BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Mesin Press Brake digunakan untuk menekuk atau membending plat logam dengan sudut tertentu (biasanya 90 derajat).[1]

Mesin ini banyak digunakan di industri karoseri (body, chassis, bak truk dll.), pembuatan box (panel listrik, rumah lampu, safety box, lift, silent box dll.), pembuatan kitchen set, dll.

Mesin Press Brake dari Tenaga yang digunakan umumnya terbagi menjadi 2 bagian1.       Mesin Tekuk Plat Manual : Mesin ini menggunakan tenaga manusia yang

dibantu dengan bandul pemberat. Mesin ini tidak menggunakan sumber daya listrik sedikitpun murni menggunakan tenaga manusia. Kelebihan mesin ini adalah murah dan hemat biaya operasionalnya, cocok untuk plat berbahan dasar mild steel tipis (tebal plat kurang dari 1 mm) atau alumunium.

2.       Mesin Tekuk Plat Hidrolik : Mesin ini menggunakan sistem hidrolik sebagai sumber tenaga penekuknya. Mesin ini membutuhkan biaya operasional yang cukup besar karena selain membutuhkan daya listrik yang cukup untuk menggerakkan pompa hidroliknya juga menggunakan fluida dalam sistem hidroliknya berupa oli hidrolik yang secara berkala harus diganti (2000 jam). Kelebihan mesin ini adalah mampu menekuk atau bending plat2 yang tebal (tergantung kapasitas mesin) seperti mild steel, stainless steel dan alumunium.

1.2 Rumusan Masalah

Hal hal yang perlu diperhatikan dalam memilih mesin bending plat ini adalah sebagai berikut :

1.       Tebal Plat yang akan dibending atau ditekuk, satuannya mm2.       Panjang kerja bending atau tekukannya, satuannya mm3.       Lebar V opening yang dipakai, satuannya mm4.       Tensile Strength dari material yang dipakai, satuannya kg/mm2Dari hal-hal yang tersebut diatas akan bisa ditentukan besarnya kebutuhan tonase dari

mesin bending plat. Untuk keamanan baiknya ditambahkan safety factor sebesar 1,5 dari total kebutuhan tonase.

1.3 Batasan Masalah

Untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan dalam proses perhitungan sistem hidrolik ini diperlukan adanya batasan-batasan dengan tujuan untuk memudahkan perhitungan perencanaan, penitikberatan permasalahan pokok dan agar pembahasan berlangsung dengan baik. dalam hal ini batasan atau asumsi yang dipakai adalah:

1. Kerugian-kerugian akibat gesekan-gesekan mekanis pada silinder dan kebocoran-kebocoran pada peralatan diabaikan 2. Tidak membahas material dan konstruksi mesin 3. Sistem dalam keadaan steady state stedy flow (SSSF) 4. Aliran fluida adalah incompressible 5. Batasan lain ada pada pembahasan bila diperlukan.

1

1.4 Tujuan Analisa Sistem Hidrolik Mesin Press Brake

Adapun tujuan dari perhitungan Hidrolik adalah :1. Menghitung Tekanan2. Menentukan Kapasitas Motor 3. Menghitung HP dan HHP

1.5 Sistematika Penulisan

Laporan ini akan disusun dalam bentuk bab-bab dan beberapa sub bab sebagai tambahan keterangan. Bab-bab tersebut adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan latar belakang masalah, tujuan dari tugas akhir, manfaat penulisan dan batasan masalah.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menjelaskan persamaan-persamaan dasar pada sistem hidrolik, reservoir, valve (katup), perpipaan dalaam sistem hidrolik dan gaya pada proses pemerasan.

BAB III METODOLOGI Bab ini menjelaskan diagram alir, pengamatan, pengumpulan data dan tahapan penelitian

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini menjelaskan tentang perhitungan berdasarkan gaya yang dibutuhkan, head pump yang dibutuhkan, daya pompa dan daya motor.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari hasil perhitungan serta saran terhadap kerja alat ini.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

2

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Konversi Energi Sistem Tenaga Hidrolik

Sistem tenaga hidrolik adalah suatu system yang digunakan untuk memindahkan energi mekanik dari suatu tempat ke tempat yang lain. Hal ini bisa terjadi melalui pemanfaatan energi tekan dari suatu fluida (pelumas). Pompa hidrolik dijalankan dengan energi mekanis dimana energi mekanis ini akan diubah menjadi energi tekan dan energi kinetis pada minyak hidrolik (pelumas) yang pada akhirnya akan diubah kembali menjadi energi mekanis pada aktuator.[2]

Sebagai contoh, kita lihat press brake machine yang bekerja dengan memanfaatkan system hidrolik. Pada peralatan tersebut, energi awal yang digunakan untuk menggerakkan pompa adalah dinamo listrik. Pompa hidrolik akan memompa pelumas dimana dalam proses ini terjadi perubahan energi mekanis menjadi energi tekan dan kinetis pelumas. Pelumas akan mengalir sepanjang sirkuit hidrolik menuju aktuator yang dapat berupa silinder atau motor hidrolik. Tekanan dan energi kinetis dalam pelumas akan menggerakkan aktuator yang energi keluarannya berupa energi mekanis. Proses perubahan energi pada press brake machine dapat dijelaskan dengan skema berikut ini :

Energi Mekanik Energi Hidraulik Energi Mekanik

Energi Listrik

Gambar 2.1 Skema Perubahan Energi pada Press Brake Machine

Aliran energi yang melaju melalui sebuah instalasi hidrolik berlangsung sebagai berikut :

1. Pengkonversian energi mekanis (motor listrik) menjadi energi hidrolik melalui pompa hidrolik. Energi hidrolik dapat diartikan sebagai energi potensial maupun sebagai energi kinetik dari suatu medium (minyak hidrolik). 2. Pemindahan energi hidrolik oleh arus oli dari pompa melalui unsur-unsur pengaruh dan kendali ke pemakai / user (silinder hidrolik). 3. Pengubahan energi hidrolik menjadi energi mekanis melaui silinder (pemakai oli).

