BAB II LANDASAN TEORI

(1)

Universitas Mercu Buana 6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Mini Portable Conveyor

Pengertian dari alat Mini Portable Conveyor ini adalah Suatu alat mungkin bisa dikatakan alat berukuran kecil atau sederhana sebagai alat atau peralatan penanganan material mekanis yang bergerak dari satu lokasi ke lokasi lain, atau bisa disebut juga mesin atau alat pemindah bahan atau barang.

Conveyor berguna terutama dalam aplikasi yang melibatkan transfortasi bahan berat atau besar. System Conveyor memungkinkan transportasi cepat dan efisien untuk berbagai bahan dan barang. Banyak jenis system Conveyor yang tersedia, dan digunakan sesuai dengan kebutuhan berbagai industry atau perusahaan yang berbeda.

Beberapa klsasifikasi dari alat conveyor ini diantaranya :

1. Pneumatik a) Air slides b) Air lift c) Fans 2. Mechanical a) Trucks b) Belt Conveyor c) Screw Conveyor d) Pan Conveyor

(2)

Universitas Mercu Buana 7 e) Bucket Elevator

Pemilihan alat Transportasi ( Conveying Equipment ) material padatan antara lain tergantung pada :

 Kapasitas material yang ditangani  Jarak perpindahan material

 Kondisi pengangkutan ; Horizontal, Vertikal atau Inklinasi  Ukuran ( size ), Bentuk ( Shape ), dan sifat material ( Properties )  Harga dari alat tesebut

Conveyor pada dasarnya merupakan peralatan yang cukup sederhana, alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap pengangkutan material. Sabuk yang digunakan pada Conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan misalnya dari karet, plastik, kulit ataupun logam yang tergantung dari jenis dan sifat bahan yang akan di angkut.

2.1.1. Cara Kerja dan Bagian- Bagian Mini Portable Conveyor

Conveyor merupakan salah sattu jenis alat pemindah bahan atau barang, yang befungsi unuk memindahkan bahan,barang atau material secaa horizontal atau vertical yang bekerja dengan digerakan oleh motor penggerak atau gravitasi. Conveyor merupkan pesawat pengangkut yang digunakan untuk memindahkan muatan dalam bentuk satuan dengan arah horizontal dari suatu system operasi ke system operasi yang lain dalam suatu line proses yang menggunakan karpet belt sebagai penghantar muatan.

(3)

Universitas Mercu Buana 8 Gambar 2.1. Instalasi Mini Portable Conveyor

Keterangan :

1) Motor penggerak

2) Sirkuit pengatur kecepatan putar conveyor 3) Manual hand winch

4) Handle manual hand winch 5) Karpet conveyor

6) Roll, bearing conveyor 7) Swich on/of

Cara kerja Conveyor :

1) Pada keterangan no 1 adalah motor penggerak yang menggerakkan maju atau mundurnya karpet Conveyor

2) Sirkuit pengatur laju kecepatan putar dari motor penggerak sesuai dengan kebutuhan dan factor keamanan.

3) Manual hand winch yang berfungsi mengatur ketinggian ujung Conveyor sesuai dengan kebutuhan yang di inginkan.

1 2 3 4 5 6 7

(4)

Universitas Mercu Buana 9 4) Tuas handle untuk menggerakan atau memutar alat manual hand

winch

5) Karpet conveyor yang akan begerak mengangkut barang ke titik yang ditentukan.

6) Rol, bearing Conveyor yang menopang karpet conveyor untuk menghasilkan daya putar yang tidak begesekan langsung dengan chasis.

7) Untuk mengtur nyala atau matinya conveyor tersebut.

2.1.2. Profil Conveyor

Profil dasar conveyor secure umum adalah :

Gambar 2.2. Skematik Komponen Dasar Belt Conveyor ( Sumber : http://www.zamzar.com)

(5)

Universitas Mercu Buana 10 Gambar 2.3. Profil belt Conveyor

( Sumber : http://www.zamzar.com)

2.1.3. Metode Discharge pada Belt Conveyor

Metode penumpahan material pada conveyor secara umum antara lain: 1. Head Pulley Discharge.

Metode ini yang paling banyak digunakan dalam penumpahan material.

Gambar 2.4. Haed pulley discharge ( Sumber : http://www.zamzar.com)

2. Both end Discharge.

Penumpahan material dapat dilakukan pada dua arah yaitu pada head atau tail.

(6)

Universitas Mercu Buana 11 Gambar 2.5. Both end discharge

( Sumber : http://www.zamzar.com) 2.1.4. Karakteristik Mareial Angkut

Belt conveyor digunakan untuk menghantarkan material angkut. Material angkut dikirimkan bersama dengan material lain yang tercampur selama proses pengiriman. Material angkut memiliki karakteristik yang berbeda, sebagian diantaranya berbentuk halus dan sebagian lainnya berbentuk kasar, dan lain-lainnya. Bentuk luar dari material tersebut memiliki pengaruh yang besar dalam mendesain conveyor. Oleh sebab itu, awalnya sangat dibutuhkan pemahaman dan pengertian tentang sifat-sifat asli dari material angkut yang akan dikirim.

