Identifikasi Kerusakan dan Desain Sistem Hidrolik pada Unit Wheel Loader XGMA XG955H

TUGAS AKHIR

IDENTIFIKASI KERUSAKAN DAN DESIGN HYDRAULIC STEERING PADA UNIT WHEEL LOADER XGMA XG955H

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata Satu pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

ADI SETYAWAN D 200 200 114

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2024

Lembar Judul Tugas Akhir Lembar Pengesahan Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel Daftar Lampiran

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Perumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian

1.5 Metode Pengumpulan Data 1.6 Sistematika Penulisan BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Wheel Loader

2.1.1 Bagian-bagian Wheel Loader 2.1.2 Cara Kerja Wheel Loader 2.2 Sistem Hydraulic

2.2.1 Sirkuit Dasar Sistem Hydraulic 2.2.2 Jenis – Jenis Sistem Hydraulic

2.2.3 Keuntungan Sistem Hydraulic Dibandingkan Dengan Sistem Mekanik 2.3 Cylinder Hydraulic

2.3.1 Jenis Cylinder Hydraulic 2.3.2 Hydraulic Steering System 2.4 Fluida ( Oli Hydraulic )

BAB III Perencanaan Sistem Hidrolik Steering 3.1. Diagram Alir Pemeriksaan

3.2. Performance Test

3.3. Analisa Kerusakan Pada Hydraulic System Lift Cylinder 3.4. Desain perencanaan pada Hydraulic system lift cylinder 3.5. Kesimpulan

3.6. Saran Daftar Pustaka

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era globalisasi sekarang ini, alat berat merupakan salah satu hal yang sangat dibutuhkan untuk mempercepat suatu kerja. Alat berat biasanya digunakan pada industri, pertambangan, pembangunan kota (bangunan), kehutanan dan lain lain. Wheel loader adalah alat berat dengan roda karet yang dilengkapi bucket. Effisien untuk daerah kerja kering rata dan kokoh karena memiliki mobilitas yang tinggi. Wheel loader merupakan alat yang dipergunakan untuk pemuatan material kepada dump truck dan sebagainya. (ra nugraha,2014)

Salah satu sistem yang mendukung kinerja dari wheel loader adalah system hydraulic steering digunakan untuk mengarahkan membelokan arah unit dan terdapat berbagai komponen pendukung untuk melakukan kerja. Pergerakan dari hydraulic steering tersebut sangat berpengaruh terhadap produktivitas dari unit tersebut. (ra nugraha,2014)

Steering terdapat tiga tipe, yaitu tipe hidrolik, tipe semi hidrolik dan tipe elektrik.

Steering pada kendaraan yang paling umum digunakan adalah tipe hidrolik karena tekanan kerja yang dihasilkan relatif besar sehingga usaha pengemudian relatif kecil. Hal ini karena terdapat vane pump yang merupakan komponen utama dari power steering hidrolik.

Sistem kemudi wheel loader menggunakan system kemudi bertenaga hidrolik dimana bertipe articulated steering cylinder yang digunakan adalah tipe double acting. Articulated steering cylinder berfungsi untuk mengarahkan dan membelokkan frame. Pada system steering pada wheel loader menggunakan articulated system, dimana wheel loader mempunyai frame 2 depan dan frame belakang yang terpisah yang disambung dengan pivot joint pin.

Dari sekian banyak pekerjaan yang dilakukan system hydraulic pada wheel loader tak lepas dari sebuah trouble atau masalah yang terjadi terutama pada system hydraulic yang meliputi hydraulic tank, hydraulic pump, control valve, cylinder hydraulic, actuator, dan filter. Berdasarkan hal itu, penulis ingin menganalisis tentang system hydraulic steering guna menambah pengetahuan tentang system hydraulic pada wheel loader tersebut. Maka dari itu penulis mengambil judul “IDENTIFIKASI KERUSAKAN DAN DESIGN HYDRAULIC STEERING PADA UNIT WHEEL

LOADER XGMA XG955H” sebagai judul Tugas Akhir, sehingga apabila terjadi kerusakan yang sama dapat diminimalkan agar unit dapat bekerja secara maksimal.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan pemaparan latar belakang diatas, maka diambil perumusan masalah untuk tugas akhir ini sebagai berikut :

1. Mengetahui jenis kerusakan pada hydraulic steering pada unit wheel loader XGMA XG955H

2. Menganalisa kerusakan dan penyebab terjadinya kerusakan hydraulic steerig pada unit wheel loader XGMA XG95H

3. Mengetahui cara memperbaiki cylinder hydraulic steering pada unit wheel loader XGMA XG955H.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan pemaparan latar belakang diatas, maka diambil perumusan masalah untuk tugas akhir sebagai berikut:

1. Jenis unit yang di perbaiki adalah Wheel Loader XGMA XG955H

2. Cara perbaikan cylincer steering pada hydraulic Wheel Loader XGMA XG955H.

3. Proses disassembly dan assembly cylinder steering pada hydraulic wheel loader XGMA XG955H.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui jenis-jenis kerusakan yang terjadi pada hydraulic steering wheel loader XGMA XG955H

2. Mengetahui penyebab kerusakan pada hydraulic steering wheel loader XGMA XG955H.

3. Mengetahui cara perbaikan cylinder steering wheel loader XGMA XG955H.

1.5 Metode Pengumpulan Data

Tahapan yang dilakukan dalam mengumpulkan data untuk penulisan laporan tugass akhir adalah sebagai berikut :

1. Library Research (pengambilan data melalui literatur yang berhubugan) tahapan ini dilakukan dengan cara pembelajaran data-data yang berpedoman pada manual book, operational principle, part book dan sebagainya.