Sesuai dengan hukum kekekalan energi, jumlah energi dalam sistem hidrolik adalah tetap. Kehilangan energi akibat gesekan antara pelumas dengan alat transportasinya dihitung sebagai kerugian tekanan. Kehilangan tekanan ini besarnya sangat tergantung dari pola aliran pelumas saat mengalir dalam sistem hidrolik. Pelumas hidrolik mempunyai pola aliran laminar dan turbulan. Pola aliran laminar, pressure drop yang terjadi diakibatkan oleh viskositas pelumas sedangkan aliran turbulen menimbulkan pressure drop akibat hambatan yang diberikan oleh fitting dan kekasaran permukaan dari sistem pipa.

3

Primer Mover

PompaHidarulik

Katup

Silinder atau Motor Hidraulik Mekanisme

2.2 Hukum Pascal

Hukum yang menjadi dasar dari prinsip hidrolik adalah hukum Pascal yang berkaitan dengan transmisi daya yang dilakukam oleh fluida atau pelumas. Secara umum hukum Pascal menyatakan bahwa :

1. Tekanan pada suatu titik akan bekerja ke segala arah dan sama besar. 2. Apabila tekanan diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup maka tekanan

tersebut akan disebarkan ke segala arah dengan sama besar.[3]

Konsep di atas dapat menjelaskan kenapa suatu botol gelas yang berisi liquid dapat pecah pada bagian dasarnya saat tutup botol (stopper) tersebut ditekan ke arah bawah (lihat gambar 2.2) Dari gambar tersebut tampak bahwa bila gaya sebesar 10 lb diberikan kepada stopper yang luas penampangnya 1 in2 maka dalam botol akan timbul tekanan liquid yang besarnya 10 lb/in2. Tekanan ini akan disebarkan ke segala arah dengan sama besar. Bila diasumsikan bagian bawah botol mempunyai luas penampang 20 in2 maka besarnya gaya yang dialami bagian bawah botol dapat mencapai 200 lb. Gaya sebesar ini mungkin akan dapat memecahkan bagian bawah dari botol gelas tersebut.

Gambar 2.2 Distribusi Tekanan pada Ruang Tertutup

Gambar 2.3 Prinsip Hukum Pascal

4

2.3 Transmisi Gaya Hidrolik

Apabila gaya F bekerja pada suatu fluida tertutup melalui luasan permukaan A maka tekanan akan terjadi dalam fluida tersebut. Tekanan yang bekerja sesuai dengan jumlahnya yang dipakai secara tegak lurus menekan luasan permukaan tersebut. Proses pemindahan gaya hidrolik dapat dijelaskan dengan gambar sebagai berikut :

Gambar 2.4 Skema Perpindahan Gaya Hidrolik[4]

Tekanan yang bekerja pada senua sisi secara merata atau sama besar dan serempak sehingga tekanan itu diteruskan ke segala arah atau titik secara sama dan merata pula.

Dari gambar 2.4 di atas tampak bahwa bila gaya input F1 bekerja pada diameter piston 1 yang luasannya A1 maka akan timbul tekanan pelumas P1 pada dasar piston 1. Tekanan P1 ini sesuai dengan hukum Pascal akan ditransmisikan melalui pelumas menuju piston 2 yang mempunyai luasan A2. Tekanan P2 yang bekerja pada dasar piston 2 menekan piston ke atas menghasilkan gaya F2. Apabila penekanan permukaan A1 dan F1 maka akan mendapatkan tekanan sebesar :

Sehingga dengan hukum pascal berlaku :

..................................................................(2.1)

Sehingga didapat

Pada saat piston 1 bergerak ke bawah maka volume pelumas yang dipindahkan akan sama dengan volume pelumas yang bergerak ke atas pada piston 2 sehingga berlaku :

Sehingga didapat

Dan akhirnya didapat

Di dalam ilmu fisika kita tahu bahwa energi merupakan hasil kali antara gaya dan jarak yang ditempuh sehingga dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa energi input ke

5

sistem hidrolik akan sama dengan keluaran energi pada sistem yang sama. Namun demikian pada kenyataannya akan terjadi gesekan antara piston dengan dinding silinder yang menyebabkan energi output akan selalu lebih kecil dibandingkan energi input.

2.4 Transmisi Tekanan

Dengan asumsi fluida dapat mengalir tanpa gesekan, proses transmisi tekanan dapat diterangkan sebagai berikut :

Gambar 2.5 SkemaTransmisi Tekanan

Dari gambar 2.5 di atas tampak bahwa pada titik 1 akibat fluida yang masuk timbul tekanan P1, tekanan ini akan mendorong A1 dan menghasilkan gaya F yang besarnya adalah

P1 A1. Gaya F ini akan mendorong A2 dan menghasilkan tekanan P2 sebesar pada titik 2.

Oleh karena itu, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

Sehingga

2.5 Daya Hidrolik

Daya hidrolik (horse power) yang terjadi pada silinder hidrolik dapat dihitung dengan menggunakan gambar silinder seperti dibawah ini :

Gambar 2.6 Silinder Hidrolik

Dengan melihat gambar silinder di atas maka daya silinder hidrolik dapat ditentukan. Daya ini pada prinsipnya 14

merupakan daya yang dihasilkan oleh fluida (dalam hal ini liquid) untuk menggerakkan silinder. Untuk mengetahui daya tersebut maka langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

1. Menentukan luasan piston

6

Tekanan fluida P dari pompa akan bekerja pada luasan piston A untuk menghasilkan gaya yang diperlukan menggerakkan beban Fload.

sehingga

2. Menentukan volumetric flow rate fluida Q yang masuk silinder Volumetric displacement VD dari silinder hidrolik adalah sama dengan volume yang dipindahkan piston pada saat bergerak sepanjang langkah S, yaitu VD = A x S, maka besarnya volumetric flow rate Q sama dengan VD dibagi dengan waktu yang dibutuhkan piston bergerak sejauh S sehingga akhirnya.