Pengetahuan ini dapat membantu dalam mendesain conveyor yang tepat , ekonomis dan optimal dengan minimal masalah dalam pengoperasian.

(7)

Universitas Mercu Buana 12 dalam perhitungan desain conveyor, antara lain :

Beberapa informasi penting tentang material angkut yang perlu diketahui dalam perhitungan desain conveyor, antara lain :

a. Ukuran lump, grain dan powder.

b. Distribusi lump, grain, dan powder (%). + c. Densitas material angkut (berat volume) (t/m3).

d. Angle of repose ( keadaan standstill material setelah penjatuhan).

e. Angle of surcharge (sudut ketika material pada keadaan istirahat selama pergerakan conveyor).

f. Moisture content (%). g. Temperature (°C).

h. Karakteristik khusus : kekerasan, debu, kelengketan, racun, bubuk, kerapuhan.

i. Kondisi yang dibutuhkan selama diangkut.

j. Nama material yang dibawab. Distribusi lump, grain, dan powder (%).

2.1.5. Kapasitas Rumus kapasitas yaitu :

Q = A . v . . 60 (horizontal) ...( 2.1 )[1] Q = k . A . v . . 60 (inklinasi)………...( 2.1 )[2]

( Sumber www.Slideshare.net )

A : Total cross-sectional area yang terbentuk pada belt akibat penopang anidler dan angle of surcharge (m 2 )

(8)

Universitas Mercu Buana 13 : Densitas material (t/m 3 )

K : Faktor pengurangan inklinasi Q : Kapasitas angkut (tph)

Tabel 2.1. Inclination Reduction Factor (k)

( Sumber : http://www.zamzar.com) 2.1.6. Kecepatan Belt

Kecepatan conveyor dapat dicari juga dengan rumus kapasitas setelah diketahui lebar belt, karakteristik material, dan penentuan kapasitas. Kecepatan belt dapat meningkat sebanding dengan lebar belt dan kecocokkan kecepatan yang tergantung pada karakteristik material, khususnya ukuran lumpmaterial.

Tabel.2.2. Kecepatan Belt berdasarkan lump size

(9)

Universitas Mercu Buana 14 2.1.7. Perhitungan tegangan dan daya belt

 Tegangan Efektif

Komponen rumus tegangan efektif belt adalah : Tx = tahanan akibat gesekan pada idler (lbs) = L x Kxx Kt

Tyc = tahanan belt flexure pada carrying idler (lbs) = L x Ky x Wb x Kt Tyr = tahanan belt flexure pada return idler (lbs) = L x 0.015 x Wb x Kt Tym = tahanan material flexure (lbs) = L x Ky x Wm

Tm = tahanan material lift (+) atau lower (-) (lbs) = ± H x Wm Tp = tahanan pulley (lbs)

Tam = tahanan percepatan material (lbs) = 2,8755 x 10-4 x Q x (v ± v0) Tac = tahanan dari aksesoris (lbs)

Maka rumus tegangan efektif adalah

Te = Tx + Tyc + Tyr + Tym + Tm + Tp + Tam + Tac (lbs) ( sumber : http://www.zamzar.com)

Dimana :

L= panjang conveyor (ft)

Kt = faktor koreksi ambient temperature Kx = faktor gesekan idler (lbs/ft)

Ky = faktor untuk menghitung gaya belt dan beban flexure pada idler Wb = berat belt (lbs/ft)

Wm = berat material = 33,33 Q (lbs/ft) v

(10)

Universitas Mercu Buana 15 v= kecepatan belt (fpm)

v0 = kecepatan initial material saat penjatuhan didaerah loading (fpm) H= jarak vertical material lift atau lower (ft)

2.1.8. Faktor koreksi Ambient Temperatur, Kt

Tahanan putaran idler dan tahanan flexure pada belt meningkat pada operasi cuaca dingin. Pada cuaca dingin yang ekstrim diperlukan pelumasan lebih pada idler untuk mencegah peningkatan tahanan putaran idler untuk mencegah peningkatan tahanan putaran idler. Gambar 2.6.4 menunjukkan hubungan nilai Kt dengan temperature.