2. Field Research (pengamatan lapangan). Tahapan ini dilakukan dengan cara pengambilan data secara nyata dilapangan. Tahapan ini dilakukan dari hasil OJT (On Job Training) di PT. OSCAR OMEGA Kabupaten Bekasi, pada 01 Desember 2023 sampai dengan 29 Februari 2024 dengan cara :

a. Interview (wawancara). Tahapan ini dilakukan dengan cara melakukan wawancara atau dialog dengan karyawan atau mekanik secara langsung.

b. Observasi (pengamatan). Tahap ini dilakukan dengan cara terjun secara langsung di lapangan dengan situasi sebenarnya agar memperoleh data yang tepat dan pengecekan secara visual.

c. Data Sekunder. Pada data sekunder ini, data diperoleh tidak secara langsung dari responden malinkan dengan berdasar pada literatur yang mendukung dalam penyusunan laporan. Literatur ini didapat dari brosur, buku petunjuk, studi kepustakakaan atau membaca buku-bukuyang berkaitan dengan masalah serta keterangan yang didapat dari instansi Perusahaan yang bersangkutan.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan ini adalah sebagai berikut : 1. BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, Batasan masalah, tujuan penelitian, metode pengumpulan data, sistematika penulisan.

2. BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang pengertian wheel loader, komponen wheel loader, cara kerja wheel loader, system hydraulic, komponen cylinder hydraulic, komponen cylinder steering, dan cara kerja cylinder steering.

3. BAB III PERENCANAAN SYSTEM HYDRAULIC STEERING

Bab ini berisi tentang Langkah-langkah pemeriksaan kerusakan, Analisa kerusakan, dan desain perencanaan pada hydraulic steering wheel loader.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Wheel Loader

Wheel Loader adalah salah satu alat berat beroda karet ( ban ) digunakan untuk mengangkut dan memuat material kedalam dump truck atau memindahkan material dari satu tempat ke tempat ke tempat lain. Wheel loader bekerja dengan cara mendorong material dan mengarahkan kedalam bucket kemudian material diangkat dan wheel loader akan membawa material tersebut menuju dump truck ataupun tempat lain yang ingin dituju.

Gambar 2.1 Wheel Loader XGMA XG955H (sumber : Workshop PT. Oscar Omega)

Wheel loader bekerja dengan gerakan dasar pada bucket dan gerakan bucket yang penting adalah menurunkan bucket diatas permukaan tanah, mendorong kedepan (memuat atau menggusur), mengangkat bucket, membawa dan membuang material. Bucket digunakan untuk memindahkan material, memuat material, mengangkat dan mengangkut material untuk kemudian dibuang (dumping) pada dump truck dan sebagainya. Untuk menggali, bucket harus di dorong kepada material, jika telah penuh kemudian bucket diarahkan keatas sehingga material epenuhnya berada didalam bucket, selanjutnya wheel loader bergerak mundur dan menuju tempat material dibongkar atau dibuang yang sudah ditentukan.

2.1.1 Bagan – Bagian Wheel Loader

Gambar 2.2 Bagian – Bagian Wheel Loader

(Smbar : https://www.epropertyrack.com/komponen-wheel-loader/) Keterangan :

1. Bucket

Komponen pertama di dalam wheel loader yaiu bucket. Dimana bucket merupakan perlengkapan yang mempunyai fungsi untuk menggali (digging) dan memuat (loading) material tanah,batu, kayu, dan lain sebagainya.

2. Tilt Lever

Tilt lever merupakan salah satu komponen wheel loader dengan fungsi sebagai garpu pemegang bucket. Dimana komponen tersebut juga berkaitan dengan power cylinder system hidrolik pada beberapa jenis alat berat.

3. Lift Cylinder

Lift cylinder adalah komponen wheel loader yang berguna untuk meneruskan tenaga hidrolik menjadi gerakan maju mundur dalam memposisikan bucket, baik itu gerakan ke depan maupun ke belakang.

4. Lift Arm

Lift arm berfungsi untuk menggerakkan bucket naik dan turun, baik itu pada posisi lower, float ataupun raise.

5. Head Lamp

Head lamp menjadi salah satu komponen yang mempermudah mobilisasi atau perpindahan dan pergerakan alat berat, selain itu, head

lamp juga berfungsi untuk memberikan pandangan yang lebih baik ketika unit dioperasikan di lingkungan yang minim cahaya.

6. Turn Signal Lamp

Turn signal lamp berguna sebagai tanda isyarat kepada alat berat jenis lain, kendaran hingga pekerja pada saat wheel loader akan berpindah posisi atau berbelok. Dengan kata lain, turn signal lamp sangat berkaitan dengan keamanan dan keselamatan kerja.

7. Cylinder Steering

Cyinder steering berfungsi untuk membelokkan wheel loader ke kanan dan ke kiri. Cylinder steering wheel loader terdiri dari dua buah cylinder hydraulic yang saling berkaitan dengan pergerakan wheel loader.