..........................................................(2.2)

Dimana : A = luasan piston dan v = kecepatan linier fluida

3. Energi fluida dapat ditentukan dari hubungan , sedangkan daya

fluida adalah sama dengan energi fluida tiap satuan waktu, maka :

......................................(2.3)

dimana :

Q = volumeetric flow rateDalam siistem inggris bila 1 hp = 550 ft.lb/dt, maka :

...............(2.4)

Perlu diingat bahwa :1. Daya mekanis = Gaya x Kecepatan Linier

= Torsi x Kecepatan Agular2. Daya Elektrik = Volt x Ampere3. Daya Hidrolik = Teknan x Kapasitas

4. Menentukan effisiensi silinder Effisiensi silinder adalah sama dengan perbandingan antara daya mekanis dengan daya hidrolik. Sehingga diperoleh:

..............................................................(2.5)

Dimana :

= Efisiensi silinder

F = Gaya pembentukanV = Kexepatan silinderQ = Kapasitas silinderP = Tekanan pada silinder

2.6 Sistem Distribusi

7

Dalam sitem alirantenaga, aliran fluida didistribusikan melalui pipa dan fitting yang membawa fluida dari reservoir ke komponen-komponen yang bekerja dan kemudian kembali ke dalam reservoir. Di dalam sistem aliran tenaga digunakan empat jenis pipa yaitu:

a. Steel pipe b. Steel tubing c. Plastic tubing d. Flexible Hoses Pemilihan dari masing-masing jenis pipa tergantung kebutuhan dalam tekanan operasi

dan debit aliran. Pada dasarnya pemilihan juga didasarkan pada kondisi lingkungan, jenis fluida yang digunakan, temperatur operasi, getaran dan gerakan relatif antara komponen-komponen yang bekerja.

2.7 Tekanan yang Terjadi Dalam Pipa

Penghantar fluida dalam hal ini pipa harus cukup kuat mencegah pecahnya pipa apabila diberikan suatu tekanan. Tekanan yang terjadi dalam pipa harus mampu melawan tekanan kerja system. Fluida didalam pipa memberikan tekanan sebesar P yang disebarkan ke seluruh dinding.

Sehingga: F = Q = P . A.................................................................(2.6)

Apabila A merupakan luasan yang direncanakan dari separuh pipa bagian bawah, maka A sama dengan luasan persegi panjang yaitu:

F = P . A = P ( L . Di )Tensile Strength didalampipa sama dengan tensile stress dibagi dengan luasan dari

pipa:

................................................................(2.7)

Gambar 2.7 Tekanan dan Gaya yang terjadi di dalam pipa

Burst Pressure (BP) adalah tekanan fluida yang menyebabkan pipa pecah. Hal ini dapat terjadi apabila tensile stress (σ) sama dengan tensile strength material pipa. Kerusakan pada pipa ini ditandai dengan retakan pada dinding pipa yang lama-lama menjadi pecah. Kerusakan ini terjadi pada tekanan fluida mencapai burst pressure (BP).

...............................................(2.8)

Dimana :

8

BP = burst pressure

t = tebal dinding (m)

S = kekuatan tarik dari material pipa

Di = diameter inlet (m)Do = diameter outlet (m)

WP = working pressure

FS = factory of safetyTekanan operasi (WP) adalah tekanan kerja maksimum yang aman dan didefinisikan

sebagai burst pressure dari pipa dibagi dengan faktor keamanan. Hal ini menjamin keadaan dari pipa standar industri merekomendasikan factor keamanan berdasarkan hubungan dengantekanan kerja atau operasi sebagai berikut: [4]

FS = 8, untuk tekanan dari 0-1000 psi FS = 6, untuk tekanan dari 1000-2500 psi FS = 4, untuk tekanan > 2500 psi

2.8 Persamaan Darcy

Persamaan ini digunakan untuk menghitung besarnya kerugian gesek yang terjadi pada instalasi hidrolik. Perubahan tekanan pada sistem aliran incompressible yang mengalir melalui pipa saluran dan system aliran terjadi karena perubahan gesekan. Kerugian tekanan atau kehilangan tekanan ini pada umumnya dapat dikelompokkan menjadi:[5]

1. Kerugian Major (Major Losses) 2. Kerugian Minor (Minor Loses)

2.8.1 Kerugian Major (Major Losses)

Merupakan kehilangan tekanan karena gesekan pada dinding pipa yang mempunyai luas penampang yang tetap yang yerjadi dalam pipa yang besarnya adalah:

)...............................................................(2.9)

Dimana :f = factor gesekanL = panjang pipaD = diameter dalam pipaV = kecepatan rata-rata fluidag = percepatan gravitasi

2.8.2 Kerugian Minor (Minor Losses)

Kerugian minor merupakan kerugian gesekan yang terjadi pada tiap katup atau fitting seperti tee, elbow dan bengkokan (bends) yang besarnya sama dengan:

Dimana :K = faktor K untuk berbagai macam katup dan fitting yang besarnya

dapat dilihat pada tabel di bawah.

