dari satu sisi ke sisi yanglain tanpa ada perubahan volume. Torak membuat penguncian pada bagiansisi yang bertekanan. Prinsip kompresor ini ternyata dapat disamakan denganpompa pelumas model kupu-kupu pada sebuah motor bakar. Beberapakelemahannya adalah: tingkat kebocoran yang tinggi. Kebocoran terjadikarena antara baling-baling dan rumahnya tidak dapat saling rapat betul.Berbeda jika dibandingkan dengan pompa pelumas pada motor bakar, karena fluidanya adalah minyak pelumas maka film-film minyak sendirisudah menjadi bahan perapat antara dinding rumah dan sayap-sayap kupuitu.Dilihat dari konstruksinya, Sayap kupu-kupu di dalam rumah pompadigerakkan oleh sepasang roda gigi yang saling bertautan juga, sehinggadapat berputar tepat pada dinding.

g. Kompresor Aliran (turbo compressor)

Jenis kompresor ini cocok untuk menghasilkan volume udara yangbesar.Kompresor aliran udara ada yang dibuat dengan arah masuknyaudara secara aksial dan ada yang secara radial.Arah aliran udara dapatdirubah dalam satu roda turbin atau lebih untuk menghasilkan kecepatanaliran udara yang diperlukan.Energi kinetik yang ditimbulkan menjadi energy bentuk tekanan.

h. Kompresor Aliran Radial

Percepatan yang ditimbulkan oleh kompresor aliran radial berasal dariruangan ke ruangan berikutnya secara radial.Pada lubang masuk pertamaudara dilemparkan keluar menjauhi sumbu. Bila kompresornya

12

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri bertingkat,maka dari tingkat pertama udara akan dipantulkan kembali mendekati sumbu.Dari tingkat pertama masuk lagi ke tingkat berikutnya, sampai beberapatingkat sesuai yang dibutuhkan. Semakin banyak tingkat dari susunan sudu- sudutersebut maka akan semakin tinggi tekanan udara yang dihasilkan.

Prinsip kerja kompresor radial akan mengisap udara luar melalui sudu-sudurotor, udara akan terisap masuk ke dalam ruangan isap lalu dikompresidan akan ditampung pada tangki penyimpanan udara bertekanan hinggatekanannya sesuai dengan kebutuhan.

i. Kompresor Aliran Aksial

Pada kompresor aliran aksial, udara akan mendapatkan percepatanoleh sudu yang terdapat pada rotor dan arah alirannya ke arah aksial yaitusearah (sejajar) dengan sumbu rotor. Jadi pengisapan dan penekananudara terjadi saat rangkaian sudu-sudu pada rotor itu berputar secara cepat.Putaran cepat ini mutlak diperlukan untuk mendapatkan aliran udara yangmempunyai tekanan yang diinginkan.Teringat pula alat semacam ini adalahseperti kompresor pada sistem turbin gas atau mesin-mesin pesawat terbangturbo propeller.Bedanya, jika pada turbin gas adalah menghasilkan mekanikputar pada porosnya. Tetapi, pada kompresor ini tenaga mekanik dari mesinakan memutar rotor sehingga akan menghasilkan udara bertekanan.

13

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Penggerak Kompresor

Penggerak kompresor berfungsi untuk memutar kompresor, sehinggakompresor dapat bekerja secara optiomal. Penggerak kompresor yang seringdigunakan biasanya berupa motor listrik dan motor bakar seperti gambar12. Kompresor berdaya rendah menggunakan motor listrik dua phase ataumotor bensin. sedangkan kompresor berdaya besar memerlukan motorlistrik 3 phase atau mesin diesel. Penggunaan mesin bensin atau dieselbiasanya digunakan bilamana lokasi disekitarnya tidak terdapat aliran listrikatau cenderung non stasioner. Kompresor yang digunakan di pabrik-pabrikkebanyakan digerakkan oleh motor listrik karena biasanya terdapat instalasilistrik dan cenderung stasionar (tidak berpindah-pindah).

14

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 7.2. Unit Pengolahan Udara Bertekanan (Air Service Unit)

Udara bertekanan (kempa) yang akan masuk dalam sistem pneumatic harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan, antara lain;

a) tidak mengandung banyak debu yang dapat merusak keausankomponen-komponendalam sistem pneumatik,

b) mengandung kadar air rendah, kadarair yang tinggi dapat merimbulkan korosi dan kemacetan pada peralatanpneumatik,

c) mengandung pelumas, pelumas sangat diperlukan untukmengurangi gesekan antar komponen yang bergerak seperti pada katup – katupdan aktuator.

Secara lengkap suplai udara bertekanan memiliki urutan sebagaiberikut: Filter udara, sebelum udara atmosfer dihisap kompresor, terlebihdahulu disaring agar tidak ada partikel debu yang merusak kompresor.

Kompresor digerakkan oleh motor listrik atau mesin bensin/diesel tergantungkebutuhan. Tabung penampung udara bertekanan akan menyimpan udaradari kompresor, selanjutnya melalui katup satu arah udara dimasukan keFR/L unit, yang terdiri dari Filter, Regulator dan Lubrication/pelumasan agarlebih memenuhi syarat. Setelah memenuhi syarat kemudian baru ke sistimrangkaian pneumatik, seperti tertera dalam bagan di bawah ini:

a. Peralatan Pengolahan Udara Bertekanan

Pengolahan udara bertekanan agar memenuhi persyaratan diperlukanperalatan yang memadai, antara lain:

 Filter Udara (air filter), berfungsi sebagai alat penyaring udara yangdiambil dari udara luar yang masih banyak mengandung kotoran. Filterberfungsi untuk memisahkan partikel-partikel yang terbawa seperti debu,oli residu, dsb.

15

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri  Tangki udara, Berfungsi untuk menyimpan udara bertekanan hinggapada

tekanan tertentu hingga pengisian akan berhenti, kemudian dapatdigunakan sewaktu-waktu diperlukan

16

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri  Kompresor, Berfungsi untuk menghisap udara atmosfir kemudian

dimampatkan ketabung penyimpan hingga tekanan tertentu. Sebelum digunakan harus ada sistim pengolahan udara bertekanan untuk membersihkan danmengeringkan sebelum digunakan.

• Pemisah air

Udara bertekanan yang keluar melalui filter masih mengandung uapair. Kelembaban dalam udara bertekanan dapat menyebabkan korosipada semua saluran, sambungan, katup, alat-alat yang tidak dilindungisehingga harus dikeringkan dengan cara memisahkan air melalui tabungpemisah air.

• Tabung pelumas

Komponen sistim pneumatik memerlukan pelumasan (lubrication)agar tidak cepat aus, serta dapat mengurangi panas yang timbul akibatgesekan.Oleh karena itu udara bertekanan/mampat harus mengandungkabut pelumas yang diperoleh dari tabung pelumas pada regulator.

