I. PENDAHULUAN
Material Handling dalam arti luas memiliki arti suatu seni dan ilmu pengetahuan mengenai pemindahan, pengepakan, dan penyimpanan semua jenis/bentuk material/bahan yang terjadi di dalam pabrik termasuk pemindahan bahan baku dari sumber ke pabrik serta pemindahan barang jadi sampai ke tangan konsumen.
Gambar 1 : Alur Perpindahan Material
Untuk proses pemindahan tersebut diperlukan alat pengangkut yang disebut Material Handling Equipment. Adapun jenis-jenis dari Material Handling Equipment adalah :
a. Fixed Path Equipment, yaitu peralatan material handling yang bergerak satu arah atau mempunyai arah yang tetap.
Contoh : Conveyor
b. Varied Path Equipment, yaitu peralatan yang mempunyai arah yang berubah-ubah atau bisa bergerak ke berbagai arah.
Contoh : Fork Lift Trucks, Hand Trucks, Hand Trolley, Tailer Trains, dll PT. ATMI Solo dalam proses pemindahan barang untuk menunjang kelancaran proses produksinya juga menggunakan Material Handling Equipment. Salah satu alat pemindahan barang yang sering dijumpai di pabrik ini adalah Hydraulic Hand Pallet Truck atau Hand Pallet. Pada umumnya orang menyebut Hand Pallet dengan istilah Hand Trolley. Istilah ini salah. Hand Pallet merupakan alat untuk memindahkan barang dengan mekanisme pengangkat sistem hidrolik. Sistem ini berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan beban. Alat ini tidak memerlukan sumber listrik dalam pengoperasiannya, sehingga penggunaannya bisa lebih luas. Hand Pallet biasanya memiliki 4 roda, 2 garpu dan satu unit kemudi. Alat ini di desain sebagai alat angkut dengan kapasitas berat, maka kapasitas Hand Trolley ini bermacam-macam ada yang 0,5 ton, 1 ton, 2 ton, dsb.
Dalam laporan tugas ini kami akan mengulas tentang Hand Pallet milik unit kerja WAP tingkat II yang mengalami kerusakan. Adapun Hand Pallet ini memilik dimensi 1500x600x1200 mm dengan kapasitas angkut sebesar 500 kg atau 0,5 ton.
Gambar 2 : Hand Trolley (kiri) dan Hand Pallet (kanan)
II. PRINSIP KERJA
A. Prinsip Dasar
Prinsip kerja pada Hand Pallet ini sama dengan prinsip kerja pada penggunaan dongkrak hidrolik yang sering digunakan untuk mendongkrak mobil. Prinsip kerjanya dengan memanfaatkan Hukum Pascal : “Tekanan yang diberikan
pada suatu fluida (zat cair) dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan tekanan sama besar”.
Gambar 3 : Zat cair meneruskan tekanan ke segala arah
Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Jika kita memberikan gaya yang kecil pada tabung yang berdiameter kecil maka tekanan akan disebarkan merata ke segala arah termasuk ke tabung besar.
Keterangan :
1. dua bejana dengan ukuran yang berbeda dan terbuat dari bahan yang kuat
2. dua batang silinder dengan ukuran yang berbeda
3. minyak (oli hidrolik)
Gambar 4 : Skema hidrolik dengan memanfaatkan Hukum Pascal
Adapun cara kerja alat ini adalah sebagai berikut. Ketika sebuah gaya F1
diberikan melalui tuas dongkrak untuk menekan penghisap kecil A1, tekanan ini
akan diteruskan oleh minyak ke segala arah. Oleh karena dinding bejana terbuat dari bahan yang kuat, gaya ini tidak cukup untuk mengubah bentuk bejana. Satu-satunya jalan, tekanan ini diteruskan oleh minyak ke penghisap besar A2. Tekanan
pada penghisap kecil A1 dapat dituliskan :
Tekanan ini sama dengan tekanan yang diterima pengisap besar A2. (Ingat
Hukum Pascal)
Keterangan :
P1 = tekanan pada bejana kecil (N/m2) P2 = tekanan pada bejana besar (N/m2)
F1 = gaya pada penghisap kecil (N) F2 = gaya pada penghisap besar (N)