9

Le/d = koefisien kehilangan tekanan pada katup dan fitting.V = kecepatan rata-rata fluidag = percepatan gravitasi

Tabel 2.1 Faktor K untuk Katup dan Fitting

2.9 Fluida Hidrolik

Fluida hidrolik merupakan elemen yang sangat penting dalam system tenaga hidrolik mengingat perannya sebagai fluida kerja yang memindahkan energi dan sebagai pelumas komponen penyusun system. Mengingat peranannya yang sangat penting tersebut maka pelumas harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:[5]

a. Mempunyai viskositas yang memadai. b. Mampu mencegah adanya pembentukan endapan, getah oli dan pernis. c. Tidak mudah membentuk buih-buih oli. d. Memelihara kestabilan dengan sendirinya, dengan demikian akan mengurangi

ongkos penggantian fluida. e. Secara relative mampu menjaga nilai kekentalan walaupun dalam temperatur yang

tinggi. f. Memisahkan kandungan air. g. Sesuai dengan penyekat yang dipakai pada komponen. h. Tidak beracun.

10

i. Mampu mencegah korosi atau kontaminasi.

Syarat-syarat kualitas yang harus dipenuhi sering dijumpai adanya hasil campuran khusus dan tidak boleh dihadirkan pada setiap jenis fluida. Viskositas secra umum dianggap sesuatu yang paling penting dalam sifat-sifat fisik dari oli hidrolik karena akan mempengaruhi kemampuan untuk mengalir. Nilai viskositas suatu fluida dikatakan rendah jika fluida tersebut mengalir dengan mudah yang selanjutnya disebut sebagai fluida ringan atau encer. Nilai viskositas suatu fluida dikatakan tinggi jika fluida tersebut sulit mengalir yang selanjutnya disebut sebagai fluida berat atau kental. Jenis fluida yang akan dipakai dalam sistem hidrolik adalah oli.

Dalam praktek pemakaiannya, memilih oli dengan viskositas tertentu adalah satu hal yang sangat dianjurkan. Seringkali pemilihan ini telah ditentukan oleh pembuat pompahidrolik sehingga pemilihan oli dengan spesifikasi tertentu akan memenuhi sifat dan karakteristik daripada pengangkat hidrolik yang telah direncanakannya. Gerakan viskositas oli yang tinggi memberikan pengisian yang baik antara celah dari pompa, katup dan motor. Tetapi apabila nilai viskositas oli terlalu tinggi makaakan memberi akibat seperti berikut ini:

Karena hambatan untuk mengalir besar menyebabkan seretnya gerakan elemen penggerak (actuator) dan kavitasi pompa (udara masuk ke dalam pompa)

1. Pemakaian tenaga bertambah karena kerugian gesekan yang dapat mempercepat umur dari peralatan

2. Penurunan tekanan bertambah melalui saluran-saluran dan katup-katup.

Tetapi sebaiknya apabila viskositas oli terlalu rendah akan mengakibatkan hal-hal sebagai berikut:

1. Kerugian-kerugian kebocoran dalam system berlebihan. 2. Arus berlebihan karena pelumasan tidak mencukupi pada pompa dan motor. 3. Menurunkan efisiensi motor. 4. Suhu oli naik atau bertambah karena kerugian-kerugian kebocoran dalam.

Pada gambar 2.8 dan 2.9 dijelaskan bahwa viskositas optimal yang diijinkan berkisar antara 20 sampai 50 cSt. Hal ini dikarenakan pada kondisi viskositas diantara 20 sampai 50 cSt, efisiensi volumetris dan efisiensi mekanis terletak pada kondisi optimal sehingga memungkinkan fluida mengalir dengan maksimal.

Gambar 2.8 Grafik Effisiensi Hidrolik Sebagai Fungsi dari Viskositas

11

Gambar 2.9 Istilah dari viskositas untuk operasi sistem Hidarulik

Fluida hidrolik yang berwujud minyak oli merupakan bagian yang sangat penting pada suatu sistem pesawat hidrolik. Fluida hidrolik dalam aplikasinya mempunyai empat tujuan utama yaitu :

1. Sebagai penerus gaya. Aplikasi fluida sebagai penerus gaya, fluida harus dapat mengalir dengan mudah melalui komponen-komponen salurannya. Terlalu banyak hambatan untuk mengalir, akan sangat besar tenaga yang hilang. Fluida sedapat mungkin harus mempunyai sifat tidak kompresibel sehingga gerakan yang terjadi pada saat pompa dihidupkan atau katup dibuka dengan segera dapat dipindahkan.

2. Pelumasan. Sebagian besar pada komponen hidrolik, pelumasan bagian dalam disediakan oleh fluida cair. Elemen pompa dan komponen lain yang begesekan saling meluncur satu terhadap lainnya, sehingga antara dua bidang yang melakukan gesekan itu perlu diberi lapisan film minyak untuk menjaga agar dua bidang itu tidak terjadi kontak langsung atau bergesekan langsung. Untuk menjamin umur pemakaian komponen hidrolik lebih lama, kandungan oli harus terdiri dari bahan-bahan tambahan utama yang diinginkan untuk menjamin karakteristik anti keausan yang tinggi. Tetapi tidak semua oli hidrolik mengandung bahan tambahan.

3. Sebagai pengisi (sealing). Dalam hal tertentu, fluida hanya sebagai pengisi (penutup) terhadap tekanan di dalam suatu komponen hidrolik. Terlihat pada gambar di bawah ini bahwa tidak ada cincin pengisi antara batang terhadap rumah katupnya untuk menekan kebocoran dari lintasan tekanan tinggi ke lintasan tekanan rendah. Kerapatan mekanik pengepasan dan viskositas oli menentukan kebocoran rata-ratanya.

4. Sebagai pendingin. Sirkulasi minyal oli melelui pipa-pipa penghantar dan seluruh dinding bak penampang (reservoir) akan menyerap panas yang ditimbulkan dalam sistem hidrolik.

Pada tabel 2.2 di bawah diperlihatkan sifat fluida hidrolik unuk berbagai jenis fluida.