17

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri • Regulator udara bertekanan

Udara yang telah memenuhi persyaratan, selanjutnya akan disalurkansesuai dengan kebutuhan. Untuk mengatur besar kecilnya udara yangmasuk, diperlukan keran udara yang terdapat pada regulator, sehinggaudara yang disuplai sesuai dengan kebutuhan kerjanya. Adapun unitpengolahan udara dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Unit pengolahan udara bertekanan memiliki jaringan instalasiperpipaan yang sudah dirancang agar air dapat terpisah dari udara.Airmemiliki masa jenis (Rho) yang lebih tinggi sehingga cenderung berada dibagian bawah. Untuk menjebaknya maka intalasi pipa diberi kemiringan,air akan mengalir secara alami ke tabung penampung air, selanjutnyadibuang. Sedangkan udara kering diambil dari bagian atas instalasaiagar memiliki kadar air yang rendah. Secara lengkap unit pengolahanudara bertekanan dapat dilihat dalam skema berikut:

18

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Pemeriksaan Udara Kempa dan Peralatan

Sebelum mengaktifkan sistem pneumatik, udara kempa dan peralatannyaperlu diperiksa terlebih dahulu. Prosedur pemantauan penggunaan udarakempa yang perlu diperhatikan antara lain sebagai berikut:

a. Frekuensipemantauan, misalnya setiap akan memulai bekerja perlu memantaukebersihan udara, kandungan air embun, kandungan oli pelumas dansebagainya.

b. Tekanan udara perlu dipantau apakah sesuai denganketentuan. c. Pengeluaran udara buang apakah tidak berisik/bising,

d. Udarabuang perlu dipantau pencampuranya

e. Katup pengaman/regulator tekananudara perlu dipantau apakah bekerja dengan baik,

f. Setiap sambungan(konektor) perlu dipantau agar dipastikan cukup kuat dan rapat karena udarakempa cukup berbahaya.

Peralatan sistim pneumatik seperti valve, silinder dan lain-lain umumnyadirancang untuk tekanan antara 8–10 bar.Pengalaman praktik menunjukkanbahwa tekanan kerja pada umumnya sekitar 6 bar. Kehilangan tekanandalam perjalanan udara kempa karena bengkokan (bending), bocoranrestriction dan gesekan pada pipa dapat menimbulkan kerugian tekananyang diperkirakan antara 0,1 s.d 0,5 bar. Dengan demikian kompresor harusmembangkitkan tekanan 6,5–7 bar.

19

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Apabila suplai udara kempa tidak sesuaidengan syarat-syarat tersebut di atas maka berakibat kerusakan sepertiberikut:

a. Terjadi cepat aus pada seal (perapat) dan bagian-bagian yangbergerak di dalam silinder atau valve (katup-katup),

b. Terjadi oiled-up padavalve,

c. Terjadi pencemaran (kontaminasi) pada silencers.

7.3. Konduktor dan Konektor a. Konduktor (Penyaluran)

Penginstalan sirkuit pneumatik hingga menjadi satu sistem yang dapatdioperasikan diperlukan konduktor, sehingga dapat dikatakan bahwa fungsikonduktor adalah untuk menyalurkan udara kempa yang akan membawa/mentransfer tenaga ke aktuator.

Macam-macam konduktor:

a. Pipa yang terbuat dari tembaga, kuningan, baja, galvanis atau stenleessteel. Pipa ini juga disebut konduktor kaku (rigid) dan cocok untukinstalasi yang permanen.

b. Tabung (tube) yang terbuat dari tembaga, kuningan atau aluminium. Initermasuk konduktor yang semi fl eksible dan untuk instalasi yang sesekalidibongkar-pasang.

c. Selang fleksible yang biasanya terbuat dari piastik dan biasa digunakanuntuk instalasi yang frekuensi bongkar-pasangnya lebih tinggi.

20

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri b. Konektor

Konektor berfungsi untuk menyambungkan atau menjepit konduktor(selang atau pipa) agar tersambung erat pada bodi komponen pneumatik.Bentuk ataupun macamnya disesuaikan dengan konduktor yang digunakan.Adapun nacam-macam konektor dapat kita lihat pda gambar berikut.

7.4. Katup-Katup Pneumatik

Katup berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah udara kempayang akan bekerja menggerakan aktuator, dengan kata lain katup ini berfungsiuntuk mengendalikan arah gerakan aktuator. Katup-katup pneumatik diberinama berdasarkan pada:

a) Jumlah lubang/saluran kerja (port), b) Jumlahposisi kerja,

c) Jenis penggerak katup, dan

d) Nama tambahan lain sesuaidengan karakteristik katup.

Berikut ini contoh-contoh penamaan katup yang pada umumnya disimbolkan sebagai berikut:

21

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Dari simbol katup di atas menunjukkan jumlah lubang/port bawah adatiga (1,3,5) sedangkan di bagian output ada 2 port (2,4). Katup tersebut jugamemiliki dua posisi/ruang yaitu a dan b. Penggerak katup berupa udarabertekanan dari sisi 14 dan 12. Sisi 14 artinya bila disisi tersebut terdapattekanan udara, maka tekanan udara tersebut akan menggeser katup kekanan sehingga udara bertekanan akan mengalir melalui port 1 ke port 4ditulis 14. Demikian pula sisi 12 akan mengaktifkan ruang b sehingga port1 akan terhubung dengan port 2 ditulis 12.

Jenis-jenis Katup Pneumatik:

a. Katup Kontrol Arah(KKA)

Katup 3/2 adalah katup yang membangkitkan sinyal dengan sifat bahwa sebuah sinyal keluaran dapat dibangkitkan juga dapat dibatalkan/diputuskan. Katup 3/2 mempunyai 3 lubang dan 2 posisi. Ada 2 konstruksi sambungan keluaran :

 posisi normal tertutup (N/C) artinya katup belum diaktifkan, pada lubang keluaran tidak ada aliran udara bertekanan yang keluar.

 posisi normal terbuka (N/O) artinya katup belum diaktifkan, pada lubang keluaran sudah ada aliran udara bertekanan yang keluar.