8. Front Wheel

Komponen wheel loader selanjutnya adalah Front Wheel , komponen ini berfungsi mempermudah mobilisasi atau perpindahan dan pergerakan dari wheel loader. Front wheel terhubung dengan system pemindahan tenaga dalam meneruskan putaran mesin ke permukaan tanah.

9. Rear Wheel

Kemudian komponen wheel loader berikutnya adalah rear wheel atau roda belakang, berfungsi untuk mempermudah mobilisasi atau perpindahan dan pergerakan wheel loader. Rear wheel atau roda belakang ini berhubngan langsung dengan mesin melalui system pemindah tenaga.

10. Cabin

Merupakan komponen wheel loader yang berfungsi sebagai tempat kontrol dan ruang kemudi dari wheel loader, Dimana cabin juga merupakan tempat operator dalam mengoperasikan wheel loader.

2.1.2 Cara Kerja Wheel Loader

Wheel loader bekerja seperti halnya alat berat pada umumnya, Dimana alat penggerak utamanya menggunakan sistem hidrolik. Karena tenaga hidrolik mempunyai daya atau tenaga yang sangat besar, sehingga bisa memungkinkan untuk mengeruk, mengangkut material atau benday an berukuran besar.

Untuk pengoperasian bucket menggunakan hydraulic controlled atau kendali hidrolis. Penggunaan wheel loader umumnya adalah untuk memuat material dan membawa, serta membongkar material. Juka daerah sekitar material yang dikerjakan datar, maka wheel loader dapat bergerak dengan leluasa dalam posisi yang optimal.

Wheel loader yang bekerja dengan gerakan dasar pada bucket dan cara membawa muatan untuk dimuatkan ke alat angkut atau alat yang lain.

Gerakan bucket yang penting adalah menurunkan bucket diatas permukaan tanah, mendorong ke depan (memuat/menggusur), mengangkat bucket, membawa dan membuang muatan.

Terdapat beberapa cara dalam pemuatan material kedalam truk sebagai berikut :

1. V – Loading

Merupakan cara pemuatan dengan lintasan membentuk seperti huruf V 2. L – Loading

Adalah Ketika truk berada dibelakang Wheel loader, kemudian lintasan seperti membuat garis tegak lurus.

3. Cross – Loading

Merupakan cara pemuatan dengan truk juga ikut aktif dalam proses pemuatan material.

2.2 Sistem Hidrolik (Hydraulic System)

Kata hydraulic berasal dari Bahasa Greek atau orang Yunani Yakini dari kata hydro yang berarti air dan aulos yang berarti pipa. Hidrolik atau hidrolis adalah suatu mekanikal yang memanfaatkan fluida atau oli sebagai sumber tenaga penggerak utama mesin.

2.2.1 Sirkuit Dasar System Hydraulic

Komponen – komponen yang harus ada dalam sirkuit dasar system agar dapat bekerja dengan sempurna adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3 Komponen Dasar Hydraulic System

(sumber : https://www.istockphoto.com/id/vektor/sistem-hidrolik-dasar) a. Reservoir (hydraulic tank) berfungsi sebagai tempat penampungan oli

dan system. Selain itu juga berfungsi sebagai pendingin oli yang

kembali, dan didapati bahwa beberapa unit alat berat juga menggunakan tank hydraulic sebagai dudukan control valve.

b. Pompa Hydraulic (hydraulic pump) berfungsi segabai pemindah oli dari tangki kedalam system, dan bersama komponen lain menimbulkan tenaga hidrolik (hydraulic pressure).

c. Filter pada system hydraulic, berfungsi sebagai penyaring kotoran yang terkandng pada oil flow dengan tujuan agar kotoran tersebut tidak ikut bersirkulasi dalam system.

d. Control Valve digunakan untuk mengarahkan arah aliran oli, berfungsi untuk mengatur jumlah aliran oli dan membatasi ukuran oli dalam system.

e. Regulator valve berfungsi untuk mengatur maksimum dan minimum tekanan oli atau fluida.

f. Actuator (hydraulic cylinder) berfungsi sebagai pengubah tenaga hidrolik menjadi tenaga mekanik.

2.2.2 Jenis – Jenis Sistem Hidrolik

Saat ini ada 2 jenis hydraulic system yang dikembangkan untuk dipakai pada alat berat, yaitu :

a. Open Center System

Dalam system tersebut apabila control valve dalam keadaan netral maka aliran oli yang disuplai oleh pompa langsung di kembalikan ke tangki hodrolik. Pada saat kondisi tersebut mengakibatkan flow menjadi maksimum sedangkan pressure menjadi nol.

Gambar 2.4 Skema Open Center System.

(sumber : Buku Modul Hydraulic System) b. Close Center System

Apabila control valve dalam keadaan netral maka saluran dari pompa tertutup. Dengan demikian maka tekanan antara pompa dan manyuplai oli kedalam system. Jadi apabia control valve netral (tertutup di tengah) maka pompa akan netral (tidak menyuplai oli). Pada keadaan lain akan sama kejadiannya apabila control valve digerakkan dan piston bergerak sampai akhir langkah hydraulic cylinder. Dengan demikian tekanan

pada system akan naik, dan apabila sudah mencapai batass yang sudah ditentukan maka suplai pompa dikurangi atau dihentikan untuk menjaga tekanan dalam system agar tetap pada tekanan maksimum system.