Gambar 2.6. Variation of Temperature factor, Kt with temperature ( Sumber : http://www.zamzar.com)

2.1.9. Faktor gesekan Idler, Kx

Rumus Kx dapat dihitung dengan rumus :

Kx = 0,00068( Wb + Wm ) + A1( Lbs/ft )………...( 2.1 )[3]

(11)

Dimana nilai,

A1 = 1,5 untuk 6 inch dia. Idler rol

A1 =1,8 untuk 5-inch dia. Idler roll

A1 = 2,3 untuk 4-inch dia. Idler roll = 2,4

A1 = untuk 7-inch dia. Idler roll = 2,8

A1 = untuk 8-inch dia. Idler roll

2.1.10. Faktor pehitingan gaya belt, dan beban Flexure pada Idler, Ky

Kedua tahanan belt tehadap flexure yang bergerak diatas idler dan tahanan beban flexure material diatas belt yang bertumpu pada idlear

menghasilkan gaya tegangan belt Ky adalah factor perkalian untuk

menghitung tegangan ini, nilai Ky dapat dilihat Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Faktor Ky Values

(12)

Universitas Mercu Buana 17 2.1.11. Tahanan Pulley, Tp

Tahanan flexure belt disekitar permukaan pulley dan tahanan pulley untuk berputar pada bearing-nya. Besarnya nilai tahanan pulley dapat dilihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Belt tension to rotate puleys

( Sumber : http://www.wordpres.com)

2.1.12. Tahanan Aksesoris, Tac

Aksesoris conveyor antara lain : tripper, stacker, plows, belt-cleaning equipment/scraper, dan skirtboard.

Ttr Tahanan tripper berasal dari pulley tripper dan berat belt pada

tripper

Ttr = Tptr + H . Wb (lbs) ………..( 2.1 )[4]

( sumber : http://www.zamzar.com)

Tbc Tahanan plows dapat dilihat pada tabel 2-5.

Tabel 2.5. Discharge Plow Allowance

(13)

Universitas Mercu Buana 18 Tpl Tahanan dari peralatan belt-cleaning/scraper

Scraper biasanya lebih dari satu dan bekerja menekan belt.

Tahanan yang dibutuhkan sekitar 2 sampai 3 lbs/inch dari lebar belt.

Tpc = n . 3 . b (lbs) ……….( 2.1 ) [5]

Dimana, b = lebar belt (inch) Tsb Tahanan gesekan pada karet skirtboard

Tsb = ( 2 . Cs . Lb . hs2 ) + ( 6 . Lb ) (lbs)

Dimana , Cs = faktor dari beberapa material pada tabel 2-10

Lb = Panjang skirtboard (ft)

Hs = Kedalaman material mengenai

skirtboard

= 0,1 x lebar belt (in)

Tabel 2.6. Skirtboard Friction Factor, Cs

( Sumber : Ray, S. 2008. Introduction to Material Handling. New Delhi : New Age International )

Sehingga tahanan aksesoris

Tac =Ttr + Tpl + Tbc + Tsb (lbs) ………(2.1 ) [6]

(14)

Universitas Mercu Buana 19 2.1.13. Daya belt

Daya yang dibutuhkan belt conveyor yang memiliki tegangan efektif, Te pada drive pulley adalah:

P = Te v (hp) ……….(2.1 )[7]

33000

Dimana , P = Daya belt (hp) Te = Tension efektif (lbs)

v = Kecepatan belt (fpm)

2.1.14. Wrap Factor , Cw

Wrap factor adalah nilai yang digunakan untuk perhitungan tegangan efektif belt, Te, yang dapat tergantung dari penempatan drive

pulley. Te dipengaruhi oleh koefisien gesekan yang terjadi antara pulley dan

belt, wrap, dan nilai T1 dan T2.

Gambar 2.7. Konveyor, pulley driving belt ( Sumber : http://www.zamzar.com)

Te = T1 T2 ………(2.1)[8]

T1 = Tegangan maksimum/ tight-side pada pulley (lbs)

T2 = Tegangan slack-side pada pulley (lbs)

E= dasar logaritma naperian = 2,718

(15)

Universitas Mercu Buana 20 (0,25 untuk bare pulley dan 0,35 untuk lagged pulley.

= factor wrap (lihat tabel 2-11) = T2 f1

T_e e 1

Tabel 2.7. Wrap Faktor, Cw

( Sumber : Ray, S. 2008. Introduction to Material Handling. New Delhi : New Age International )

2.1.15. Belt Sag Antara Idler

Untuk belt conveyor jarak jauh, sag pada belt antara idler harus dibatasi untuk mencegah material tumpah pada tepi belt selama perjalanan. Sag antara idler sangat berhubungan dengan berat belt dan material, jarak idler dan tegangan belt.