22

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri

Simbol KKA

Cara membaca simbol katup pneumatik sebagai berikut :

23

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri

Penomoran Pada Lubang KKA

Sistem penomoran yang digunakan untuk menandai KKA sesuai dengan DIN ISO 5599. Sistem huruf terdahulu digunakan dan sistem penomoran dijelaskan sebagai berikut :

Metode Pengaktifan KKA

Metode pengaktifan KKA bergantung pada tugas yang diperlukan . Jenis pengaktifan bervariasi, seperti secara mekanis, pneumatis, elektris dan kombinasi dari semuanya. Simbol metode pengaktifan diuraikan dalam standar DIN 1219 berikut ini :

25

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri

Konfigurasi dan Konstruksi

Perencanaan dikategorikan sebagai berikut : a. Katup duduk :

 Katup dengan kedudukan bola  Katup dengan kedudukan piringan b. Katup geser :

 Katup geser memanjang  Katup geser rata memanjang  Katup geser dengan piringan a. Katup Duduk

Dengan katup duduk aliran terbuka dan tertutup dengan menggunakan bola, piringan dan kerucut. Kedudukan katup biasanya ditutupi dengan menggunakan penutup elastis. Kedudukan katup mempunyai sedikit bagian yang aktif dan karena itu ia mempunyai kelangsungan hidup yang lama. Katup

ini sangat peka sekali dan tidak tahan terhadap kotoran. Bagaimanapun juga

gaya aktuasinya relatif lebih besar seperti untuk menahan gaya pegas pengembali yang ada di dalam dan tekanan udara..

b. Katup Geser

Pada katup geser masing-masing sambungan dihubungkan bersama atau ditutup oleh kumparan geser, kumparan geser yang rata dan katup dengan piringan geser.

Jenis Katup KKA

a. Katup 3/2

Katup 3/2 adalah katup yang membangkitkan sinyal dengan sifat bahwa sebuah sinyal keluaran dapat dibangkitkan juga dapat

dibatalkan/diputuskan. Katup 3/2 mempunyai 3 lubang dan 2 posisi. Ada 2 konstruksi sambungan keluaran :

• posisi normal tertutup (N/C) artinya katup belum diaktifkan, pada lubang keluaran tidak ada aliran udara bertekanan yang keluar.

• posisi normal terbuka (N/O) artinya katup belum diaktifkan, pada lubang keluaran sudah ada aliran udara bertekanan yang keluar.

26

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri a.1. Katup 3/2 N/C,Bola Duduk

Hubungan posisi awal katup adalah lubang keluaran sinyal 2(A) terhubung dengan lubang pembuangan 3 (R). Gaya pegas mengembalikan sebuah bola pada kedudukan katup sehingga mencegah udara bertekanan mengalir dari lubang 1(P) ke lubang keluaran 2(A) . Dengan tertekannya tuas penekan katup menyebabkan bola duduk menerima gaya dan lepas dari kedudukannya. Dalam melakukan ini gaya tekan harus dapat melawan gaya pegas pengembali dan akhirnya udara bertekanan harus mengalir. Suplai udara bertekanan ke posisi keluaran katup dan sinyal dikeluarkan. Sekali tuas penekan dilepas lubang 1(P) tertutup dan lubang keluaran 2(A) terhubung ke lubang pembuangan 3(R) melalui tuas penekan sehingga sinyal dipindahkan.

Dalam hal ini katup dioperasikan secara manual atau mekanik. Untuk menggerakkan tuas katup sebagai tambahan pengaktifan bias dipasang langsung pada kepala katup seperti tombol tekan, rol dan sebagainya. Gaya yang dibutuhkan untuk mengaktifkan tuas tergantung pada tekanan suplai gaya pegas pengembali dan kerugian gesekan dalam katup. Ukuran katup dan luas permukaan kedudukan katup harus lebih kecil untuk mendapatkan batasan gaya aktifnya yang kecil pula. Konstruksi katup bola duduk sangat sederhana dan oleh karena itu harganya relatif murah. Yang membedakan adalah ukuran yang sederhana dan praktis.

27

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri a.2. Katup 3/2 N/C, Dudukan Piring

Katup yang ditunjukkan disini dikonstruksi pada prinsip dudukan piring. Karet sealnya sederhana tetapi efektif. Waktu reaksinya pendek dan gerakan sedikit pada permukaan yang luas cukup untuk mengalirkan udara. Sama juga dengan katup dudukan bola, katup ini sangat peka dan tidak tahan terhadap kotoran dan mempunyai kelangsungan hidup yang lama.

Katup jenis dudukan piring tunggal adalah jenis tanpa konflik sinyal. Jika dioperasikan dengan lambat tidak ada udara yang hilang. Dengan aktifnya tuas menyebabkan tertutupnya saluran udara dari lubang 2(A) ke lubang pembuangan 3(R). Selanjutnya dengan menekan tuas piring didorong dari dudukannya sehingga memperbolehkan udara bertekanan mengalir dari lubang masukan 1(P) ke lubang keluaran 2(A). Pengembalian ke posisi awal dilakukan oleh pegas pengembali. Dengan melepas tuas, lubang masukan 1(P) tertutup dan saluran keluaran terhubung ke atmosfir melalui lubang pembuangan 3(R).

28

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri a.3. Katup 3/2 N/O, Dudukan Piring

Sebuah katup 3/2 yang posisi normalnya terbuka mengalirkan udara dari lubang masukan 1(P) ke lubang keluaran 2(A), dinamakan katup normal terbuka (N/O). Posisi awal lubang masukan 1(P) tersambung ke lubang keluaran 2( A ) melalui tangkai katup dan dudukan piringan menutup lubang ke pembuangan 3(R). Ketika tuas ditekan, udara dari lubang masukan 1(P) ditutup oleh tangkai duduk dan selanjutnya piringan tertekan sehingga lubang keluaran 2(A) terhubung ke atmosfir melalui lubang pembuangan 3(R). Ketika tuas dilepas, piston dengan dua karet seal pada kedudukannya dikembalikan ke posisi awal oleh pegas pengembali. Sekali lagi lubang pembuangan 3(R) tertutup dan udara mengalir dari lubang masukan 1(P) ke lubang keluaran 2(A).

29

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Katup bias diaktifkan secara manual, mekanik, listrik dan pneumatik. Perbedaan metode pengaktifan bias diterapkan pada kebutuhan yang sesuai dengan aplikasi itu sendiri.

a.4. Katup 3/2 Geser Dengan Tangan (Hand Slide Valve)

Katup 3/2 geser dengan tangan digunakan untuk mensuplai udara dari sebuah leher pensuplai udara ke pemakai. Konstruksi katup ini sederhana dan difungsikan sebagai katup pemutus dan penghubung aliran udara. Bentuknya kompak dan mempunyai dua penahan untuk memegang katup pada kondisi terbuka atau tertutup. Dengan menggeser rumah luar katup saluran 1(P) terhubung ke saluran keluaran 2(A) pada satu posisi., sedangkan posisi yang lain saluran keluaran 2(A) terhubung ke saluran pembuangan 3(R) yang membuang udara dari rangkaian kerja ke atmosfir.

a.5. Katup 3/2 Diaktifkan Secara Pneumatik

Katup 3/2 diaktifkan secara pneumatik , dioperasikan oleh sinyal udara pada lubang pengaktifan 12(Z), menggunakan udara dari luar sebagai pembantu. Ini digolongkan sebagai katup beroperasi dengan pilot tunggal, karena hanya ada satu sinyal kontrol dan katup mempunyai pegas pengembali.