Tabel 2.2 Kesesuaian Sifat Fluida Hidrolik

12

Keterangan : SB = Sangat Baik B = Baik C = Cukup

K = Kurang Cocok

2.10 Peralatan Hidrolik

Komponen hidrolik yang diproduksi oleh pabrik sudah distandarisasikan, misalnya standar ISO, ANSI, JIS dan lain-lain, dalam merencanakan sistem rangkaian hidrolik dalam bentuk gambaran rangkaian.

2.10.1 Pompa Hidrolik

Fungsi pompa adalah untuk mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik dengan cara menekan fluida hidrolik ke dalam sistem. Dalam sistem hidrolik, pompa merupakan suatu alat untuk memindahkan sejumlah volume fluida dan untuk memberikan gaya sebagaimana diperlukan.[5] Hal-hal yang harus diperhatikan sebelum memilih pompa adalah : 1. Tekanan maksimum yang diperlukan sistem untuk menghasilkan gaya keluar yang

cukup dengan elemen penggerak. 2. Aliran maksimum (puncak) atau aliran rata-rata yang diperlukan, apabila sistem

menggunakan akumulator. 3. Daya guna pompa, kesesuaian operasi, pemeliharaan ringan, harga pembelian awal

dan keberisikan pompa. 4. Kontrol aliran pompa selama sistem berada dalam tahap tak bergerak, pemindahan

tetap dan pemindahan tak tetap. 5. Pemilihan actuator (silinder hidrolik atau motor) sebagai acuan tekanan dan

kapasitas pompa. 6. Pilih pompa berdasarkan dasar dari aplikasi (gear, vane atau piston pump).

Berdasarkan sistem pemindahannya secara umum pompa dapat digolongkan menjadi dua macam, yaitu : 1. Non Positive Displacement Pump

Untuk pompa tipe ini umumnya digunakan untuk tekanan rendah dan kecepatan aliran fluida yang tinggi. Karena tidak sesuai dengan tekanan tinggi maka tidak banyak digunakan pada industri hidrolik. Pada umumnya kapasitas tekanan maksimum dibatasi antara 250 – 300 psi. Tipe dari pompa ini lebih banyak digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain.

13

2. Positive Displacement Pump Untuk pompa tipe ini pada umumnya digunakan pada sistem aliran tenaga.

Ketika diterapkan, positive displacement pump mengalirkan fluida dari sistem hidrolik pada setiap putaran dari setiap putaran poros pompa. Pompa ini mampu mengatasi kelebihan tekanan dari beban mekanik dari sistem, selain itu juga dapat mengatasi tahanan aliran yang disebabkan oleh gesekan.

Mengingat sistem hidrolik umumnya bekerja pada tekanan operasi yang relatif

tinggi maka jenis pompa yang dipakai dalam sistem hidrolik adalah positive displacement pump. Dimana positive displacement pump memiliki beberapa keuntungan, antara lain : • Membangkitkan tekanan tinggi. • Mempunyai efisiensi volumetrik yang relatif tinggi. • Aliran pompa relatif kecil. • Perubahan efisiensi relatif kecil pada daerah tekanan tertentu. • Fleksibilitas performansi tinggi (dapat dioperasikan pada kebutuhan tekanan dan kecepatan yang bervariasi).

Pompa hidrolik dapat dikelompokkan menurut gerakan dari komponen internalnya, yaitu : 1. Gear Pump (mempunyai roda gigi yang susunannya biasanya terdiri atas gigi

penggerak/drive gear dan gigi yang digerakkan/driven gear). 2. Vane Pump (mempunyai sudu sebagai alat penekan). 3. Piston Pump.

Perhitungan daya pompa sebelumnya harus diketahui agar tidak terjadi kekeliruan dalam perhitungan. Sehingga daya pompa adalah :

.......................................................(2.10)

Dimana : W = Daya pompa

Q = Kapasitas silinderH = Head Pompa

Untuk perbandingan dari berbagai jenis pompa dapat dilihat pada tabel di bawah ini :Tabel 2.3 Perbandingan pada Berbagai Jenis Pompa

Sehingga dengan beberapa faktor yang tersebut di atas maka dipilih pompa dengan tipe Gear Pump. Hal ini dikarenakan adanya beberapa alasan, antara lain : 1. Konstruksinya sederhana dan kokoh. 2. Kemantapan kerja yang tinggi, juga pada pembebanan yang mantap. 3. Tidak tergantung dari letak pemasangan.

14

4. Sifat penghisapan yang baik (pada putaran yang konstan). 5. Relatif tidak peka terhadap kotoran. 6. Jangkauan putarannya besar (biasanya h = 1400 – 2800 rpm). 7. Dapat digunakan untuk berbagai daerah tekanan (mulai dari 40 bar – 160 bar). 8. Efisiensi yang memadai (75% - 90%).

A. Pompa Roda Gigi (Gear Pump) Prinsip kerja pompa jenis ini adalah menciptakan aliran dengan membawa

fluida diantara gigi dari meshing gear (gigi yang bertautan). Susunan giginya biasanya terdiri atas gigi penggerak (drive gear) dan gigi yang digerakkan (driven gear). Sejumlah zat cair masuk di sisi hisap ke dalam rongga-rongga gigi kemudian dipindahkan ke sisi tekan. Pada saat tersebut zat cair oleh cengkeraman gigi didesak keluar dari rongga-rongga gigi. Oleh sebab itu rongga-rongga gigi disebut sebagai ruang-ruang pendesak.

1) Pompa roda gigi eksternal. Pada pompa jenis ini kondisi vakum terjadi pada inlet saat gigi unmesh dan

kondisi ini akan menarik fluida masuk ruang yang terbentuk di antara gigi-gigi tersebut. Gambar di bawah ini menunjukkan operasi dari pompa roda gigi eksternal.