Sag = W S_i W_b W_m S_{i 2}2……….( 2.1 )[8]

8t 8.t

Tegangan minimum untuk menghasilkan persentase sag sebagai berikut :

Untuk 3 % sag T0 = 4,2 Si (Wb + Wm) ………..(2.1)[9] Untuk 2 % sag T0 = 6,25 Si (Wb + Wm) ……….(2.1)[10] Untuk 1½ % sag T₀_{= 8,4 Si (Wb + Wm)………. (2.1)}[11]

(16)

Universitas Mercu Buana 21 2.1.16. Tegangan Belt pada Titik X Sepanjang Konveyor

Gambar 2.8. Horizontal Belt Konveyor with Vertical Curve, and Head Pulley Drive

( Sumber : http://www.zamzar.com) Lx = Jarak titik X dari tail pulley

Hx = Jarak vertical titik X pada sisi carrying Tcx = Tegangan belt titik X pada sisi carrying Trr = Tegangan belt titik X pada sisi return

Tyr = Tegangan belt pada sisi return akibat gesekan Tp = Tegangan pulley

Tt = Tegangan belt pada tail pulley

Tb = Tegangan berat sisi carrying atau return pada belt untuk kemiringan konveyor

Thp = tegangan belt pada head pulley

Twcx = tegangan titik X pada sisi carrying hasil dari berat belt dan material yg dibawa

Tfcx = tegangan titik X pada sisi carrying hasil dari gesekan Twrx = tegangan titik X pada sisi return hasil dari berat kosong belt

(17)

Universitas Mercu Buana 22 Tfrx = tegangan titik X pada sisi return hasil dari gesekan

Tyr = 0,015 L Wb Kt Tt = T2 + Tyr + Tp - Tb Tb = H . Wb Twcx = Hx (Wb + Wm ) Tfcx = Lx {Kt ( Kx + Ky )} + Lx Ky Wm Twrx = Hx Wb Tfrx = 0,015 Lx Wb Kt Tcx = Tt + Twcx + Tfcx Trx = Tt + Twrx + Tfrx ( sumber : http://www.zamzar.com)

2.1.17. Berat Take-Up Gravity, TTU

Gambar 2.9. Take-Up Gravity ( sumber : http://www.zamzar.com) Rumus untuk mencari berat take-up :

(18)

Universitas Mercu Buana 23 L Dimana : T2 _{= T1 Te} Tyr = 0,015 L Wb Kt Tp = Tb = H . Wb ( sumber : http://www.zamzar.com) 2.1.18. Roller

Roller adalah komponen paling penting dari konveyor, sama seperti komponen lain yang bersentuhan langsung dengan belt dan kegunaannya pada conveyor. Konstruksi tipikal dari roller seperti ditunjukkan pada gambar.

Gambar 2.10. Detail of roller internal construction (typical) ( Sumber : http://www.zamzar.com)

2.2. Pengertian Hidrolik

Mesin hidrolik adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umum. Dalam jenis mesin,

(19)

Universitas Mercu Buana 24 cairan tekanan tinggi disebut hidrolik fluida ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup kontrol dan didistribusikan melalui selang dan tabung.

Sistem hidrolik adalah suatu system pemindah tenaga dengan menggunakan zat cair atau fluida sebagai perantara. Sistem hydraulic ini mempunyai banyak keunggulan dibanding jika menggunakan sistem mekanikal. Adapun keuntungannya adalah sebagai berikut:

a. Dapat menyalurkan torque dan gaya yang besar b. Pencegahan overload tidak sulit

c. Kontrol gaya pengoperasian mudah dan cepat. d. Pergantian kecepatan lebih mudah

e. Getaran yang timbul relatif lebih kecil f. Daya tahan lebih lama.

Namun system hydraulic ini juga mempunyai beberapa kekurangan yaitu:

a. Peka terhadap kebocoran

b. Peka terhadap perubahan temperature c. Kadang kecepatan kerja berubah d. Kerja system saluran tidak sederhana.

2.3. Teori Dasar Hidrolik

Secara umum definisi hidrolik adalah sebagai perpindahan, pengaturan gaya-gaya dan gerakan-gerakan zat cair/ fluida. Dalam hal ini cairan digunakan

(20)

Universitas Mercu Buana 25 sebagai sarana perpindahan energy, minyak mineral sebagai cairan yang sering digunakan.

Hidromekanika ( mekanika fluida ) dapat dibagi mejadi:  Hidrostatika

 Hidrodinamika

 Hidrostatika ( Mekanika fluida diam )

Hidrostatika adalah cabang ilmu yang mempelajari fluida dalam keadaan diam, dan merupakan sub bidanag kajian mekanika fluida. Istilah ini biasanya merujuk pada penerapan matematika pada subyek tersebut. Statika fluida mencakup kajian kondisi fluida dalam keadaan yang karena sifatnya yang tidak dapat dengan mudah dimampatkan, fluida dapat menghasilkan pada semua permukaan yang berkontak dengannya. Pada keadaan diam (statik), tekanan tersebut bersifat isotropik, yaitu bekerja dengan besar yang sama ke segala arah. Karakteristik ini membuat fluida dapat mentransmisikan gaya sepanjang sebuah pipa atau tabung, yaitu, jika sebuah gaya diberlakukan pada fluida dalam sebuah pipa, maka gaya tersebut akan ditransmisikan hingga ujung pipa. Jika terdapat gaya lawan di ujung pipa yang besarnya tidak sama dengan gaya yang ditransmisikan, maka fluida akan bergerak dalam arah yang sesuai dengan arah gaya resultan.