- Katup 3/2 Pilot Tunggal N/C

Pada posisi awal katup adalah normal tertutup karena saluran masukan 1(P) diblok oleh kedudukan piringan dan saluran keluaran 2(A) dibuang ke atmosfir. Katup yang diaktifkan secara pneumatik dapat dipakai sebagai sebuah elemen kontrol akhir dengan sistem kontrol tidak langsung.

30

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Udara yang diberikan pada lubang pengaktifan 12( Z ) menggerakkan tuas katup dan akibatnya pegas tertekan. Saluran masukan 1(P) dan saluran keluaran 2(A) mengeluarkan sinyal, sedangkan lubang pembuangan 3(R) terblok. Pada saat sinyal pada lubang 12(Z) dihentikan , tuas katup kembali ke posisi awal oleh gaya pegas pengembali. Piringan menutup sambungan antara saluran masukan 1(P) dan saluran keluaran 2(A), akibatnya udara yang ada dalam elemen kerja (silinder) dibuang ke saluran pembuangan 3(R) melalui saluran keluaran 2(A).

Konstruksi katup 3/2, pilot tunggal dengan posisi normal tertutup seperti pada gambar di bawah.

.

- Katup 3/2 Pilot Tunggal N/O

Pada posisi awal katup adalah normal terbuka karena saluran masukan 1(P) terhubung dengan saluran keluaran 2(A).

Udara yang diberikan pada lubang pengaktifan 12( Z ) menggerakkan tuas katup dan akibatnya pegas tertekan. Saluran masukan 1(P ) terblok dan saluran keluaran 2(A) tidak mengeluarkan sinyal, sedangkan lubang pembuangan 3(R) terhubung dengan saluran keluaran 2(A) sehingga udara yang ada dalam elemen kerja ( silinder ) dibuang ke saluran pembuangan 3(R).

Pada saat sinyal pada lubang 12(Z) dihentikan , tuas katup kembali ke posisi awal oleh gaya pegas pengembali, sehingga aliran udara dari lubang 1(P) mengalir ke lubang 2( A ) Konstruksi katup 3/2, pilot tunggal dengan posisi normal terbuka seperti pada gambar di bawah.

31

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri - Katup 3/2 Dengan Tuas Rol

Untuk menahan gaya tekan pengaktifan yang tinggi, KKA yang diaktifkan secara mekanik bisa dilengkapi dengan katup pilot internal dan piston servo untuk membantu pembukaan katup. Gaya pengaktifan katup sering sebagai factor penentu dalam aplikasinya. Bantuan servo memperbolehkan katup diaktifkan dengan gaya pengaktifan yang rendah, hal ini meningkatkan kepekaan dari sistem.

Sebuah lubang kecil menghubungkan saluran masukan 1(P) dengan katup pilot. Jika tuas rol diaktifkan katup pilot membuka . Udara bertekanan mengalir ke piston servo dan mengaktifkan piringan katup utama. Pada katup 3/2 dengan posisi normal tertutup, pengaruhnya adalah tertutupnya saluran keluaran 2(P) ke saluran pembuangan 3(R), diikuti oleh kedua kedudukan piringan membuka udara mengalir dari saluran 1(P) ke 2(A).

Konstruksi katup 3/2 normal tertutup (N/C) dengan tuas rol digambarkan seperti di bawah :

32

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Jenis katup 3/2 normal terbuka dengan tuas rol diperlihatkan

seperti pada gambar di bawah :

b. Katup 4/2

Katup 4/2 mempunyai 4 lubang dan 2 posisi kontak. Sebuah katup 4/2 dengan kedudukan piringan adalah sama konstruksi dengan kombinasi gabungan dua katup 3/2 : satu katup N/C dan satu katup N/O. Konstruksi katup 4/2 dengan posisi awal ( tidak tertekan ) seperti pada gambar di bawah :

Jika dua tuas diaktifkan secara bersamaan, saluran 1(P) ke 2(B) dan 4(A) ke 3(R) ditutup oleh gerakan pertama. Dengan menekan tuas katup selanjutnya piringan melawan gaya pegas pengembali, aliran antara saluran 1(P) ke 4(A) dan 2(B) ke 3(R) terbuka. Tuas katup bisa dioperasikan dengan menambah pada bagian puncak tuas dengan lengan rol atau tombol

33

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri tekan.

Katup 4/2 dudukan piringan, tertekan diperlihatkan seperti pada gambar di bawah :

c. Katup 4/3

Katup 4/3 mempunyai 4 lubang dan 3 posisi kontak. Contoh katup ini adalah katup geser pelat dengan pengaktifan tangan. Konstruksi katup diperlihatkan seperti pada gambar di bawah :

Pada saat posisi normal (pegangan di tengah), semua lubang terblokir. Pada saat aktif, kanal-kanal sirkulasi akan salin berhubungan dengan berputarnya dua piringan. Jika pegangan diputar ke kanan, aliran dari 1(P) ke 4(A) dan 2(B) ke 3(R) terbuka. Sedangkan jika pegangan diputar ke kiri, aliran dari 1(P) ke 2(B) dan 4(A) ke 3(R) terbuka.

34

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri d. Katup 5/2

Katup 5/2 mempunyai 5 lubang dan 2 posisi kontak. Katup ini dipakai sebagai elemen kontrol akhir untuk menggerakkan silinder.Katup geser memanjang adalah contoh katup 5/2. Sebagai elemen kontrol, katup ini memiliki sebuah piston kontrol yang dengan gerakan horisontalnya menghubungkan atau memisahkan saluran yang sesuai. Tenaga pengoperasiannya adalah kecil sebab tidak ada tekanan udara atau tekanan pegas yang harus diatasi ( prinsip dudukan bola atau dudukan piring ).

Pada katup geser memanjang semua cara pengaktifan manual, mekanis, elektris atau pneumatis adalah mungkin. Juga untuk pengembalian katup ke posisi awal, dapat digunakan cara-cara pengaktifan ini.Jalan pengaktifan jauh lebih panjang dari pada katup duduk. Dalam memasang katup geser, perapatan menjadi masalah . Perapatan yang sudah dikenal dalam hidrolik : “Logam pada logam“ memerlukan pengepasan piston geser secara tepat ke dalam rumahnya.

Pada katup pneumatik, jarak antara dudukan dan rumahnya tidak boleh lebih dari 0,002 - 0,004 mm, kalau tidak kerugian kebocoran akan menjadi lebih besar. Untuk menghemat biaya pemasangan yang mahal, dudukan sering memakai seal jenis O. Untuk menjaga kerusakan seal, lubang sambungan bisa ditempatkan di sekitar keliling rumah dudukan.