Gambar 2.10 Operasi Pompa Roda Gigi Eksternal

2) Pompa roda gigi internal. Pompa ini terdiri dari internal gear, regular spur gear, crescent seal dan

external housing. Operasdari pompa ini dapat dilihat pada gambar 2.17 di bawah

15

Gambar 2.11 Operasi Pompa Roda Gigi Internal

2.10.2 Reservoir

Ruangan penyimpan fluida (oli) digunakan tangki atau sering juga disebut reservoar. Fluida dijaga agar tetap bersih dengan menggunakan saringan kasar (strainer), saringan halus (filter) atau pemisah magnetik sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Pada prinsipnya reservoar mempunyai sejumlah fungsi pentig yang meliputi :

1. Reservoir menyimpan sejumlah fluida sehabis dipakai dari sistem hidrolik dan bekerja sebagai penahan terhadap fluktuasi (gejolak) fluida yang disebabkan oleh pemindahan aliran yang tidak sama pada elemen penggerak (sistem).

2. Reservoir mampu membuang panas yang ditimbulkan oleh tenaga yang hilang pada elemen penggerak dan elemen pengatur (katup).

3. Reservoir menetralisir adanya buih dan gelembung yang ditimbulkan, sehingga buih dan gelembung dapat terpisah dari fluida hidroliknya.

4. Reservoir dapat mengendapkan kotoran-kotoran fluida, endapan itu berada di bagian bawah reservoir, sehingga bebas dari fluidanya.

Untuk melaksanakan fungsi-fungsi di atas, persyaratan rancangan tertentu hampir untuk setiap pemakaian di industri. Reservoir dikonstruksi dari pelat baja yang disambung dengan sambungan las, dengan kaki mengangkat reservoir di atas lantai (landasan). Dengan cara ini akan memberikan pendinginan oleh sirkulasi udara sekitar keseluruh dinding reservoir dan bagian bawahnya, sehingga pemindahan panasnya menjadi optimal.

Reservoir kecil biasanya terbuat dari aluminium tuang dengan sirip-sirip pendingin. Kebanyakan reservoar dijual dalam bentuk satu unit lengkap meliputi penggerak utama, pompa dan satu katup pelepas. Dan hampir setiap unit tenaga kecil (sampai 150 liter) mempunyai pompa yang dipasang secara vertikal pada ujung pompa, dicelupkan dalam fluida hidrolik. Kopling memberikan pemindahan tenaga motor listrik tanpa harus mengganggu pompa, juga terpasang pada pelat atas untuk memudahkan pembersihan.

16

Gambar 2.12 Konstruksi dari Reservoir

Ukuran dari reservoar ditentukan dari kriteria berikut ini : 1. Reservoir harus diberi lubang untuk kotoran dan udara agar bisa keluar. 2. Reservoir harus bisa menahan semua oli yang masuk ke reservoar dari sistem. 3. Reservoir harus dibuat sebesar mungkin agar dapat meredam panas dan getaran dari sistem.

Sebuah reservoir mempunyai kapasitas sebesar tiga kali dari kapasitas pompa untuk suatu sistem hidrolik. Persamaan ini ditulis dalam : Reservoir size (gal) = 3 x pump flow-rate (gpm)Reservoir size (m3) = 3 x pump flow-rate (m3/min

2.10.3 Aktuator

Aktuator merupakan komponen hidrolik yang berfungsi untuk mengubah energi hidrolik dari pompa menjadi energi mekanik yang berupa gaya dan kecepatan. Aktuator menurut operasinya dapat dikelompokkan sebagai berikut :1. Silinder Hidrolik

Berfungsi mengubah energi hidrolik menjadi gerakan linear dan jenis-jenis silinder ini antara lain

a. Single Acting Cylinder Mampu menghasilkan gaya linear hanya dalam satu arah saja

(extending).

17

Gambar 2.13 Single Acting Cylinder

b. Double Acting Cylinder Banyak digunakan di dunia industri, bisa bergerak bolak-balik

(reciprocating motion) dengan tekanan pneumatik atau hidrolik.

Gambar 2.14 Double Acting Cylinder

2.10.4 Katup (Valve)

Penggunaan katup dalam sistem hidrolik terutama digunakan untuk mengatur atau mengontrol aliran fluida baik dalam arah, kapasitas dan tekanan agar tenaga fluida yang dihasilkan pompa hidrolik bisa dimanfaatkan secara optimal berdaya guna. Sesuai dengan fungsinya katup yang digunakan pada sistem hidrolik terdiri atas :1. Katup Pengatur Tekanan (Pressure Control Valve)

Katup pengatur tekanan digunakan dalam sistem hidrolik untuk mengatur gaya elemen penggerak dan untuk menentukan pemilihan batas tekanan pada saat pengaturan operasi mesin-mesin tertentu.

Pengatur tekanan terutama digunakan untuk melaksanakan fungsi-fungsi sistem berikut :

1. Untuk membatasi tekanan maksimum sistem dalam rangkaian hidrolik atau sub-rangkaian.

2. Untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki (reservoar), sementara tekanan sistem harus dipertahankan (system unloading).

18

3. Untuk menyediakan arah balik aliran pompa ke tangki, sementara tekanan sistem tidak dipertahankan (system off-loading).

4. Untuk memberikan perlawanan aliran fluida pada batas-batas tekanan yang dapat dipilih (gaya pengimbang).

5. Untuk mengurangi atau menurunkan batas-batas tekanan dari rangkaian utama ke tekanan yang lebih rendah pada suatu sub-ramgkaian.

Menurut fungsinya katup-katup ini dapat dibedakan sebagai berikut : 1. Pressure Relief Valve (Katup Pengaman)

Pressure relief valve atau disebut katup pengaman digunakan untuk mencegah pompa dan katup pengontrol lainnya dari tekanan yang berlebihan dan mempertahankan tekanan pada rangkaian hidrolik agar tetap konstan.