Gambar 2.5 Skema Close Center System ( sumber : Buku Modul Hydraulic System )

2.2.3 Keuntungan dan Kerugian System Hydraulic Dibandingkan System Mekanik.

Keuntungan dan kerugian menggunakan system hydraulic dibandingkan dengan system mekanik antara lain :

a. Keuntungan :i

1. Perpindahan daya dan gaya lebih cepat.

2. Pengaturan arah, kecepatan dan tekanan dapat dilakukan dengan mudah sehingga gesekan lebih teratur.

3. Proses pembalikan arah secara cepat dapat dilakukan dengan mudah.

4. Pemindahan gaya dapat dilakukan ketempat yang jauh dengan memasang pipa tanpa menganggu system lain.

5. Penempatan dan pengaturan komponen-komponen hydraulic lebih sederhana dan tidak diperlukan tempat yang besar.

b. Kerugian :

1. Bagian-bagian tertentu harus dibuat dengan tepat dan presisi.

2. Karena gesekan didalam saluran yang bias menyebabkan oli panas dan akan menyebabkan perubahan viskositas oli.

3. Goyangan dan penyusutan pipa-pipa dan hose karena tekanan dapat menyebabkan lepasnya sambungan pipa dan hose.

2.3 Cylinder Hydraulic

Cylinder hydraulic berfungsi untuk menggerakkan perlengkapan kerja (attachment). Prinsip kerjanya adalah mengubah tenaga hydraulic menjadi tenaga mekanis. Sama halnya hydraulic pump, cylinder pump terdiri atas silinder, piston, batang piston (piston rod), saluran dan perapat, hal ini dapat terlihat jelas pada gambar berikut ini :

Gambar 2.6 Cylinder Hydraulic ( sumber : Buku Modul Hydraulic System ) 2.3.1 Jenis Cylinder Hydraulic

Cylinder hydraulic ini juga memiliki berbagai macamm jenis dan fungsi, berikut ini merupakan pengelompokan dari silinder hidrolik :

a. Single Acting

Yaitu apabila membuka dan menutup ball valve ini dibantu oleh pegas (spring). Oleh karena itu single acting ini disebut juga dengan single acting ball valve with pneumatic actuator. Secara visual single acting hanya memiliki satu lubang untuk keluar dan masuknya fluida, terlihat dalam gambar.

Gambar 2.7 Single Acting Cylinder

(sumber : Penambang.com/singlecatingcylonder ) b. Double Acting

Double actng yaitu apabila membuka dan menutup ball valve ini murni dari kekuatan angin (pneumatic). Ciri dari pneumatic actuator ball valve ini adanya dua lubang untuk selang angin. Satu lubang untuk membuka ball valve dan satu lagi untuk menutup ball valve. Unit yang

menggunakan double acting seperti bulldozer, excavator, dan wheel loader, terlihat dalam gambar dibawah ini :

Gambar 2.8 Double Acting Cylinder

( sumber : penambang.com/SingleActingCylinder ) 2.3.2 Hydraulic Steering System

Pada unit Wheel loader XGMA XG955H cylinder hydraulic pada steering yang digunakan adalah tipe double acting dikarenakan pada steering sendiri berfungsi mengarahkan dan membelokkan unit. Sedangkan fungsi cylinder steering sendiri digunakan sebagai system penggerak pada wheel loader. Pada system gerak dalam steering dibutuhkan silinder kompleks untuk bergerak dua arah sehingga pergerakan steering dapat bekerja secara maksimal. Berikut ini adalah letak dari cylinder steering Wheel Loader XGMA XG955H.

Gambar 2.9 Letak Cylinder Steering

(sumber:https://otomotifproduk.blogspot.com/2015/09/system=kemudi- kendaraan-beroda-steering.html)

Seperti yang tampak pada gambar terdapat susunan hitch yang terdapat pada atas dan bawah cylinder steering. Dengan double acting steering cylinder yang serta memungkinkan dua rangka untuk berputar pada poros melalui hitch bearing.

Pada system steering wheel loader menggunakan articulated system yaitu digunakan pada mesin yang mempunyai frame depan dan frame belakang yang terpisah dan disambungkan dengan pivot join pin. Berikut pada gambar dibawah merupakan konstruksi articulated steering syetem:

Gambar 2.10 Articulated System Wheel Loader (Sumber : tpub.com)

Gambar 2.11 Diagram Articulated Steering System Wheel Loader (sumber: tpub.com)

Secara umum, tenaga penggerak utama hydraulic wheel loader adalah mesin diesel yang akan mengubah energi mekanik menjadi energi hydraulic melalui tekanan pompa, kemudian didistribusikan ke cylinder hyderaulic untuk menghasilkan gerakan. Sesuai dengan topik yang dibahas yaitu hydraulic steering, berikut ini mekanisme kerja system hidrolik steering pada wheel loader :

a. Pada system hydrolic fluida sebagai komponen utama yang berfungsi sebagai daya atau penerus tekanan dari tangki sampai ke actuator atau

pada pembahasan ini adalah cylinder steering atau kemudi pada wheel loader.

b. Tangki hidrolik dalam system digunakan sebagai tempat untuk manampung fluida (oli hidrolik) dan juga sebagai pendingin bagi fluida yang telah Kembali dari system hidrolik. Prinsip kerja yaitu oli yang berada didalam tangki mengalir menuju pompa dan dalam perjalanannya fluida melewati filter sebagai penyaring residu yang ada pada fluida.

c. Pada saat mesin diesel memutar pompa hydraulic, kemudian mengalirkan fluida dari tangki kedalam system. Prinsip operasi dari pompa sendiri disebut displacement yaitu Dimana fluida (oli hidrolik ) mengalir dari tangki dan di pindahkan pompa menuju control valve.