35

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Metode lain dari seal adalah menggunakan sebuah dudukan piring penutup dengan gerakan memutus-menghubung relatif kecil. Dudukan piringan seal menyambung saluran masukan 1(P) ke saluran keluaran 2(B) atau 4(A). Seal kedua pada kumparan piston menghubungkan saluran pembuangan ke lubang pembuangan . Ada tombol manual yang menumpang pada setiap akhir dari pengoperasian katup secara manual. Katup 5/2 dengan pilot udara ganda mempunyai sifat memori kontrol. Posisi pensakelaran terakhir dipertahankan sampai posisi pensakelaran baru diawali oleh sinyal pilot pada sisi yang berlawanan dari sinyal terakhir. Posisi yang baru ini disimpan sampai sinyal yang lain diberikan .

Konstruksi katup 5/2 dudukan piringan seperti gambar berikut :

Pemasangan Katup

a. Pemasangan Katup Dengan Tuas Rol

Keandalan sebuah pengontrolan bertahap sangat bergantung pada pemasangan katup batas ( limit switch ) yang benar. Untuk semua perencanaan pemasangan katup batas harus bisa diatur posisi kedudukan dengan mudah agar supaya mendapatkan keserasian koordinasi gerakan silinder dalam urutan kontrol.

b. PenempatanKatup

Pemilihan katup yang cermat, penempatan yang benar adalah sebagai salah satu persyaratan lanjutan, untuk keandalan sifat pensakelaran harus bebas gangguan pengoperasiannya, hal ini memberikan

36

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri kemudahan untuk mereparasi dan memelihara. Pemakaian ini pada katup-katup dalam bagian daya dan katup-katup dalam bagian kontrol. Katup yang diaktifkan secara manual untuk sinyal masukan pada umumnya ditempatkan pada panel kontrol atau meja kontrol. Maka dari itu praktis dan tepat sekali untuk memakai katup-katup dengan pengaktifan yang bisa ditempatkan pada katup dasar. Variasi pengaktifan tersedia untuk macam yang luas dari fungsi masukan.

Penempatan katup kontrol harus bisa diambil dengan mudah untuk mereparasi, mengeluarkan atau memodifikasi kerjanya. Penomoran komponen dan pemakai indikator sebagai penunjuk untuk sinyal kontrol merupakan hal yang paling penting guna untuk mengurangi waktu tunda dan memudahkan pencarian kesalahan.

Katup-katup daya mempunyai tugas pengaktifan pneumatic untuk mengatur sesuai dengan urutan tahapan kontrol yang telah ditentukan. Persyaratan dasar untuk katup daya adalah untuk membolehkan membalik aliran udara ke silinder begitu sinyal kontrol telah diberikan. Katup daya sebaiknya ditempatkan sedekat mungkin dengan silinder. Agar supaya panjang saluran bisa diperpendek dan juga waktu pensakelaran seideal dan sependek mungkin. Katup daya bisa ditempatkan langsung ke pengatur. Sebagai keuntungan tambahan adalah bahwa penyambung, slang dan waktu pemasangan bisa dihemat.

b. Katup Satu Arah

Katup satu arah adalah bagian yang menutup aliran ke satu arah dan melewatkannya ke arah yang berlawanan. Tekanan pada sisi aliran membebani bagian yang menutup dan dengan demikian meningkatkan daya perapatan katup.

Ada banyak variasi dalam ukuran dan konstruksi dikembangkan dari katup satu arah. Disamping itu katup satu arah dengan fungsi elemen yang lain membentuk elemen yang terpadu, seperti katup kontrol aliran satu arah, katup buangan cepat, katup fungsi “DAN”, katup fungsi “ATAU”.

b.1. Katup Cek (Check Valves)

Katup satu arah dapat menutup aliran secara sempurna pada satu arah. Pada arah yang berlawanan, udara mengalir bebas dengan kerugian

37

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri tekanan seminimal mungkin. Pemblokiran ke satu arah dapat dilakukan dengan konis (cones ), bola, pelat atau membran.

b.2. Katup Dua Tekanan/Katup Fungsi “DAN“(Two PressureValves)

Elemen-elemen pada 3 saluran penghubung yang mempunyai sifat satu arah dapat dipasang sebagai elemen penghubung sesuai arah aliran udara. Dua katup yang ditandai sebagai elemen penghubung mempunyai karakteristik logika yang ditentukan melalui dua sinyal masukan dan satu keluaran. Salah satu katup yang membutuhkan dua sinyal masukan untuk menghasilkan sinyal keluaran adalah katup dua tekanan (Two

Pressure Valves) atau katup fungsi “DAN”.

Udara bertekanan hanya mengalir jika ke dua lubang masukan diberi sinyal. Satu sinyal masukan memblokir aliran. Jika sinyal diberikan ke dua sisi masukan ( X dan Y ), sinyal akan lewat ke luar. Jika sinyal masukan berbeda tekanannya, maka sinyal dengan tekanan yang lebih besa r memblokir katup dan sinyal dengan tekanan yang lebih kecil yang mengalir ke sinyal keluaran. Katup dua tekanan pada umumnya digunakan untuk kontrol pengunci, kontrol pengaman, fungsi cek dan fungsi logika.

38

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri b.3. Katup Ganti/Katup Fungsi “ATAU”(Shuttle Valve)

Katup ini mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Jika udara dialirkan melalui lubang pertama (Y), maka kedudukan seal katup menutup lubang masukan yang lain sehingga sinyal dilewatkan ke lubang keluaran (A). Ketika arah aliran udara dibalik (dari A ke Y), silinder atau ka tup terhubung ke pembuangan. Kedudukan seal tetap pada posisi sebelumnya karena kondisi tekanan.

39

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Katup ini disebut juga komponen fungsi “ATAU”. Jika silinder atau katup Pada contoh berikut menunjukkan sebuah silinder yang diaktifkan dengan menggunakan sebuah katup yang dioperasikan dengan tangan dan lainnya dipasang pada posisi yang berjauhan

b.4. Katup Buangan – Cepat (Quick Exhaust Valve)

Katup buangan-cepat digunakan untuk meningkatkan kecepatan silinder. Prinsip kerja silinder dapat maju atau mundur sampai mencapai kecepatan maksimum dengan jalan memotong jalan pembuangan udara ke atmosfir. Dengan menggunakan katup buangan cepat, udara pembuangan dari silinder keluar lewat lubang besar katup tersebut.