Gambar 2.15 Pressure Relief Valve

Katup ini dapat dibagi menuruit tipe pengoperasiannya menjadi : a) Pressure relief valve tipe operasi dengan pemandu (pilot operated type)

Tipe katup ini sering digunakan karena mempunyai unjuk kerja yang tinggi diantara tipe-tipe lainnya. Katup ini dilengkapi unit piston pengimbang yang fungsinya untuk membebaskan kelebihan oli dan pilot digunakan untyuk mengontrol operasi dari piston pengimbang untuk mengatur tekanan. Dengan menggunakan lubang (vent) pada piston pengimbangnya maka katup ini bias digunakan untuk mengontrol tekanan rendah maupun tekanan tinggi. b) Pressure relief valve tipe operasi langsung (direct operated type)

Pada prinsipnya katup ini seperti katup relief pilot operated, hanya saja katup ini dikombinasikan dengan katup pengarah (directional control valve). Katup ini berfungsi untuk mengendalikan tekanan tertentu apabila posisi katup pengarah pada saluran tertutup dan sebaliknya bila diinginkan tekanan tak terbeban (off loading). Maka fluida di bypass ke saluran reservoar, posisi katup pengarah diubah pada saluran terbuka.2. Directional Control Valve (Katup Pengontrol Arah)

Katup ini dirancang untuk menghidupkan, mematikan, mengontrol arah aliran dalam sirkuit hidrolik, mempercepat dan memperlambat silinder maupun motor hidrolik. Katup ini digunakan untuk berbagai pemakaian dan mempunyai banyak jenis.

Check Valve

19

Jenis yang paling sederhana dari Directional Control Valve adalah Check Valve. Check Valve digunakan untuk mengatur aliran dan pengontrol arah dalam sirkuit hidrolik pada aliran tertentu, yang mempunyai tipe khusus yang hanya mengijinkan aliran fluida pada satu arah saja dan menutup aliran baliknya.

Gambar 2.16 Check Valve

2.10.5 Saringan

Fluida hidrolik harus dijaga tetap bersih dalam suatu sistem dengan menggunakan filter (saringan halus disebut juga penepis) dan strainer (saringan kasar). Yang membedakan antara strainer dan filter adalah kemampuan penyaringannya terhadap kotoran-kotoran yang melewatinya. Filter mempunyai komponen penyaringan yang lebih halus, sehingga kotoran yang dapat tersaringpun sampai butiran-butiran yang paling kecil. Berbeda dengan strainer, komponen penyaring (cartridge) yang digunakan lebih besar, sehingga butiran-butiran yang tersaring pun lebih kasar. Pemisah magnet juga digunakan untuk menjerat kotoran-kotoran yang terbawah oleh fluida, khususnya kotoran-kotoran dari logam fero seperti keausan yang ditimbulkan oleh gesekan pada bidang-bidang bergerak. Karena pada prinsipnya partikel sebesar 1-5 mikron mampu menyebabkan kerusakan pada sistem dan mempercepat kerusakan oli dalam berbagai hal. Filtrasi (penyaringan) fluida hidrolik adalah merupakan hal yang paling penting untuk memelihara fungsi dan ketahanan sistem hidrolik.

Gambar 2.17 Strainer

2.11 Sirkuit Hidrolik

Sirkuit hidrolik merupakan gabungan komponen seperti pompa, aktuator, katup dan sistem perpipaan yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat melakukan tugas seperti yang

20

diinginkan. Bila merancang atau menganalisa suatu sirkuit hidrolik, tiga hal berikut harus dipertimbangkan dengan baik :

1. Keselamatan operasi. 2. Kinerja dari fungsi yang diinginkan. 3. Efisiensi pengoperasian.Sirkuit hidrolik biasanya dikembangkan dengan menggunakan simbol grafis dari

semua komponen yang ada. Oleh karena itu, perlu dipahami terlebih dahulu jenis-jenis simbol yang digunakan sebelum mempelajari sirkuit hidrolik.

Gambar 2.18 Sirkuit Hidrolik

Keterangan: 1. Reservoir 2. Saringan (strainer) 3. Pompa 4. Pressure relief valve 5. Katup directional control valve 6. Silinder hidroliik

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

21

3.1 Flowchart

Gambar 3.1 Flowchart

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

22

Melakukan pemilihan mesin yang akan di analisa

Mengumpulkan data-data mengenai sistem Hidrolik

Pembuatan Modelling

Pengujian dan hasil yang di peroleh

Penarikan kesimpulan

Selesai

Perhitungan hidrolik dari mesin yang di analisa

Mulai

4.1 Cara Kerja Mesin

Gambar 4.1 Press Brake Machine

Pada saat aliran listrik di alirkan, maka arus listrik mengalir ke motor sehingga motor berputar. Putaran motor ini dihubungkan ke pompa melalui kopling, dan pompa ikut berputar sesuai putaran motor. Dengan berputarnya pompa maka fluida mengalir dari reservoir melewati strainer menuju pompa, dan selanjutnya keluar dari pompa melalui saluran out put. Fluida mengalir terus melalui hose menuju katup kontrol arah (di sini arah aliran fluida tidak bisa berbalik), setelah keluar dari katup kontrol arah maka fluida masuk ke pressure relief valve yang dilengkapi dengan pressure gauge untuk mengukur tekanannya. Pada pressure relief valve tekanan aliran fluida dapat diatur sesuai kebutuhan dengan memutar handle pengatur yang ada sesuai petunjuk pengoperasian. Dari pressure relief valve fluida mengalir menuju directional control valve , di sini aliran fluida diatur untuk menggerakkan silinder aktuator naik atau turun. Pada saat handel kaki di tekan ke bawah, fluida mengalir dari port P menuju port A dan selanjutnya masuk tabung silinder tekan untuk mendorong piston maju untuk menekan Pelat. Di sini port B terhubung dengan port T, sehingga fluida yang ada di depan piston dan hose akan mengalir menuju reservoir. Setelah pelat yang di tekan bengkok,proses selesai kemudian handle kaki di tekan ke atas sehingga port P terhubung dengan port B, sedangkan port T terhubung dengan port A. Pada posisi ini aliran fluida adalah untuk menggerakkan piston naik menuju ke posisi semula. aliran fluida yang terjadi pada kedua silinder adalah sama.