Pompa hidrolik akan mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik dalam bentuk aliran dan teknan.

d. Setelah fluida melewati pompa hidrolik maka fluida akan masuk kedalam cotrol valve melalui hose. Control valve akan mengalirkan energi hidrolik dengan cara mengendalikan aliran, arah dan tekanan fluida, fluida (oli hidrolik) ini mengalir di dalam pipa/selang untuk meneruskan tenaga atau daya ke masing-masing komponen.

e. Disini berlaku hukum pascal : “Dalam sebuah ruangan tertutup, tekanan yang bekerja pada fluida akan merambat kesemua arah secara merata (sama besar)”. Besarnya tekanan dalam fluida adalah gaya (F) dibagi luas bidang tekanan (A).

f. Komponen-komponen yang mendapat distribusi fluida dan pompa pada wheel loader adalah bucket cylinder, arm cylinder, lift cylinder, dan steering cylinder.

g. Begitu mendapat fluida, bagian-bagian yang termasuk actuator ini mengubah energi hidrolik menjadi energi mekanis dalam bentuk gerakan linear dan putaran, untuk melakukan fungsi masing-masing.

Tekanan hydraulic juga terjadi pada kondisi ini yang berfungsi memberikan gaya yang diperlukan untuk mengartikulasi mesin serta double acting steering cylinder dimana cylinder steering tersebut terletak pada massing-masing sisi mesin.

Berikut ini adalah bagian dari Steering Wheel Loader XGMA XG955H : 1. Kemudi (Steer)

Gambar 2.12 Steer (Kemudi)

(sumber: PT. OSCAR OMEGA) 2. Steering Control Valve

Gambar 2.13 Steering Control Valve (sumber: PT. OSCAR OMEGA) 3. Pressure Regulator Valve

Gambar 2.14 pressure Regulator Valve (sumber: PT.OSCAR OMEGA)

4. Hydraulic Pump

Gambar 2.15 Hydraulic Pump (sumber: PT.OSCAR OMEGA) 5. Steering Cylinder

Gambar 2.16 Steering Cylinder (sumber: PT.OSCAR OMEGA) 6. Hose Hydraulic Cylinder

Gambar 2.17 Hose Hydraulic Cylinder

(sumber : PT.OSCAR OMEGA) 2.4 Fluida (Oli Hidrolik)

Dalam dunia alat berat fluida cair mempunyai peran penting sebagai penggerak. Fluida mempunyai beberapa sifat yang melekat termasuk yang digunakan pada alat berat yang akat terluhat setelah fluida melewati masa kerja tertentu, sehingga harus diperhitungkan sifat-sufat tertentu. Berikut merupakan sifat fluida :

a. Viskositas

Fluida disefinisikan sebagai cairan yang terus menerus berubah bila tegangan geser yang bekerja pada fluida tersebut. Fluida hanya mampu menahan tegangan geser dalam jangka tertentu (yang sudah ditentukan batasnya), tegangan geser akan timbul hanya apabila fluida dalam keadaan bergerak. Tegangan geser apabila fluida mempunyai viskositas, merupakan sifat yang dimiliki oleh semua fluida nyata.

Viskositas (kekentalan) fluida besarnya dapat di tentukan melalui pengukuran terhadap Tingkat hambatan yang di timbulkan pada aliran fluida yang bersangkutan. Viskositas inilah yang membedakan fluida nyata dengan fluida ideal (fluida tak verviskositas ).

b. Kemampuan Memampatkan

Fluida yang terkena tegangan geser yang timbul karena pengaruh viskositas smengakibatkan terjadinya kerusakan pada fluida, fluida juga dapat dimamapatkan dengan memberi tekanan luat terhadap volume fluida, tetapi fluida cair tak termampatkan (incompressible)

Dengan kata lain fluida (oli hidrolik) digunakan untuk mengirimkan gaya dari satu titik ke titik lainnya di sepanjang jalur yang di lewati fluida cair tersebut, sehingga pada alat berat fluida cair ( oli hidrolik ) dapat bekerja menggerakkan cylinder hydrolic.

c. Titik Beku

Titik beku fluida adalah temperature dimana minyak membeku dan berhenti mengalir. Meskipun demikian titik beku bukanlah satu-satunya ciri bagi kesesuaian fluida sehingga dapat digunakan pada temperature rendah ( dalam suhu udara dingin).

Pada Wheel loader XGMA XG955H jenis oli hydraulic yang digunakan telah diatur oleh pabrikan tersendiri dengan jumlah sebesar 250 Liter dan juga menggunakan patokan suhu lingkungan pada saat unit beroperasi pada iklim tropis di Indonesia yaitu suhu (-10°C) dampai dengan (40°C) menggunakan oli hydraulic dengan tipe ISO VG 68 SAE 10.