40

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Katup buangan cepat mempunyai sambungan udara masuk P, keluaran A dan lubang pembuangan R. Aliran udara masuk lewat P dan keluar bebas melaui terbukanya komponen katup cek. Lubang R terblokir oleh piringan Jika udara disuplai dari lubang A, piringan akan menutup lubang P dan udara keluar ke atmosfir lewat lubang R. Peningkatan kecepatan tersebut dibandingkan dengan pembuangan udara lewat katup kontrol akhir. Cara tersebut mudah dilaksanakan dengan jalan

41

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri memasang katup buangan-cepat langsung pada silinder atau sedekat mungkin dengan silinder.

c. Katup Kontrol Aliran

Katup kontrol aliran mempengaruhi volume aliran udara bertekanan yang keluar pada dua arah. Bila katup cek dipasang bersama-sama dengan katup ini, maka pengaruh kontrol kecepatan hanya pada satu arah saja. Gabungan katup ini dapat dipasang langsung pada lubang masukan atau keluaran silinder atau pada lubang pembuangan katup kontrol arah.

c.1. Katup Cekik, Dua Arah (Throttle Valves)

Katup cekik pada keadaan normal dapat diatur dan pengesetannya dapat dikunci pada posisi yang diinginkan. Karena sifat udara yang kompresibel, karakteristik gerakan silinder tergantung dari beban dan tekanan udara. Oleh karena itu katup kontrol aliran digunakan untuk mengontrol kecepatan silinder dengan berbagai harga yang bervariasi. Hati-hati agar tidak menutup katup ini penuh, karena akan menutup udara ke system.

42

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri c.2. Katup Kontrol Aliran, Satu Arah

Dengan konstruksi katup seperti ini, aliran udara lewat pencekikan (penyempitan) hanya satu arah saja. Blok katup cek akan memblokir aliran udara, sehingga aliran udara hanya lewat pencekikan. Pada arah yang berlawanan udara bebas mengalir lewat katup cek. Katup ini digunakan untuk mengatur kecepatan silinder.

43

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Ada dua jenis rangkaian pencekikan aliran udara untuk silinder kerja ganda :

• Pencekikan udara masukan. • Pencekikan udara buangan.

 Pencekikan udara masukan

Pada pencekikan udara masukan, katup kontrol aliran satu arah dipasang sedemikian rupasehingga Udara yang masuk silinder dicekik. Udara pembuangan bisa keluar dengan bebas melalui katup satu arah yang dipasang pada sisi keluaran silinder. Perubahan pergeseran beban ketika melewati sebuah katup pembatas, menunjukkan ketidakteraturan yang besar dalam pemberian kecepatan, jika udara masukan diperkecil.

Pencekikan udara masukan dapat digunakan pada silinder kerja tunggal dan dan silinder dengan volume kecil.

- Pencekikan Udara Keluaran

Dengan pencekikan udara buangan, udara masukan mengalir dengan bebas ke silinder dan udara buangan dicekik. Dalam hal ini piston dibebani antara dua pengereman. Pertama, efek pengereman adalah tekanan masukan pada silinder dan yang kedua adalah udara buangan yang ditahan oleh katup kontrol aliran satu arah..

Pencekikan udara buangan digunakan untuk mengatur kecepatan silinder kerja ganda.

44

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri

d. Katup Tekanan

Katup tekanan adalah elemen yang sangat mempengaruhi tekanan atau dikontrol oleh besarnya tekanan. Katup tekanan dapat dibagi dalam 3 kelompok sebagai berikut :

• Katup pengatur tekanan ( Pressure Regulating Valve ) • Katup pembatas tekanan ( Pressure Limiting Valve ) • Katup sakelar tekanan ( Sequence Valve )

d.1. Katup Pengatur Tekanan

Katup pengatur tekanan diuraikan di bagian perlengkapan pemeliharaan udara (Servis Unit). Yang penting dari unit ini adalah untuk menjaga tekanan yang stabil, walaupun dengan tekanan masukan yang berubah-ubah. Tekanan masukan harus lebih besar daripada tekanan keluaran yang diinginkan.

45

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri d.2. Katup Pembatas Tekanan

Katup ini terutama dipakai sebagai katup pengaman (katup tekanan lebih). Katup ini mencegah terlampauinya tekanan maksimal yang ditolerir dalam sistem. Apabila nilai dalam tekanan maksimal tercapai pada lubang masukan, maka lubang keluaran pada katup akan terbuka dan udara bertekanan dibuang ke atmosfir. Katup tetap terbuka sampai katup ditutup oleh gaya pegas di dalam setelah mencapai tekanan kerja yang diinginkan.

46

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri d.3. Katup Sakelar Tekanan

Katup ini bekerja sesuai dengan prinsip yang sama seperti katup pembatas tekanan. Katup akan terbuka apabila tekanan yang diatur pada pegas terlampaui. Udara mengalir dari 1(P) ke 2(A). Lubang keluaran 2(A) terbuka apabila sudah terbentuk tekanan yang diatur pada saluran control 12(X). Piston kontrol membuka jalur 1(P) ke 2(A).

e. KatupTunda Waktu

Macam-Macam Katup Tunda Waktu

Katup tunda waktu adalah kombinasi/gabungan dari katup 3/2, katup kontrol aliran satu arah, dan tangki udara. Katup 3/2 dapat sebagai katup dengan posisi normal membuka (NO) atau menutup (NC). Jika hanya menggunakan katup 3/2 dan katup kontrol aliran satu arah, tunda waktunya biasanya berkisar antara 0-30 detik. Dengan menggunakan tambahan tangki udara, waktu dapat diperlambat. Perubahan waktu secara akurat dijamin, jika udara bersih dan tekanan relatif stabil.

e.1. Katup Tunda Waktu NC

Berdasarkan gambar diagram dibawah, udara bertekanan dimasukkan ke katup pada saluran 1(P). Aliran udara kontrol masuk katup pada saluran 12(Z). Udara ini akan mengalir melalui katup kontrol aliran satu arah dan

47

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri tergantung pada setting sekrup pencekik, lebih besar atau lebih kecil dari jumlah aliran udara setiap unit waktunya ke dalam tangki udara. Ketika tekanan kontrol yang diperlukan telah terpenuhi di dalam tangki udara, bantalan pemandu katup 3/2 digerakkan turun ke bawah. Hal ini akan memblok saluran 2(A) ke 3(R). Piringan katup diangkat dari kedudukan semula dan kemudian udara dapat mengalir dari 1(P) ke 2(A). Waktu yang diperlukan untuk tekanan mencapai nominal dalam tangki udara adalah sama dengan waktu tunda kontrol pada katup. Jika katup tunda waktu adalah menghubung ke posisi inisialnya, jalur pilot 12(Z) harus dibuang. Udara mengalir dari tangki udara ke atmosfer. melalui jalan pintas katup kontrol aliran satu arah dan kemudian ke jalur pembuangan. Pegas katup mengembalikan bantalan pemandu dan piringan katup ke posisi inisialnya. Jalur kerja 2(A) membuang ke 3(R) dan 1(P) terblok.

e.2. Katup Tunda Waktu N0

Katup tunda waktu normal membuka memiliki katup 3/2 dengan posisi NO. Pada posisi inisial output 2(A) adalah aktif. Ketika katup dihubungkan dengan 10(Z) output 2(A) dibuang. Akibatnya sinyal keluaran akan segera mati setelah setting tunda waktu tercapai..