Penggunaan Hand Pallet ini secara manual yakni menggunakan tuas/pengungkit yang berfungsi untuk memberikan tekanan agar hidrolik dapat bekerja. Cara kerja tuas pada Hand Pallet ini yaitu jika kita akan mengangkat benda dengan menggunakan tuas, maka kita harus meletakkan benda di kedua fork (garpu) Hand Pallet. Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit tersebut secara perlahan-lahan (kontinyu). Tekanan yang kita berikan di ujung pengungkit akan diolah pump unit dimana pump unit ini sebagai titik tumpu antara batang pengungkit dengan fork Hand Pallet sehingga benda yang berada di fork dapat terangkat dan proses pemindahan barang dengan Hand Pallet dapat dilakukan. Dengan menggunakan tuas semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, maka semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban sehingga beban kerja terasa lebih ringan, atau dapat dirumuskan :
Gambar 5 : Skema perhitungan gaya pada tuas pengungkit
Dari gambar di atas dapat dirumuskan persamaan
B x L
b= F x L
kKet :
B : Beban yang akan diangkat (N)
Lb : Jarak antara Beban dengan titik tumpu T (m)
F : Gaya yang akan mengangkat beban (N) Lk : Jarak antara Tuas dengan titik tumpu T (m)
B. Prinsip Kerja
Prinsip kerja dari Hand Pallet ini yaitu [ video1 ] :
Posisi naik :
Untuk mengangkat material, pertama needle valve (katup buka-tutup) harus diputar posisi off. Setelah itu, tuas batang pompa digerakkan naik turun yang disertai gerakan piston kecil. Pada posisi tuas naik, piston kecil akan menghisap oli hidrolik dari tangki melalui check valve pertama. Kemudian pada saat tuas turun, piston kecil akan mendorong oli melewati check valve kedua dan filter menuju silinder yang mengakibatkan piston besar terangkat karena dorongan dari oli hidrolik. Gerakan ini dilakukan berulang-ulang sesuai ketinggian yang diinginkan atau mencapai maksimal.
Posisi turun :
Untuk menurunkan material yaitu dengan cara memutar needle valve posisi on sehingga katup terbuka dan oli hidrolik yang berada di silinder piston besar mengalir kembali ke tangki oli.
Gambar 6 : Prinsip kerja pada dongkrak
III. KOMPONEN
Pada Hand Pallet terdiri dari banyak sekali komponen yang membentuk alat ini. Barikut adalah gambaran tentang komponen yang terdapat pada Hand Pallet pada umumnya.
Gambar 8 : Hand Pallet Truck
Gambar 9 : Hand Pallet Truck Part List
Dari gambar di atas, bagian yang memilik peran penting agar Hand Pallet dapat digunakan sesuai fungsinya terletak pada pump unit. Pada pump unit ini, prinsip kerja Hand Pallet berlangsung. Pump unit inilah yang mengendalikan sirkulasi aliran hidrolik.
Gambar 10 : Pump unit Hand Pallet
Berikut akan kami jelaskan beberapa part penting yang terdapat pada komponen pump unit hidrolik Hand Pallet :
1. Tangki Oli
Tangki ini berisi sumber tenaga yaitu oli hidrolik. Tangki berbentuk tabung dan menyelimuti silinder piston.
2. Tuas
Tuas adalah sebuah batang pengungkit yang digunakan untuk memompa oli hidrolik dari tabung menuju silinder sehingga beban terangkat naik. Pengoperasian tuas ini dengan cara memompa tuas naik turun secara kontinyu. Tuas ini sudah di desain sedemikian rupa sehingga pengguna tidak perlu terlalu membungkuk.
3. Silinder
Silinder merupakan elemen kerja yang akan menghasilkan gerak lurus, baik itu beraturan maupun yang dapat diatur. Terdapat dua jenis silinder yaitu :
a. Single Acting Ram Cylinder
Gambar 10 : Single –acting ram cylinder & symbol
b. Double Acting Ram Cylinder
Pada sistem Hand Pallet ini menggunakan Single Acting Ram Cylinder karena elemen kerja ini digerakkan dari satu arah saja. Untuk gerak baliknya dengan membuka katup Release Valve sehingga membalikkan fluida yang mendorong silinder, selain itu juga dibantu dengan dorongan gravitasi dari beban frame garpu Hand Pallet itu sendiri.
4. Valve
Sistem hidrolik yang bekerja pada Hand Pallet ini menggunakan dua katup. Untuk proses naik menggunakan Non-Return Valve jenis Check Valve. Penggunaan katup ini untuk mengalirkan oli hidrolik satu arah dari sumber (tangki) ke silinder sehingga aliran oli dari silinder tidak bisa kembali lagi ke tangki. Untuk konstruksinya dapat menggunakan konus, bola atau plat. Untuk proses turun menggunakan Needle Valve atau Release Valve. Katup ini merupakan katup buka tutup seperti pada kran air.