BAB III

PERENCANAAN SISTEM HIDROLIK STEERING

3.1 Diagram Alir Pemeriksaan

Adapun beberapa langkah pada proses pemeriksaan untuk menemukan kerusakan pada hydraulic steering ditunjukan seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1 Diagram Alir Pemeriksaan MULAI

LAPORAN OPERATOR

PERFORMANCE TEST PEMERIKSAAN VISUAL

1. STEERING CYLINDER

2. OPERATING STEER 3. HOSE HYDRAULIC 4. CONTROL VALVE 5. WORKING PUMP 6. HYDRAULIC TANK

IDENTIFIKASI KERUSAKAN

DESIGN SISTEM HYDRAULIC STEERING

BAIK BAIK

PERHITUNGAN PADA SISTEM HYDRAULIC

STEERING

SELESAI

3.2 Pemeriksaan Visual

Pemeriksaan visual merupakan Langkah awal dalam memeriksa kerusakan wheel loader untuk pertama kali.. Kerusakan yang terjadi dapat dilihat pada gambar di bawaah ini :

Gambar 3.2 Pemeriksaan visual Steering Cylinder (sumber: PT. OSCAR OMEGA)

Setelah melihat kondisi Steering Cylinder pada unit eheel loader XGMA XG955H, mekanik kemudian dapat melakukan pemeriksaan visual lain sebagai berikut :

1. Level hydraulic oil perlu diperhatikan, karena hydraulic oil dibawah level standar. Periksa secara langsung apakah masih pada batas standar atau sudah dibawah standar. Dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Oli Keluar dari Steering Hydrolic

Gambar 3.3 Pemeriksaan Visual Level Oli Hydraulic (sumber: PT. OSCAR OMEGA)

2. Hose Hydraulic, berfungsi sebagai penghubung mengalirnya hydraulic oil dari hydraulic tank hingga ke steering hydraulic. Periksa secara visual apakah terjadi kebocoran atau tidak.

Gambar 3.4 Pemeriksaaan Visual Hose Hydraulic (sumber: PT. OSCAR OMEGA)

BATAS LOW

3.3 Performance Test

Performance test dilakukan untuk mengetahui kerusakan yang terjadi pada komponen – komponen hydraulic steering.

1. Operating Test

Operating test ini dilakukan untuk mengetahui apakah wheel loader XGMA XG955H dapat dikendaikan ( dibelokkan ) atau tidak dengan cara menghidupkan engine wheel loader XGMA XG955H kemudian kemudi (steer) diputar ke kanan dan ke kiri.

2. Pressure Test

Pressure test ini dilakukan untuk mengatahui tekanan kerja pompa yan disuplai menuju control valve yang kemudian digunakan untuk menggerakkan hydraulic steering. Hal ini dilakukan dengan unit wheel loader XGMA XG955H pada putaran 220rpm dan dengan menggerakkan steer ke kanan dan ke kiri disertai pengecekkan pump menggunakan Pressure gauge.

Gambar 3.5 Pressure Gauge (sumber: PT. OSCAR OMEGA)

3.3.1 Hasil Analisa Performance Test

Tabel 3.2.1 Hasil Performance test hydraulic steering.

No. Pengujian Komponen

yang diuji Standard Aktual Checking 1. Visual

Alur system Hydraulic

Steering

Tidak mengalami

kebocoran

Mengalami kebocoran pada Cylinder Steering

2. Visual Pressure

Regulator

Tidak mengalami

kebocoran

Tidak Mengalami Kebocoran

3. Visual Hose Hydraulic

Tidak mengalami

kebocoran

Tidak mengalami kebocoran

4. Operating test

Hydraulic steering cylinder

Dapat dibelokkan sesuai putaran

kemudi

Tidak dapat dibelokkan

5. Pressure Pump 16 Mpa 16 Mpa

6. Pressure Steering Control

valve 16 Mpa 16 Mpa

Dari data tebel diatas menunjukkan pada pengujian operating test didapatkan actual checking tidak sesuai standard. Maka dapat disimpulkan bahwa Hydraulic Steering Cylinder mengalami kerusakan karena pada saat test pengoperasian kemudi (steer) diputar ke kanan dan ke kiri unit tidak dapat berbelok dan pada cylinder terdapat oli yang keluar.

3.4 Identifikasi Kerusakan

Setelah proses pemeriksaan secara visuall dan performance test dilakukan, terdapat beberapa kerusakan yang terjadi pada steering cylinder, yaitu seal dan o- ring pada steering cylinder yang sudah rusak dan seal piston yang rusak. Hal ini mengakibatkan steering cylinder tidak dapat bekerja. Penyebab kerusakan yang terjadi pada seal adalah sebagai berikut :

1. Suhu panas oli hydrolik terhadap seal 2. Umur pemakaian seal dan o-ring

3. Faktor gesekan antara rod dan seal pada piston dengan body cylinder secara terus menerus.

Tabel 3.2 Trouble shooting pada Steering Cylinder Hydraulic

No. Kerusakan Penyebab Utama Tindakan yang perlu

dilakukan

1. Seal pada piston yang menipis dan getas

Gesekan antara seal piston dengan dinding

cylinder secara terus menerus dan umur pemakaian yang sudah

lama.

Melakukan penggantian seal pada piston yang

sudah rusak

2.