48

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri

Rangkaian Katup Tunda Waktu

Rangkaian berikut ini menggunakan 2 buah katup tunda waktu, sebuah katup NC (1.5) dan yang lain katup NO (1.4). Pengoperasian dimulai dengan tombol tekan (1.2), sinyal yang dikeluarkan diteruskan melalui katup (1.4) dan menyebabkan silinder bergerak maju melalui lubang 14(Z) katup memori (1.1). Katup tunda waktu (1.4) mempunyai set tunda waktu yang sangat pendek yaitu 0.5 detik. Hal ini cukup lama untuk memulai sinyal start tetapi kemudian sinyal 14(Z) diputuskan oleh sinyal pemandu timer 10(Z). Silinder mengoperasikan katup rol (1.3). Katup tunda waktu (1.5) menerima sinyal pemandu yang kemudian setelah setting waktu terlampaui akan membuka katup tunda waktu. Sinyal keluaran ini mensuply sinyal 12(Y) yang akan membalik katup (1.1) dan silinder bergerak mundur. Siklus baru hanya dapat dimulai jika tombol start telah dilepas. Terlepasnya katup tombol mereset timer (1.4) dengan membuang sinyal 10(Z).

50

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Selain sistem penggerak katup, jenis dan simbol komponen pneumatic Lainnya juga terdiri dari berbagai jenis seperti dapat dilihat pada tabel berikut:

51

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri 7.5.Unit Pengerak (Working Element = Aktuator)

Aktuatoradalahbagiankeluaranuntukmengubahenergisuplaimenjadi energikerjayangdimanfaatkan.Sinyalkeluarandikontrololehsistemkontrol

danaktuatorbertanggungjawabpadasinyalkontrolmelaluielemenkontrol terakhir. Unit ini berfungsi untuk menghasilkan gerak atau usaha yang merupakan hasil akhir atau output dari sistim pneumatik.

Aktuatorpneumatikdapatdigolongkanmenjadi2kelompok:geraklurusdanput

ar.:

1.Gerakanlurus(Linear Motion Actuator):

 Silinderkerjatunggal (Single Acting Cylinder)  Silinderkerjaganda (Double Acting Cylinder)

2.Gerakanputar(Rotary Motion Actuator)  Motorudara (Air Motor)

 Aktuatoryangberputar(Rotary Aktuator)

Pemilihan jenis aktuator tentu saja disesuaikan dengan fungsi, bebandan tujuan penggunaan sistim pneumatik.

52

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Simbolaktuatorgerakanputar:

a. SilinderKerjaTunggal(Single Acting Cylinder)

Silinder ini mendapat suplai udara hanya dari satu sisi saja.Untukmengembalikan ke posisi semula biasanya digunakan pegas.Silinder kerjatunggal hanya dapat memberikan tenaga pada satu sisi saja. Gambar berikutini adalah gambar silinder kerja tunggal

53

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Gambar 39.Jenis Single Acting Cylinder (a) dan Simbolnya (b)

Silinder Pneumatik sederhana terdiri dari beberapa bagian, yaitu torak,seal, batang torak, pegas pembalik, dan silinder. Silinder sederhana akanbekerja bila mendapat udara bertekanan pada sisi kiri, selanjutnya akankembali oleh gaya pegas yang ada di dalam silinder pneumatik. Secara detailsilinder pneumatik sederhana pembalik pegas dapat dilihat pada gambar

PrinsipKerjaSAC Denganmemberikanudarabertekananpadasatusisipermukaanpiston, sisiyanglainterbukakeatmosfir.Silinderhanyabisamemberikangayakerja kesatuarah.Gerakanpistonkembalimasukdiberikanolehgayapegasyang adadidalamsilinderdirencanakanhanyauntukmengembalikansilinderpada posisiawaldenganalasanagarkecepatankembalitinggipadakondisitanpa beban.

54

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Padasilinderkerjatunggaldenganpegas,langkahsilinderdibatasioleh panjangnyapegas.Olehkarenaitusilinderkerjatunggaldibuatmaksimum langkahnyasampaisekitar80mm. KegunaanSAC Menurutkonstruksinyasilinderkerjatunggaldapatmelaksanakan berbagaifungsigerakan,seperti: menjepitbendakerja  pemotongan  pengeluaran  pengepresan  pemberiandanpengangkatan. Macam-MacamSilinderKerjaTunggal Adabermacam-macamperencanaansilinderkerjatunggaltermasuk:  Silindermembran(diafragma)  Silindermembrandenganrol

b. Silinder Penggerak Ganda (Double Acting Cyinder)

Silinder ini mendapat suplai udara kempa dari dua sisi. Konstruksinyahampir sama dengan silinder kerja tunggal. Keuntungannya adalah bahwasilinder ini dapat memberikan tenaga kepada dua belah sisinya.Silinderkerja ganda ada yang memiliki batang torak (piston road) pada satu sisi dan ada pada kedua pula yang pada kedua sisi. Konstruksinya yang mana yangakan dipilih tentu saja harus disesuaikan dengan kebutuhan.

55

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Silinder pneumatik penggerak ganda akan maju atau mundur oleh karenaadanya udara bertekanan yang disalurkan ke salah satu sisi dari dua saluranyang ada. Silinder pneumatik penggerak ganda terdiri dari beberapa bagian,yaitu torak, seal, batang torak, dan silinder.Sumber energi silinder pneumatic penggerak ganda dapat berupa sinyal langsung melalui katup kendali, ataumelalaui katup sinyal ke katup pemroses sinyal (processor) kemudian baruke katup kendali.Pengaturan ini tergantung pada banyak sedikitnya tuntutanyang harus dipenuhi pada gerakan aktuator yang diperlukan. Secara detailsilinder pneumatik dapat dilihat seperti gambar 40.

Biasanyatabungsilinderterbuatdaritabungbajatanpasambungan. Untukmemperpanjangusiakomponensealpermukaandalamtabungsilinder dikerjakandenganmesinyangpresisi.Untukaplikasikhusustabungsilinder bisadibuatdarialuminium,kuningandanbajapadapermukaanyangbergeser dilapisichromkeras.Rancangankhususdipasangpadasuatuareadimana tidakbolehterkenakorosi. Penutupakhirtabungadalahbagianpalingpentingyangterbuatdari bahancetaksepertialuminiumbesituang.Keduapenutupbisadiikatkanpada tabungsilinderdenganbatangpengikatyangmempunyaibautdanmur.