(21)

Universitas Mercu Buana 26 Gambar 2.11. Tekanan di dalam fluida

(Ariosuko, Modul Kuliah Pneumatik Hidrolik )

 Tekanan Hidrostatik ( Grafitasi )

Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang terjadi di bawah. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan juga menentukan tekanan air tersebut. Volume kecil fluida pada kedalaman tertentu dalam sebuah bejana akan memberikan tekanan ke atas untuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya. Untuk suatu volume yang sangat kecil, adalah sama di segala arah, dan berat fluida yang ada di atas volume sangat kecil tersebut ekuivalen dengan Dalam suatu kolom zat cair terdapat tekanan yang berasal dari berat zat cair tersebut suatu luas. Besarnya tekanan tergantung dari tingginya kolom zat cair, kerapatan fluida dan percepatan grafitasi

Gambar 2.1.2. Tekanan hidrostatik

(22)

Universitas Mercu Buana 27 Ps = p.g.h...(2.3)[1]

Dimana : Ps = Tekanan Hidrostatik ( Pa )

p = Kerapatan zat cair ( kg/m3 ) g = Grafitasi ( m/s2 )

h = Tinggi kolom zat cair ( m )

Kalau bentuk bentuk tangki yang digunakan berbeda , diisi dengan cairan yang sama maka tenanan pada tempat tertentu hanya tergantung dari tinggi kolom zat cair , P1=P2=P3. Tekanan hidrostatik menghasilkan gaya tekan, pada dasar tangki jika tekanan (seperti pada gambar 2.9 ) dalam tangki yang berada bentuknya bekerja pada luas yang sama , A1=A2=A3, maka gaya F1,F2,F3 juga sama F1=F2=F3

 Tekanan Akibat Gaya luar ( Hukum Pascal )

Jika sebuah gaya F bekerja pada fluida tertutup melalui suatu permukaan A , maka akan terjadi tekanan pada fluida. Tekanan tergantung gaya bekerja tegak lurus atas permukaan dan luas.

Gambar 2.13. Tekanan akibat gaya luar (Ariosuko, Modul Kuliah Pneumatik Hidrolik )

(23)

P= F/A………(2.3)[2]

Dimana: P = tekana dalam pascal ( Pa ) F = Gaya dalam Newton ( N ) A = Luas dalam Sequare ( m² )

Hukum pascal berbunyi:

“ Tekanan yang diberikan oleh fluida diam yang berada dalam suatu wadah diteruskan kesemua arah sama besar”

Jadi tekanan bekerja kesemua arah dan serentak, besar tekanan disemua tempat sama.

 Perpindahan Gaya Hidrolik

Bentuk tangki bukan merupakan suatu faktor yang penting,karena tekanan dapat bekerja ke semua sisi dan besarnya sama, untuk dapat bekerja dengan tekanan yang berasal dari gaya luar digunakan sistem seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.14. Perpindahan gaya hidrolik

Jika gaya F1 menekan atas permukaan A1 Maka dapat menghasilkan tekanan:

(24)

Universitas Mercu Buana 29 Tekanan P beraksi diseluruh tempat dari sistem tersebut,juga atas permukaan A2.

Gaya yang dapat dicapai sama beban yang diangkat.

F2 = P.A2 ………..(2.3 )[4]

Sehingga F1/A1 = F2/A2 atau F2/F1 = A2/A1

Perbandinagan gaya sebanding dengan perbandingan luas.

2.4. Hidrodinamika ( Mekanika Fluida Yang Bergerak )

Jika fluida mengalir dalam pipa yang diameternya berbeda volume yang sama akan mengalir dalam waktu yang sama namun kecepatan aliran berubah.

Gambar 2.15. Aliran fluida

Volume aliran Q = V/t ………(2.4 )[1]

Dimana Q = Volume aliran ( liter / menit ) V = volume aliran ( Liter )

t = Waktu aliran ( menit )

(25)

V = A. S………..(2.4 )[2]

Dimana : A= Luas Penampang S= Panjang Penampang

Substitusi (2.7) ke (2.8) maka :

Q = A.S/t………(2.4 )[3]

Untuk S didapat dari : Kecepatan ( V ) = s/t

Substitusi (2.9) ke ( 2.10 ), maka :

Q = A.V ………(2.4 )[5]

Maka didapat persamaan Kontinuitas A1V1 = A2V2:Q1 = Q2

 Hukum Energy

Hukum energi jika ditetapkan pada fluida yang mengalir menyatakan bahwa seluruh energi dari sebuah aliran fluida tidak merubah selama tidak ada tambahan energi dari atau energi keluar.