Terdapat keausan pada seal piston dan gland

bagian dalam yang mengakibatkan bocornya oli hidrolik

keluar dari tabung cylinder

Gland pada piston bagian dalam mengalami keausan dikarenakan gesekan dan umur gland yang

mencapai batas.

Melakukan penggantian gland bagian dalam dengan komponen baru

Gambar 3.6 Seal pada piston aus (sumber: PT. OSCAR OMEGA)

Gambar 3.7 seal dan gland pada piston mengalami kerusakan (sumber: PT.OSCAR OMEGA)

Keausan pada seal gland

Keausan pada seal piston

3.5 Desain System Hydraulic Steering Cylinder

Gambar 3.8 Hydraulic steering system wheel loader (Sumber: Wheel-Loader Jingong JGM737 | PDF (scribd.com) )

Kendaraan besar seperti wheel loader tidak mudah digerakkan dengan menggunakan steering box, sambungan, ataupun roda gigi. Sebagian besar peralatan berukuran besar digerakkan hanya dengan tenaga hydrolik dengan operator yang mengontorl system tersebut dengan alatt pengukur. Wheel loader secara bentuk dan fusngsinya tidak jauh beda dengan bulldozer, perbedaan paling mencolok adalah pada roda penggeraknya. Wheel loader menggunakan system artikulasi ( Articulated Steering ). Articulated Steering adalah suatu system pengendalian unit yang digunakan untuk mengarahkan unit ke kanan dan ke kiri sesuai dengan operasi dari operator. Pada system steering wheel loader menggunakan articulated system, Dimana wheel loader mempunyai frame depan dan frame belakang yang terpisah yang disambung dengan pivot join pin.

Komponen yang mendukung peran dari hydraulic steering adalah reservoir tank, control valve, dan hydraulic cylinder.

Gambar 3.9 Diagram Alir Hydrolic Cylinder System (Sumber: Rangkaian Sederhana 2 Silinder Hidrolik A+ B+ A- B- - Siddix)

Pada system hydrolic cylinder terdiri dari beberapa bagian penting yaitu hydraulic tank, main pump, steering valve, dan steering cylinder. Cara kerja dari system hydrolik adalah oli hidrolik mengalir dari hydraulic tank dengan dipompa oleh main pump menjadi satu rangkaian. Maim pump memiliki dua fungsi yaitu untuk kendali steering dan kendali pada bucket. Oli hidrolik yang mengalir menuju main pump dialirkan menuju steering valve Dimana terdapat dua buah spool yaitu demand spool dan steering spool. Kedua spool ini memiliki fusngdi masing.

Demand spool berfungsi untuk gerak kombinasi pada wheel loader karena dalam operasinya ada dua buah Gerakan yaitu Ketika menggunakan steering dan dumping tanah atau material. Ketika steering spool berfungsi semua aliran oli hidrolik mengalir menuju steering valve. Oli hydraulic mengalir untuk hydraulic pump terhenti Ketika tidak ada gerak kombinasi, sehingga menekan check valve dan oli bergabung dengan stich pump. Oli mengalir menuju demand spool steering pump akan langsung menuju steering spool.

Pada system kerjanya hydraulic steering wheel loader terdapat beberapa cata kerja Dimana posisi pertama adalah netral, oli hidrolik yang menuju steering akan memiliki prioritas yang sama, prioritass utamanya adalah menuju main control.

Ketika wheel loader berbelok ke kanan oli hydraulic mengalir menuju steering cylinder sebelah kiri kemudian akan menekan rod pada steering cylinder kiri sehingga wheel loader akan berbelok ke arah kanan, begitupun sebaliknya Ketika wheel loader akan berbelok ke arah kiri.

Dalam system hydraulic steering terdapat beberapa valve yang sangat penting dalam system kerja hydraulic steering. Pertama adalah relief valve yang berfungsi sebagai tempat jalur lewatnya oli hidrolik yang Kembali menuju hydraulic tank Ketika oli tersebut tersumbat atau mengalami kekotoran. Kedua adalah steering relief valve terletak pada steering valve yang bekerja Ketika terjadi tekanan berlebih pada steering spool maka steering relief valve akan aktif kemudian Kembali mengalirkan menuju hydraulic tank.

Komponen selanjutnya adalah safety valve. Safety valve berjumlah dua yang berada pada kanan dan kiri. Berfungsi sebagai pengaman untuk steering cylinder Ketika terjadi tekanan berlebih pada oli hycraulic Ketika berada pada steering cylinder atau sebelum masuk steering cylinder maka safety valve ini akan bekerja dengan mengembalikan oli hydraulic menuju hydraulic tank.

Kemudian ada Two way restriction valve, yang berfungsi sebagai pembatas kecepatan aliran. Sehingga Ketika terjadi kecepatan steering yang mendadak maka system ini akan bekerja membuat steering tetap lembut dan berjalan nyaman saat digunakan.

3.6 Perhitungan pada system hydraulic steering

Sistem hidrolik bekerja karena adanya daya dari mesin yang diteruskan secara mekanis, elektris atau hidrolis. System hidrolik adalah system daya yang menggunakan fluida kerja cair. Besaran utama dalam system ini adalah tekanan dan aliran fluida. Tekanan menghasilkan daya dorong, sedangkan aliran menghasilkan Gerakan atau kecepatan aliran.