56

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Batangpistonterbuatdaribajayangbertemperaturtinggi.Untukmenghindari korosidanmenjagakelangsungankerjanya,batangpistonharus dilapisichrom. Ringsealdipasangpadaujungtabunguntukmencegahkebocoran udara.BantalanpenyanggagerakanbatangpistonterbuatdariPVC,atau perunggu.Didepanbantalanadasebuahringpengikisyangberfungsi mencegahdebudanbutirankecilyangakanmasukkepermukaandalam silinder. Bahansealpasakdenganalurganda: PrinsipKerjaDAC Denganmemberikanudarabertekananpadasatusisipermukaanpiston(arah maju),sedangkansisiyanglain(arahmundur)terbukakeatmosfir,maka gayadiberikanpadasisipermukaanpistontersebutsehinggabatangpiston akanterdorongkeluarsampaimencapaiposisimaksimumdanberhenti. Gerakansilinderkembalimasuk,diberikanolehgayapadasisipermukaan batangpiston(arahmundur)dansisipermukaanpiston(arahmaju)udaranya terbukakeatmosfir. Keuntungansilinderkerjagandadapatdibebanipadakeduaarahgerakanbat angpistonnya.Inimemungkinkanpemasangannyalebihfleksibel.Gaya yangdiberikanpadabatangpistongerakankeluarlebihbesardaripada gerakanmasuk.Karenaefektifpermukaanpistondikurangipadasisibatangpistonole hluaspermukaanbatangpiston. Silinderaktifadalahdibawahkontrolsuplaiudarapadakeduaarah gerakannya.Padaprinsipnyapanjanglangkahsilinderdibatasi,walaupunfaktor lengkungandanbengkokanyangditerimabatangpistonharusdiperbolehkan. Sepertisilinderkerjatunggal,padasilinderkerjagandapistondipasangdengan sealjeniscincinOataumembran. PemasanganSilinderDAC Jenispemasangansilinderditentukanolehcaracaragerakansilinder

57

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri yangditempatkanpadasebuahmesinatauperalatan.Silinderbisadirancang denganjenispemasanganpermanenjikatidakharusdiatursetiapsaat. Alternatiflain,silinderbisamenggunakanjenispemasanganyangdiatur, yangbisadiubahdenganmenggunakanperlengkapanyangcocokpadaprinsip konstruksimodul.Alasaniniadalahpenyederhanaanyangpentingsekalidalam penyimpanan,lebihkhususlagidimanasilinderpneumatikdenganjumlah besardigunakansepertihalnyasilinderdasardanbagianpemasangandipilih secarabebasmembutuhkanuntukdisimpan. Pemasangansilinderdankoplingbatangpistonharusdigabungkan denganhati-hatipadapenerapanyangrelevan,karenasilinderharusdibebani hanyapadaarahaksial.Secepatgayadipindahkankesebuahmesin,secepat itupulatekananterjadipadasilinder.Jikasumbusalahgabungdantidak segarisdipasang,tekananbantalanpadatabungsilinderdanbatangpiston dapatditerima.Sebagaiakibatnyaadalah:  Tekanansampingyangbesarpadabantalansilindermemberikan indikasibahwapemakaiansilindermeningkat.  Tekanansampingpadabatangpistonakanmengikisbantalan  Tekanantidakseimbangpadasealpistondanbatangpiston. Tekanansampinginiseringmendahuluifaktorpenguranganperawatan silinderyangsudahdirencanakansebelumnya.Pemasanganbantalansilinder yangdapatdiaturdalamtigadimensi membuatkemungkinanuntuk menghindaritekananbantalanyangberlebihanpadasilinder.Momenbengkok yangakanterjadiselanjutnyadibatasiolehpenggesekanyangbergeserpadabantala n.Inibertujuanbahwasilinderdiutamakanbekerjahanyapadatekananyangsudahdir encanakan,sehinggabiasmencapaisecaramaksimum perawatanyangsudahdirencanakan. Gambardibawahmenunjukkancarapemasangansilinder.

58

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri KegunaanDAC Silinderpneumatiktelahdikembangkanpadaarahberikut:  Kebutuhanpenyensorantanpasentuhan(menggunakanmagnitpada pistonuntukmengaktifkankatupbatas/limitswitchdenganmagnit)  Penghentianbebanberatpadaunitpenjepitandanpenahanluartiba- tiba.  Silinderrodlessdigunakandimanatempatterbatas.  Alternatifpembuatanmaterialsepertiplastik  Mantelpelindungterhadappengaruhlingkunganyangmerusak, misalnyasifattahanasam  Penambahkemampuanpembawabeban.  Aplikasirobotdengangambarankhusussepertibatangpistontanpa putaran,batangpistonberlubanguntukmulutpengisap. Macam-MacamSilinderKerjaGanda

59

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri

SilinderDenganPeredamDiakhirLangkah(Double Acting Cylinder With

Cushioning)

Cushion ini berfungsi untuk menghindari kontak yang keras pada akhirlangkah. Jadi dengan sistem cushion ini kita memberikan bantalan ataupegas pada akhir langkah.

Jikasilinderharusmenggerakkanmassayangbesar,makadipasang peredamdiakhirlangkahuntukmencegahbenturankerasdankerusakan silinder.Sebelummencapaiposisiakhirlangkah,peredampistonmemotong langsungjalanaruspembuanganudarakeudarabebas.Untukitudisisakan sedikitsekalipenampangpembuanganyangumumnyadapatdiatur.Sepanjang bagianterakhirdarijalanlangkah,kecepatanmasukdikurangisecaradrastis. Jangansekali-sekalimenutupbautpengatursecarapenuhsebabakan mengakibatkanbatangpistontidakdapatmencapaiposisiakhirgerakannya.

60

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri Padagayayangsangatbesardanpercepatanyangtinggi,harusdilakukan

upayapengamanankhusus.Pasanglahperedamkejutluaruntukmemperkuat dayahambat.

Konstruksisilinderkerjagandadenganbantalanudarasebagaiberikut:

Gambar 41.Double Acting Cylinder with Cushioning

Parameter Perhitungan Silinder Aktuator :

a) KarakteristikSilinder

61

Jemi Jamhur - Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri dengandata-datadaripabriknya.Keduametodeinidapatdilaksanakan,tetapi biasanyauntuk pelaksanaandanpenggunaantertentu,data-datadari pabriknyaadalahlebihmenyakinkan. b) GayaPiston Gayapistonyangdihasilkanolehsilinderbergantungpadatekananudara, diametersilinderdantahanangesekandarikomponenperapat.Gayapiston secarateoritisdihitungmenurutrumusberikut: Untuksilinderkerjatunggal: Untuksilinderkerjaganda:  langkahmaju  langkahmundur