 Kehilangan Energi Akibat Gesekan

(26)

Universitas Mercu Buana 31 ( Sumber : http://www.wordpres.com)

Jika fluida diam ( tidak ada gerakan fluida )maka tekanan sebelum dan sesudah posisi cekik atau secara umum pada saluran adalah sama. Jika fluida mengalir dalam sebuah sistem maka gesekan akan mengakibatkan panas. Dengan demikian sebagian dari energi berubah dalam bentuk energi panas, artinya kerugian tekanan.

Energi hidrolik tidak dapat dipindahkan tanpa kerugian, besarnya kerugian akibat gesekan tergantung dari:

1. Panjangnya pipa

2. Kekasaran dinding pipa 3. Banyaknya belokan pada pipa 4. Diameter pipa

5. Kecepatan aliran

 Konfigurasi Aliran

Konfigurasi aliran dan juga kerugian akibat gesekan berhubungan dengan diameter pipa dan keceptan aliran .

1. Aliran Laminar

Gambar 2.17. Aliran laminar ( Sumber : http://www.wordpres.com)

(27)

Universitas Mercu Buana 32 Dalam aliran laminar masing masing partikel fluida sampai kecepatan tertentu bergerak dalam lapisan yang seragam dan hampir tidak saling menganggu.

2. Aliran Turbulen

Gambar 2.19. Aliran turbulen

Jika kecepatan aliran bertambah sedangkan diameter pipa sama maka pada kecepatan tertentu ( kecepatan kritis ) perilaku aliran berubah. Aliran menjadi bertolak dan turbulen. Masing masing partikel bergerak tidak teratur pada suatu arah, saling mempengaruhi satu sama lain dan saling merintangi, maka hambatan aliran dan kerugian hidrolik bertambah, karena itu aliran turbulen tidak diinginkan pada unit-unit hidrolik.

 Bilangan Reynold (RE)

Aliran dapat ditentukan denagn bilangan renolg

Re = ……….(2.4)[6]

Dimana: V = Kecepatan D = Dimensi hidrolik Jika tidak ada dihitung:

d = 4 x ……….(2.4)[7] Dimana : A = Luas penampang

(28)

Universitas Mercu Buana 33 U = Keliling

v = Viskositas kinetik ( m²/s ) Rec = 2300

Nilai ini berlaku untuk pipa bundar,halus ( dari segi teknik dan lurus Pada Re kritis bentuk aliran berubah dari aliran berubah dari laminar ke turbulen dan sebaliknya).

Aliran Laminar Re < Re kritis Aliran Turbulen Re > Re kritis

Apabila terjadi terjadi aliran turbulen pada sistem hidrolik, maka akan terjadi penurunan tekanan. Perhitungan aliran tekanan hilang dilakukan setiap 1 meter disetiap panjang selang , dan dapat dihitung sebagai berikut :

……….(2.4)[7]

Dimana : Δp = Tekanan yang hilang ( bar/m) α = Nilai perlawanan aliran d = Diameter selang

p = Kecepatan fluida ( kg/m3)

(Pada fluida hidrolik kerapatan fluida adalah 850 kg/m3) ( Sumber : http://www.zamzar.com)

(29)

Universitas Mercu Buana 34 Pada silinder kerja ganda, kedua permukaan piston dapat menghasilkan tekanan, oleh karena itu kita dapat menampilkan pergerakan kerja piston pada kedua arah. Pergerakan silinder dipengaruhi oleh volume aliran yang mengalir pada ruang silinder utama. Volume tersebut di dapat dari kapasitas pompa untuk memindahkan fluida pada setiap putaran dan juga dipengaruhi rpm dari motor, sehingga di dapat :

………(2.4)[8]

Dimana : Q = Volume yang dihasilkan oleh pompa ( liter/menit ) n = Putaran motor (rpm)

V = Kapasitas pompa untuk memutarkan pompa disetiap putaran ( liter )

Dari volume aliran dan tekanan yang dihasilkan pompa , maka didapatkan:

………(2.4)[9]

Dimana : = Daya motor ( watt ) = Tekanan pompa (m³/s )  Kecepatan Aliran Turun ( )

………(2.4)[10]

 Kecepatan Aliran Naik ( )

……….…(2.4)[11]

Dimana : v = Kecepatan silinder ( mm/s ) Q = Volume aliran ( mm³/menit )

(30)

Universitas Mercu Buana 35 = Luas batang silinder ( mm² )

 Menghitung Waktu Proses Aliran Fluida

……….……….(2.4)[12]

Dimana : t = waktu

S = Panjang langkah ( m )

V = Kecepatan Aliran fluida pada silinder ( m/s ) ( Sumber : http://www.zamzar.com )  Tekanan dan Gaya

Untuk menimbulkan tekanan maka fluida harus dikompress. Jumlah fluida yang dikompress dan nilai tekanan tergantung dari gaya yang digunakan untuk mengalirkan fluida dan gaya gaya yang menghambat (resisting) aliran fluida.