Gambar 12 : Check valve (kiri) dan Release valve (kanan)
5. Seal
Seal merupakan komponen suatu mesin yang berbahan dasar karet yang mempunyai fungsi untuk mencegah kebocoran karena terdapatnya rongga (clearance) antara dua benda yang didempetkan. Dengan memanfaatkan sifat elastisitas dari karet, seal berkerja dengan cara menutup celah-celah antara dua benda yang didempetkan tersebut sehingga celah dapat tertutup dengan baik.
Untuk hubungan teknik mesin lebih lanjut, seal ring selain dipakai untuk mencegah kebocoran pelumas, juga dapat dipakai untuk mencegah kebocoran air, bahan-bahan kimia (chemical), serta dapat mencegah debu dan kotoran yang masuk ke dalam mesin. Seal dapat digunakan untuk melakukan fungsi-fungsi tersebut sekaligus. Seal merupakan part standart. Seal biasanya dipasangkan pada poros yang memiliki toleransi fine dan kehalusan mencapai N5 (poles). Toleransi
dan kehalusan yang tinggi ini dibutuhkan agar seal benar-benar dapat menutup rapat sehingga tidak ada celah kebocoran.
Gambar 13 : Letak seal pada silinder
Pada bagian pump unit Hand Pallet ini terdapat beberapa seal yang terpasang pada silinder. Berikut seal tersebut adalah :
a. Dust Seal
Berbentuk seperti oil seal dan merupakan lapisan seal pertama pada silinder yang lebih mengutamakan fungsi untuk mencegah debu, pasir, tanah, dan udara dari luar masuk ke dalam silinder.
b. O-Ring
Benda ini mempunyai bentuk bulat seperti gelang dan merupakan lapisan seal kedua yang berfungsi untuk mencegah kebocoran fluida maupun gas.
Gambar 14 : O-Ring
c. Oil Seal
Oil Seal mempunyai beberapa komponen utama agar fungsi sebagai sealing dapat maksimal. Berikut penjelasan fungsi dari komponen utama oil seal.
Gambar 15 : Oil Seal (kiri) dan komponen dalam oil seal (kanan)
6. Filter
Komponen ini berfungsi untuk mengumpulkan kotoran (biasanya berupa metal) pada fluida hidrolik agar kotoran tersebut tidak ikut bersikulasi.
7. Oli Hidrolik
Oli hidrolik merupakan oli khusus yang diformulasikan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi hidrolik pada sistem yang bergerak. Fungsi oli hidrolik adalah :
a. Sebagai medium penerus daya, dan mudah mengalir b. Mampu melumasi semua komponen yang bergerak c. Perapat antara bagian yang menerima tekanan
d. Mendinginkan komponen-komponen karena sirkulasinya Hand Pallet ini menggunakan oli dengan jenis Shell Tellus 32. IV. PERMASALAHAN
Setelah melakukan observasi dan melakukan uji coba pada Hand Pallet milik unit kerja WAP, kerusakan yang kami temui pada alat ini adalah ketika dipompa secara kontinyu, silinder bisa naik tapi perlahan-lahan silinder turun dengan sendirinya walaupun katup Release Valve dalam keadaan tertutup. Silinder tidak bisa naik bahkan mencapai titik maksimal. Hal ini mengakibatkan Hand Pallet tidak dapat digunakan sebagaimana mestinya. [ video ]
Dari kerusakan itu, kami memprediksi ada dua kemungkinan kerusakan yang terjadi pada sistem Hand Pallet, yaitu :
1. Kebocoran eksternal
Hal ini bisa terlihat jika sistem hidrolik bekerja dengan siklus deras. Kebocoran ini bisa terjadi karena kerusakan pada seal (oil seal dan o-ring). Seperti yang dijelaskan sebelumnya, seal berbahan dasar karet dan berfungsi untuk mencegah terjadinya kebocoran oli agar oli tidak keluar dari tabung. Apabila seal ini bocor/rusak maka oli akan keluar dari tabung yang mengakibatkan oli selalu berkurang dan proses silinder naik tidak bisa mencapai titik maksimal.