4.2 Data-data Hidrolik

23

Untuk memulai perhitungan hendaknya diketahui dahulu data-data yang telah ada diantaranya

Fluida

Jenis fluida : SAE 10W

Densitas fluida : 900kg/

Berat jenis fluida :

Sirkuit Hidrolik

Gambar 4.2 Sirkuit hidrolik yang di gunakan

Keterangan :1. Reservoir2. Saringan (Strainer)3. Pressure relief valve4. Motor listrik5. Pompa6. Pressure gauge7. Check valve8. 6//3 Directional control valve9. Double acting silinder

4.3 Pemilihan Fluida Hidrolik

Karena besarnya kinematik viskositas yang diijinkan berkisar antara 20 – 50 cSt maka dipilihlah oli hidrolik SAE 10 W dari lampiran 1 dengan kinematik viskositas sebesar 50 cSt pada temperatur 33° C.

24

4.4 Perhitungan Hidrostatis

4.5 Perhitungan Kerugian Perpipaan

Dengan melihat gambar perancanaan pada Bab III maka kerugian pipa dapat di hitung dengan membagi kerugian pipa menjadi :

1. Head Loss Mayor2. Head Loss Minor

4.5.1 Head Loss MayorHead loss mayor dapat dicari dengan persamaan Darcy, yaitu :

Dimana :F : faktor gesekanL : panjang pipa (m)D : diameter dalam pipa (m)V : kecepatan rata-rata fluida (m/s)G : gaya gravitasi (m/s)

25

Diketahui sebagai data awal adalah :o Panjang pipa (L) : 480 mm = 4,8 mo Diameter pipa : 8 mm = 0,08 mo Kecepatan aliran fluida : 6,5m/s

4.5.2 Head Loss Minor

Kerugian perpipaan akibat penggunaan aksesoris pipa terbagi menjadi :

Head loss minor pipao Akibat sambungan tee, 2 buaho Akibat gate valve 1 buaho Akibat ball check valve 2 buah

= (2×1,8) + 4,5 + (

= 3,6 + 4,5 +

=

= 34.615 m

Dari perhitungan diatas dapat diketahui head loss total yang terjadi adalah :

= Hloss mayor + Hloss minor

= 12,9 m + 34,615 m

= 47,515 m

4.6 Head Pompa Yang dibutuhkan

Head pompa dapat di cari dengan rumus :

Hp =

26

=

= 50,58 + 2,15 + 0,5 + 47,515

= 100,745 m

= 328,08 feet

4.7 Perhitungan Tekanan Kerja Pompa

Pdischarge =

=

= 906705 Pa = 906,705 kPa = 131,5 psi4.8 Perhitungan Kapasitas Silinder

Q =

=

=

=

4.9 Perhitungan Daya Pompa

Perhitungan daya pompa ini dapat diketahui dari variabel-variabel berikut : head pompa dan berat jenis sehingga daya pompa adalah :

W =

=

=

= 1,85 HPKarena pompa yang digunakan adalah pompa gear pump dengan efisiensi sebesar

90% maka daya masuk pompa dapat dicari dengan :

Wa =

27

=

= 2,05 Hp

4.10 Perhitungan Daya Motor

Perhitungan daya motor dicari dengan melihat adanya fleksibel kopling antara motor dan pompa, sehingga daya motor dicari dengan membagi daya pompa dan efisiensi dari fleksibel kopling. Adapun efisiensi dari fleksibel kopling tersebut diasumsikan sebesar 95 %. Maka daya motor adalah :

N =

=

= 2,15 Hp

BAB VPENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, akhirnya dapat di ambil kesimpulan :1. Untuk silinder tekan di butuhkan tekanan sebesar 794,37 N2. Tekanan yang terdapat pada selang yaitu sebesar 158,115 bar3. Di gunakan motor listrik sebesar 2,15 hp

5.2 Saran

Mesin ini adalah mesin yang pertama yang kami analisa sistem hidroliknya, oleh karena itu banyak hal yang perlu di perbaiki, diantaranya sebagai berikut :

1. Ukuran dari setiap part belum begitu detail.2. Belum semua perhitungan hidrolik kami gunakan dikarenakan keterbatasan waktu

dan ilmu pengetahuan mengenai hidrolik.

28

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://mesinfabrikasi.blogspot.com/2013/04/mesin-press-brake-bending-plat-tekuk.html

[2] http://sistemhidrolik.blogspot.com/2013/02/pengertian-sistem-hidrolik.html

[3] http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Pascal

[4 Esposito,A nthony. Fluid Power With Application. Miami University, Oxford, Prentice Hall. Ohio. 2003

[5] http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/123740-R220841-Analisa%20efek-Literatur.pdf

29

Lampiran 1Viskositas Kinematik

30

Lampiran 2Technical spesification

31

Lampiran 3Perbandingan bebrapajenis pomp dan efisiensi hidrolik

Lampiran 4

32

Lampiran 5

33

Faktor Konversi

34

Lampiran 6Pemilihan Silider Hidrolik

35

Lampiran 7Simbol-simbol Hidrolik

36

37