Pompa hidrolik menyebabkan gerakan aliran fluida dan resisting yang diakibatkan oleh sikuit hidrolik.

Hal hal yang menyebabkan aliran fluida terhambat adalah:

Beban piston silinder semakin besar, semakin besar juga tekanan yang dibutuhkan.

Jika ada back pressure, maka aliran akan terhambat.

Sirkuit hydraulic yang ada, hose, valve, fitting, filter dan orifice akan menyebabkan gesekan dan fluida sulit untuk mengalir.

(31)

Universitas Mercu Buana 36 - Bertambah panjangnya pipa atau hose

- Kecepatan oli berkurang dengan besarnya diameter saluran. - Berkurang karena temperatur oli

Tekanan dan Gaya

• Apabila suatu zat cair mendapat tekanan maka zat cair itu akan selalu mengalir melalui jalan yang termudah.

• Karena sifat zat cair tersebut diatas adalah merupakan suatu kelemahan karena akan dapat merusak sistem, misalnya :

a. Kebocoran pada fitting-fitting yang kendor. b. Kebocoran pada seal-seal yang rusak.

2.5. Hidrolik circuits

Untuk fluida hidrolik yang melakukan kerja harus mengalir ke aktuator dan motor, kemudian kembali ke reservoir. Fluida ini kemudian difilter dan dipompa kembali. Jalur yang dilalui oleh fluida hidrolik disebut sirkuit hidrolik.Ada beberapa jenis sirkuit hidrolik, yaitu:

 Buka pusat rangkaian.  Multiple katup control.

 Constant pressure and load-sensing systems  Constant pressure systems (CP-system) standard.  Load-sensing sistem (LS sistem).

daya konstan kerugian yang terkait dengan penurunan tekanan mengatur untuk pompa regulator:

Daya yang hilang = ………...(2.5)[1] ( Sumber : http://www.zamzar.com)

(32)

Universitas Mercu Buana 37 Gambar 2.19. Open and close circuit pada sistem hidrolik

 Open-loop

Pump-inlet dan motor kembali ( melalui katup directional ) yang terhubung ke loop istilah tank. Sistem hidrolik berlaku untuk umpan balik istilah yang lebih tepat antara terbuka dan tertutup sirkuit.

 Loop tertutup.

Motor-return terhubung langsung ke inlet pompa, untuk menjaga tekanan pada sisi tekanan rendah, memiliki rangkaian pompa muatan ( gearpump kecil ) bahwa pasokan minyak didinginkan dan disaring ke sisi tekanan rendah. Rangkaian loop tertutup, umumnya digunakan untuk transmisi hidrostatik dalam aplikasi mobile.

2.6. Pompa Hidrolik

Pompa hidrolik bekerja berdasarkan prinsip pemindahan yaitu fluida disedot atau ditarik dari suatu titik (tempat) kemudian dipindahkan ke titik (tempat) lain. Dengan proses pemindahan ini, maka terjadilah aliran fluida.

(33)

Universitas Mercu Buana 38 Ditinjau dari proses pemindahan ini anda dapat membedakan pompa hidrolik menjadi :

Pompa pemindahan non positif ( Non positive displacement pump ) Pompa pemindahan non positif

Yang disebut pompa pemindahan non positif yaitu apabila pemindahan fluida hanya terbawa bebas oleh sudu-sudu yang berputar, sehingga volume dan tekanan hasil pemindahannya tidak dapat dipastikan. Oleh karena itu pompa semacam ini cocok digunakan untuk keperluan yang hanya memindahkan fluida saja seperti pompa air dan pompa minyak.

Secara garis besar pompa hidrolik pemindahan positif dibedakan menjadi dua macam yaitu :

 Fixed displacement Pumps (Pompa pemindahan tetap)

 Variable displacement Pumps (Pompa pemindahan berubah-ubah)

Aliran pompa hidrolik fluida ke komponen dalam sistem. Tekanan dalam sistem berkembang pada reaksi menuju beban. Oleh karena itu, sebuah pompa berkapasitas 5.000 psi mampu mempertahankan aliran terhadap beban sebesar 5.000 psi.Pompa memiliki kekuatan kepadatan kira-kira sepuluh kali lebih besar dari motor listrik (berdasarkan volume). Pompa yang didukung oleh sebuah motor listrik atau mesin yang dihubungkan melalui roda gigi, V-belt, atau yang fleksibel elastomerik coupling untuk mengurangi getaran.