2. Kebocoran internal
Kebocoran ini tidak terlihat karena terjadi pada bagian dalam komponen dari sistem hidrolik, sehingga bila ingin mengetahui adanya kebocoran harus melakukan pembongkaran pada komponen yang diduga ada kebocoran contohnya membuka katup Check Valve dan Release Valve. Pada check valve biasanya rusak pada steel ball (gotri) dimana steel ball pada katup ini sudah tidak mampu lagi menahan aliran
fluida sehingga terjadi aliran balik yang mengakibatkan silinder turun perlahan ketika dipompa. Untuk release valve biasanya katup sudah dol. Jika katup ini dol saat katup terbuka maka ketika memompa fluida ke silinder, fluida akan selalu kembali ke tabung oli
V. PENYELESAIAN MASALAH
A. SOLUSI
Dari permasalahan yang kami temui, kami dapat memberikan solusi perbaikan untuk Hand Pallet ini. Solusi dari kelompok kami yaitu :
1. Untuk kebocoran eksternal
Seal yang sudah rusak tidak dapat diperbaiki, jalan satu-satunya adalah dengan mengganti seal yang rusak dengan seal yang baru. Seal merupakan part yang berbahan dasar karet. Periode penggunaannya pun berdasar pada umur pakai seal itu sendiri. Faktor lingkungan sekitar yang mempengaruhi kondisi seal bisa berupa suhu dan kotoran (debu, pasir, tanah, dll). Kotoran dapat merusak seal saat terjadi gerakan dibagian tersebut. Mengganti seal pun harus sesuai dengan model seal yang telah ada.
Proses pemasangan seal harus dilakukan dengan benar agar tidak terjadi kebocoran karena proses pemasangan yang salah. Berikut beberapa langkah pemasangan oil seal yang benar :
a. Bongkar part yang berhubungan dengan oil seal
b. Lepas oil seal yang telah rusak, ganti oil seal baru dengan model yang sama c. Bersihkan permukaan silinder yang akan kontak dengan oil seal sehingga
terbebas dari karat, debu, kotoran, dll
d. Pasang seal dengan main lip menghadap ke sisi oli (hydraulic side)
Gambar 17 : Posisi main lip yang benar
e. Lakukan pemasangan oil seal dengan cara press fit menggunakan tools yang sesuai.
Gambar 18 : Pemasangan oil seal dengan press fit
f. Bila tidak memungkinkan untuk di press, dapat menggunakan strike plate sebagai tumpuan.
Gambar 19 : Pemasangan oil seal dengan strike plate
g. Perhatikan pada saat pemasangan oil seal tidak boleh miring dan tidak boleh dipukul langsung.
Gambar 20 : Pemasangan oil seal yang salah 2. Untuk kebocoran internal
Pada proses perbaikan permasalahan ini dapat dilakukan dengan membongkar komponen yang diduga ada kebocoran yakni check valve dan release valve. Untuk check valve, periksa steel ball pada katup tersebut. Apabila steel ball telas aus/rusak, ganti dengan yang baru dan juga ukuran steel ball harus sesuai dengan steel ball yang lama. Untuk katup release valve yang telah dol, lakukan perbaikan jika masih bisa dilakukan. Jika tidak, ganti dengan release valve yang baru.
B. SARAN
Dalam penggunaannya, Hand Pallet juga memerlukan perawatan agar alat ini memiliki umur pakai yang cukup lama. Berikut saran perawatan Hand Pallet dari kelompok kami :
1. Gunakan Hand Pallet sesuai dengan kapasitas beban maksimal alat tersebut, dan jangan menggunakan alat tersebut dengan beban yang melebihi kapasitas yang telah ditentukan. Hal ini dapat mengakibatkan piston silinder bengkok.
2. Jaga kebersihan dongkrak dari kotoran-kotoran yang menempel saat piston silinder bekerja (terangkat ke atas) karena dapat merusak seal ketika piston diturunkan.
3. Cek secara berkala oli hidrolik. Jika oli hidrolik habis, isi sampai batas yang diperlukan. Jika oli hidrolik sudah berubah kekentalannya, tap oli dari tabung oli dan segera ganti oli hidriolik dengan yang baru. Serta gunakan oli hidrolik yang tepat.
4. Jika Hand Pallet tidak dapat bekerja dengan baik, segera periksa dan lakukan perbaikan agar tidak terjadi kerusakan yang lebih parah.
VI. PENUTUP
Peralatan mekanik yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari pasti memiliki umur pakai yang telah diperhitungkan. Part-part mesin dari sebuah komponen mekanik memilik umur pakai yang relatif tahan lama atau singkat tergantung dari frekuensi pemakaian atau bisa juga faktor pengguna (human error). Untuk itu agar umur pakai suatu alat atau mesin dapat tercapai maksimal maka yang perlu kita lakukan adalah menggunakan dan merawat mesin tersebut sesuai dengan aturan pakai (manual book) yang telah ditetapkan.
Hal ini sangat penting mengingat bahwa biaya reparasi total lebih mahal daripada biaya perawatan rutin. Selain itu dengan menjaga part-part mesin tetap dalam kondisi prima, proses produksi pun akan semakin lancar.