Rumus dasar system hdrolik adalah : Tekanan :

P =

^F_A

=

^π₄

= D² F

Kapasitas Alir (debit) :

Q = A.ν =

^π₄

D² .ν

Dimana :

P : Tekanan

D : Diameter saluran

F : Gaya

Q : Kapasitas Alir

ν : Kecepatan

Komponan-komponen system hidrolik terdiri dari batang-batang pengangkat serta cylinder hydraulic (actuator), pompa, valve, hose, fluida, dan lain-lain.

Gambar 3.10 Hydraulic Cylinder (Sumber: PT.OSCAR OMEGA)

System hidrolik bekerja dengan prinsip hukum Pascal, yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida merambat dengan sama besar di semua arah.

Langkah pertama dalam menghirung hidrolik adalah dengan menghitung tekanan hidroli. Tekanan hidrolik diukur dalam satuan tekanan, seperti PSI (pounds per square inch) atau bar. Untuk menghitung tekanan hidrolik, diperlukan untuk mengukur luas penampang tabung dan gaya yang bekerja pada tabung hidrolik.

Luas penampang tabung diukur dalam satuan meter persegi (m²), sedangkan gaya diukur dalam satuan Newton (N).

Setelah menghitung tekanan hidrolik, Langkah berikutnya adalah menghitung daya hidrolik. Daya hidrolik diukur dalam satuan watt atau kilowatt (kW).

Rumus Menghitung Daya Hidrolik :

P = Q x P Q = A x ν Dimana :

P : Daya

Q : Debit

P : Tekanan

A : Luas Penampang

Ν : kecepatan

Gambar 3.11 Hukum Pascal zat cair dalam bejana (Sumber: Hukum Pascal | Fisika )

Rumus Hukum Pascal :

P1 = P2 F1

A1

=

^F_A²₂

Dimana :

F1 : Gaya pada penampang 1 (N) F2 : Gaya pada penampang 2 (N) A1 : Luas penampang 1 (m²) A2 : Luas Penampang 2 (m²)

Penerapan hukum pascal pada gambar 3.11 diatass, diketahui bahwa tekanan yang diberikan pada suatu fluida cair akan sama besar dan merata pada suatu tempat Dimana fluida itu bekerja.

Sebuah silinder hidrolik memiliki luas penampang 0,02 m² dan diberi beban sebesar 500 N. Berapakah tekanan hidrolik yang dihasilkan?

Jawaban:

P = F / A

P = 500 N / 0,02 m²

P = 25.000 Pa atau 0,25 bar atau 3,6 PSI

Jadi tekanan hidrolik yang dihasilkan sebesar 3,6 PSI

3.7 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan tentang kerusakan Hydraulic Steering Cylinder pada unit wheel loader XGMA XG955H, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Jenis kerusakan yang terjadi pada Hydraulic Steering pada unit wheel loader XGMA XG955H adalah :

a. Tidak berfungsinya seal pada piston rod cylinder sehingga oli hydraulic keluar atau terjadi kebocoran yang mengakibatkan tekanan pada cylinder berkurang.

b. Terdapat goresan pada seal cylinder bagian dalam yang mengakibatkan bocornya oli hydraulic di dalam tabung cylinder.

2. Penyebab seal sudah tidak dapat befungsi secara normal antara lain dikarenakan seal sudah getas, putus dan sudah mengalami pengikisan di beberapa sisi. Dan pada proses disassembly juga ditemukan kerusakan pada bagian sisi dalam tabung cylinder yang terdapat goresan disebabkan oleh masuknya gram-gram pada ruang hydraulic cylinder steering dan pada sisi bagian dalam juga trdapat beberapa sisi yang berkarat akibat pada saat mengganti oli hydraulic tidak sengaja ada air yang ikut masuk kedalam tangki hydraulic.

3. Langkah untuk perbaikan untuk cylinder steering ini adalah setelah proses disassembly yang sudah dilakukan maka kita melakukan perbaikan pada cylinder steering yang mengalami kerusakan pada seal piston, dengan cara mengganti seal yang baru, dan melakukan pembersihan menggunakan solar pada bagian dalam tabung cylinder menggunakan kain lap sebagai finishing.

3.8 Saran

Dengan terlaksananya tugas akhir tentang Identifikasi Kerusakan dan Design Hydraulic Steering Wheel Loader XGMA XG955H maka ada beberapa saran yang dapat disampaikan sebagai berikut :

1. Dalam pengoperasian unit harus selalu berhati-hati dan memperhatikan pengoperasian agar tidak menimbulkan kerusakan pada unit.

2. Selalu rutin mengecek komponen-komponen pada bagian hydraulic steering dan mengganti part yang rusak agar tidak menimbulkan masalah atau memicu kerusakan part lainnya.

3. Melakukan penggantian oli hidrolik secara rutin menggunakan oli yang sesuai dengan standard dan sesuai dengan batas waktu jam kerja serta memastikan dalamproses penggantian memastikan bahwa oli hidrolik tidak tercampur dengan kotoran ataupun air.

4. Pada saat kondisi unit wheel loader setelah digunakan maupun tidak digunakan harus dibiasakan dalam kondisi bersih agar unit terhindar dari kotoran yang dapat mengakibatkan kerusakan komponen saat akan digunakan kembali.