(34)

Universitas Mercu Buana 39 Gambar 2.20. Pompa hidrolik.

 Jenis-jenis pompa hidrolik untuk aplikasi mesin hidrolik, yaitu: Gear pump.

Murah, tahan lama, sederhana. Kurang efisien, karena gear pump adalah konstan perpindahan, dan terutama cocok untuk tekanan di bawah 20 MPa (3000 psi).

Vane pump.

Murah dan sederhana, dapat diandalkan (terutama dalam bentuk rotor g). Baik untuk aliran lebih tinggi tekanan rendah output.

Axial piston pump.

Banyak dirancang dengan mekanisme perpindahan variabel, untuk memvariasikan aliran output untuk kontrol otomatis tekanan.

Radial piston pompa.

Sebuah pompa yang biasanya digunakan untuk tekanan yang sangat tinggi pada aliran kecil.

(35)

Universitas Mercu Buana 40 Katup control.

Katup kontrol biasanya terdiri dari spul di dalam besi cor atau baja cetakan. Pada hidrolik reservoir, untuk mempertahankan tekanan positif kecil termasuk kelembaban dan kontaminasi.Tekanan katup mengurangi mengurangi tekanan suplai yang diperlukan untuk berbagai sirkuit.

Sequence katup.

Berfungsi mengontrol rangkaian sirkuit hidrolik, untuk memastikan bahwa salah satu silinder hidrolik sepenuhnya diperpanjang sebelum dimulai lagi strokenya.

Shuttle katup menyediakan atau fungsi yang logis.Periksa katup katup satu arah, memungkinkan untuk mengisi akumulator dan mempertahankan tekanan setelah mesin dimatikan, misalnya: Pilot dikontrol, periksa katup katup satu arah yang dapat dibuka (untuk kedua arah) oleh sinyal tekanan asing. Sering kali tekanan asing berasal dari pipa lain yang terhubung ke motor atau silinder.

Counterbalance katup.

Sebenarnya adalah tipe khusus katup yang dikendalikan pilot. Sedangkan katup terbuka atau tertutup, katup mengimbangi cara kerja sedikit mirip dengan pilot kontrol aliran dikontrol.

Cartridge katup.

Katup tersebut sebenarnya bagian dalam katup cek, adalah komponen dari rak dengan bungkus standar, membuat katup mudah untuk mengisi blok katup. Cartridge katup tersedia dalam berbagai konfigurasi, on / off,

(36)

Universitas Mercu Buana 41 proporsional, dll. Cartridge katup umumnya sekrup katup elektrik blok dan dikendalikan untuk menyediakan fungsi logika dan otomatis.

Hydraulic sekering.

Berada pada perangkat keselamatan yang dirancang untuk secara otomatis menutup garis hidrolik jika tekanan menjadi terlalu rendah, atau dengan aman melindungi fluida jika tekanan menjadi terlalu tinggi.

Auxiliary katup.

Sistem hidrolik yang rumit biasanya memiliki katup bantu blok untuk menangani berbagai tugas yang tak terlihat ke operator, seperti pengisian akumulator, operasi kipas pendingin, AC, dll. Auxiliary katup biasanya dirancang khusus untuk mesin tertentu, dan dapat terdiri dari logam blok dengan penampungan dan saluran bor. Cartridge katup ulir ke penampungan dan dapat dikendalikan oleh saklar listrik atau mikroprosesor untuk rute daya fluida yang diperlukan.

Aktuator

- Hydraulic silinder

- Rotary aktuator (hidrolik)

- Hydraulic motor ( plumbed pompa terbalik ) - Hidrostatik transmisi

- Brakes ReservoirFluida.

Hidrolik reservoir memegang kelebihan cairan hidrolik untuk menampung perubahan volume dari silinder ekstensi dan kontraksi, suhu didorong ekspansi dan kontraksi serta kebocoran. Penampung juga

(37)

Universitas Mercu Buana 42 dirancang untuk membantu pemisahan udara dari fluida dan juga bekerja sebagai akumulator panas untuk menutup kerugian dalam sistem ketika puncak tekanan digunakan.

Beberapa desain dinamis meliputi saluran aliran pada fluida kembali aliran yang memungkinkan untuk reservoir yang lebih kecil.

Accumulators

Akumulator adalah bagian dari Common mesin hidrolik. Fungsi akumulator adalah untuk menyimpan energi dengan menggunakan gas bertekanan. Salah satu jenis adalah sebuah tabung dengan piston terapung. Di satu sisi piston adalah bertekanan gas, dan di sisi lain adalah cairan.